基于新能源平臺的隱藏式車門把手應用研究

凌黃寶 張劍平 覃海泉

關鍵詞：新能源；隱藏式；門把手；失效模式

1引言

隨著新能源汽車研發技術的不斷提升，汽車市場競爭越來越激烈，低成本低能耗將是未來新能源市場競爭的主旋律。汽車車門把手是作為用戶上車最先接觸的部分，是車門鎖系統最重要的組成部分。研究表明，隱藏式車門把手結構相比傳統門把手降低了3%的迎風面積，能夠有效降低新能源汽車高速工況的能耗。同時隱藏式門把手能夠提升外觀感受，給用戶更加高級、智能的操作體驗[1]。因此本文以某車型門把手開發為載體，對隱藏式車門把手設計要素和潛在缺陷進行研究。

2常見的結構形式

隱藏式門把手是一種隱藏在車門鈑金內部，從外面看上去門把手與車門是一個平面的門把手結構形式，早期多應用于超跑的高級配置。隨著技術日趨成熟，配置車型定位在不斷下沉普及，目前國內自主電動車不斷應用隱藏把手。當用戶攜帶遙控鑰匙靠近車門時，把手自動旋轉至預開啟位置出，用戶拉開把手，帶動拉索拉開門鎖[2]。市場上主流隱藏把手形式為旋轉式、平出式和微動開關式三種。因技術成熟度相當，使用比例相當。

2.1旋轉式

也稱為“杠桿式”，用戶在開門的時候，需要用手按住門把手的一端，然后將把手繞著旋轉軸旋轉，使另一端翹起來。通過拉動翹起一端的把手，用戶可以解鎖車門上的拉鎖。這種開門方式適用于多種車型，包括蘭博基尼Huracan、特斯拉Model3和長安UNI-T等（圖1）。

這種把手的設計相對簡單，操作起來非常平順。然而，它也存在一些缺點。首先，彈出部分只有一側，這意味著在開門時只能使用把手的一側進行操作。這可能會對使用者造成一些不便。其次，由于把手是通過旋轉軸連接的，其剛性感稍弱。這意味著在使用過程中，把手可能會有一些松動的感覺。最后，由于把手的設計相對較小，人機操作空間相對較小，使用者可能需要適應一段時間才能熟練地使用。

2.2平推式

用戶在開門時，可以通過遙控鑰匙或者感應解鎖的方式，當車輛處于通電解鎖狀態時，車門把手會通過內部的電機驅動頂出。而在鎖車時，電機會將把手收回。這種開門方式適用于特斯拉ModelS、路虎星脈和比亞迪海豹等車型（圖2）。

相比之前提到的簡單把手設計，這種把手具有更好的外觀匹配性。它可以更好地搭配車輛的造型，營造出高級感和儀式感。當用戶使用遙控鑰匙或者感應解鎖時，這種把手的自動頂出動作給人一種便捷而獨特的體驗。然而，這種把手的設計對周邊系統的要求較高。它需要車輛具備通電解鎖功能，并且需要內部電機來驅動把手的頂出和收回動作。因此，在設計車輛時需要考慮電子系統和電動驅動的安裝和集成。這可能增加了車輛的制造成本和復雜性。

2.3微動式

此類把手設計在外觀上保留了把手窩，用戶在開門時只需將手伸入把手窩內，按下微動開關即可打開車門（圖3）。相比之前提到的設計，這種把手的成本較低，并且受極端氣候的影響較小。

但是這種把手的外觀一致性稍差，從外觀上面沒有真正實現“隱藏”的效果，無法實現與車輛造型的完美融合，可能會對整體外觀產生一定的影響。此外，由于把手機構設計相對簡單，沒有其他功能組件的加入，這種把手也無法實現更多人機交互的功能和場景。因此，在用戶體驗上可能有一些限制。

3設計分析

本案例是設計一款純電轎車的隱藏式車門把手，從用戶需求角度分析，用戶期望主流的隱藏把手結構，能夠給產品帶來科技感和未來感提升，給用戶打造上車的儀式感體驗，因此本案例選用平推式隱藏門把手作為開發要求。

3.1布置分析

平推式隱藏把手具體結構和工作原理如圖4所示。整套系統由手柄、底座、驅動電機、電容觸摸開關、位置信號開關和線束等組成。相比傳統門把手結構，隱藏式車門外開把手增加手柄開啟驅動電機及2個位置信號開關等零件[3]。

當隱藏式把手處于關閉狀態時，外露把手結構需完全內收，故A面到結構根部的Y向距離尺寸大于傳統外露式把手，此為影響布置的主要因素（圖5）。隱藏式把手集成了電機，故X向尺寸（電機橫置方式）或Z向尺寸（電機縱置方式）大于傳統外露式把手，此為影響布置的次要因素。

3.2性能分析

隱藏式把手作為功能附件承載著用戶從外觀評價到上車體驗的關鍵環節，其操作體驗直接影響用戶的購車意愿，因此對外觀感知、人機、操作便利性、可靠性、耐久性、耐候性（高低溫）、光老化和沖擊強度等方面性能都有較高要求?？紤]到隱藏把手的關鍵特性是高級外觀、迎賓體驗、操作便利，因此外觀感知、操作力、耐久性、耐候性性能是影響產品品質的關鍵因素，在開發過程中需要重點管控，具體標準和要求如表1所示。

3.3結構仿真分析

該隱藏式把手主要受力件是把手基座和把手本體，因此在實際選擇材料時，需要考慮到受力件、材料的可實用性等諸多條件。經過對比材料庫最后確定選用PA6+GF30%（尼龍6+30%玻纖）作為材料，在完成結構設計后開展材料力學的CAE仿真分析，要求最大應力值小于許用應力值[4]，CAE分析結果如圖6和圖7所示。

3.4電控原理

在無鑰匙進入開關觸發后，BCM發送門鎖解鎖信號的同時，也給外開把手發送手柄電動開啟信號，而外開把手的手柄位置信號也反饋給BCM。解閉鎖信號由BCM采集，電機控制及開關信號采集由門控模塊進行。門把手控制原理如圖8所示。

4潛在失效模式

通過與各隱藏把手廠商交流以及在市場客戶抱怨、加上實車體驗，對隱藏把手的潛在失效分析，總結了以下關鍵5項失效模式。其中包含了破冰要求、把手整體安裝穩定性、電機熱保護、把手作動失效等主要影響感官品質的失效問題。

4.1破冰力不足的問題

目前可應對的最大的擺出力反力為200N（行業普遍定義為100～200N），在我國東北低溫地區還是存在無法電動開啟的風險，在冰面比較厚時，需先進行人工清除處理，手動開啟。在開發過程的對策是加強電機一致性管控，明確定義破冰力要求。

4.2噪聲大的問題

平推式隱藏把手依靠電機驅動，在工作時由電機驅動頂出車門把手，主要噪音來源是電機噪音和結構運動摩擦噪音。部分供應商電機噪音達到80dB，容易引起客戶抱怨。在開發過程的對策是選用低噪音電機，指定噪音要求低于60dB，同時要求機械活動部位涂抹潤滑油。

4.3裝調困難的問題

隱藏式把手比較復雜，整個周圈都需要與鈑金進行匹配，間隙面差要求高，線上裝配調整困難，損耗工時人力比較大。在開發過程的對策是開發把手自帶螺母調節器，鈑金及零部件做好精度管控，組織工人專項培訓等[5]。

4.4電動失效的問題

某車型車主反饋門把手電動失效，不能彈出，主要原因是馬達外部的齒輪潤滑油進入到馬達內部，導致電刷短路，電機燒毀。在開發過程的對策是在馬達容易進油處，加裝一個蓋子進行密封，同時注意選用帶熱保護的電機。

4.5氣密性不佳的問題

隱藏式把手需預留漏液孔，所以整車氣密性相對常規把手相差比較大（常規把手為4scfm，隱藏式把手為10scfm）。在開發過程的對策是把手底座與鈑金搭接部位進行橡膠件二次注塑，漏液孔增加密封堵蓋，把手氣密性可達6scfm/車。

5結束語

隱藏式車門把手作為汽車技術發展的新興產物，能夠給用戶帶來更多的科技感、儀式感而被越來越多的廠家選用。本文介紹了其中一種平推式隱藏把手的設計要求和驗證標準，分析總結了該系統潛在失效模式和管控思路，目前該系統已經在具體車型項目上開發應用，實踐證明該系統用戶體驗好，隨著各大供應商技術配套日趨成熟，未來可以在更多車型推廣應用。