夏正強

（金龍聯(lián)合汽車工業(yè) （蘇州）有限公司豪華車技術(shù)部，江蘇 蘇州 215026）

目前客車乘客門或氣動行李艙門一般采用安裝在儀表板上的翹板開關(guān)控制門泵電磁閥來操縱門泵實現(xiàn)車門的開、關(guān)動作。雖然開、關(guān)門動作基本功能可以實現(xiàn)，但存在一定的安全隱患。因為大客車尤其豪華客車一般有前、后乘客門，還有左右行李艙門，如果駕駛員疏忽忘關(guān)門或在行車過程中誤觸開關(guān)，使車門打開而無報警提示，乘客門未關(guān)好會導致將乘客甩出車外的危險，艙門未關(guān)好會造成在車輛行駛過程中艙門刮碰到行人或障礙物，導致傷及行人或車門損壞的事故。本文設(shè)計的車門控制系統(tǒng)功能之一就是當車輛起步而放下手制動時，所有乘客門和行李艙將得到信號而自動關(guān)閉，且在行車狀態(tài)時，即使駕駛員誤按車門開關(guān)，車門也不能被打開，這就大大提高了行車安全性?？蛙囉绕涫谴笮涂蛙囈话闶菭I運用車輛，關(guān)系到若干乘員的人身安全，因此，在考慮滿足相關(guān)法規(guī)的前提下，結(jié)合手制動、門系統(tǒng)氣壓狀況等條件，自動控制開、關(guān)門以及相應(yīng)報警功能，以確保行車安全。該系統(tǒng)已增加車輛智能化報警及控制功能，加強車輛的安全性，提升車輛的檔次。

1 車門控制系統(tǒng)原理介紹

車門控制系統(tǒng)由車門控制器、門控翹板開關(guān)、行李艙門控開關(guān)、門泵電磁閥、門泵、氣壓開關(guān)、手制動開關(guān)等組成，其控制原理圖如圖1所示。

車門控制系統(tǒng)在不同的情況下，由不同的觸發(fā)源驅(qū)動門泵電磁閥來控制開關(guān)門動作，如在放手制動時，車門控制器接收到手制動信號，輸出關(guān)閉所有乘客門和行李艙門的驅(qū)動信號；若在手制動拉起且電源總開關(guān)接通的情況下，可以通過儀表板上的按鈕進行開、關(guān)門動作，還可以通過遙控器按鈕觸發(fā)驅(qū)動門泵電磁閥工作。在手制動拉起但電源總開關(guān)斷開的情況下，則可通過遙控器來開、關(guān)門。

以前門乘客門為例。當按下前門開關(guān)按鈕開門時，電流從車門控制器24腳經(jīng)前門開關(guān)，再經(jīng)前門小艙門開關(guān)1、小艙門開關(guān)2到開門電磁閥，開門電磁閥得電，執(zhí)行開門動作。同時前門踏步燈繼電器觸點接通，前門踏步燈點亮并給車門控制器一個開門狀態(tài)信號，控制器輸出門控指示燈信號。此時如果前門任一小艙門未關(guān)，為防止開門時乘客撞到小艙門，開門電磁閥斷電，不能執(zhí)行開門動作，從而起到保護作用。若按下前門開關(guān)按鈕關(guān)門時，電流從車門控制器24腳經(jīng)前門開關(guān)，到關(guān)門電磁閥，關(guān)門電磁閥得電，執(zhí)行關(guān)門動作。在關(guān)門過程中，若門夾到人時，達到一定的阻力，前門泵提升凸輪接觸到防夾開關(guān)觸點，前門防夾開關(guān)閉合，電流從熔斷絲經(jīng)前門防夾開關(guān)、前門斷防夾開關(guān)、再經(jīng)前門小艙門開關(guān)1、小艙門開關(guān)2到開門電磁閥，開門電磁閥得電，強制執(zhí)行開門動作，從而保護人員不受傷害。當正常關(guān)門到一定程度時，凸輪與斷防夾開關(guān)斷開，該電路不通，防止誤觸后開門，同時踏步燈開關(guān)斷開，踏步燈熄滅。

如果門開關(guān)失效，將應(yīng)急閥打開放氣，再回旋恢復氣壓，此時車門控制器輸出相應(yīng)的開門信號，保證車門在緊急情況下能夠打開。

行李艙門的門泵總成附帶有防夾控制器、壓力傳感器和防夾切斷開關(guān)，壓力傳感器上有一根氣管連接到門泵上，如圖2所示。另有兩個觸點和防夾控制器連接，壓力傳感器相當于防夾開關(guān)，在關(guān)門過程中若遇到人或物時，關(guān)門動作受阻，門泵氣缸中壓力會下降，壓力傳感器感知的壓力P低于設(shè)定壓力值0.18MPa時，則觸點1和觸點3接通，接通防夾回路，即給開門電磁閥一個電信號，車門打開。如果在關(guān)門過程中沒有阻礙，則關(guān)門到位后，傳動軸上的凸輪片與防夾切斷開關(guān)有效接觸后，切斷壓力傳感器開關(guān)所在的電路，實現(xiàn)艙門關(guān)閉 （即艙門將完全關(guān)閉的那一刻，防夾功能失效，艙門順利關(guān)閉）［2］。

2 車門控制器模塊介紹

車門控制器是該系統(tǒng)的核心部件，該控制器主體包含一個24針和一個12針接口，如圖3所示。其中12針接口對接總成自帶的揚聲器，揚聲器可以根據(jù)功能擴展需要發(fā)出多種報警音；24針接口外接線路的各種輸入輸出信號而控制車門的工作狀態(tài)。24針引腳功能見表1。

車門控制器主要由電源模塊、輸入模塊、MCU處理模塊和輸出模塊4個部分組成，如圖4所示。各模塊功能描述如下。

2.1 電源模塊

將輸入的24V電壓轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的5V系統(tǒng)工作電壓，以供給其他模塊，如圖5所示。電源模塊包括輸入保護電路、穩(wěn)定電壓電路和電壓轉(zhuǎn)換電路。輸入保護電路由二極管D11和瞬態(tài)抑制二極管TVS1構(gòu)成，將瞬時高壓脈沖濾除，防止瞬時高壓脈沖對后面電路的損害。穩(wěn)定電壓電路由核心穩(wěn)壓器件Q1及外圍器件電壓比較器IC4等構(gòu)成，以實現(xiàn)將輸入電壓鉗位在27 V左右。該部分可以等效理解為穩(wěn)壓管，目的是穩(wěn)定電壓，保護電源模塊IC。電壓轉(zhuǎn)換電路由DC／DC電源變換器IC5及外圍元件構(gòu)成，將輸入電壓轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的5 V電壓輸出，給其他模塊電路供電［3］。

2.2 輸入模塊

采集車門控制系統(tǒng)狀態(tài)信號，并將信號經(jīng)過保護電路、電平轉(zhuǎn)換電路、輸入緩沖電路等處理后，輸出到MCU控制模塊。

輸入模塊包括低電平采集電路和高電平采集電路。低電平采集電路的電路圖如圖6所示。當輸入為高電平或懸空時，VCC經(jīng)R22和R49給TN11控制極供電，使TN11導通，此時輸出低電平到MCU。當輸入低電平時 （實際應(yīng)用R22與R18比值很大，所以經(jīng)電阻分壓后為低電平），TN11控制極輸入低電平，使TN11截止，此時5V經(jīng)R53為高電平到MCU。TN11將輸入信號轉(zhuǎn)化為電平變化，輸出到MCU。DW11為穩(wěn)壓管，防止高電壓的輸入對器件造成沖擊。

圖7為高電平采集電路。當輸入為低電平或懸空時，TN11控制極為低電平或無電平輸入，使TN11截止，此時5 V經(jīng)R53為高電平到MCU。當輸入高電平時，高電平經(jīng)R18和R49給TN11控制極供電，使TN11導通，此時輸出低電平到MCU。

2.3 MCU控制模塊

該部分是一個8位單片機，將輸入信號進行分析運算后作為輸出控制信號，經(jīng)大電流復合晶體管IC2給輸出模塊。

2.4 輸出模塊

根據(jù)MCU控制模塊輸出的控制信號驅(qū)動控制乘客門系統(tǒng)等外圍裝置，如圖8所示，MCU輸出低電平，控制功率管TP8導通，以給乘客門等設(shè)備供電，產(chǎn)生相應(yīng)動作，否則TP8截止，輸出模塊無輸出，乘客門等外圍設(shè)備不動作。

3 車門控制器功能

車門控制器主要功能是檢測開、關(guān)門信號以及手制動信號，進行報警以免發(fā)生危險。實現(xiàn)的功能具體如下。

1）手制動信號輸入由搭鐵變?yōu)閼铱諘r （即松開手制動）。

①若前或后乘客門沒關(guān)閉，則輸出相應(yīng)的高電平關(guān)門信號 （t=1s）將門關(guān)閉；并且指示燈 （外接）閃亮 （t=5 s）、 聲音報警 （t=5 s）。 ②輸出行李艙門高電平關(guān)門信號 （t=1 s）。不檢測行李艙門狀態(tài)，也不因行李艙門報警。③斷開第24號孔門開關(guān)電源輸出。

2）手制動信號輸入處于懸空時 （即松開手制動狀態(tài)下），所有門的開動作均無效。

①斷開第24號孔門開關(guān)電源輸出。②當前、后門／總氣壓不正常時，氣壓開關(guān)信號處于低狀態(tài)，控制器一直報警，指示燈閃亮。③當前、后門／總氣壓恢復正常時，氣壓開關(guān)信號處于懸空狀態(tài)，控制器停止報警，指示燈滅。

3）手制動信號輸入為低電平 （即拉緊手制動）時，才可以進行相關(guān)開關(guān)門操作。

①接通第24號孔門開關(guān)電源輸出。②駕駛員按下前、后乘客門開門或關(guān)門開關(guān)時，系統(tǒng)相應(yīng)打開或關(guān)閉乘客門 （t≤1s）； 指示燈 （外接） 閃亮， 約5 s后熄滅。③當前、后門／總氣壓不正常時，氣壓開關(guān)信號處于低電平狀態(tài)，控制器聲音不報警，指示燈閃亮；當前、后門／總氣壓恢復正常時，氣壓開關(guān)信號處于懸空狀態(tài)，控制器聲音不報警，指示燈滅。④當前門氣壓恢復正常時，從低電平狀態(tài)到懸空狀態(tài)時，輸出開前門控制信號 （t=5 s）。⑤當后門氣壓恢復正常時，從低電平狀態(tài)到懸空狀態(tài)時，輸出開后門控制信號 （t=5s）。

4 車門控制系統(tǒng)性能驗證

將電源、車門控制器、門泵電磁閥、門控制開關(guān)、門控指示燈等通過線路在車上連接起來，然后進行以下操作步驟，對該系統(tǒng)的基本性能進行測試驗證。

1）將前、后乘客門打開，行李艙門開啟，此時松開手制動，使手制動信號輸入由搭鐵變?yōu)閼铱铡?/p>

控制器輸出相應(yīng)的高電平關(guān)門信號，將前、后乘客門關(guān)閉，并且儀表板上外接的指示燈閃亮約5s，同時揚聲器聲音報警約5s。

輸出行李艙門高電平關(guān)門信號關(guān)閉行李艙門。

2）松開手制動，此時按儀表板上開門按鈕，所有門不能被打開。

打開應(yīng)急泄氣閥，放掉門系統(tǒng)氣源，使前、后門／總氣壓不正常時，氣壓開關(guān)信號處于低狀態(tài)，此時揚聲器一直聲音報警，指示燈持續(xù)閃亮。

關(guān)閉應(yīng)急泄氣閥，使前、后門／總氣壓恢復正常時，氣壓開關(guān)信號處于懸空狀態(tài)，揚聲器停止報警，指示燈熄滅。

3）拉緊手制動，使手制動信號輸入為低電平。

駕駛員按下前、后乘客門開門或關(guān)門開關(guān)時，系統(tǒng)相應(yīng)打開或關(guān)閉乘客門，指示燈 （外接）閃亮，約5s后熄滅。

打開門系統(tǒng)氣壓總開關(guān)，放掉門系統(tǒng)氣源，使前、后門／總氣壓不正常時，氣壓開關(guān)信號處于低電平狀態(tài)，控制器聲音不報警，只有指示燈閃亮。

關(guān)閉門系統(tǒng)氣壓總開關(guān)，使前、后門／總氣壓恢復正常時，氣壓開關(guān)信號處于懸空狀態(tài)，揚聲器沒有聲音報警，指示燈熄滅。

打開前門應(yīng)急泄氣閥放氣后再關(guān)閉應(yīng)急閥，當前門氣壓恢復正常時，控制器輸出開前門控制信號，前乘客門自動打開。

打開后門應(yīng)急泄氣閥放氣后再關(guān)閉應(yīng)急閥，當后門氣壓恢復正常時，控制器輸出開后門控制信號，后乘客門自動打開。

5 結(jié)論及應(yīng)用實例

所有實際性能測試結(jié)果符合設(shè)計預期。由于該控制器安裝在車內(nèi)而忽略了相應(yīng)的防護，使得在車輛制作過程中，灰塵，金屬屑等雜質(zhì)進入控制器內(nèi)部，導致電路板故障使其失效，另偶有雨水從駕駛員窗進入車內(nèi)造成線路板腐蝕短路而失效，后來采取涂三防漆處理，解決了應(yīng)用環(huán)境導致失效的問題。在產(chǎn)品的試驗過程中，對部分參數(shù)也做過調(diào)整，當按下開門按鈕時，為保證開門信號有足夠時間響應(yīng)，設(shè)定開門輸出信號為5s，正常情況下，這沒問題。但某種特殊情況下，當乘客門后的小艙門在打開的情況下，誤按下遙控器或開門按鈕，由于電路保護作用，門不會打開，但開門驅(qū)動信號仍然持續(xù)5s有效，這時如果將小艙門關(guān)上，門就會突然打開而可能撞到旁邊的人，后來我們將此參數(shù)調(diào)整為1s，并經(jīng)試驗，這個時間就保證了關(guān)小艙門前的開門命令失效，而不致乘客門突然打開。

此車門控制系統(tǒng)已經(jīng)在斯堪尼亞-海格的KLQ6127、KLQ6128車型上應(yīng)用超過3年，市場范圍包括中國，中東、俄羅斯、法國、挪威、南非、肯尼亞、澳大利亞等在內(nèi)的亞洲，歐洲，非洲，澳洲，經(jīng)受了世界各地高寒、高熱、高濕的使用環(huán)境的考驗，迄今運行情況穩(wěn)定。

［1］夏正強.春蘭NCL系列載貨汽車電氣原理圖［J］.汽車電器， 2004 （4）： 20-23.

［2］河北拓達車門有限公司.氣動外擺式行李艙機構(gòu)說明［Z］.

［3］蘇州啟微電子有限公司.車門控制器功能說明［Z］.