汽车天窗误防夹问题优化设计研究
摘要：本文主要针对某车型天窗，在自动关闭过程中启动误防夹，导致天窗无
法关闭的问题进行分析，优化天窗防夹系统，杜绝因天窗误防夹导致天窗无法关
闭的问题，在满足产品功能要求的同时，提升客户的驾乘体验。
关键词：汽车；天窗；误防夹；霍尔信号
前言
随着天窗在汽车上的广泛应用，全景天窗正慢慢成为大家买车的一个追求，其带来的采
光优越性和视野开阔性，都给客户带来了非常好的感官体验，同时天窗的自动化功能越来越
人性化和智能化，乘客可以一键开启或关闭天窗，配置较高的车型还可以遥控关闭天窗。
天
窗在主动安全方面具备防夹功能，即在天窗关闭过程中并进入防夹区域内，天窗遇到超标阻
力后会停止运行并反方向后退一定距离，可以有效防止驾乘人员身体受到挤压伤害。
本文针
对某车型天窗关闭过程中，玻璃在未碰到任何障碍物的情况下，天窗启动防夹功能，导致玻
璃反方向运行，进而导致天窗无法关闭的问题，经过分析确定天窗受到了运行阻力并超过了
防夹的阈值，导致防夹功能启动，造成误防夹，进而对天窗防夹系统及车顶钣金尺寸进行优化，重新标定防夹阈值并调整车顶钣金尺寸等操作，从而使天窗运行阻力降低，标定后防夹
阈值更大范围的涵盖了天窗运行所产生的阻力波动，杜绝天窗误防夹的启动，提高驾乘体验。
1.问题来源
某车型开启天窗关闭过程中，在无任何障碍物阻挡的情况下，天窗误启动防夹功能，导
致天窗无法关闭。
如图1。
图1
2.天窗防夹原理
天窗关闭过程中，在距离终点 4mm～200mm遇到障碍物阻挡时，天窗必须具有防夹功能，且防夹力要求小于100N。
电动天窗要启动防夹功能，必须要满足 3个条件：（1）天窗
运行在关闭过程中；（2）天窗运行在防夹区域；（3）天窗遇到的阻力大于防夹阀值。
当三
个条件同时满足后，霍尔传感器就会检测到防夹信号，进而启动防夹。
霍尔传感器信号经处理输出两路相位相差90?的霍尔电压脉冲，电动机正转时霍尔传感
器输出A相超出B相90?（见图2），反转时B相超出A相90?（见图 3）。
霍尔传感器产生
脉冲的个数与被测对象位移量成正比关系，因此通过脉冲计数就能准确计算出被测对象的位置。
计数时首先对霍尔传感器输出的两路脉冲进行鉴相，判断电动机正反转，正转时计数增加，反转时计数减少。
单位时间产生的脉冲数量可以计算出电动机的转速，从而计算出天窗
的运行速度。
电动机转速V= n·2 /（P· t），其中 n为脉冲计数个数，p为电动机转1圈产生
的脉冲个数t为采样周期。
如果电动机转1圈，产生8个霍尔脉冲，天窗玻璃移动2mm，假
设0.5s时间采集到8个霍尔脉冲，那么电动机转速为4π rad／s，每个霍尔脉冲玻璃运行
0.25mm。
图3
电动机的驱动力（力矩）可以简化为 F=K1·U+ K2·V +K3，K1为电压系数，k2为转速系数，K3为常数，这些系数可以通过电动机参数及试验获得。
天窗ECU在天窗第一次运行时根据
电动机转速、电压等信号计算出驱动力学习值F Learning。
如果天窗运行至防夹区，天窗实际运行过程中的驱动力为F Actual，如果实际值F Actual与学习值F Learning之差大于防夹阀值
F Threshold，电机转速就会下降，霍尔传感器接收到的脉冲信号减少，低于设定标准后，电
动机就会反转，防夹启动，见图4。
F Threshold一般为50～90N，玻璃运行到挡风条等位置，电动机驱动力增大，F Threshold也会相应调整。
所以天窗启动防夹必须考录的两个因素是运行位置和防夹力。
图6
其次，天窗总成是安装在车顶钣金上的，所以检查车顶开口尺寸，重点测量防夹区域的
尺寸数据。
通过CMM数据分析，车顶数据（如图7）。
车顶开口左右侧存在Y向趋势性偏
移0.4~0.7mm，前后侧X向偏移0.17~0.5mm，呈现平行四边形。
车顶开口偏移量作用在天窗上、造成天窗右前端和左后端密封条挤压量变大。
右前端对密封条挤压量变大导致天窗右前
端阻力变大，使得防夹余量变小，易触发误防夹。
图7
4.优化设计方案
经过数据调查及分析，零件都处于公差范围内，但都存在触发误防夹的可能，尤其在客
户用车一段时间后，天窗滑轨的异物增多、胶条老化等导致摩擦力增大的因素出现，都会间
接拉高天窗运行的阻力，触发误防夹的可能性较大，所以考录从设计上对防夹参数进行优化
控制。
优化点一，车身控制车顶开口尺寸，无限趋向norminal控制，并在车顶前侧防夹区域增
加测点，强化检测；
优化点二，天窗供应商在标定时，参考最新车顶数据，进行数据补偿标定；
优化点三，工厂在产线上对天窗进行在线自学习，让天窗在出厂前就完成防夹力的覆盖；
优化点四，调整天窗防夹阈值，从原有设计的阈值提升5%，经过防夹实验验证及实车
跟踪，提升阈值可有效覆盖阻力波动范围，消除了客户抱怨的隐患。
5.优化后与优化前对比
天窗防夹参数优化后，经装车验证，正常关闭天窗过程，天窗启动误防夹的缺陷彻底消失，改善效果明显。
6.结论
本文基于车辆天窗关闭过程中，天窗在防夹区域误启动防夹功能问题，利用七颗钻石的
质量分析方法，通过优化和控制天窗防夹和车顶开口尺寸等参数，在保证乘客安全的前提下，消除了天窗误防夹启动的隐患，提高了防夹的可靠性，进而满足并提升了用户的驾驶体验。