一種帶診斷保護(hù)的隱藏式門把手電控設(shè)計(jì)方案

江凱敏， 徐 偉， 陳文慶， 朱光歡

（廣州汽車集團(tuán)股份有限公司汽車工程研究院， 廣東 廣州 511434）

隱藏式門把手一般配置在比較高端的汽車上，門把手在車身電控系統(tǒng)的控制下，可以自動展開，也可以自動回縮，除了很有科技感之外，一定程度上也起到了降低風(fēng)阻的作用，同時(shí)也大大提高了整車舒適體驗(yàn)感。

隱藏式門把手與腰線保持一致，視覺上令車身線條更加簡潔、流暢，可提高汽車檔次。

為了提高隱藏式門把手的智能化，門把手通常會與車身電控系統(tǒng)相互結(jié)合，例如和無線鑰匙進(jìn)入及啟動系統(tǒng)PEPS、車身控制模塊BCM、門控制模塊DCM、網(wǎng)關(guān)模塊GWM、門把手電機(jī)等相互結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)門把手迎賓，離車門把手自動回縮歸位，車速上鎖時(shí)門把手自動回縮歸位，PEPS鑰匙解鎖時(shí)門把手自動展開，PEPS鑰匙上鎖時(shí)門把手回縮歸位等功能。

本文主要介紹由PEPS、BCM、DCM、GWM、門把手電機(jī)所組成的隱藏式門把手電控系統(tǒng)。如圖1所示，PEPS鑰匙一般由車主隨身帶， PEPS/BCM/GWM/DCM模塊安裝在駕駛艙內(nèi)，門把手電機(jī)安裝在門把手機(jī)械總成里面，而4個(gè)車門內(nèi)各安裝一個(gè)門把手機(jī)械總成，各個(gè)電控模塊通過車身CAN總線進(jìn)行交互邏輯控制。

車主通過PEPS鑰匙按鍵向車內(nèi)PEPS模塊發(fā)出解鎖或上鎖控制指令；PEPS模塊主要向DCM轉(zhuǎn)發(fā)解鎖上鎖指令及迎賓功能指令；車身控制模塊BCM主要向DCM轉(zhuǎn)發(fā)車門關(guān)閉信號；網(wǎng)關(guān)模塊GWM主要向DCM轉(zhuǎn)發(fā)車速信號。DCM結(jié)合收到的各種指令和CAN交互信號，進(jìn)行邏輯判斷后驅(qū)動門把手電機(jī)正反向運(yùn)動，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)門把手展開或回縮歸位。

圖1 門把手電控系統(tǒng)整車布置圖

1 門把手電控系統(tǒng)架構(gòu)圖

如圖2所示，電控系統(tǒng)中有兩個(gè)門模塊，左邊的門模塊FLDCM安裝在左前車門里面，負(fù)責(zé)控制左前門把手FLDH和左后門把手RLDH的電機(jī)正反轉(zhuǎn)；右邊的門模塊RLDCM安裝在右前車門里面，負(fù)責(zé)控制右前門把手FRDH和右后門把手RRDH的電機(jī)正反轉(zhuǎn)；GWM/PEPS/BCM三個(gè)模塊通過CAN通信發(fā)送控制指令或交互信息給左門模塊FLDCM和右門模塊FRDCM，兩個(gè)門模塊同時(shí)控制左前門把手FLDH、左后門把手FRDH、右前門把手RLDH、右后門把手RRDH的門把手電機(jī)一起正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，進(jìn)而控制4個(gè)門把手同時(shí)展開或回縮歸位。

左門控制模塊FLDCM對把手電機(jī)的驅(qū)動邏輯如下。

當(dāng)電機(jī)正向轉(zhuǎn)動時(shí)，左前/左后門把手展開輸出Out_Front_DH_Open/Out_Rear_DH_Open=12V，左前/左后門把手回縮輸出Out_Front_DH_Close/ Out_Rear_DH_Close=0V；當(dāng)展開到位時(shí)，左前/左后的展開到位信號IN_FrontDH_Open－Pos/IN_RearDH_OpenPos=0V，門控制模塊停止驅(qū)動電機(jī)。

當(dāng)電機(jī)反向轉(zhuǎn)動時(shí)，左前/左后門把手展開輸出Out_Front_DH_Open/Out_Rear_DH_Open=0V，左前/左后門把手回縮輸出Out_Front_DH_Close/ Out_Rear_DH_Close=12V，當(dāng)回縮歸位時(shí)，左前/左后的回縮歸位信號IN_Front－DH_ClosePos/IN_RearDH_ClosePos =0V，門控制模塊停止驅(qū)動電機(jī)。右門控制模塊RLDCM對把手電機(jī)的驅(qū)動控制邏輯與左前門控制模一致。

圖2 門把手電控系統(tǒng)架構(gòu)圖

2 門把手電機(jī)驅(qū)動電路設(shè)計(jì)

如圖3所示，在DCM內(nèi)部采用全橋芯片IR2086S驅(qū)動隱藏式門把手電機(jī)，其可以正反向驅(qū)動電機(jī)，實(shí)現(xiàn)門把手的展開和回縮歸位，左右門控制模塊的內(nèi)部驅(qū)動電路架構(gòu)完全一樣，4個(gè)門把手的驅(qū)動電路也完全一樣，下面以左前門把手FLDH為例進(jìn)行驅(qū)動電路設(shè)計(jì)說明。

當(dāng)MCU收到門把手展開指令時(shí)，其通過GPIO控制全橋芯片的門把手展開輸出Out_Front_DH_Open=12V，門把手回縮輸出Out_Front_DH_Close=0V，這時(shí)門把手電機(jī)正轉(zhuǎn)，門把手展開；當(dāng)MCU收到門把手回縮指令時(shí)，MCU控制全橋芯片的門把手展開輸出Out_Front_DH_Open=0V，門把手關(guān)閉輸出Out_Front_DH_Close=12V，這時(shí)門把手電機(jī)反轉(zhuǎn)，門把手回縮歸位。

圖3 門把手電機(jī)全橋驅(qū)動電路設(shè)計(jì)（門把手電機(jī)要帶PTC過熱保護(hù)）

圖4 門把手到位檢測電路設(shè)計(jì)

3 門把手到位檢測電路設(shè)計(jì)

如圖4所示，門把手到位檢測電路采用12V電路上拉方案，4個(gè)門把手的到位檢測電路是完全一樣的，以左前門把為例。左前門把手回縮到位信號IN_FrontDH_ClosePos的默認(rèn)電壓值為12V×33kΩ/（33kΩ+120kΩ+2.7kΩ） =2.55V，當(dāng)門把手在運(yùn)動過程或展開到位時(shí)，其值為默認(rèn)值2.55V；當(dāng)門把手回縮歸位時(shí)，其值為0V；左前門把手展開到位信號IN_FrontDH_OpenPos 的 默 認(rèn) 電 壓 值 為12V×33kΩ/（33kΩ+120kΩ+2.7kΩ） =2.55V，當(dāng)門把手在運(yùn)動過程或回縮到位時(shí)，其值為默認(rèn)值2.55V；當(dāng)門把手展開到位時(shí)，其值為0V。

MCU在采樣到位信號后進(jìn)行邏輯判斷時(shí)，需要做50ms防抖濾波處理，避免開關(guān)波動引起到位開關(guān)信號誤判。

4 隱藏式門把手的診斷保護(hù)策略

當(dāng)門控制模塊DCM驅(qū)動門把手無法展開到位或無法回縮歸位時(shí)，則DCM會記錄門把手展開故障DTC或回縮歸位故障DTC，同時(shí)停止10s后才可再次驅(qū)動門把手電機(jī)，DCM將故障信息傳到CAN通信上進(jìn)行預(yù)警。

在門把手電機(jī)的驅(qū)動過程中，DCM的MCU會不斷的檢測IR2086S的全橋驅(qū)動電流，一旦出現(xiàn)過流或短路時(shí)，則停止驅(qū)動，同時(shí)記錄過流或短路DTC，并發(fā)送到CAN通信進(jìn)行預(yù)警。

為了防止門把手電機(jī)過熱而損壞，需要在把手電機(jī)內(nèi)部增加PTC過熱保護(hù)裝置，當(dāng)電機(jī)溫度超過95℃時(shí)，PTC過熱保護(hù)裝置切斷電機(jī)驅(qū)動環(huán)路，進(jìn)而保護(hù)電機(jī)，等溫度恢復(fù)到80℃以下，PTC保護(hù)裝置恢復(fù)正常，門把手電機(jī)才可以恢復(fù)工作。

5 隱藏式門把手交互控制邏輯

如圖5所示，當(dāng)4個(gè)車門的任意一個(gè)車門打開時(shí)，BCM會將車門打開信號通過CAN發(fā)送給DCM；當(dāng)PEPS鑰匙發(fā)出解鎖指令或鑰匙靠近整車迎賓時(shí)，PEPS模塊向DCM發(fā)出解鎖指令時(shí)或迎賓功能指令，這幾種交互控制情況下，左右門控制模塊DCM中的MCU收到信號和指令后，會同時(shí)打開其內(nèi)部的全橋驅(qū)動芯片，進(jìn)而驅(qū)動4個(gè)門把手電機(jī)展開；隨后DCM會檢測在驅(qū)動周期內(nèi)是否門把手會展開到位。當(dāng)驅(qū)動周期內(nèi)能夠檢測到展開到位信號時(shí)，則停止驅(qū)動電機(jī)；如果未能檢測到展開到位信號，則記錄門把手展開故障DTC記錄，同時(shí)停止驅(qū)門把手電機(jī)。

圖5 門把手展開控制邏輯圖

如圖6所示，當(dāng)4個(gè)車門關(guān)上且車速超過15km/h時(shí)，BCM會將車門關(guān)上信號通過CAN發(fā)送給DCM，網(wǎng)關(guān)會將車速信號通過CAN發(fā)給DCM；當(dāng)車主帶著PEPS鑰匙離開車輛時(shí)，PEPS模塊向DCM發(fā)出離車上鎖指令；當(dāng)PEPS鑰匙被按下上鎖按鍵時(shí)，PEPS鑰匙向DCM發(fā)送上鎖指令，這幾種交互控制情況下，左右兩邊DCM中的MCU接收到信號和指令后，會同時(shí)打開左右DCM內(nèi)部的全橋驅(qū)動芯片，同時(shí)驅(qū)動4個(gè)門把手電機(jī)回縮歸位，隨后其會檢測在驅(qū)動周期內(nèi)是否門把手會回縮歸位。當(dāng)驅(qū)動周期內(nèi)能夠檢測到回縮歸位信號，則停止驅(qū)動電機(jī)；如果未能檢測到回縮歸位信號，則記錄門把手回縮故障DTC記錄，同時(shí)停止驅(qū)動門把手電機(jī)。

圖6 門把手回縮歸位控制邏輯圖

6 結(jié)束語

隨著隱藏式門把手的興起，其在新能源高端車上的搭載越來越成一種潮流，例如特斯拉Model 3、威馬EX5、小鵬P7、廣汽AION LX等，這些車都配置了帶自己特色的隱藏式門把手。搭載隱藏式門把手讓整車看起來更加豪華動感，使用起來方便舒適。

隱藏式門把手的應(yīng)用除了需要考慮驅(qū)動電流及電機(jī)過熱保護(hù)等措施以外，還需要注意驅(qū)動時(shí)間，過長的驅(qū)動時(shí)間，容易讓電機(jī)很快進(jìn)入過熱保護(hù)；過短的驅(qū)動時(shí)間，很有可能導(dǎo)致無法展開到位。具體的驅(qū)動時(shí)間需要實(shí)車標(biāo)定，通常驅(qū)動時(shí)間是在3～5s，其目的是保證在9V/-40℃情況下門把手能夠展開到位。

隱藏門把手與車身電控系統(tǒng)相互結(jié)合，會更加彰顯其智能化和人性化：通過PEPS相結(jié)合，在車主攜帶PEPS鑰匙靠近門把手時(shí)，門把手自動迎賓展開，彰顯其人性化；通過BCM相結(jié)合，任意車門打開時(shí)門把手自動展開，方便車主下車后幫忙其他乘客開門下車；通過DCM相互結(jié)合，帶診斷的驅(qū)動門把手電機(jī)展開回縮歸位，可以提高電機(jī)工作壽命，提高系統(tǒng)可靠性。