电动侧滑门系统控制策略浅析

雷 伟， 常久鹏， 闫 明， 李福军

（潍柴动力上海研发中心， 上海 201114）

1 概述

在消费升级的趋势下，随着人们对汽车舒适性和便利性的要求不断提高，MPV或者VAN类车型侧滑门也随着时代发展产生了质的飞跃，手动侧滑门逐渐成为低端车型的代表配置，而电动侧滑门不仅使用方便，还能彰显高端与商务，越来越受到MPV或者VAN类车型的青睐。

电动侧滑门在便利性和安全性上明显优于传统的手动侧滑门，但是相对手动侧滑门整套装置变得更加复杂，尤其是为了适应各种工况制定的控制策略，前期需要花费较大的人力、物力进行设计与验证。本文主要根据某款VAN类单侧电动侧滑门车型开发实例，对电动侧滑门相关的控制策略进行详细解析。

2 总体设计

2.1 相关电器法规解读

GB 11552-2009《乘用车内部凸出物》中明确了天窗、车窗和隔断系统的电操作要求，以便将偶然或者错误操作引起伤害的可能性减致最低限度。标准中的电操作要求主要规定了允许天窗、车窗和隔断系统正常操作时关闭的条件以及自动回缩的要求。其中自动回缩的要求：在电动车窗/隔断系统的上边缘，或者滑动天窗开启边的边缘以及在倾斜车窗尾缘，开口从200mm到4mm范围内，在夹紧力大于100N之前，该装置应该回缩车窗/隔断系统。

2018年9月19日，在2018中国汽车零部件行业年会期间，正式发布中国汽车工业协会首个团体标准《汽车电动行李厢门启闭系统》。该标准规定了电动行李箱门的防夹防撞性能等电器要求，其中自动回缩的要求与GB 11552类似。

以上两个标准很接近电动侧滑门的工况，但是都不直接适用于电动侧滑门。为了保证电动侧滑门的安全性和使用性能，行业内配置电动侧滑门的车型几乎都参照这两个标准进行开发设计。

2.2 系统框图

2.2.1 电器系统组成图（图1）

图1 电器系统组成图

2.2.2 原理框图（图2）

2.3 电动侧滑门控制策略

2.3.1 防夹功能

国标描述术语为自动回缩，行业内通俗叫法为防夹，本文除引用标准部分外也称之为防夹。防夹功能目前有两种主流方向：霍尔防夹、纹波防夹。部分车型由于侧滑门质量大，为保证防夹性能在以上两种防夹策略外还额外增加防夹条的方式做组合防夹。

霍尔防夹性能稳定，要求电机带霍尔模块，硬件成本较高。电机在旋转过程中霍尔模块产生霍尔脉冲，霍尔脉冲波形稳定，控制模块很容易对霍尔方波计数，通过方波总数量计算运动部件是否在防夹区域内。当运动部件遇到障碍物电机减速，霍尔方波单位时间内密度减小，同时电机电流增大，根据方波密度和电流的变化判断是否需要启动防夹功能。霍尔元件信号示意图如图3所示。

图2 原理框图

图3 霍尔元件信号示意图

纹波防夹对电机的纹波性能要求较高，需要采用专用的纹波电机及其采样电路，为减少使用过程中出现防夹失效，纹波防夹对软件算法要求非常高，随着电子技术的发展纹波防夹也已经成熟，由于纹波防夹成本低已经在行业内被普遍应用。纹波防夹是利用直流电机转子转动过程中，电极与电刷间切换产生电流纹波，对这种电流纹波进行滤波放大后采样，通过采样的个数来反算电机转数，由于电刷换向时产生的纹波不均匀还寄生很多毛刺，除了硬件滤波还需要进行软件滤波得到较稳定的纹波数。通过纹波数总和计算运动部件是否在防夹区域内。同样通过纹波密度和电流来判断是否需要启动防夹功能。

防夹条的防夹原理较简单，在滑门闭合侧增加防夹条，防夹条受压力后内部的开关闭合，电动侧滑门控制器通过接收防夹条闭合信号驱动滑门回缩。本文某款VAN类单侧电动侧滑门车型，采用霍尔防夹加防夹条的形式实现电动侧滑门的防夹。

1） 电动侧滑门防夹力

参考GB 11552-2009《乘用车内部凸出物》第4.8.3自动回缩要求，当电动侧滑门进行手动关闭、自动关闭或遥控关闭模式下，在防夹区域内遇到阻力时将激活防夹功能。本次开发的电动侧滑门参考标准要求设计防夹力，由于防夹条受温度影响比较大，允许的防夹条最大防夹力不大于60N，常温下防夹力30N，霍尔防夹最大防夹力不大于60N。

2） 防夹区域

关门过程中，全行程采用防夹条和霍尔防夹，开门过程中全行程采用霍尔防夹。

3） 自动回缩

关门过程中，遇到障碍物触发防夹时，滑门电机反转回缩，直至回缩到最大开门位置。开门过程中，遇到障碍物触发防夹时，滑门电机反转回缩100mm停止动作。

2.3.2 电动侧滑门解闭锁

1） 中控解闭锁

BCM接收到中控解锁或闭锁信号时，电动侧滑门跟随主副驾车门进行解锁或闭锁动作。

2） 车速感应上锁

为保证行车安全电动侧滑门配置的车辆需要具备车速感应上锁功能，当BCM判断车速信号首次超过20km/h且车门全部关闭，BCM激活车速感应上锁功能。电动侧滑门同步上锁。

3） 熄火解锁

若点火开关挡位由ON变为OFF且车速小于5km/h，BCM激活熄火解锁功能，电动侧滑门同步解锁。

4） 碰撞解锁

如果从安全气囊ECU收到“碰撞发生”信号，BCM激活撞车解锁。电动侧滑门同步解锁。

2.3.3 电动侧滑门开关门

2.3.3.1 遥控侧滑门开闭

1） 遥控关门

电动侧滑门控制模块500ms内接收到两次中控闭锁信号后，执行自动关门动作。①触发遥控关门功能，滑门运行到终止位后停止动作，运行过程中收到中控解锁或者闭锁信号，滑门停止动作停在当前位置。②如果滑门位置已经在终止位，则遥控关门无动作。

2） 遥控开门

电动侧滑门控制模块500ms内接收到两次中控解锁信号后，执行自动开门动作。①触发遥控开门功能，滑门运行到最大开门位置后停止动作，运行过程中收到中控解锁或者闭锁信号，滑门停止动作停在当前位置。②如果滑门位置已经在车门最大开启位，则遥控开门无动作。

2.3.3.2 开关控制侧滑门关闭

车辆解锁，车门处于开启状态且上一次动作执行为开门动作，电动侧滑门控制器接收到主驾、B柱、滑门内侧、滑门外侧任一开关短按信号后，触发关门功能，滑门运行到终止位后停止动作。运行过程中再次触发开关信号，滑门停止动作停在当前位置。

2.3.3.3 开关控制侧滑门开启

车辆解锁，手动挡车型车速不大于5km/h （自动挡在P挡），车门处于关闭状态或者上一次动作执行为关门动作，电动侧滑门控制器接收到主驾、B柱、滑门内侧、滑门外侧任一开关短按信号后，触发开门功能。滑门运行到车门最大开启位后停止动作。运行过程中再次触发开关信号，滑门停止动作停在当前位置。

2.3.4 电动侧滑门系统静态电流

电动滑门控制器静态电流≤3mA。电动滑门控制器只接蓄电池常电，需要根据中控信号判断是否进入睡眠，中控闭锁电动滑门控制器1min后进入睡眠，中控解锁电动滑门控制器立即唤醒。

2.3.5 电动侧滑门保护机制

2.3.5.1 防夹保护

电动侧滑门一触式关闭或者开启，累积大于3次未到达终止或者起始位置，控制模块进入防夹保护模式暂停电动门功能并蜂鸣报警。在防夹保护模式下，长按系统内任意门控开关5s，则恢复正常功能，并且动作次数和防夹次数清零。

电动侧滑门过于频繁操作时（连续10s内，触发开闭累积3次），控制模块进入热保护模式，暂停电动门功能并蜂鸣报警。3min后恢复正常或者长按系统内任意门控开关5s恢复正常功能。

2.3.5.2 误操作保护

电动侧滑关门过程中，当车速大于5km/h时（自动挡从P挡移除），电动侧滑门会继续正常关门。如果在电动门开门过程中车速大于5km/h （自动挡从P挡移除），电动侧滑门立即停止。

2.3.5.3 电动侧滑门开关故障屏蔽

为了便于操作，电动侧滑门在主驾、B柱、滑门内侧、滑门外侧均设置了滑门开关。当电动滑门控制器接收到某一门把手开关信号连续保持5s以上时，判断该门把手开关短路，将屏蔽该门把手开关输入，暂停电动门功能并蜂鸣报警，直到该门把手开关断开后恢复有效。

2.3.5.4 超行程保护

单次操作车门的开启或者关闭过程，如果检测超过系统标定的最大霍尔脉冲数，车门将停止工作，暂停电动门功能并蜂鸣报警。

2.3.5.5 启动卸荷

在电动侧滑门开关过程中，点火开关打到START挡，电动侧滑门控制器停止驱动电动侧滑门并屏蔽输入的门控开关信号。退出START挡位后，电动侧滑门控制器恢复整车功能，执行原操作动作。

2.3.5.6 停止策略

当电动侧滑门开启到达车门起始位置时，在阻力作用下停止，机械结构将会受车门惯性冲击造成零部件提前损坏，严重时会造成齿轮切齿，电机电流陡增也会使触点过早老化。为避免此现象，通过判断霍尔总数，在电动侧滑门开启将要达到车门起始位置前设置软停位置，到达软停位置停止滑门驱动电机供电，车门最终靠阻力停止以减少冲击。

该VAN类车型采用门闩吸合电机及其结构，实现自吸合门，需要的关门力相对较小，为了保证侧门锁正常上锁，滑门除起动瞬间整个运动行程电机采用恒转速控制，在电动侧滑门关闭将要达到车门终止位置前，关门阻力增大，此时为保持电机恒转速运行，滑门控制模块增大扭矩，最后靠门的惯性和电机驱动力使滑门锁卡入锁扣，滑门锁锁止至全锁位置时，电动门控制模块收到全锁反馈信号立即停止给滑门驱动电机供电。

3 总结

由于VAN类车型侧滑门质量大、结构复杂，随着车辆使用年限加长，车门结构变形和零部件老化会使侧滑门运行阻力偏离设计值，当车辆在坡上关门或坡下开门等工况下，会触发车辆的霍尔防夹功能，因此侧滑门控制系统无法在车辆全生命周期中满足防夹功能。如果使用过程中由于车辆结构变形阻力增大，防夹失效的次数不断增多，为了保证电动侧滑门工作正常，需要对车门结构进行校正或者更换轮系结构涂抹润滑脂。