故障现象
一辆一汽丰田卡罗拉轿车,搭载1.6L发动机和手动变速器,当前行驶里程为14万km。用户反映车辆右后车窗无法下降。

检查分析
维修人员接车后验证故障现象,将点火开关置于ON位置,用驾驶员侧电动车窗开关和右后车门的电动车窗开关都无法升起或降下右后车窗,其他车窗则工作正常。查看前排驾驶员侧电动车窗开关的锁止按钮,处于解锁状态。
一汽丰田卡罗拉轿车的电动车窗系统主要由车窗升降电机、驱动机构、车窗升降器以及开关等部件组成。用安装在驾驶员侧车门上的主开关和各个车门上的开关均可以控制电动车窗的升降。根据此车的故障现象,初步怀疑是右后车窗熔丝、车窗升降器总成或控制电路出现故障。于是,维修人员查阅了这款车的电动车窗电路图(图1)。
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卡罗拉轿车右后车窗为何无法升降
图1 车窗控制电路图
一汽丰田卡罗拉右后电动车窗的工作过程如下。向上扳动右后门上的电动车窗开关(J1)时,J1开关的UP触点闭合,电流从蓄电池正极经车窗继电器(此继电器受到点火开关控制,由车身控制单元控制通断)后经过右后门熔丝,到达J1开关的3号端子(B),然后流经J1的UP端子和4号端子(U),进入电动车窗升降电机(J2)的1号端子(U)然后从2号端子流出,再经过J1的1号和2号端子,到达主开关的18号端子(D)搭铁。车窗升降器电机通电,车窗玻璃上升。
向下按动J1开关时,开关的下降触点(DOWN)闭合,上升触点(UP)回位。电流从J1的3号端子(B)流入,到达DOWN端子,从J2电机的2号端子流入1号端子流出,最终进入主开关的10号端子(U)搭铁,电机得到反向电流并反转,车窗玻璃下降。
用车窗主开关进行操作工作过程如下。向上扳动主开关中的右后车窗开关,电流从蓄电池正极经过车窗控制系统继电器(Power)和车窗主熔丝后到达主开关(I3)的B端子和10号端子(U),经J1开关的5号端子(SU)和4号端子(U)后进入J2电机的1号端子(U),再从2号端子(D)流出,经主开关I3的18号端子(D)搭铁,电机通电,车窗玻璃上升。反之,则电流先进入到I3的18端子(D),最后通过I3的10号端子(U)搭铁,电机得到反向电流并反转,车窗玻璃下降。
通过对其工作过程的分析,进行电路故障的诊断:首先拔下J2电机的插接器,手动向上扳动右后车门上的车窗开关,用万用表电压挡测量J2电机插接器1、2号端子间的电压为0V,不正常,正常情况下应该为蓄电池电压。用万用表电压挡测量J2电机1号端子和车身搭铁之间的电压为12.5V,正常。由此分析故障部位可能在J2电机的2号端子到车窗主开关I3的18号端子之间或是车窗升降电机。拔下J1开关的接插器,万用表电阻档测量J1开关的1、2号端子间的电阻,阻值为0.5Ω,正常,说明右后门车窗开关没有故障。拔下主开关I3的插接器,用万用表电阻档分别测量I3的1号端子(E)与10号、18号端子之间的通断情况,测量结果均为断路,而正常情况下应为导通。因此,判断是电动车窗主开关(I3)损坏。

故障排除
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拆下电动车窗主开关,发现主开关内的右后车窗开关触点已经锈蚀损坏(图2),导致无法正常工作。更换新的电动车窗主开关,进行初始设定后,右后车窗可以正常升降,故障排除。
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车窗防夹是一个很实用的功能,已经涉及到安全问题。在车窗上升的过程中遇异物阻碍时,车窗就会停止上升并自动下降(后退)一段距离。
下图是车窗防夹演示图:
可以看到,即使夹到人手也不会导致手部受伤,因为夹到手后玻璃会自动下降。防夹功能很重要,前几年小孩玩天窗不幸遇难就是因为天窗不带防夹功能导致的。
大家都知道车窗升降是通过电机减速驱动升降器做到的,我们在看一下升窗机构:

图中1就是驱动电机。电机工作中如果遇到阻力,电流会增加,而且转速会降低。车窗防夹就是利用了这两点来做到的,其中最常见的就是转速检测。车窗上升遇到阻力时电机转速必然降低,降低到设定值的时候就可以判定为有异物存在。我们再来看一下最常见的车窗防夹电路图:
可以看到电动机转速检测是由两个霍尔传感器做到的。霍尔传感器并不是用来检测电流的,霍尔传感器要么输出开关信号(0,1),要么输出模拟信号(电压)。而汽车应用霍尔传感器大多数与转速有关系,检测转速信号。检测单位时间内传感器输出多少个开关信号来计算出转速,上图中的传感器就是用来检测电机转速的。当升窗电机转速降低,ECU则判断有异物存在这时候给电机加一个反向电压电机会反转,玻璃会后退(下降)一段距离。
检测电机堵转电流同样可以实现防夹,而且检测电流相对更容易一些,通过取样分流电阻就可以实现。但是电流检测准确性可靠性要比检测转速低一些,精度差。因此多数用来保护电机。例如车窗阻力过大,电机潮流那么就有烧毁的危险,电流过大时电机供电会自动断开(热保险断开)。电机温度下降后保险才会接通,电机才可以正常工作。
自动车窗的自动停止功能就是通过检测电机电流实现的,当玻璃完全升出来的时候电机的阻力必然加大,这时候电流会有一个跳动,比正常工作电流大一些。ECU捕捉到这个异常电流后就指挥电机停止工作,车窗默认关闭。


