电动滑门系统的控制逻辑的设计与研究

何少斌

（安徽江淮汽车股份有限公司，安徽 合肥 230601）

电动滑门系统的控制逻辑的设计与研究

何少斌

（安徽江淮汽车股份有限公司，安徽 合肥 230601）

本文首先论述了电动滑门系统在商务车中的重要性，阐述了汽车电动滑门系统的功用和组成，并对电动滑门的系统原理和主要功能进行了梳理，从上述两点入手，结合系统应该考虑的安全性和舒适性,对电动滑门系统的控制逻辑进行了详细的设计与研究。其内容主要包括电动滑门四种工作模式间如何转换；正常工作情况下的开门与关门如何实现；开门关门过程中驾驶员对主要开关进行操作如何处理；防夹逻辑如何处理；热保护设计；报警逻辑设计；启动卸荷逻辑设计；滑门速度如何控制；正常开关门的系统零部件时序；网络休眠及唤醒设计等等。通过对系统的认识程度不断增加，在系统逻辑中进行了对滑门电机、离合器、闭锁电机、解锁电机和防夹条的断路或异常检测，并在检测到异常后使系统进行相应的功能禁止，如禁止电动功能或禁止电动关门功能等。

电动滑门；系统设计；控制逻辑；防夹；模式转换

CLC NO.:U463 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2015)05-12-06

引言

随着目前国内商务车销量日益上升的趋势，不少客户也将其作为购车选择。而侧滑门则是商务车典型的标志之一。侧滑门最大优势在于开启后相对拥有更佳便捷性，方便乘客出入车厢以及便于往车厢里的装卸货物等，较之于旋转外开的车门更加节省泊车时对周围空间的要求。

传统的侧滑门，后排乘客进出车厢时需要通过人力讲将滑门拉动使侧滑门滑开或关闭。乘客在车外面拉一下车门把手，车门解锁后人力拖拽车门使车门滑开，乘客上车后在车内再拉动内侧门把手使车门关上，此过程还需要一定的力度来使车门达到全关的位置。

电动滑门系统的应用使后排乘客进出车厢的车门为电动侧向滑开或关闭。乘客在车外面拉一下车门把手，车门会电动滑开，乘客上车后在车内再拉下内侧门把手，车门就会自己关上。不仅后排乘客可以控制电动侧滑门，司机可以通过操作遥控钥匙和驾驶员上方的按钮来进行打开或关闭侧滑门。电动滑门系统已经成为高端商务车型的标志性配置之一，它能够大幅度提升车辆的品质感和舒适性。

1、电动滑门系统的控制逻辑的设计与研究

1.1 系统组成及原理框图

1.1.1 系统组成

如图1所示，电动滑门系统由门驱动机构、门锁系统、电动系统和辅助系统组成。电控单元通过检测各电机状态、各类信号机把手开关的状态来判断并驱动各类电机及电磁离合来带动侧滑门移动以实现电动功能。

1.1.2 原理框图

如图2所示根据电动滑门的系统组成，分析出电动滑门控制模块所需要的输入输出，控制模块根据输入的信号状态来对判断系统状态和系统需求，并通过控制相应的继电器来实现滑门的电动动作。

1.2 接口设计分析

在上述系统原理框图基础上，下文将对接口部分的输入输出进行分配设计。

1.2.1 电源分配

如表1所示。

表1 电源分配设计

1.2.2 网络接口设计

根据系统逻辑及功能的要求，系统需要在 CAN网络上进行收发信号，CAN网络的信号有：车速信号、制动信号、换挡杆状态、点火开关状态、门锁状态、中门遥控开关、故障信息等，如表2所示。

表2 滑门控制器接收信号列表

表3 滑门控制器发送信号列表

11 Left_PSD_ Pinch_St 左滑门防夹状态 0-无防夹、1-防夹事件12 Left_PSD_ Mode_St 左滑门模式状态 0-手动模式、1-自动模式13 Left_PSD_ Operate_Protect 左滑门操作保护 0-正常、1-操作保护14 Left_PSD_ Pinch_Protect 左滑门防夹保护 0-正常、1-防夹保护15 Left_PSD_ Motor_Fail 左滑门电机故障 0-正常、1-故障16 Left_PSD_ CinchMotor_Fail 左上锁电机故障 0-正常、1-故障17 Left_PSD_ ReleseMotor_Fail 左解锁电机故障 0-正常、1-故障18 Left_PSD_ Clutch_Fail 左离合故障 0-正常、1-故障

1.2.3 开关输入接口设计

开关状态为电动滑门系统的一个重要输入环节，它是直接反应驾驶员是否对电动滑门系统进行操作的依据，下面对开关量的输入情况进行设计分析。

表4 点火开关状态信号

表5 主开关状态信号

表6 门把手开关状态信号

表7 门把手开关逻辑关系

表8 顶置开关状态信号

1.2.4 门锁状态接口设计

门锁状态包括以下四种：全锁信号SW（FUL）、半锁信号SW（HAF）、原先位置信号SW输入（LVR）、棘爪信号 SW输入（PWL）。系统根据上述四种信号的工作状态来判断侧滑门的实际工作状态，用以控制模块对系统下一步的具体动作进行逻辑判断。四个信号的接口设计如下：

表9 门锁状态信号

1.2.5 防夹条接口设计

通常状态下，防夹条的 TSW 和 TSG之间的阻抗值是796Ω～1050Ω之间。

用ECU来监视TSW和TSG之间的阻抗值，阻抗值如低于120Ω，判断防夹检出。

1.2.6 电机接口设计

电机类接口设计根据电机特性参数进行设计，电机参数如下：

滑门电机主轴的公称直径为Φ62.1mm，也就是说电机主轴转一圈，皮带轮位移194.9mm。门的行程是880mm。

表10 滑门电机基本参数

表11 闭锁电机特性参数

表12 闭锁电机状态信号

表13 解锁电机特性参数

表14 解锁电机状态信号

2.3 电动滑门系统功能逻辑

2.3.1 滑门电机控制模式切换要求

滑门电机有四种控制模式，分别为自动模式、持续刹车制动模式、断续刹车制动模式、断续刹车制动模式、手动模式。

自动模式：PSD根据开关命令控制门电机运动；

持续刹车制动模式：开关无效，不控制门电机，手动动作门速度超过一定值时，离合器一直ON；

断续刹车制动模式：开关无效，不控制门电机，门有动作时，离合器周期ON、OFF切换；

手动模式：开关无效，门电机不动作，只能手动关门。

四种模式的转换关系：

滑门全闭或全开位置时主开关OFF，切换到手动模式；

滑门非全闭或全开位置时主开关OFF，切换到持续刹车制动模式；

滑门自动运行过程中出现防夹时，反转到全闭或全开位置；2次防夹后进入断续刹车制动模式；

滑门自动运行过程中发生主开关OFF时，切换到持续刹车制动模式，主开关ON后把手开关操作无效，顶置开关和钥匙开关长按有效，门可以自动打开。

系统断电后再上电，进入断续刹车制动模式，滑门到达全闭位置，系统进入自动模式；

滑门在自动模式时，连续“停止-动作-停止”5次后此功能失效，进入断续刹车制动模式；待车门全闭或全开位置时恢复正常。

2.3.2 滑门系统自动模式控制设计

门在全闭状态，操作外把手开关、遥控开关、顶置开关执行开门动作；向开门方向操作内把手时执行开门动作；向关门方向操作内把手时不动作。

门在全开状态，操作外把手开关、遥控开关、顶置开关时执行开门动作；向开门方向操作内把手时不动作；向关门方向操作内把手执行关门动作。

门在运动过程中，操作外把手开关、遥控开关、顶置开关时均为车门停止；开门过程中，向开门方向操作内把手继续开门，向关门方向操作内把手，车门停止运动；关门过程中，向关门方向操作内把手继续关门，向开门方向操作内把手，车门停止运动。

门中途停止时，操作外把手开关、遥控开关、顶置开关时执行和停止前相反的动作；向开门方向操作内把手时执行开门动作；向关门方向操作内把手时执行关门动作。

遥控钥匙相关逻辑：滑门静止时长按 1.5S遥控要是按键，遥控信号有效；

滑门动作时点动遥控钥匙按键该信号即可有效；IG ON时遥控信号无效。

驾驶席顶置开关相关逻辑：滑门静止时长按1S该开关，开关信号有效；滑门动作时点动该开关即有效。

自动模式下开关滑门的时序如下：

表15 滑门系统自动模式动作分析

2.3.3 断续刹车制动模式控制设计

断续刹车制动模式：开关无效，电动滑门系统通过一定间隔（500ms）的离合器ON/OFF循环操作，降低车门速度，限制滑门动作。

2.3.4 持续刹车制动模式控制设计

车门速度超过一定值后继电器ON来降低速度；此时开关无效。

2.3.5 启动卸荷功能

车辆点火启动时，为保证启动电路使车辆顺利启动，系统需要控制滑门电机停止工作，若正在滑门处于运动过程中，短暂停止保障启动后继续动作。

2.3.6 滑门电机速度控制

关门时间4-5 s，开门时间4-5s（不同工况下有公差要求）；

车辆坡度15%内都能实现上述要求；

开门时先加速再匀速，接近全开 100mm时减速；关门时先加速再匀速，接近全关 300mm时减速，所有的滑门速度根据实车标定得到。

2.3.7 热保护控制

防夹时检测到热保护，应该继续动作；

进入热保护时，电动滑门系统忽略打开命令，执行关闭命令；

在室温下，热保护算法至少在电机运行10个循环后才能激活。

2.3.8 报警逻辑

全闭状态执行开门操作，长鸣1S后执行开门动作；

全开状态执行关门操作，长鸣 1S后执行关门动作，关门过程中以1.5Hz频率鸣叫；

动作过程中操作开关、把手，鸣叫一声；

异物检出（防夹），异物检出快速鸣叫两声；两次异物检出后长鸣2S；

主开关OFF，操作顶置开关时快速鸣叫两声；

车门动作中主开关OFF时鸣叫2S。

2.3.9 防夹设计

防夹逻辑主要是检测障碍物，检测到以后执行相关动作：

通常状态下，防夹条的 TSW 和 TSG之间的阻抗值是796Ω～1050Ω之间。用ECU来监视TSW和TSG之间的阻抗值，阻抗值低于120Ω以下的话，判断防夹检出；

门打开和关闭方向都有防夹保护，如果检测到发生防夹，反转到全开/全闭；

开门过程中前N个霍尔信号内无防夹功能，关门过程中门进入半锁后无防夹功能。

2.3.10 执行滑门动作注意事项

离合器断线时禁止电动滑门动作，这个状态下，如果可以进行电动的话不仅不发使滑门移动，而且滑门会变成自由状态，存在安全风险。

滑门电机异常时禁止电动滑门动作，这个状态下，如果发出电动命令的话滑门是无法动作的。

注：离合器和滑门电机的断线检测方式：检测离合器和滑门电机工作时电流，如果电流过小，判断为断线。

2.3.11 执行关门动作注意事项

检测到防夹条断线时禁止电机执行关门动作，如果可以进行电动关门的话系统无法检测是否存在异物，存在安全风险。

电动门锁异常时禁止电机执行关门动作，这个状态下，关闭滑门后滑门无法固定在全闭位置，行驶中滑门会有打开的风险。

2.3.12 执行开门动作注意事项

由于车辆行驶中滑门打开的话存在乘客掉出车外的风险，车辆在行驶过程中（含车辆行驶状态不明的情况）禁止滑门电机执行开门动作。当系统不能明确车辆是否处在行驶状态时也应禁止滑门电机开门动作。

2.3.13 禁止操作事项

短时间内反复切换继电器，会导致继电器触点熔化；

离合OFF状态下，滑门正在移动过程中，禁止离合器切为ON状态；离合器改为ON时，必须确认车门不在动作；

禁止长时间向离合器输入高电压，会有起火的可能性。

2.3.14 滑门控制器注意事项

在滑门电动上锁过程中，无论哪个开关触发为 ON，判断有问题产生，必须将车门打开；

解锁电机控制电路设计时需要考虑避免由于一个故障而导致解锁电机误动作，则车门会随意打开；

离合器控制电路设计时需要考虑避免由于一个故障而导致离合器长时间处于ON状态；

滑门控制器没有供电时，将掉电前位置信息清除掉；

滑门电机组无防水设计，为避免接触到水，需要从结构上确保车辆侧的防水性。

2.3.15 休眠唤醒条件

休眠唤醒条件如下：

休眠电流要求：<0.4mA(12V)休眠时要求：关闭无用IO、关闭开关采集。

3、结论

本论文从电动滑门系统的组成入手进行分析，总结出系统所涉及的输入输出信号，并根据此分析给出电动滑门系统原理框图。对原理图所涉及的每一个接口进行了设计，包括电源模块、启动开关、主开关、把手信号、闭锁电机、解锁电机、滑门电机、防夹条信号等。

在本次设计中，重点为控制逻辑部分，该部分对电动滑门系统的工作模式和工作模式之间的转换条件进行了设计。同时给出了自动模式下各种工况下，操作触发信号时滑门系统的动作，以及断续刹车模式的工作状态和持续刹车模式的工作状态。

[1] 李炎亮，汽车电子技术[M]. 北京：化学工业出版社，2005.6.

[2] 汪立亮，现代电子控制原理与维修[M]. 北京：电子工业出版社，1998.9.

[3] 魏春源，汽车电器与电子[M].北京：北京理工大学出版社，2004.7.

[4] 李林 ，汽车运用[J]. 2008（05）.

The System design and control logic of Power-operated sliding door

He Shaobin
（Anhui Jianghuai Automobile Co., Ltd, Anhui Hefei 230601）

This paper firstly discusses the importance of power-operated sliding door （PSD）system in commercial vehicles，and expounds the function and structure of the PSD system，also generalizes the principle of PSD and the main function.From the above two points,this paper designs and researches detailedly in allusion to the control logic of PSD in combination with the safty and comfortly of the system.Its content mainly includes the PSD between the four working modes how to convert:work normally open and shut the door how to implement,the door is closed in the process of driver operating the main switch, how to deal with clip logic,thermal protection design,Alarm logic design,Start unloading logic design, how to control the speed of the sliding door,normal closed system components sequence,network sleep and wake up design and so on.Increasing the degree of understanding of the system,in the system logic to the sliding door motor, clutch, atresia, unlock the motor and the clamp of the cut-off or anomaly detection,and make the system accordingly after detected abnormal function is prohibited,such as the ban electric function or closed electric function.

Power-operated sliding door; System design; Control logic; Mode swapping; fangga

U462

A

1671-7988(2015)05-12-06

何少斌，本科学历，现就职于 安徽江淮汽车股份有限公