一種汽車智能開關(guān)門技術(shù)研究

李婉婉　潘坡　陳泱

摘? 要：概述了目前汽車車門開啟的類型以及存在的問題，從成本、使用方便性、安全性、智能體驗等多維度比較了智能開關(guān)門和目前常見的開關(guān)門技術(shù)。詳細(xì)討論了智能開關(guān)門技術(shù)的系統(tǒng)控制方法，控制原理，結(jié)構(gòu)布置以及應(yīng)用場景。結(jié)論表明此開關(guān)門技術(shù)更加可靠、方便、智能，增強(qiáng)了人機(jī)交互體驗，提升客戶使用方便性和汽車的智能化。

關(guān)鍵詞：智能開關(guān)門;控制原理;應(yīng)用場景;傳感器

引言

近年來，有不少主機(jī)廠開始在車輛上配置智能開啟車門的功能，提升車門開閉的方便性。近年來，應(yīng)用比較廣泛的腳踢開關(guān)門，是基于電容傳感器感應(yīng)原理，實現(xiàn)傳感器感應(yīng)區(qū)域內(nèi)腳踢動作的識別。腳踢開門是通過電容方式進(jìn)行控制，雖然提供一種較傳統(tǒng)開門更為便捷的開門方式，開門時具體踢哪里不清晰，有時需要客戶單腳不斷地找腳踢位置，同時也存在單腳站立不穩(wěn)的風(fēng)險。又由于其原理為切割電容場喚醒觸發(fā)，偶熱會出現(xiàn)高壓洗車、雨雪天氣誤觸發(fā)或者不靈敏的狀況發(fā)生。

基于此，本文以電動尾門為例，研究討論了一種低成本汽車車門開閉技術(shù)，能夠有效地解決了汽車車門開閉不便，不夠智能以及誤操作問題，提升客戶的使用體驗。

1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

本文提到的智能開光門系統(tǒng)包括：電動尾門系統(tǒng)、PEPS 系統(tǒng)、車身控制模塊、光幕傳感器模塊。光幕傳感器模塊包括，LED燈組、蜂鳴器、雷達(dá)模塊及支架組件。

1.1電動尾門系統(tǒng)

電動尾門系統(tǒng)PLG（Power Lift System）是一個跨領(lǐng)域的系統(tǒng)，涉及到機(jī)械部分和電子系統(tǒng)的集成。主要包括電子控模塊、鎖機(jī)構(gòu)以及相應(yīng)的電子開關(guān)和電子線束、電動尾門驅(qū)動機(jī)構(gòu)。電子控制模塊根據(jù)客戶意圖，實現(xiàn)授權(quán)的電動尾門的信號輸入和輸出、邏輯判斷、實現(xiàn)各項功能[1]。鎖機(jī)構(gòu)包含電機(jī)、電機(jī)拉線和齒輪等。電動尾門驅(qū)動機(jī)構(gòu)是電動尾門的核心部分，接收到尾門開閉命令后，確認(rèn)整車以及尾門狀態(tài)是否符合開閉條件，若符合，則輸出調(diào)制后的電壓至驅(qū)動電機(jī)，將電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為驅(qū)動機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)運動或者伸縮運動，通過它實現(xiàn)尾門的自動開啟和自動關(guān)閉等功能[2]。

1.2PEPS 系統(tǒng)（Passive Entry&Passive Start）

無鑰匙進(jìn)入和一鍵式啟動系統(tǒng)，簡稱PEPS系統(tǒng)。汽車PEPS系統(tǒng)采用無線射頻技術(shù)和車輛身份編碼識別系統(tǒng)，不僅帶來了全新的汽車安全防盜功能，而且也給用戶帶來了便利、舒適的駕乘體驗[3]。此系統(tǒng)模塊可以遠(yuǎn)程判斷整車狀態(tài)是否滿足啟動條件。若為上鎖狀態(tài)，則檢測在設(shè)定的鑰匙搜索區(qū)域內(nèi)是否存在所述汽車對應(yīng)的智能鑰匙，若存在對應(yīng)的智能鑰匙，則將信號傳輸給傳感器模塊，LED燈亮，地面上會顯示腳踩開關(guān)。同時向所屬車輛BCM發(fā)送車門解鎖請求。

1.3車身控制模塊（Body Control Modul，BCM）

BCM用來控制車身相關(guān)的電子和電器零部件。用于檢測車門的上鎖狀態(tài)，并將檢測到的門鎖狀態(tài)信息發(fā)送給PEPS 系統(tǒng)。還可以用來接收尾門開啟信號，控制汽車的尾門解鎖。

1.4光幕傳感器模塊

光幕傳感器模塊包括，LED燈組、蜂鳴器、雷達(dá)模塊、傳感器模塊及附件?？紤]到其適用環(huán)境，傳感器模塊需要滿足防塵6級以上，防水9級以上。

LED燈組通電后，投射光影開關(guān)到地面上。根據(jù)操作方便性、人機(jī)要求和檢測區(qū)域，布置LED 的高度和角度，使得投影到地面上的開關(guān)位置方便操作，投影到地面的開關(guān)指示圖像美觀、清晰。提醒用戶明確的開、關(guān)門動作的位置。

當(dāng)用戶正確動作后，蜂鳴器響起，告知用戶操作成功。反之，若蜂鳴器無任何聲響，則說明操作失敗。雷達(dá)模塊用來檢測設(shè)定區(qū)域內(nèi)移動物體的動作距離，并將檢測到的數(shù)據(jù)傳輸給傳感器模塊進(jìn)行判斷轉(zhuǎn)換。值的說明的是，此處的雷達(dá)模塊可以和汽車常用的倒車?yán)走_(dá)共用。傳感器接收雷達(dá)模塊的距離監(jiān)測信息，對信息進(jìn)行邏輯計算，并根據(jù)計算的結(jié)果，做出下一步指令。

2系統(tǒng)原理及應(yīng)用

2.1系統(tǒng)原理

光幕傳感器是此開光門技術(shù)的核心。原理是應(yīng)用超聲波雷達(dá)距離測距方法.測試距離等于測定從發(fā)振（Burst）到回聲（Echo）的時間，乘以超聲波的速度。

超聲波發(fā)生，Echo區(qū)域反射波出現(xiàn)增幅，如比閾值大的話，可判斷物體存在。根據(jù)這個原理，可提高物體判斷敏感度的方式有：

1-Brust發(fā)出的聲音大，Echo區(qū)域反射波也大，相當(dāng)提到了感度;

2-提高反射波受信增幅;

3-降低閾值。

為提高敏感度，需要對發(fā)振的頻率、次數(shù)、強(qiáng)度或振幅、授信增幅度、感知度進(jìn)行平衡設(shè)定調(diào)試。

雷達(dá)探測到物體移動，將距離信息傳輸給光幕傳感器，若檢測到的移動物體滿足預(yù)先的設(shè)定要求，則光幕傳感器喚醒啟動，LED 燈亮，客戶腳踩光幕開關(guān)后收回，光幕傳感器收到開門指令，通過電子信號將指令傳遞給電動尾門控制模塊，尾門控制模塊首先判斷整車上鎖狀態(tài)，若是解鎖狀態(tài)，則觸發(fā)電動門進(jìn)行開門動作，蜂鳴器響起，LED燈連續(xù)閃爍，提示開門成功。若是上鎖狀態(tài)，則觸發(fā)整車防盜系統(tǒng)進(jìn)行“鑰匙認(rèn)證”，若找到有效的鑰匙，防盜系統(tǒng)觸發(fā)車身控制模塊解鎖，電動尾門開啟，若沒有找到有效的鑰匙，則防盜系統(tǒng)不會解鎖，電動尾門也不會開啟。

系統(tǒng)開門邏輯。用戶攜帶遙控鑰匙走近車，雷達(dá)探測到設(shè)定區(qū)域內(nèi)小腿的移動，喚醒光幕傳感器，光幕傳感器對移動小腿動作和移動物體在設(shè)定區(qū)域的停留時間進(jìn)行計算，若滿足軟件設(shè)定要求，則光幕傳感器將指令傳輸給電動門控制器，判斷門的上鎖狀態(tài)，若電動門為解鎖狀態(tài)，則光幕傳感器判斷用戶小腿運動滿足設(shè)定要求后，LED閃爍，蜂鳴器響起，電動尾門開啟。若電動門為上鎖狀態(tài)，則搜索鑰匙，發(fā)送解鎖請求給BCM，電動門解鎖，收到解鎖信號，光幕傳感器判斷用戶小腿運動滿足設(shè)定要求后，給電動門發(fā)送開門請求，同時LED閃爍，蜂鳴器響起，電動尾門開啟。同樣，針對關(guān)門的邏輯，當(dāng)雷達(dá)傳感器檢測到在設(shè)定的時間內(nèi)，在檢測區(qū)域內(nèi)無物體時，或車主再次腳踩光幕開關(guān)并退到車門關(guān)閉軌跡之外后，雷達(dá)傳感器發(fā)送車門關(guān)閉請求給車身控制器，車身控制器發(fā)送車門關(guān)閉指令給電動車門系統(tǒng)，車門關(guān)閉上鎖。

2.2應(yīng)用場景

用戶從遠(yuǎn)處慢慢走向車，光幕開啟，迎賓的同時，指引用戶朝光幕開關(guān)的位置靠近，用戶腳踩在光幕開關(guān)上，收回腳，門打開。用戶坐進(jìn)車內(nèi)門自動關(guān)閉。或者用戶將手里的重物放置車內(nèi)后，離開，車門自動關(guān)閉。亦或是，用戶離開時，腳踩光幕開關(guān)后，離開門自動關(guān)閉，上鎖。若腳踩區(qū)域有積水等，在不便腳踩地面的情況下，還可以通過掃光幕開啟、關(guān)閉車門。同時，門在開啟或者關(guān)閉過程重，若探測到在門開啟或者關(guān)閉行程范圍內(nèi)有物體存在，則門停止開啟或者關(guān)閉動作，避免誤傷人。

本文以尾門為例闡述開關(guān)門的原理和邏輯，其同樣可以應(yīng)用在有電動側(cè)門和電動滑門的車輛車。

3結(jié)語

本文提出了一種智能開關(guān)門技術(shù)，可以應(yīng)用在具有電動門配置的尾門、滑門、側(cè)門上。和腳踢開關(guān)門相比，除了可以達(dá)到腳踢的所有功能外，體驗上更為智能、系統(tǒng)更穩(wěn)健，且整車成本基本無變化?；T和側(cè)門則可根據(jù)市場需要進(jìn)行配置。

參考文獻(xiàn)：

[1]朱石磊，雙元卿.汽車電動尾門驅(qū)動機(jī)構(gòu)研究[J].上海汽車，2019（09）：3～6.

[2]陳永鵬，候效東，秦亞茹.汽車電動尾門控制系統(tǒng)研究[J].汽車實用技術(shù)，2017（8）：43-45.

[3]樊云石.汽車PEPS 測試系統(tǒng)的設(shè)計及其可靠性研究[J].汽車博覽，2019，（1）：24～27.

作者簡介：

李婉婉，女，碩士。2005年本科畢業(yè)于河南大學(xué)化學(xué)工程與工藝;2018年碩士畢業(yè)于合肥工業(yè)大學(xué)車輛工程，現(xiàn)任職于泛亞汽車技術(shù)中心有限公司車門密封系統(tǒng)。郵編：200129