CN114251024B - 一种引入pwm控制的自吸合汽车背门锁 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种引入PWM控制的自吸合汽车背门锁，包括电机，所述电机和锁体连接，锁体包括两种连续状态：第一状态为：门锁吸合至回到第一回位；第二状态为：门锁开启至回到第二回位，在门锁吸合状态时，电机的输出电压为V₁，在所述第一回位状态时，所述电机的输出电压为V₂，在门锁开启状态时，电机的输出电压为V₃，在所述第一回位状态时，电机的输出电压为V₂，根据上述不同状态下电机的输出电压引入不同占空比D的PWM波，从而实现对电机调速。本发明将PWM控制方式引入汽车自吸合背门锁中，大大降低了汽车门锁电机的运转噪音，提高了整车声音品质及用户感受。

Description

一种引入PWM控制的自吸合汽车背门锁

技术领域

本发明涉及汽车配件技术领域，具体涉及一种引入PWM控制的自吸合汽车背门锁。

背景技术

在国内汽车工业蓬勃发展的背景之下，汽车电子产业也进入了高速发展的轨道，而汽车电子技术普遍被认为是改善和提高汽车性能最有效的技术手段。目前自吸合式汽车背门锁在功能方面已经趋于成熟，一方面，主机厂对于整车的声音品质越来越重视，而电机作为门锁中的重要工作单元，其工作的声音品质至关重要。另一方面，现今社会对节能环保越来越重视，全民参与度也越来越高。

当前的汽车背门锁的电机工作时普遍会产生比较大的噪音，也会影响门锁中齿轮等传动部件的寿命。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术的不足，本发明在自吸合汽车背门锁的电机上引入PWM的控制方式，其可以解决现有技术中电机噪音大的问题。

技术方案：本发明所述的引入PWM控制的自吸合汽车背门锁，包括电机，所述电机和锁体连接，所述锁体包括两种连续状态：第一状态为：门锁吸合至回到第一回位；第二状态为：门锁开启至回到第二回位，在所述门锁吸合状态时，所述电机的输出电压为V₁，在所述第一回位状态时，所述电机的输出电压为V₂，在所述门锁开启状态时，所述电机的输出电压为V₃，在所述第一回位状态时，所述电机的输出电压为V₂，根据上述不同状态下电机的输出电压引入不同占空比D的PWM波，从而实现对电机调速。

进一步地，包括：

所述占空比D表示为：

其中，t为输出的PWM中，高电平保持的时间，即整车给电机通电的时间，T为该PWM的时钟周期的时间，且电机电枢两端电压的平均值，即所述电机的输出电压U₀表示为：

其中，U_s为直流电机电枢绕组两端的电压，即整车的输出电压；

因此，当整车电压不变的情况下，电机的输出电压取决于占空比D的大小，改变D值也就改变了电机电枢两端电压的平均值U₀，从而达到控制电机转速的目的，即实现PWM调速。

进一步地，包括：

在所述门锁吸合状态下占空比表示为：D₁＝V₁/U_s，第一回位状态下占空比表示为：D₂＝V₂/U_s，门锁开启状态下占空比表示为：D₃＝V₃/U_s，第二回位状态下占空比表示为：D₄＝V₂/U_s。

进一步地，包括：

所述门锁开启状态为：电机带动驱动齿轮顺时针旋转，驱动齿轮顺时针旋转时，带动凸轮旋转，凸轮联动驱动手柄连接杆运动，由驱动手柄连接杆驱动棘爪释放手柄，从而由棘爪释放手柄驱动棘爪朝外脱开啮合；

第一回位状态为：棘爪一脱开啮合，凸轮立即由复位弹簧自动复位到中位；

门锁吸合状态为：电机带动驱动齿轮进行逆时针旋转，驱动齿轮逆时针旋转，带动凸轮旋转，凸轮联动连接杆运动，从而连接杆推动卡板逆时针方向旋转，直至完全啮合；

第二回位状态为：卡板一完全啮合，凸轮立即由复位弹簧自动复位到中位。

进一步地，包括：

所述门锁还包括蜗杆和蜗轮，蜗杆安装在电机的一端，且与蜗轮多齿啮合传动，所述驱动齿轮与蜗轮传动，所述驱动齿轮与驱动手柄及凸轮通过第一安装件安置在锁体上。

进一步地，包括：

所述第一安装件为铆钉。

有益效果：本发明与现有技术相比，其显著优点是：本发明将PWM控制方式引入汽车自吸合背门锁中，大大降低了汽车门锁电机的运转噪音，提高了整车声音品质及用户感受。

PWM对电机调速，控制电机输出电压，使门锁在低压下也能正常工作，从而节约电能和提高门锁齿轮等零部件的寿命，节约了成本。

附图说明

图1是本发明所述的PWM的示意图。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

本发明提供一种引入PWM控制的自吸合汽车背门锁，具体的自吸合汽车背门锁的结构可参考申请号为201921106592X中的结构，其工作原理：

电动开启功能的实现：电机安置在锁体上，当电机反转时，电机上的蜗杆带动蜗轮旋转，而蜗轮带动驱动齿轮进行顺时针旋转(此为正转)。当驱动齿轮顺时针旋转时，带动凸轮旋转，而凸轮联动驱动手柄连接杆运动，由驱动手柄连接杆驱动棘爪释放手柄，而棘爪的一端是插在棘爪释放手柄的U型槽中，从而由棘爪释放手柄驱动棘爪朝外脱开啮合，从而实现开启功能。而棘爪一脱开啮合，凸轮立即由复位弹簧自动复位到中位，电机中位开关检查其是否回到中位。

自吸合功能的实现：当电机反转时，电机上的蜗杆带动蜗轮旋转，而蜗轮带动驱动齿轮进行逆时针旋转(此为反转)。卡板处于开启状态，当驱动齿轮逆时针旋转时，带动凸轮旋转，而凸轮联动连接杆运动，从而由连接杆推动卡板逆时针方向旋转，即啮合方向，同时，卡板推动门碰开关触碰手柄，由门碰开关触碰手柄按压门碰开关，检测卡板是否完全啮合，从而实现自吸合关门的功能。而卡板一完全啮合，凸轮立即由复位弹簧自动复位到中位，电机中位开关检查其是否回到中位。

因此，存在4种状态，即两种连续状态：

第一状态为：门锁吸合至回到第一回位；第二状态为：门锁开启至回到第二回位，在门锁吸合状态时，电机的输出电压为V₁，在第一回位状态时，电机的输出电压为V₂，在门锁开启状态时，电机的输出电压为V₃，在第一回位状态时，电机的输出电压为V₂，根据上述不同状态下电机的输出电压引入不同占空比D的PWM波，从而实现对电机调速。本实施例中将PWM波引入到门锁上，需要整车厂在ECU通过程序和硬件来实现PWM,从而满足输出给门锁的电压是我们所要求的低电压，如门锁在吸合时电压为10V，回位电压为6V；开启时电压为8V，回位电压为6V，具体的，改变电压有两种方法：一种是利用电子调速器，一种是利用软件的方式，因为加装电子调速器会增加硬件上的成本，所以一般利用后者，而在程序中要直接改变电压比较麻烦，所以就产生了利用断续供电的方式改变供电电机的平均功率，以达到改变电机速度的目的，这种断续供电的方式是PWM。

由于每个状态下电机需要的电压并不尽相同，在现有技术中，汽车ECU给门锁通电时，门锁在吸合、回位、开启、回位过程中电机转速是保持不变的，这样电机在工作中温度上升比较快，而且因为转速不变，所以电机工作时也会产生比较大的噪音。引入脉宽调制PWM控制方式，通过改变输出脉冲的占空比，对直流电机进行调速，从而控制输出电压大小。

如图1所示，PWM是脉宽调制的意思，脉宽顾名思义就是脉冲的宽度，其通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得所需要的波形(含形状和幅值)。其占空比D表示为：

其中，D的变化范围为0≤D≤1，t为输出的PWM中，高电平保持的时间，即整车给电机通电的时间，T为该PWM的时钟周期的时间，且电机电枢两端电压的平均值，即电机的输出电压U₀表示为：

其中，U_s为直流电机电枢绕组两端的电压，即整车的输出电压；

因此，当整车电压不变的情况下，电机的输出电压取决于占空比D的大小，改变D值也就改变了电机电枢两端电压的平均值U₀，从而达到控制电机转速的目的，即实现PWM调速。

在本实施例中，

在门锁吸合状态下占空比表示为：D₁＝V₁/U_s，

第一回位状态下占空比表示为：D₂＝V₂/U_s，

门锁开启状态下占空比表示为：D₃＝V₃/U_s，

第二回位状态下占空比表示为：D₄＝V₂/U_s。

主机厂根据门锁4个动作的电机输出电压要求，通过设定ECU软件来定义占空比，而改变占空比可以控制电机转速，从而实现门锁在吸合时电压为10V，回位电压为6V；开启时电压为8V，回位电压为6V。

即：有了PWM控制，整车dcu在输出电压时通过检测电流来调整输出电压，从而保证输给门锁的电压10v,6v,8v,6v。假如整车输出电压是12v，那门锁吸合时的占空比就是10/12，第一回位状态下占空比为6/12，其他状态的占空比以此类推，如果整车输出电压是14v，那门锁吸合占空比就是10/14，其他状态的占空比以此类推。如果没有PWM控制，就实现不了这种低电压动作。比如整车输出电压12v，那给门锁的电压也只能是12v。门锁能在低电压下动作，就降低了门锁电机的运转噪音，也对门锁内部那些齿轮等零部件的要求就降低了，提高了门锁齿轮等零部件的寿命，对应的降低了成本和节约了能源。

Claims (4)

1.一种引入PWM控制的自吸合汽车背门锁，其特征在于，包括电机，所述电机和锁体连接，所述锁体包括两种连续状态：第一状态为：门锁吸合至回到第一回位；第二状态为：门锁开启至回到第二回位，在所述门锁吸合状态时，所述电机的输出电压为V₁，在所述第一回位状态时，所述电机的输出电压为V₂，在所述门锁开启状态时，所述电机的输出电压为V₃，在所述第一回位状态时，所述电机的输出电压为V₂，根据上述不同状态下电机的输出电压引入不同占空比D的PWM波，从而实现对电机调速；

所述占空比D表示为：

其中，t为输出的PWM中，高电平保持的时间，即整车给电机通电的时间，T为该PWM的时钟周期的时间，且电机电枢两端电压的平均值，即所述电机的输出电压U₀表示为：

其中，U_s为直流电机电枢绕组两端的电压，即整车的输出电压；

因此，当整车电压不变的情况下，电机的输出电压取决于占空比D的大小，改变D值也就改变了电机电枢两端电压的平均值U₀，从而达到控制电机转速的目的，即实现PWM调速；

在所述门锁吸合状态下占空比表示为：D₁＝V₁/U_s，第一回位状态下占空比表示为：D₂＝V₂/U_s，门锁开启状态下占空比表示为：D₃＝V₃/U_s，第二回位状态下占空比表示为：D₄＝V₂/U_s。

2.根据权利要求1所述的引入PWM控制的自吸合汽车背门锁，其特征在于，所述门锁开启状态为：电机带动驱动齿轮顺时针旋转，驱动齿轮顺时针旋转时，带动凸轮旋转，凸轮联动驱动手柄连接杆运动，由驱动手柄连接杆驱动棘爪释放手柄，从而由棘爪释放手柄驱动棘爪朝外脱开啮合；

第一回位状态为：棘爪一脱开啮合，凸轮立即由复位弹簧自动复位到中位；

门锁吸合状态为：电机带动驱动齿轮进行逆时针旋转，驱动齿轮逆时针旋转，带动凸轮旋转，凸轮联动连接杆运动，从而连接杆推动卡板逆时针方向旋转，直至完全啮合；

第二回位状态为：卡板一完全啮合，凸轮立即由复位弹簧自动复位到中位。

3.根据权利要求2所述的引入PWM控制的自吸合汽车背门锁，其特征在于，所述门锁还包括蜗杆和蜗轮，蜗杆安装在电机的一端，且与蜗轮多齿啮合传动，所述驱动齿轮与蜗轮传动，所述驱动齿轮与驱动手柄及凸轮通过第一安装件安置在锁体上。

4.根据权利要求3所述的引入PWM控制的自吸合汽车背门锁，其特征在于，所述第一安装件为铆钉。

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