一種帶診斷保護的隱藏式門把手電控設計方案

江凱敏， 徐 偉， 陳文慶， 朱光歡

（廣州汽車集團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阻的作用，同時也大大提高了整車舒適體驗感。

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相互結合，例如和無線鑰匙進入及啟動系統PEPS、車身控制模塊BCM、門控制模塊DCM、網關模塊GWM、門把手電機等相互結合，可以實現門把手迎賓，離車門把手自動回縮歸位，車速上鎖時門把手自動回縮歸位，PEPS鑰匙解鎖時門把手自動展開，PEPS鑰匙上鎖時門把手回縮歸位等功能。

本文主要介紹由PEPS、BCM、DCM、GWM、門把手電機所組成的隱藏式門把手電控系統。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，門把手電機安裝在門把手機械總成里面，而4個車門內各安裝一個門把手機械總成，各個電控模塊通過車身CAN總線進行交互邏輯控制。

車主通過PEPS鑰匙按鍵向車內PEPS模塊發出解鎖或上鎖控制指令；PEPS模塊主要向DCM轉發解鎖上鎖指令及迎賓功能指令；車身控制模塊BCM主要向DCM轉發車門關閉信號；網關模塊GWM主要向DCM轉發車速信號。DCM結合收到的各種指令和CAN交互信號，進行邏輯判斷后驅動門把手電機正反向運動，進而實現門把手展開或回縮歸位。

圖1 門把手電控系統整車布置圖

1 門把手電控系統架構圖

如圖2所示，電控系統中有兩個門模塊，左邊的門模塊FLDCM安裝在左前車門里面，負責控制左前門把手FLDH和左后門把手RLDH的電機正反轉；右邊的門模塊RLDCM安裝在右前車門里面，負責控制右前門把手FRDH和右后門把手RRDH的電機正反轉；GWM/PEPS/BCM三個模塊通過CAN通信發送控制指令或交互信息給左門模塊FLDCM和右門模塊FRDCM，兩個門模塊同時控制左前門把手FLDH、左后門把手FRDH、右前門把手RLDH、右后門把手RRDH的門把手電機一起正轉或反轉，進而控制4個門把手同時展開或回縮歸位。

左門控制模塊FLDCM對把手電機的驅動邏輯如下。

當電機正向轉動時，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；當展開到位時，左前/左后的展開到位信號IN_FrontDH_Open－Pos/IN_RearDH_OpenPos=0V，門控制模塊停止驅動電機。

當電機反向轉動時，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，當回縮歸位時，左前/左后的回縮歸位信號IN_Front－DH_ClosePos/IN_RearDH_ClosePos =0V，門控制模塊停止驅動電機。右門控制模塊RLDCM對把手電機的驅動控制邏輯與左前門控制模一致。

圖2 門把手電控系統架構圖

2 門把手電機驅動電路設計

如圖3所示，在DCM內部采用全橋芯片IR2086S驅動隱藏式門把手電機，其可以正反向驅動電機，實現門把手的展開和回縮歸位，左右門控制模塊的內部驅動電路架構完全一樣，4個門把手的驅動電路也完全一樣，下面以左前門把手FLDH為例進行驅動電路設計說明。

當MCU收到門把手展開指令時，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，這時門把手電機正轉，門把手展開；當MCU收到門把手回縮指令時，MCU控制全橋芯片的門把手展開輸出Out_Front_DH_Open=0V，門把手關閉輸出Out_Front_DH_Close=12V，這時門把手電機反轉，門把手回縮歸位。

圖3 門把手電機全橋驅動電路設計（門把手電機要帶PTC過熱保護）

圖4 門把手到位檢測電路設計

3 門把手到位檢測電路設計

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的默認電壓值為12V×33kΩ/（33kΩ+120kΩ+2.7kΩ） =2.55V，當門把手在運動過程或展開到位時，其值為默認值2.55V；當門把手回縮歸位時，其值為0V；左前門把手展開到位信號IN_FrontDH_OpenPos 的 默 認 電 壓 值 為12V×33kΩ/（33kΩ+120kΩ+2.7kΩ） =2.55V，當門把手在運動過程或回縮到位時，其值為默認值2.55V；當門把手展開到位時，其值為0V。

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

4 隱藏式門把手的診斷保護策略

當門控制模塊DCM驅動門把手無法展開到位或無法回縮歸位時，則DCM會記錄門把手展開故障DTC或回縮歸位故障DTC，同時停止10s后才可再次驅動門把手電機，DCM將故障信息傳到CAN通信上進行預警。

在門把手電機的驅動過程中，DCM的MCU會不斷的檢測IR2086S的全橋驅動電流，一旦出現過流或短路時，則停止驅動，同時記錄過流或短路DTC，并發送到CAN通信進行預警。

為了防止門把手電機過熱而損壞，需要在把手電機內部增加PTC過熱保護裝置，當電機溫度超過95℃時，PTC過熱保護裝置切斷電機驅動環路，進而保護電機，等溫度恢復到80℃以下，PTC保護裝置恢復正常，門把手電機才可以恢復工作。

5 隱藏式門把手交互控制邏輯

如圖5所示，當4個車門的任意一個車門打開時，BCM會將車門打開信號通過CAN發送給DCM；當PEPS鑰匙發出解鎖指令或鑰匙靠近整車迎賓時，PEPS模塊向DCM發出解鎖指令時或迎賓功能指令，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，會同時打開其內部的全橋驅動芯片，進而驅動4個門把手電機展開；隨后DCM會檢測在驅動周期內是否門把手會展開到位。當驅動周期內能夠檢測到展開到位信號時，則停止驅動電機；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，同時停止驅門把手電機。

圖5 門把手展開控制邏輯圖

如圖6所示，當4個車門關上且車速超過15km/h時，BCM會將車門關上信號通過CAN發送給DCM，網關會將車速信號通過CAN發給DCM；當車主帶著PEPS鑰匙離開車輛時，PEPS模塊向DCM發出離車上鎖指令；當PEPS鑰匙被按下上鎖按鍵時，PEPS鑰匙向DCM發送上鎖指令，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，會同時打開左右DCM內部的全橋驅動芯片，同時驅動4個門把手電機回縮歸位，隨后其會檢測在驅動周期內是否門把手會回縮歸位。當驅動周期內能夠檢測到回縮歸位信號，則停止驅動電機；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，同時停止驅動門把手電機。

圖6 門把手回縮歸位控制邏輯圖

6 結束語

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。

隱藏式門把手的應用除了需要考慮驅動電流及電機過熱保護等措施以外，還需要注意驅動時間，過長的驅動時間，容易讓電機很快進入過熱保護；過短的驅動時間，很有可能導致無法展開到位。具體的驅動時間需要實車標定，通常驅動時間是在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相互結合，會更加彰顯其智能化和人性化：通過PEPS相結合，在車主攜帶PEPS鑰匙靠近門把手時，門把手自動迎賓展開，彰顯其人性化；通過BCM相結合，任意車門打開時門把手自動展開，方便車主下車后幫忙其他乘客開門下車；通過DCM相互結合，帶診斷的驅動門把手電機展開回縮歸位，可以提高電機工作壽命，提高系統可靠性。