李婉婉　潘坡　陈泱

摘  要：概述了目前汽车车门开启的类型以及存在的问题，从成本、使用方便性、安全性、智能体验等多维度比较了智能开关门和目前常见的开关门技术。详细讨论了智能开关门技术的系统控制方法，控制原理，结构布置以及应用场景。结论表明此开关门技术更加可靠、方便、智能，增强了人机交互体验，提升客户使用方便性和汽车的智能化。

关键词：智能开关门;控制原理;应用场景;传感器

引言

近年来，有不少主机厂开始在车辆上配置智能开启车门的功能，提升车门开闭的方便性。近年来，应用比较广泛的脚踢开关门，是基于电容传感器感应原理，实现传感器感应区域内脚踢动作的识别。脚踢开门是通过电容方式进行控制，虽然提供一种较传统开门更为便捷的开门方式，开门时具体踢哪里不清晰，有时需要客户单脚不断地找脚踢位置，同时也存在单脚站立不稳的风险。又由于其原理为切割电容场唤醒触发，偶热会出现高压洗车、雨雪天气误触发或者不灵敏的状况发生。

基于此，本文以电动尾门为例，研究讨论了一种低成本汽车车门开闭技术，能够有效地解决了汽车车门开闭不便，不够智能以及误操作问题，提升客户的使用体验。

1系统结构

本文提到的智能开光门系统包括：电动尾门系统、PEPS 系统、车身控制模块、光幕传感器模块。光幕传感器模块包括，LED灯组、蜂鸣器、雷达模块及支架组件。

1.1电动尾门系统

电动尾门系统PLG（Power Lift System）是一个跨领域的系统，涉及到机械部分和电子系统的集成。主要包括电子控模块、锁机构以及相应的电子开关和电子线束、电动尾门驱动机构。电子控制模块根据客户意图，实现授权的电动尾门的信号输入和输出、逻辑判断、实现各项功能[1]。锁机构包含电机、电机拉线和齿轮等。电动尾门驱动机构是电动尾门的核心部分，接收到尾门开闭命令后，确认整车以及尾门状态是否符合开闭条件，若符合，则输出调制后的电压至驱动电机，将电机的旋转运动转化为驱动机构的旋转运动或者伸缩运动，通过它实现尾门的自动开启和自动关闭等功能[2]。

1.2PEPS 系统（Passive Entry&Passive Start）

无钥匙进入和一键式启动系统，简称PEPS系统。汽车PEPS系统采用无线射频技术和车辆身份编码识别系统，不仅带来了全新的汽车安全防盗功能，而且也给用户带来了便利、舒适的驾乘体验[3]。此系统模块可以远程判断整车状态是否满足启动条件。若为上锁状态，则检测在设定的钥匙搜索区域内是否存在所述汽车对应的智能钥匙，若存在对应的智能钥匙，则将信号传输给传感器模块，LED灯亮，地面上会显示脚踩开关。同时向所属车辆BCM发送车门解锁请求。

1.3车身控制模块（Body Control Modul，BCM）

BCM用来控制车身相关的电子和电器零部件。用于检测车门的上锁状态，并将检测到的门锁状态信息发送给PEPS 系统。还可以用来接收尾门开启信号，控制汽车的尾门解锁。

1.4光幕传感器模块

光幕传感器模块包括，LED灯组、蜂鸣器、雷达模块、传感器模块及附件。考虑到其适用环境，传感器模块需要满足防尘6级以上，防水9级以上。

LED灯组通电后，投射光影开关到地面上。根据操作方便性、人机要求和检测区域，布置LED 的高度和角度，使得投影到地面上的开关位置方便操作，投影到地面的开关指示图像美观、清晰。提醒用户明确的开、关门动作的位置。

当用户正确动作后，蜂鸣器响起，告知用户操作成功。反之，若蜂鸣器无任何声响，则说明操作失败。雷达模块用来检测设定区域内移动物体的动作距离，并将检测到的数据传输给传感器模块进行判断转换。值的说明的是，此处的雷达模块可以和汽车常用的倒车雷达共用。传感器接收雷达模块的距离监测信息，对信息进行逻辑计算，并根据计算的结果，做出下一步指令。

2系统原理及应用

2.1系统原理

光幕传感器是此开光门技术的核心。原理是应用超声波雷达距离测距方法.测试距离等于测定从发振（Burst）到回声（Echo）的时间，乘以超声波的速度。

超声波发生，Echo区域反射波出现增幅，如比阈值大的话，可判断物体存在。根据这个原理，可提高物体判断敏感度的方式有：

1-Brust发出的声音大，Echo区域反射波也大，相当提到了感度;

2-提高反射波受信增幅;

3-降低阈值。

为提高敏感度，需要对发振的频率、次数、强度或振幅、授信增幅度、感知度进行平衡设定调试。

雷达探测到物体移动，将距离信息传输给光幕传感器，若检测到的移动物体满足预先的设定要求，则光幕传感器唤醒启动，LED 灯亮，客户脚踩光幕开关后收回，光幕传感器收到开门指令，通过电子信号将指令传递给电动尾门控制模块，尾门控制模块首先判断整车上锁状态，若是解锁状态，则触发电动门进行开门动作，蜂鸣器响起，LED灯连续闪烁，提示开门成功。若是上锁状态，则触发整车防盗系统进行“钥匙认证”，若找到有效的钥匙，防盗系统触发车身控制模块解锁，电动尾门开启，若没有找到有效的钥匙，则防盗系统不会解锁，电动尾门也不会开启。

系统开门逻辑。用户携带遥控钥匙走近车，雷达探测到设定区域内小腿的移动，唤醒光幕传感器，光幕传感器对移动小腿动作和移动物体在设定区域的停留时间进行计算，若满足软件设定要求，则光幕传感器将指令传输给电动门控制器，判断门的上锁状态，若电动门为解锁状态，则光幕传感器判断用户小腿运动满足设定要求后，LED闪烁，蜂鸣器响起，电动尾门开启。若电动门为上锁状态，则搜索钥匙，发送解锁请求给BCM，电动门解锁，收到解锁信号，光幕传感器判断用户小腿运动满足设定要求后，给电动门发送开门请求，同时LED闪烁，蜂鸣器响起，电动尾门开启。同样，针对关门的逻辑，当雷达传感器检测到在设定的时间内，在检测区域内无物体时，或车主再次脚踩光幕开关并退到车门关闭轨迹之外后，雷达传感器发送车门关闭请求给车身控制器，车身控制器发送车门关闭指令给电动车门系统，车门关闭上锁。

2.2应用场景

用户从远处慢慢走向车，光幕开启，迎宾的同时，指引用户朝光幕开关的位置靠近，用户脚踩在光幕开关上，收回脚，门打开。用户坐进车内门自动关闭。或者用户将手里的重物放置车内后，离开，车门自动关闭。亦或是，用户离开时，脚踩光幕开关后，离开门自动关闭，上锁。若脚踩区域有积水等，在不便脚踩地面的情况下，还可以通过扫光幕开启、关闭车门。同时，门在开启或者关闭过程重，若探测到在门开启或者关闭行程范围内有物体存在，则门停止开启或者关闭动作，避免误伤人。

本文以尾门为例阐述开关门的原理和逻辑，其同样可以应用在有电动侧门和电动滑门的车辆车。

3结语

本文提出了一种智能开关门技术，可以应用在具有电动门配置的尾门、滑门、侧门上。和脚踢开关门相比，除了可以达到脚踢的所有功能外，体验上更为智能、系统更稳健，且整车成本基本无变化。滑门和侧门则可根据市场需要进行配置。

参考文献：

[1]朱石磊，双元卿.汽车电动尾门驱动机构研究[J].上海汽车，2019（09）：3～6.

[2]陈永鹏，候效东，秦亚茹.汽车电动尾门控制系统研究[J].汽车实用技术，2017（8）：43-45.

[3]樊云石.汽车PEPS 测试系统的设计及其可靠性研究[J].汽车博览，2019，（1）：24～27.

作者簡介：

李婉婉，女，硕士。2005年本科毕业于河南大学化学工程与工艺;2018年硕士毕业于合肥工业大学车辆工程，现任职于泛亚汽车技术中心有限公司车门密封系统。邮编：200129