第四节 电控门锁系统及其控制

汽车门锁是汽车的重要部件。汽车门锁的发展趋势是由机械式向电子化演变。汽车电子锁是采用电子电路控制，以电磁铁、微型电动机和锁体或继电器作为执行机构的机电一体化保险装置。汽车电子门锁、汽车电子密码点火锁和汽车电脑转向锁等都是汽车门锁实行控制的产物。

一、电控门锁的一般结构

汽车电子门锁通常由控制部分和执行机构两部分组成。

1.控制部分

控制部分包括输入器、存储器、鉴别器、编码器、驱动级、抗干扰电路、显示装置、保险装置和电源等部分。其中编码和鉴别是整个控制部分的核心，而电源则是电子控制部分和执行机构都必不可少的。

（1）编码器 编码器的实质就是人为地设定一组几位二进制数或几位十进制数。设定该组数的原则是所编的密码不易被别人识破。对密码电路的要求是容量大，换码率高，保密性、可靠性好，换码操作简单，便于日常管理。

（2）输入器和存储器 它们的作用是经输入器输入一组编码，由存储器记忆后送至鉴别器。

（3）鉴别器 鉴别器的作用是对输入器和编码器的两组密码进行比较，仅当两组密码完全相同时，鉴别器才输出电信号，经抗干扰处理后送至驱动级和显示装置。当用户有特殊要求，鉴别器还可以输出报警和封锁行车所需的电信号。

（4）驱动级 由于鉴别器送出的电信号通常很微弱，为了带动执行机构的电磁铁产生动作，故设置驱动级。

（5）抗干扰电路 为了抑止来自汽车内外的电磁干扰，保证在恶劣电磁背景下电子门锁不会自行误动作，设置了抗干扰电路，由此提高汽车电子门锁的可靠性和安全性。通常采用延时、限额和定相等手段来达到抗干扰的目的。

（6）显示器和报警器 这部分是电子门锁控制部分的附加电路，用于显示鉴别结果和报警，从而扩展了电子门锁的功能。

（7）保险装置 其一，速度传感器和车门锁止器，这是汽车电子门锁的独特组成单元，当汽车运行超过一定时速时，车门锁止器根据来自速度传感器的信号将锁体锁止；其二，紧急开启接口，当控制电路万一失灵，可通过紧急开启接口控制锁体的开启。

（8）电源 电源相当于电子门锁的“血液”。设计理想的不间断电源对于电子锁来讲，仍是一个至关重要的课题。

2.执行机构

汽车电子门锁的执行机构一般采用电磁铁或微型电动机控制。对于汽车电子密码点火锁，则是利用执行器触点的通断来控制点火电路的开启。

（1）电磁铁式自动车门锁 这种电控门锁的开启和锁闭均由电磁铁驱动，其电磁铁结构如图1-18所示，它的内部设有两个线圈，分别用来开启、锁闭门锁。门锁集中操作按钮平时处于中间位置，用于按压可开启或锁闭车门。这种车门锁的优点是结构简单，内部摩擦力小，动作敏捷，操作方便；缺点是耗电量大，电磁铁质量较大且动作时有撞击声。

（2）电动机式自动车门锁 该锁由可逆式电动机、传动装置及锁体总成等构成。其工作原理为：由电动机带动齿轮齿条副或进而驱动锁体总成，驱动车门的锁闭或开启。其传动装置如图1-19所示。这种锁的优点是体积小、耗电少以及动作迅速；不足之处在于，打开或关闭车门之后，若因疏忽通了电，易把电动机烧损。

电磁铁式和电动机式自动车门锁都可以配用速度传感器和车门锁止器，从而提高汽车行驶时的安全性。

图1-18 电磁铁结构

1—锁闭位置 2—开启位置 3—插座 4—导线 5—橡皮罩 6—轭铁 7—线圈 8—铁心 9—拖架

图1-19 电动机式门锁传动装置

1—电动机 2—齿条 3—齿轮

二、电控门锁控制

1.电控门锁基本工作原理

电控门锁的作用是通过电磁铁机构锁止或打开车门锁。它由门锁电磁铁及联动机构、门锁控制开关、门锁控制继电器等主要部分组成。按其功能不同，分为有自动门锁和无自动门锁两种，前者在可以手动控制门锁开闭的基础上，还可以根据汽车车速自动锁死车门。

电控门锁的布置如图1-20所示，其控制电路如图1-21所示。当门锁开关置于锁止（LOCK）位置时，门锁继电器线圈通电，触点闭合，门锁电磁铁中门锁线圈通电，电磁铁心杆缩回，操纵门锁锁止车门；当门锁开关置于开启（UNLOCK）位置时，开启继电器线圈通电，触点闭合，门锁电磁铁中开启线圈通电，电磁铁心杆伸出，操纵门锁开启。在带自动门锁的汽车上，设有速度传感器和电子控制电路，当汽车车速达到设定数值时，电子控制电路使门锁继电器线圈通电，自动锁止车门。

图1-20 电控门锁布置

1—车门锁 2—电磁铁机构 3—内开锁拉杆 4—内拉手 5—锁止柄 6—锁止杆 7—外拉手 8—外开锁拉杆

门锁电磁铁的检查如图1-22所示，将电压为12V的蓄电池接入门锁电磁铁的电路，当在“锁”与搭铁接线柱之间加额定电压时，电磁铁心杆应缩回，其收缩值为9mm；当在“开锁”与搭铁接线柱之间加额定电压时，电磁铁心杆应伸出。如果电磁铁心杆不能相应伸出或缩回，表明电磁铁损坏，应进行修理或更换。

图1-21 电控门锁电路

1—蓄电池 2—门锁控制继电器 3—开关 4—门锁电磁铁 5—门锁开关

图1-22 门锁电磁铁的检查

2.车门的闭锁与开启

在车门开启和闭锁的操纵机构中，通常采用动力车门锁定装置，即应用电动机或电磁线圈进行电气控制。为了能使用一次性开关控制车门的开启或闭锁，也可以增加其他多种功能。

（1）门锁机构 门锁的闭锁机构有多种设计方案，而且机构复杂。这里考虑到电气控制的必要知识，作了相应的说明。如图1-23a所示为零件构造图，图1-23b概要地介绍了这些零部件的工作原理和过程。在门锁总成中（要装在车门侧）由锁止杆控制转动，决定门锁开关状态。“位置开关”用于测定锁止杆是否进行门锁开、关；“门锁开关”则是用于检测锁止机构是否进行门锁的开、关。此外按车厢内的按钮进行多种操作。当“门锁开关”用于操作钥匙，使之向开启或关闭方向转动时才能输出信号。

各开关的工况如下：

门钥匙开关：当锁门或开门时分别给出ON信号，其他时间一概OFF。

门锁开关：当打开时ON，关闭时OFF。作为检测车门开闭的开关，有直接检测车门开闭的“车门锁开关”，但是“门锁开关”更具有可靠性，能检测锁止的离合状态。

位置开关：锁杆位于锁闭位置OFF，在开启位置时为ON。

钥匙插入开关：当钥插入发动机钥匙筒时ON，如拔出钥匙则为OFF。

门锁控制开关：在车厢内利用手操作的开关，与门锁开关具有相同的开关工况。

（2）锁/开锁动作 图1-24是门锁控制系统的控制电路图。进行门锁电动机正转、反转的交替控制。为避免电动机通电时间过长引起发热，利用定时器限制通电时间。

利用门钥匙开关或门控制开关使触点位于开锁侧，则向“或”门（A）输出“Hi”，开锁定时器进行工作，约0.2s晶体管TR_A处于接通状态，所有门锁电动机电流如图1-24中所示向下流动，被开锁（处于脱开状态）。“和”门（E）只要不把钥匙插入发动机钥匙筒中，则处于“Lo”位置，所以与“或”门的输出无关。

图1-23 门锁机构操作说明图

a）门锁机构零部件 b）门锁工作原理

由于门钥匙开关或门控制开关的作用，进行上锁操作，则向“或”门（B）输出“Hi”，锁闭定时器工作，约0.2s晶体管TR_B接通，所有门锁电动机电流如图中所示向上流动，处于锁闭状态。

（3）防止钥匙锁闭 钥匙插入点火钥匙筒而忘了拔出，门继续开着。当关门时，由于门锁按钮或门控制开关的操作作用，门锁机构处于上锁状态，所以门关闭。即使不使用钥匙，但主要是为了开锁方便。

图1-24中的虚线部分是钥匙插入防止电路。当钥匙插入点火钥匙筒没有拔出时，驾驶座或前排乘员座的门开着，与门（C）输出“Hi”，这时，操作门锁按钮，使门锁机构处于上锁状态，则位置开关处于断开，与非门（D）输出“Hi”。此外，利用门控制开关，即使操作上锁，开关的“Lo”信号向与非门输出，与非（D）成为“Hi”。所以，从与（E）门输出“Hi”，使解锁定时器工作，电动机向解锁一侧驱动，使其不形成闭锁状态。这时，驾驶人必须注意把钥匙从点火钥匙筒中拔出。

图1-24 门锁控制系统的控制电路

3.远控车门的上锁与解锁

（1）车门上锁或解锁 不把钥匙插入钥匙筒进行远距离操纵的系统。在夜间或黑暗中，不用探明门钥匙孔，一样可方便开门或关上车门。

（2）工作原理 从身边发出的微弱电波由车辆天线接收信号，ECU识别送信代码，使上锁/解锁的应答执行元件（电磁线圈或电动机）工作。所谓微弱电波是在发射时不要批准的电波。

图1-25为发射机和接收机动作框图。从发射机利用次载体方式的FM调制发出识别代码。把次载体的频率，按照数字识别代码信号进行频率偏移调制（FSK），进行FM调制和发射，所以不易受到外来干涉杂音的影响。FM波由汽车无线电的FM天线进行接收，利用分配器进入接收机的ECU的FM高频增幅处理后，进行调解。与被调解的识别代码互相对比，如果是正确的代码，就输入控制电路并使执行元件工作。

（3）发射机 如图1-26所示，在钥匙板上与送信电路组成一体。从识别代码存储回路到FSK调制回路，由于采用单芯片集成电路而使体积小型化，在电路部分的相反一侧装有一般市场上出售的钮扣形电池。应注意发射开关每按一次，就进行一次发送，在接收机一侧，接收一次上锁或解锁指令。发射频率按照使用国的电波状况进行选择，可使用27MHz、40MHz、62MHz频带。电池寿命以通常频率使用两年以上。

图1-25 由微弱电波控制门锁用的发射机与接收信号处理电路

（4）保险装置 对于误动作或防盗，可采取下述四项安全对策。

1）采用次载波方式的FM调制，由于外来噪声，识别代码被模拟的概率极低。

2）识别代码数由数十位的串行代码构成，所以码数千万种，出现同一代码的概率极低。

3）对本车专用的代码以外的代码在一定的时间中接收数次以后，就不能接收所有的代码，这时只有利用正确的手动操作解锁后，才能消除这种情况。

图1-26 发射机（与钥匙板组成一体）

4）操作发射开关进行解锁后，在一定时间内如不能打开车门，则又自动恢复到上锁状态。

三、汽车电子门锁的分类及发展趋势

汽车电子锁的分类方法很多，既可以按照控制部分中主要元件的异同进行分类，也可以按照编码方式的异同进行分类。在此按照输入密码方式的异同对汽车电子门锁进行分类。

1.按键式电子锁

按键式电子锁采用键盘或组合按钮输入开锁密码，操作方便。内部控制电路常采用电子密码专用集成电路ASIC，如具有四位密码的IS7220和IS7225。此类产品包括按键式电子锁和按键式汽车点火锁。

2.拨盘式电子锁

拨盘式电子锁采用机械拨盘开关输入开锁密码。很多按键式电子锁可以改造成拨盘式电子锁。20世纪80年代初，英国几种轿车采用过此类电子锁。

3.电子钥匙式电子锁

电子钥匙式电子锁使用电子钥匙输入或作为开锁密码，电子钥匙是构成控制电路的重要组成部分，它可以由元器件搭成的单元电路组成，做成小型手持单元GAE形式。它与主控电路的联系，可以是光、声、电或磁等多种形式。此类产品包括各种遥控汽车门锁、转向锁和点火锁以及电子密码点火钥匙。

4.触摸式电子锁

触摸式电子锁采用触摸方式输入开锁密码，操作简单。相对于按键开关，使用寿命长，造价低，优化了电子锁控制电路。装用这种锁的车门上没有一般的门把手，代之以电子锁和触摸传感器。

5.生物特征式电子锁

生物特征式电子锁的特点是将声音、指纹等人体生物特征作为密码输入，由计算机进行模式识别，控制开锁。因此，生物特征式电子锁的智能化程度相当高。

已知世界上最早运用汽车电子点火锁的例子是1949年美国克莱斯勒公司使用的联合按键操作汽车点火。从20世纪70年代开始，国外一些高级轿车陆续采用了电控、电子门锁和电子密码点火开关。70～80年代，世界上汽车电子锁多采用按键式和拨盘式；80～90年代，汽车电子锁大多采用钥匙式；近年来触摸式汽车电子锁已见报道，它是汽车电子门锁值得注意的一个发展方向。由于声控电话已在国外汽车上进入使用阶段，加入汽车生物特征式电子锁技术的成熟，有理由认为，生物特征式电子锁和声控门锁必将加入汽车电子锁的行列。