一種汽車智能開關門技術研究

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門和目前常見的開關門技術。詳細討論了智能開關門技術的系統控制方法，控制原理，結構布置以及應用場景。結論表明此開關門技術更加可靠、方便、智能，增強了人機交互體驗，提升客戶使用方便性和汽車的智能化。

關鍵詞：智能開關門;控制原理;應用場景;傳感器

引言

近年來，有不少主機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，應用比較廣泛的腳踢開關門，是基于電容傳感器感應原理，實現傳感器感應區域內腳踢動作的識別。腳踢開門是通過電容方式進行控制，雖然提供一種較傳統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的風險。又由于其原理為切割電容場喚醒觸發，偶熱會出現高壓洗車、雨雪天氣誤觸發或者不靈敏的狀況發生。

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，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系統結構

本文提到的智能開光門系統包括：電動尾門系統、PEPS 系統、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、雷達模塊及支架組件。

1.1電動尾門系統

電動尾門系統PLG（Power Lift System）是一個跨領域的系統，涉及到機械部分和電子系統的集成。主要包括電子控模塊、鎖機構以及相應的電子開關和電子線束、電動尾門驅動機構。電子控制模塊根據客戶意圖，實現授權的電動尾門的信號輸入和輸出、邏輯判斷、實現各項功能[1]。鎖機構包含電機、電機拉線和齒輪等。電動尾門驅動機構是電動尾門的核心部分，接收到尾門開閉命令后，確認整車以及尾門狀態是否符合開閉條件，若符合，則輸出調制后的電壓至驅動電機，將電機的旋轉運動轉化為驅動機構的旋轉運動或者伸縮運動，通過它實現尾門的自動開啟和自動關閉等功能[2]。

1.2PEPS 系統（Passive Entry&Passive Start）

無鑰匙進入和一鍵式啟動系統，簡稱PEPS系統。汽車PEPS系統采用無線射頻技術和車輛身份編碼識別系統，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]。此系統模塊可以遠程判斷整車狀態是否滿足啟動條件。若為上鎖狀態，則檢測在設定的鑰匙搜索區域內是否存在所述汽車對應的智能鑰匙，若存在對應的智能鑰匙，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。同時向所屬車輛BCM發送車門解鎖請求。

1.3車身控制模塊（Body Control Modul，BCM）

BCM用來控制車身相關的電子和電器零部件。用于檢測車門的上鎖狀態，并將檢測到的門鎖狀態信息發送給PEPS 系統。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、雷達模塊、傳感器模塊及附件。考慮到其適用環境，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，投射光影開關到地面上。根據操作方便性、人機要求和檢測區域，布置LED 的高度和角度，使得投影到地面上的開關位置方便操作，投影到地面的開關指示圖像美觀、清晰。提醒用戶明確的開、關門動作的位置。

當用戶正確動作后，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。雷達模塊用來檢測設定區域內移動物體的動作距離，并將檢測到的數據傳輸給傳感器模塊進行判斷轉換。值的說明的是，此處的雷達模塊可以和汽車常用的倒車雷達共用。傳感器接收雷達模塊的距離監測信息，對信息進行邏輯計算，并根據計算的結果，做出下一步指令。

2系統原理及應用

2.1系統原理

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

超聲波發生，Echo區域反射波出現增幅，如比閾值大的話，可判斷物體存在。根據這個原理，可提高物體判斷敏感度的方式有：

1-Brust發出的聲音大，Echo區域反射波也大，相當提到了感度;

2-提高反射波受信增幅;

3-降低閾值。

為提高敏感度，需要對發振的頻率、次數、強度或振幅、授信增幅度、感知度進行平衡設定調試。

雷達探測到物體移動，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先的設定要求，則光幕傳感器喚醒啟動，LED 燈亮，客戶腳踩光幕開關后收回，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，若是解鎖狀態，則觸發電動門進行開門動作，蜂鳴器響起，LED燈連續閃爍，提示開門成功。若是上鎖狀態，則觸發整車防盜系統進行“鑰匙認證”，若找到有效的鑰匙，防盜系統觸發車身控制模塊解鎖，電動尾門開啟，若沒有找到有效的鑰匙，則防盜系統不會解鎖，電動尾門也不會開啟。

系統開門邏輯。用戶攜帶遙控鑰匙走近車，雷達探測到設定區域內小腿的移動，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定區域的停留時間進行計算，若滿足軟件設定要求，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，若電動門為解鎖狀態，則光幕傳感器判斷用戶小腿運動滿足設定要求后，LED閃爍，蜂鳴器響起，電動尾門開啟。若電動門為上鎖狀態，則搜索鑰匙，發送解鎖請求給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定要求后，給電動門發送開門請求，同時LED閃爍，蜂鳴器響起，電動尾門開啟。同樣，針對關門的邏輯，當雷達傳感器檢測到在設定的時間內，在檢測區域內無物體時，或車主再次腳踩光幕開關并退到車門關閉軌跡之外后，雷達傳感器發送車門關閉請求給車身控制器，車身控制器發送車門關閉指令給電動車門系統，車門關閉上鎖。

2.2應用場景

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

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

3結語

本文提出了一種智能開關門技術，可以應用在具有電動門配置的尾門、滑門、側門上。和腳踢開關門相比，除了可以達到腳踢的所有功能外，體驗上更為智能、系統更穩健，且整車成本基本無變化。滑門和側門則可根據市場需要進行配置。

參考文獻：

[1]朱石磊，雙元卿.汽車電動尾門驅動機構研究[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研究[J].汽車實用技術，2017（8）：43-45.

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

作者簡介：

李婉婉，女，碩士。2005年本科畢業于河南大學化學工程與工藝;2018年碩士畢業于合肥工業大學車輛工程，現任職于泛亞汽車技術中心有限公司車門密封系統。郵編：200129