汽车电控门锁失效分析与解决

湛勇刚 傅灵玲

摘 要 汽车行业在我国发展十分迅速，目前车辆门锁都是通过门锁控制装置实现电动开启和关闭，当事故发生时需保证车门为开锁状态，以减少对驾驶员的伤害。本文就市场反馈车辆门锁失效故障问题，从控制原理出发，分析故障产生的原因并提出解决措施。

关键词 门锁;失效;控制原理

引言

大部分消费者对汽车车门有很多要求：汽车车门在正常情况及发生轻微碰撞的情况下不会自动打开、在发生轻微碰撞后可以顺利打开、防盗性能良好、密闭性能良好、隔音效果良好等等。要满足消费者的这些需求，就要有安全可靠的锁系统。基于此，本文主要介绍了汽车车门锁的主要结构、主要问题以及解决方案。

1门锁机理

汽车门锁由开启机构和锁体机构共同组成，其最主要的功能是实现安全锁闭车门，同时确保汽车在行驶期间不会出现自动解锁的情况，并且在各种条件下都能正确解锁。上锁解锁机构是门锁的结构主体，构成了门锁的基本及主要功能。其中解锁功能尤其重要，如果车门无法解锁，对车主将会造成很大麻烦，有时候甚至会有危险。此款门锁的传动链及解锁动作原理如下：首先在上锁位置，棘爪在棘爪弹簧力的作用下紧紧靠住锁舌，锁舌的主锁位特征与棘爪紧密咬合，此时咬合量也就是锁舌棘爪精冲件的重合长度是3.05mm，锁舌在锁舌弹簧的作用力下紧密贴合棘爪。解锁拉杆与棘爪由分别的回位弹簧施加压力停止于棘爪缓冲块之上，缓冲块的压缩量在常温下为0.4mm。当车主需要解锁时按下车内解锁电动按钮，门锁电机将会启动，带动涡轮旋转，涡轮卡脚将会推动曲柄拉杆上的卡脚使曲柄拉杆旋转，曲柄拉杆的另一端在解锁拉杆孔内，将会带动解锁拉杆旋转，解锁拉杆旋转的同时将会通过特征拨动棘爪，棘爪将会克服棘爪弹簧以及解锁拉杆弹簧力而旋转，当棘爪旋转到与锁舌主锁位特征脱开时，锁舌被释放，在锁舌弹簧力作用下回位，门锁解开，门被打开[1]。

2汽车电控门锁失效分析與解决

2.1 故障排除

①取下智能钥匙电池，检查电池电量为3.06V，电压正常。②利用CANOE检测当按下遥控器的开/闭锁键时，无钥匙启动控制器可以发出遥控开闭锁指令。③检查中控开关插接件连接正常，重新插拔故障依然存在。④检查BCM和DCU的电源和搭铁连接正常，更换BCM和DCU，故障依然存在。⑤利用CANOE读取BCM的碰撞状态，结果BCM的碰撞状态为0x1（碰撞）。根据以上分析判断是车辆碰撞导致的门锁失效，但售后车辆未碰撞，气囊也未爆开。该车型的碰撞信号有两种：一种是网络直接发出的碰撞命令，一种是BCM采集的硬线碰撞信号。如果发生网络碰撞命令，安全气囊一定会爆，实际安全气囊并未爆，因此进一步判断是BCM的硬线碰撞信号处理问题。

2.2 建立汽车门锁的完整失效树

失效树分析主要指的是在系统的设计过程中，借助于对硬件、软件以及人为因素等各种可能造成系统出现失效状态的因素进行分析，并在此基础上进行失效图也就是逻辑框图的绘画，从而确定系统失效原因的各种组合方式以及有可能发生的各种逻辑关系。在此基础上进行失效概率的合理计算，然后根据计算结果来进行纠正措施的针对性制定，借此来使得该系统的运行安全性以及可靠性得到更进一步的提升。通过失效树图能够根据系统的内在联系来进行失效源的有效查找，从而得出造成系统失效的薄弱环节，来让系统设计的有效性以及失效的诊断效率得到有效的提升。可以说失效树的建立也是失效树分析算法中的重要组成部分，其建立的科学性以及完善程度也是该算法的构建关键，并直接影响到失效定性分析以及定量计算的准确性，因此说只有做好汽车门锁完整失效树的构建工作，才能够取得良好的分析研究效果，并为后续的门锁优化设计工作提供足够多的理论支持。

2.3 测试与验证

对更改后的软件按照如下方式进行仿真验证。①通过LabView编写程序模拟安全气囊与点火开关状态切换。②其中碰撞信号完全按照安全气囊发出的波形执行，包含自检过程。③点火开关采用模拟操作方式，点火开关为ON时，延时6.2～6.4s，然后在触发Start信号，并维持2.8～3.8s。其中，延时区间的时间为系统随机发送，随机区间的设置主要是模拟人为操作可能存在的时间偏差。④在Start恢复到ON时，系统将会延时5s检测当前是否有碰撞信号，如果有碰撞信号，将被记录到本次记录数据中，并在下一个周期时先清除碰撞信号，然后再继续执行模拟程序操作。按照此方式循环操作。⑤在经过连续25h的测试后未发现碰撞问题。

2.4 结构的可靠性

结构在设计以及使用过程之中还具备有诸多的影响因素，并直接影响导致整个车锁的安全性、实用性以及耐久性，而对这些影响因素进行分析也就是进行车锁的可靠性分析，其也是结构计算、设计内容的一项重要构成部分。在进行结构模型的计算之前，还需要引入外载荷、材料强度、构件尺寸、边界条件以及加工公差等基本变量，并需要充分重视测量误差等各种随机因素。在进行变量的取值过程中还需要应用随机变量或者随机过程的模式来进行描述，从而取得良好的结构可靠性分析效果。可以说可靠性分析方法指的是对建立模型中的输入参数以及假设的不确定性进行分析，并就这些因素对于整个车锁结构的影响程度进行分析，通过相应的可靠性指标来进行判断，来让设计产品的质量以及可靠性得到有效的提升[2]。

3结束语

基于汽车门锁的原理对门锁无法电动解锁的失效进行分析，发现失效是由于蜗轮卡脚被曲柄拉杆的凸台挡住解不了锁，继而通过台架复现失效，通过对失效门锁的观察进一步发现是由于咬合量过小而导致解锁拉杆位置偏差从而导致联动的曲柄拉杆位置不对，接下来通过比较台架密封力以及车门密封力发现此失效的根本原因是客户的车门密封力过大（>600N）导致。在考虑更改周期及成本的前提下，通过优化设计，将解锁拉杆上与棘爪配合面沿旋转中心增厚1.6°，经验证产品功能良好，失效消失，各种问题得到有效解决。

参考文献

[1] 陶春虎.紧固件的失效分析及其预防[M].北京：航空工业出版社，2013：85-92.

[2] 陶春虎，钟培道，恩云飞，等.军工产品失效分析技术手册[M].北京：国防工业出版社，2009：107.