2021款豐田威蘭達車電動尾門系統的組成及工作原理解析

南京交通職業技術學院 甘秀芹

汽車電動尾門，是一種將汽車尾門打開和關閉的方式由手動變為自動的裝置。本文以2021款豐田威蘭達車為例，介紹汽車電動尾門的組成及工作原理。

1 電動尾門的組成

如圖1所示，2021款豐田威蘭達車電動尾門系統主要由電動尾門ECU、尾門門鎖總成、電動尾門單元、踢腳傳感器、觸摸式傳感器、控制開關/按鈕及電動尾門警告蜂鳴器等部件組成。主要部件的安裝位置如圖2所示。

圖1 2021款豐田威蘭達車電動尾門系統的組成

圖2 2021款豐田威蘭達車電動尾門系統主要組成部件的安裝位置

1.1 電動尾門單元

電動尾門單元（圖3）主要由電動機和減速器組成，它通過絲杠機構將電動機的旋轉運動轉化成線性運動來打開和關閉尾門。電動尾門電動機內有霍爾集成電路，用于檢測電動尾門的工作狀態（如尾門打開及關閉的速度等），并向電動尾門ECU發送脈沖信號。

圖3 電動尾門單元

1.2 觸摸式傳感器

觸摸式傳感器固定在尾門兩側的密封區域，用于檢測尾門關閉時是否有物體阻擋。觸摸式傳感器由導電橡膠和芯線組成，其等效電路如圖4所示，電阻代表導電橡膠，線芯代表常開觸點。如圖5所示，按壓導電橡膠時，線芯發生短路，使信號電壓變小，電動尾門ECU以此判斷尾門關閉時有物體阻擋，激活防夾功能。

圖4 觸摸式傳感器的等效電路

圖5 觸摸式傳感器受擠壓時的變化

1.3 尾門控制開關/按鈕

為滿足車主從不同位置打開和關閉尾門的需求，該車共有4個尾門控制開關/按鈕，分別為車內尾門開關、尾門外部的尾門開關、尾門內部的尾門開關及遙控鑰匙上的尾門按鈕（圖6）。

圖6 尾門控制開關/按鈕的位置

1.4 踢腳傳感器

踢腳傳感器安裝在后保險杠內側，由傳感器和控制器兩部分組成（圖7），用于檢測非接觸式踢腳操作。如圖8所示，當車主雙手拿滿物品時，只要攜帶遙控鑰匙，站在后保險杠中心位置進行非接觸式踢腳操作，也可以打開或關閉尾門。

圖7 踢腳傳感器

圖8 非接觸式踢腳操作

1.5 尾門門鎖總成

如圖9所示，尾門門鎖總成由 4個位置檢測開關（扇形開關、棘爪開關、鎖栓開關和門控燈開關）、尾門門鎖電動機、扇形齒輪、開啟桿、棘輪、鎖桿和鎖栓組成。

圖9 尾門門鎖總成的結構

4個位置檢測開關的作用如下。

（1）扇形開關用于檢測尾門門鎖電動機的初始位置。如圖10所示，當扇形齒輪和尾門門鎖電動機位于初始位置時，扇形開關打開；當尾門門鎖電動機工作時，扇形開關關閉。

圖10 扇形開關的狀態

（2）棘輪開關用于檢測棘輪是松開還是接合。如圖11所示，棘輪松開時棘爪開關打開，棘輪接合時棘爪開關關閉。

圖11 棘輪開關的狀態

（3）鎖栓開關和門控燈開關用于檢測尾門的狀態。如圖12所示，尾門打開時鎖栓開關和門控燈開關打開；尾門微開（半鎖）時，鎖栓開關關閉，門控燈開關打開；尾門全關（全鎖）時，鎖栓開關和門控燈開關均關閉。

圖12 鎖栓開關和門控燈開關的狀態

如圖13所示，各齒輪處于初始位置時，尾門門鎖電動機沿解鎖方向旋轉，從而將旋轉運動傳輸至小齒輪；小齒輪按順序操作扇形齒輪、開啟桿和棘輪；開啟桿通過棘輪松開鎖栓，從而松開鎖扣；解鎖操作完成后，尾門門鎖電動機執行反向旋轉操作，以將各齒輪返回至初始位置。

圖13 尾門門鎖總成的解鎖過程

如圖14所示，各齒輪處于初始位置時，尾門門鎖電動機沿接合方向旋轉，從而將旋轉運動傳輸至小齒輪；扇形齒輪與小齒輪聯動并沿接合方向旋轉，由于鎖桿銷由扇形齒輪銷固定，鎖栓也沿接合方向旋轉，從而拉進鎖扣，使尾門完全關閉；尾門完全關閉后，尾門門鎖電動機執行反向旋轉操作，以將各齒輪返回至初始位置。

圖14 尾門門鎖總成的鎖止過程

2 電動尾門的工作原理

電動尾門ECU通過尾門控制開關/按鈕及踢腳傳感器檢測到車主打開尾門的請求后，鳴響電動尾門警告蜂鳴器0.8 s，閃爍危險警告燈2次，然后驅動尾門門鎖電動機以松開鎖栓，接著驅動電動尾門電動機以打開尾門。尾門打開過程的時序如圖15所示。電動尾門ECU通過尾門控制開關/按鈕及踢腳傳感器檢測到車主關閉尾門的請求后，鳴響電動尾門警告蜂鳴器0.8 s，閃爍危險警告燈2次，然后驅動電動尾門電動機以關閉尾門，然后驅動尾門門鎖電動機以結合鎖栓。

圖15 尾門打開過程的時序

該車電動尾門系統除了打開和關閉尾門的功能之外，還具有中止、防夾、記憶、輔助等功能。

（1）中止功能。若在電動尾門打開或關閉的過程中操作尾門控制開關/按鈕或執行非接觸式踢腳操作，則電動尾門系統工作中止。

（2）防夾功能。在電動尾門關閉的過程中，若電動尾門ECU從觸摸式傳感器檢測到擠壓信號，或者從尾門電動機內的霍爾集成電路檢測到尾門關閉速度過慢，則尾門會反向移動一段距離，然后電動尾門系統工作中止。若電動尾門ECU在電動尾門打開的過程中檢測到擠壓信號或尾門打開速度過慢，則電動尾門系統工作中止。

（3）記憶功能。將電動尾門中止在所需開啟角度后按住尾門內部的尾門開關約1.7 s，電動警告蜂鳴器鳴響4次作為應答，表明電動尾門ECU記憶該開啟角度。下次打開尾門時，尾門將停止在該設定角度。記憶設定角度后長按尾門內部的尾門開關約7 s，記憶位置即初始化。

（4）輔助功能。沿關閉方向手動操作尾門時，電動尾門ECU會驅動尾門電動機以操作尾門直至其完全關閉。