汽车电动滑移门驱动机构策略

曾良才 翟玉峰 王鹏 李涛

（泛亚汽车技术中心有限公司）

汽车滑移门系统因其独特的开启方式，相比传统铰链旋转门有很多优点，例如易于泊车、良好的进出性及方便装卸货物等[1]。电动滑移门在滑移门的基础上集成了电动开启、关闭及防夹等功能，以其智能化和自动化而成为中高端豪华MPV的亮点，越发获得客户的青睐。电动滑移门系统中最关键的零件为驱动单元，它控制着滑移门的开启与关闭等动作，驱动单元目前在整车上可行的布置主要有车身侧围式、滑移门内置式及车身地板式。不同的方案对整车的影响差异较大。文章通过CAE分析及实车测试等方法，对比了3种方案对于整车性能的影响。

1 系统结构

1.1 系统零件组成

电动滑移门系统一般由滑移门锁系统、滑移门驱动单元及防夹条等组成。其中滑移门锁系统包括：内把手、前锁及锁扣、后锁及锁扣、全开锁及锁扣以及门锁中枢机构等零件；滑移门驱动单元包括：驱动电机、电机控制单元、离合器、拉索或皮带等零件，且零件之间高度集成。系统示意图，如图1所示[2-3]。

1.2 驱动原理

电机控制单元在接收到外部来自钥匙、驾驶员顶棚开关、内把手、外把手及B柱开关等滑移门开闭命令请求后，若整车状态符合滑移门开闭运动要求，则系统加载电压至驱动电机，电机正转或反转，并依次通过离合器、拉索或皮带、中支架或下支架等零件，以带动滑移门开启或关闭。

同时在关闭过程中，若防夹条探测到障碍物，信号触发后传递给电机控制单元，电机控制单元根据逻辑判断控制电机停止或反转，以实现防夹功能。

2 驱动单元布置方案

滑移门驱动单元最终需要将电机动力输出到中支架或下支架，以驱动滑移门开启或关闭，因此驱动单元在整车中的位置受到较大限制，且因位置的不同，驱动单元本身的设计完全不同。

2.1 车身侧围式驱动单元

车身侧围式驱动单元，即将驱动单元布置在C柱和D柱之间车身侧围内部，与中导轨基本处于整车同一高度，如图2所示。驱动电机竖直布置，以节省空间，并和电机控制单元集成在一起，通过拉索连接滑移门中支架，以驱动滑移门开启或关闭。

2.2 滑移门内置式驱动单元

滑移门内置式驱动单元，即将驱动单元布置在滑移门内，根据驱动单元在滑移门内的位置，选择通过拉索连接滑移门中支架或下支架，以驱动滑移门开启或关闭，如图3所示。

2.3 车身地板式驱动单元

车身地板式驱动单元，即将驱动单元布置在B柱和C柱之间的车身地板上，通过拉索或皮带连接滑移门下支架，以驱动滑移门开启或关闭，如图4所示。

3 驱动单元方案选择对整车的影响

3.1 乘客车内空间

图5示出车身侧围式驱动单元布置对车内空间的影响示意图。因为驱动电机和电机控制模块的存在，会侵占MPV第3排座椅两侧各约100 mm的空间，即对双侧电动滑移门而言，将使第3排车内空间减少约200 mm。而滑移门内置式和车身地板式驱动单元布置则不会对车内空间产生影响。

3.2 车内电机噪声

图6示出3种不同驱动单元方案在滑移门开启或关闭过程中，在特定位置乘客能感知到的车内噪声大小对比图。从图6可以看到，在人耳敏感的1～3 kHz范围内，车身侧围式驱动单元的噪声对车内乘客的影响最大，滑移门内置式次之，车身地板式影响最小。

3.3 整车侧撞安全性能

车辆开发必须满足国标对侧撞性能的强制法规要求，在强检试验中采用在B柱附近，撞击物以一定的时速对汽车进行侧面撞击，以考察相关区域对乘客的侵入量。车身侧围式驱动单元距B柱较远，而车身地板式驱动单元位于整车较低位置，因此两者均不会对乘客产生不良影响。表1示出2012 C-NCAP标准51 km/h侧面撞击试验滑移门内置式驱动单元对整车安全性能的影响分析。与另外2种方案相比，滑移门内置式驱动单元在第2排座椅附近侵入量达68.1 mm，影响较大。

表1 滑移门内置式驱动单元对侧撞安全性能的影响

3.4 滑移门耐久性能

与车身侧围式及车身地板式驱动单元布置相比，滑移门内置式对滑移门耐久性能会产生影响。文章分别从滑移门钣金耐久性能及滑移门下支架滚轮耐久性能方面进行了分析。

3.4.1 滑移门钣金耐久性能

将驱动单元布置在滑移门内，会使滑移门总成质量增加约4 kg。在滑移门耐久过程中，根据CAE经验，质量增加10%，在同样结构下，会使滑移门应力增加约10%。在质量增加之前，根据CAE分析，本项目中滑移门总成最大应力为232 MPa，质量增加后，应力约为255 MPa。图7示出滑移门钣金S-N（应力幅值-耐久次数）曲线。从图7中可以看出，当应力增加10%后，疲劳寿命为48 000次，不到之前的一半。

3.4.2 滑移门下支架滚轮耐久性能

通过在实车上进行配重试验，在0.5m/s和1.0m/s的开门速度下，较基准质量（m/kg）分别增加 2，3，4kg，分析了滑移门质量增加对下支架导向轮和承重轮冲击力的影响。

图8示出滑移门质量增加对下导向轮横向和纵向冲击力的影响。

从图8可以看到，在滑移门质量增加4 kg的情况下，在0.5 m/s和1.0 m/s的开门速度时，下导向轮受到的横向冲击力分别增加约1%和2.6%，下导向轮受到的纵向冲击力分别增加约82%和12%，但因纵向冲击力很小，对疲劳寿命的变化影响可以忽略。

图9示出滑移门质量增加对下承重轮横向冲击力的影响。从图9可以看到，在滑移门质量增加4 kg的情况下，在0.5 m/s和1.0 m/s的开门速度时，下承重轮受到的横向冲击力分别增加约37%和21%。冲击力的增加，定会对耐久性能产生较大影响。

4 结论

1）滑移门内置式及车身地板式驱动单元，对车内空间无影响，车身侧围式驱动单元对MPV第3排车内空间单侧侵占约100 mm；

2）在人耳敏感的声音频率下，车身地板式驱动单元车内噪声表现最好；

3）滑移门内置式驱动单元，在车辆侧面碰撞过程中，会使滑移门侵入车内较大距离，影响侧撞性能；

4）滑移门内置式驱动单元，会使滑移门钣金耐久性能降低为原来的一半，使下导向轮和承重轮冲击力有不同程度的增加。