汽车天窗电子控制原理分析及故障排除

王金金

【摘 要】论述了汽车电动天窗的组成,主要由玻璃面板、导向板、导向块、导向槽、导向销、撑架、滑槽、电机、传动齿轮、ECU及继电器等组成.该论文阐述了电动车窗打开、关闭的电子电路原理,并对其天窗的控制功能进行简单分析,最后列举了电子控制方面的故障以及排除的方法.

【期刊名称】《安徽冶金科技职业学院学报》 【年(卷),期】2018(028)003 【总页数】3页(P56-58)

【关键词】汽车天窗;控制功能;故障分析 【作 者】王金金

【作者单位】安徽冶金科技职业学院 安徽马鞍山 243041 【正文语种】中 文 【中图分类】TP271+.5

1 汽车电动车窗电子控制原理 1.1 汽车电动车窗的主要组成

(1)滑动机构：主要由玻璃面板、导向板、导向块、导向槽、导向销、撑架及滑槽等组成；

(2)驱动机构：由电机、传动齿轮、滑动线缆等组成；

(3)控制部分和限位开关。 1.2 汽车电动车窗的工作原理

如图一所示，其主要工作过程有滑动打开、滑动关闭、自动停止、斜升和斜降五种。 1.滑动打开

将滑动开关推至打开位置。在此之前天窗玻璃是关闭的，1号与2号限位开关都在接通状态，与门A的输入是“Lo”(电平)，输出也是“Lo”。由此，如点火开关接通，与非门A的输出为“Hi”(电平)。滑动开关接通后，“Hi”入与非门B的输入接线柱b，向或门B输出“Hi”，晶体管T2接通。继电器2动作，触点在正侧断开，电动机电流向正方向流动，滑动开关在打开位置时晶体管T2仍然接通，天窗玻璃继续全开，当开关接通时，由于电动机的电路具有制动器的功用，电动机的电流自动断掉。 2.关闭

使滑动开关处于关闭位置，点火开关处于ON位置时，“Hi”输入双稳态触发器的S接线柱，这时，1号和2号限位开关如都接通，则或门C的输出为“Lo”，触发电路也处于“Lo”，所以双稳态触发器的R接线柱中“Lo”也被输入，输出Q被调置到“Hi”。此外，1号与2号限位开关都处于关闭状态的时候，或门C是“Hi”输出触发电路工作，在某瞬间输出“Hi”之后，成为“Lo”，双稳态触发器Q的输出被调置到“Hi”。滑动开关调置到关闭位置，则双稳态触发器的S输入接线柱为“Lo”，R输入接线柱也为“Lo”，所以，双稳态触发器输出Q的状态不变，仍为“Hi”。与非门C的a接线柱中“Hi”被输入，所以，与非门C输出“Hi”，从与非门D和B输出“Hi”，其结果是或门A输出“Hi”，接通晶体管T1，向电动机流入关闭电流。 3.自动停止

滑动开关处于关闭状态不变，天窗玻璃达到全闭位置前约200mm，1号限位开关

关闭。因此，或门C输出“Hi”，驱动触发器电路，一瞬间向双稳态触发器R输入“Hi”，双稳态触发器Q的输出进行翻转，输出“Lo”，晶体管T1截止，电动机停止转动。

从该位置关闭天窗玻璃，滑动开关一旦断开，将重新复位。当滑动开关处于断开位置时，双稳态触发器S接线柱变成“Hi”，R接线柱变成“Lo”，输出Q变成“Hi”，与之前论述的双稳态触发器初期的状态是相同的。把滑动开关重新变为关闭位置，由此能继续进行关闭动作。

天窗玻璃到达全闭位置，开关继续动作，后导向板进一步移动，2号限位开关被关闭，触发电路由于或门C的“Hi”输出，一瞬间“Hi”，双稳态触发器的S接线柱“Lo”，R接线柱“Hi”，Q输出为“Lo”。与非门C、与非门D、与非门B、或门A的输出均为“Lo”，晶体管截止，电动机停转。 图1 电动车窗工作原理示意图 4.斜升

将倾斜开关至斜升位置，天窗玻璃由全关从“斜升”变为上升，与非门E的输出是“Hi”，2号限位开关处于关闭的位置，与门C输入是“Hi”。与门C或门A输出为“Hi”，晶体管T1导通，电动机向关闭方向转动，也就是后导向板进一步向车辆前方移动，天窗玻璃被斜升。此外，天窗玻璃斜升后，开关继续接通，则内装在电动机中的电流制动器自动切断电动机电流。

蜂鸣器工作在斜升中，是点火开关切断是发出警报的装置。这是为了防止当斜升状态不变的时候，而没有人知道便离开汽车，与非门处于点火开关打开的位置的时候，输出是“Lo”，那么定时器电路输出仍维持在“Lo”，在斜升状态，1号、2号限位开关都处于断开状态，与门D输出“Hi”，这时点火开关关闭时“Hi”被输出与非门G的b接线柱，输出成为“Hi”。定时电路在规定某一时间内，输出成为“Hi”，那么晶体管T3处于导通状态，蜂鸣器发出鸣叫声。经过一段时间，定时

器恢复到“Lo”，晶体管处于截止状态，蜂鸣器停止鸣叫。 5.斜降

将倾斜开关推至斜降位置。由于斜升状态1号和2号限位开关都处于断开状态，所以与非门D的输出为“Hi”，斜升开关调置到下降，与非门B输入是“Hi”，与非门B的输出是“Hi”，则晶体管T2立即导通，电机开启，导向板向后运动，于是天窗玻璃开始关闭。在玻璃快到全关位置时，1号限位开关则马上接通，与门D的输出为“Lo”，与非门B、或门B输出为“Lo”，晶体管截止，电动机停转。 2 电动天窗的控制功能 (1)防止夹碰功能 (2)记忆控制功能

为使天窗在每次开起时移动到车主认为合适的位置便自动停止，电动天窗移动过程(起翘/开起)中，随意按天窗键或关窗键令天窗停止移动，通过单片机并记忆该位置，下次起翘/开起天窗时，它可以自动移动到该位置再停止。 (3)电动机保护功能

为防止天窗在系统出现或机械故障时，导致电动机过热烧坏，电动天窗设置了时间保护功能。当发生错误，一旦超过限定时间，电动机便自动停止工作，防止烧毁。 (4)自动关闭功能

为防止车主离开车后忘记关闭天窗，电动天窗没有自动关闭功能。当点火开关转回到OFF位置或拔出车钥匙，此时若天窗处于打开状态，三秒后将自动关闭。 (5)断电保护功能

为防止天窗在汽车运行中因熄火，再次起动发动机，出现短暂断电时，引起天窗的错误移动，电动天窗设置了断电保护功能。当天窗处于起翘/开起状态时，汽车因熄火断电，天窗自动回位可增加延时(3S)。 3 汽车天窗的常见故障分析

1.天窗无法正常工作

现象：天窗工作，但是不正常，开启和关闭位置不对(主要表现为无法关闭天窗)。 原因：电机失效、 线束失效，或者线束插头连接不好、开关失效、机械组揉控针螺母脱落、轨道有异物、电机不在零位、链条与电机零位不一致，两根链条的零位不一致，天窗熔丝烧毁、天窗控制模块损坏、天窗电机损坏、相关线路短路或断路及钥匙行程开关卡住。

解决方法：重新进行电机初始化，或者更换电机、检查线束及插头，改进或者更换线束、更换开关、重新安装揉控针螺母、清理异物、调整电机至零位。 2.天窗异响

原因：电机异响，链条与盖板干涉。挡风条弹簧未在正确位置，天窗导轨护板未安装到位，天窗玻璃植绒胶条多灰尘，轨道中有异物或灰尘使摩擦增大，轨道缺乏润滑脂；遮阳板滑块脱落或后滑块未在轨道里面。

解决方法：更换电机。更换盖板。或将挡风条弹簧安装正确，重新安装到位，酒精擦拭，清洗轨道内的杂质，添加润滑油(注意：要使用专用润滑脂)。取出脱落的滑块，并更换新滑块，将滑块重新安装到起翘轨道内。 3.天窗塌陷

原因：控制模块储存的天窗升高极限位置发生改变

解决方法：现在汽车天窗控制系统都比较完善，都有恢复初始化功能，虽然大部分天窗是伟巴斯特生产，但是控制逻辑和恢复初始化步骤各不相同。大部分天窗塌陷的问题通过恢复天窗初始化就能解决。

在天窗运行过程中，电动机工作电流和其机械阻力之间存在一定的对应关系，电动天窗的控制模块是按照电动机的电流信号来辨别天窗运行的极限位置，这个辨别过程称作天窗标准化设定。电动天窗的标准化设定是为了让天窗重新学习升高功能的极限位置。

E46天窗恢复初始化设定的方法则是按下电动天窗的开关按钮不动，将电动天窗向升高的方向移动。当电动天窗到达极限的位置的时候，维持15秒。在这个过程中，存储在电动天窗控制模块里的旧数值就会被清除，然后天窗控制模块会将储存新的标准化数值。15秒后松开电动天窗开关，电动天窗的标准化程序设定结束。 如果天窗恢复初始化设定后还是不能与车顶平齐，这时才需要手动调整天窗高度。松开天窗和固定骨架上的左右各3颗螺丝，松开后天窗就会有一定空间上下移动。在车内拖住天窗后部一个角上下移动，从外侧观察天窗与车顶齐平后，拧紧内部固定螺丝，按照以后往前的顺序调整其余三个角后并拧紧所有螺丝后，天窗高度调整完毕。 参 考 文 献

[1] 吴基安，董素荣.汽车电动车顶(天窗)的结构与工作原理[J].汽车电器，2001，1 [2] 聂永涛.如何正确使用和保养汽车电动天窗[J].汽车工程师，2015，3