汽车电子技术:车窗/天窗驱动原理解析

　　我们日常生活中，在外力操纵的车窗里常用电机驱动系统。而电机驱动系统有两种形式，即铰节式连杆传动机构和拉索式传动机构。而在一辆车上到底选用哪种传动机构，除了另外的一些准则以外，很大程度上其实是取决于车门内可供使用的安装空间。
   　　
   　　首先我们介绍一下什么是铰节式连杆传动机构（齿轮式升降机构），当驱动电机通过小齿轮驱动与铰节式连杆传动机构相啮合的扇形齿轮。这种传动机构可以正、反向工作。另外一个拉索式传动机构（拉索式升降机机构）则是驱动电机通过拉索鼓轮驱动拉索升降机构。
   　　
   　　
   　　1、电机 2、齿轮臂 3、导向板 4、从动臂 5、玻璃安装板
   　　车窗驱动电机：在车门内的空间里只能采用扁平式电机。减速传动机构为自锁式蜗轮蜗杆传动机构，并可防止意外和强制开启车窗。组合在传动系统中的阻尼元件可保证车窗在两极限位置时良好缓冲作用。
   　　
   　　车窗驱动控制：利用摆动开关可以实现车窗的手动控制。为提高操纵的舒适性，也可使用集中的或分散的车窗关闭机构驱动车窗。当驾驶员离开汽车或在通风位置时车窗会自动关闭。
   　　
   　　
   　　玻璃安装板记录点A001时间位移记录图
   　　在关闭车窗时，预设了车窗关闭力限制（SKB，Schlieβkraftbegrenzung），这样可以避免夹住乘员身体的任一部分。按德国公路交通规则，在车窗向上关闭时车窗关闭力限制必须在离上部稍许开启的200-4mm调节范围内起作用。
   　　
   　　
   　　车门内部展示板
   　　在调节时，组合的车窗驱动机构内部的Hall转速传感器监控驱动电机转速。如果驱动电机减速，则电机马上反向转动。在弹簧刚度为10N/mm时车窗关闭力不应超过100N。为保证能每次关闭好车窗，在车窗进入密封条前自动的切断车窗关闭力限制，直至驱动电机处于抱死状态。通过总的调整行程可以检测车窗位置。
   　　车窗驱动控制，可以合并在中央电控单元中或为减少线束费用组合在分散的车窗驱动电机中。通过总线接口将分散的电子系统网络化，如LIN总线、CAN总线。其优点是可实现电子系统的故障诊断和进一步减少线束。
   　　
   　　
   　　
   　　
   　　天窗（活动车顶）驱动
   　　天窗驱动将天窗升降和移动功能联合起来。为此需要采用专门的电机控制。在电机控制中，机械闭锁极限行程开关可以按端子上的极性使天窗从关闭状态变为开启状态或举升状态。当天窗在开启或举升状态时，变换极限行程开关极性又可使天窗处于关闭状态或下降状态。如果升降或移动机构与中央闭锁机构相连，其好处是可以一起利用天窗关闭力限制的电子控制。天窗驱动控制使用微型计算机。微型计算机处理天窗运动的输入信号并监控天窗移动的位置。利用微动开关或Hall位置传感器可以控制天窗的原始位置和移动的极限位置。另外还有其他一些功能，如：可预算的位置控制、利用下雨传感器关闭天窗、驱动电机转速控制、驱动电机的电子保护等功能。
   　　
   　　
   　　天窗
   　　驱动系统：通过拉索或抗拉、压的操纵缆索驱动天窗。驱动电机大多直接安装在天窗内或安装在汽车后部，如行李箱内。驱动电机为永磁励磁蜗轮蜗杆传动的电动机，输出功率约为30W。利用热保护开关或软件热保护（主要的）防止电机过负荷。在电气系统出现故障时要保证能用简单的车上工具关闭天窗。