李婉婉　潘坡　陳泱

摘? 要：概述了目前汽車(chē)車(chē)門(mén)開(kāi)啟的類(lèi)型以及存在的問(wèn)題，從成本、使用方便性、安全性、智能體驗(yàn)等多維度比較了智能開(kāi)關(guān)門(mén)和目前常見(jiàn)的開(kāi)關(guān)門(mén)技術(shù)。詳細(xì)討論了智能開(kāi)關(guān)門(mén)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(chǎng)景。結(jié)論表明此開(kāi)關(guān)門(mén)技術(shù)更加可靠、方便、智能，增強(qiáng)了人機(jī)交互體驗(yàn)，提升客戶(hù)使用方便性和汽車(chē)的智能化。

關(guān)鍵詞：智能開(kāi)關(guān)門(mén);控制原理;應(yīng)用場(chǎng)景;傳感器

引言

近年來(lái)，有不少主機(jī)廠(chǎng)開(kāi)始在車(chē)輛上配置智能開(kāi)啟車(chē)門(mén)的功能，提升車(chē)門(mén)開(kāi)閉的方便性。近年來(lái)，應(yīng)用比較廣泛的腳踢開(kāi)關(guān)門(mén)，是基于電容傳感器感應(yīng)原理，實(shí)現(xiàn)傳感器感應(yīng)區(qū)域內(nèi)腳踢動(dòng)作的識(shí)別。腳踢開(kāi)門(mén)是通過(guò)電容方式進(jìn)行控制，雖然提供一種較傳統(tǒng)開(kāi)門(mén)更為便捷的開(kāi)門(mén)方式，開(kāi)門(mén)時(shí)具體踢哪里不清晰，有時(shí)需要客戶(hù)單腳不斷地找腳踢位置，同時(shí)也存在單腳站立不穩(wěn)的風(fēng)險(xiǎn)。又由于其原理為切割電容場(chǎng)喚醒觸發(fā)，偶熱會(huì)出現(xiàn)高壓洗車(chē)、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(dòng)尾門(mén)為例，研究討論了一種低成本汽車(chē)車(chē)門(mén)開(kāi)閉技術(shù)，能夠有效地解決了汽車(chē)車(chē)門(mén)開(kāi)閉不便，不夠智能以及誤操作問(wèn)題，提升客戶(hù)的使用體驗(yàn)。

1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

本文提到的智能開(kāi)光門(mén)系統(tǒng)包括：電動(dòng)尾門(mén)系統(tǒng)、PEPS 系統(tǒng)、車(chē)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(dòng)尾門(mén)系統(tǒng)

電動(dòng)尾門(mén)系統(tǒng)PLG（Power Lift System）是一個(gè)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(kāi)關(guān)和電子線(xiàn)束、電動(dòng)尾門(mén)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。電子控制模塊根據(jù)客戶(hù)意圖，實(shí)現(xiàn)授權(quán)的電動(dòng)尾門(mén)的信號(hào)輸入和輸出、邏輯判斷、實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)功能[1]。鎖機(jī)構(gòu)包含電機(jī)、電機(jī)拉線(xiàn)和齒輪等。電動(dòng)尾門(mén)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)是電動(dòng)尾門(mén)的核心部分，接收到尾門(mén)開(kāi)閉命令后，確認(rèn)整車(chē)以及尾門(mén)狀態(tài)是否符合開(kāi)閉條件，若符合，則輸出調(diào)制后的電壓至驅(qū)動(dòng)電機(jī)，將電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或者伸縮運(yùn)動(dòng)，通過(guò)它實(shí)現(xiàn)尾門(mén)的自動(dòng)開(kāi)啟和自動(dòng)關(guān)閉等功能[2]。

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

無(wú)鑰匙進(jìn)入和一鍵式啟動(dòng)系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱(chēng)PEPS系統(tǒng)。汽車(chē)PEPS系統(tǒng)采用無(wú)線(xiàn)射頻技術(shù)和車(chē)輛身份編碼識(shí)別系統(tǒng)，不僅帶來(lái)了全新的汽車(chē)安全防盜功能，而且也給用戶(hù)帶來(lái)了便利、舒適的駕乘體驗(yàn)[3]。此系統(tǒng)模塊可以遠(yuǎn)程判斷整車(chē)狀態(tài)是否滿(mǎn)足啟動(dòng)條件。若為上鎖狀態(tài)，則檢測(cè)在設(shè)定的鑰匙搜索區(qū)域內(nèi)是否存在所述汽車(chē)對(duì)應(yīng)的智能鑰匙，若存在對(duì)應(yīng)的智能鑰匙，則將信號(hào)傳輸給傳感器模塊，LED燈亮，地面上會(huì)顯示腳踩開(kāi)關(guān)。同時(shí)向所屬車(chē)輛BCM發(fā)送車(chē)門(mén)解鎖請(qǐng)求。

1.3車(chē)身控制模塊（Body Control Modul，BCM）

BCM用來(lái)控制車(chē)身相關(guān)的電子和電器零部件。用于檢測(cè)車(chē)門(mén)的上鎖狀態(tài)，并將檢測(cè)到的門(mén)鎖狀態(tài)信息發(fā)送給PEPS 系統(tǒng)。還可以用來(lái)接收尾門(mén)開(kāi)啟信號(hào)，控制汽車(chē)的尾門(mén)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。考慮到其適用環(huán)境，傳感器模塊需要滿(mǎn)足防塵6級(jí)以上，防水9級(jí)以上。

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

當(dāng)用戶(hù)正確動(dòng)作后，蜂鳴器響起，告知用戶(hù)操作成功。反之，若蜂鳴器無(wú)任何聲響，則說(shuō)明操作失敗。雷達(dá)模塊用來(lái)檢測(cè)設(shè)定區(qū)域內(nèi)移動(dòng)物體的動(dòng)作距離，并將檢測(cè)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(shuō)明的是，此處的雷達(dá)模塊可以和汽車(chē)常用的倒車(chē)?yán)走_(dá)共用。傳感器接收雷達(dá)模塊的距離監(jiān)測(cè)信息，對(duì)信息進(jìn)行邏輯計(jì)算，并根據(jù)計(jì)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(kāi)光門(mén)技術(shù)的核心。原理是應(yīng)用超聲波雷達(dá)距離測(cè)距方法.測(cè)試距離等于測(cè)定從發(fā)振（Burst）到回聲（Echo）的時(shí)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(huà)，可判斷物體存在。根據(jù)這個(gè)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(duì)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(cè)到物體移動(dòng)，將距離信息傳輸給光幕傳感器，若檢測(cè)到的移動(dòng)物體滿(mǎn)足預(yù)先的設(shè)定要求，則光幕傳感器喚醒啟動(dòng)，LED 燈亮，客戶(hù)腳踩光幕開(kāi)關(guān)后收回，光幕傳感器收到開(kāi)門(mén)指令，通過(guò)電子信號(hào)將指令傳遞給電動(dòng)尾門(mén)控制模塊，尾門(mén)控制模塊首先判斷整車(chē)上鎖狀態(tài)，若是解鎖狀態(tài)，則觸發(fā)電動(dòng)門(mén)進(jìn)行開(kāi)門(mén)動(dòng)作，蜂鳴器響起，LED燈連續(xù)閃爍，提示開(kāi)門(mén)成功。若是上鎖狀態(tài)，則觸發(fā)整車(chē)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(chē)身控制模塊解鎖，電動(dòng)尾門(mén)開(kāi)啟，若沒(méi)有找到有效的鑰匙，則防盜系統(tǒng)不會(huì)解鎖，電動(dòng)尾門(mén)也不會(huì)開(kāi)啟。

系統(tǒng)開(kāi)門(mén)邏輯。用戶(hù)攜帶遙控鑰匙走近車(chē)，雷達(dá)探測(cè)到設(shè)定區(qū)域內(nèi)小腿的移動(dòng)，喚醒光幕傳感器，光幕傳感器對(duì)移動(dòng)小腿動(dòng)作和移動(dòng)物體在設(shè)定區(qū)域的停留時(shí)間進(jìn)行計(jì)算，若滿(mǎn)足軟件設(shè)定要求，則光幕傳感器將指令傳輸給電動(dòng)門(mén)控制器，判斷門(mén)的上鎖狀態(tài)，若電動(dòng)門(mén)為解鎖狀態(tài)，則光幕傳感器判斷用戶(hù)小腿運(yùn)動(dòng)滿(mǎn)足設(shè)定要求后，LED閃爍，蜂鳴器響起，電動(dòng)尾門(mén)開(kāi)啟。若電動(dòng)門(mén)為上鎖狀態(tài)，則搜索鑰匙，發(fā)送解鎖請(qǐng)求給BCM，電動(dòng)門(mén)解鎖，收到解鎖信號(hào)，光幕傳感器判斷用戶(hù)小腿運(yùn)動(dòng)滿(mǎn)足設(shè)定要求后，給電動(dòng)門(mén)發(fā)送開(kāi)門(mén)請(qǐng)求，同時(shí)LED閃爍，蜂鳴器響起，電動(dòng)尾門(mén)開(kāi)啟。同樣，針對(duì)關(guān)門(mén)的邏輯，當(dāng)雷達(dá)傳感器檢測(cè)到在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)，在檢測(cè)區(qū)域內(nèi)無(wú)物體時(shí)，或車(chē)主再次腳踩光幕開(kāi)關(guān)并退到車(chē)門(mén)關(guān)閉軌跡之外后，雷達(dá)傳感器發(fā)送車(chē)門(mén)關(guān)閉請(qǐng)求給車(chē)身控制器，車(chē)身控制器發(fā)送車(chē)門(mén)關(guān)閉指令給電動(dòng)車(chē)門(mén)系統(tǒng)，車(chē)門(mén)關(guān)閉上鎖。

2.2應(yīng)用場(chǎng)景

用戶(hù)從遠(yuǎn)處慢慢走向車(chē)，光幕開(kāi)啟，迎賓的同時(shí)，指引用戶(hù)朝光幕開(kāi)關(guān)的位置靠近，用戶(hù)腳踩在光幕開(kāi)關(guān)上，收回腳，門(mén)打開(kāi)。用戶(hù)坐進(jìn)車(chē)內(nèi)門(mén)自動(dòng)關(guān)閉?；蛘哂脩?hù)將手里的重物放置車(chē)內(nèi)后，離開(kāi)，車(chē)門(mén)自動(dòng)關(guān)閉。亦或是，用戶(hù)離開(kāi)時(shí)，腳踩光幕開(kāi)關(guān)后，離開(kāi)門(mén)自動(dòng)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(guò)掃光幕開(kāi)啟、關(guān)閉車(chē)門(mén)。同時(shí)，門(mén)在開(kāi)啟或者關(guān)閉過(guò)程重，若探測(cè)到在門(mén)開(kāi)啟或者關(guān)閉行程范圍內(nèi)有物體存在，則門(mén)停止開(kāi)啟或者關(guān)閉動(dòng)作，避免誤傷人。

本文以尾門(mén)為例闡述開(kāi)關(guān)門(mén)的原理和邏輯，其同樣可以應(yīng)用在有電動(dòng)側(cè)門(mén)和電動(dòng)滑門(mén)的車(chē)輛車(chē)。

3結(jié)語(yǔ)

本文提出了一種智能開(kāi)關(guān)門(mén)技術(shù)，可以應(yīng)用在具有電動(dòng)門(mén)配置的尾門(mén)、滑門(mén)、側(cè)門(mén)上。和腳踢開(kāi)關(guān)門(mén)相比，除了可以達(dá)到腳踢的所有功能外，體驗(yàn)上更為智能、系統(tǒng)更穩(wěn)健，且整車(chē)成本基本無(wú)變化?；T(mén)和側(cè)門(mén)則可根據(jù)市場(chǎng)需要進(jìn)行配置。

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作者簡(jiǎn)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(chē)輛工程，現(xiàn)任職于泛亞汽車(chē)技術(shù)中心有限公司車(chē)門(mén)密封系統(tǒng)。郵編：200129