CN115419332B - 自适应降噪背门锁及敲鼓声主动控制系统、方法和车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自适应降噪背门锁及敲鼓声主动控制系统、方法和车辆，其利用应变弹簧片来检测锁销与卡板的接触压力，该接触压力的波动反应路噪敲鼓声，控制单元根据应变弹簧片的电信号控制驱动电机正反转，驱动电机正反转带动蜗杆正反转，蜗杆正反转带动卡板做扭转振动，卡板带动背门做反向刚体振动，从而抵抗由路面‑悬架‑车体‑锁销传递到背门的振动，使背门相对于车体趋于静止，从而实现对路噪敲鼓声的抑制。本发明不受车型限制，适用于各种车型，通用性好。

Description

自适应降噪背门锁及敲鼓声主动控制系统、方法和车辆

技术领域

本发明属于汽车NVH控制领域，具体涉及一种自适应降噪背门锁及敲鼓声主动控制系统、方法和车辆。

背景技术

路噪是汽车行驶过程中的主要噪声之一。在新能源汽车（特别是纯电动汽车）的发展趋势下，由于没有了传统内燃机噪声的掩蔽，路噪成为最易引起驾乘人员抱怨的噪声。其中，20Hz～50Hz的低频敲鼓声由于能量大，更易引起压耳感甚至身体不适感，是驾乘人员最难以接受的路噪声。工程经验表明，路噪敲鼓声主要由不平整路面激励轮胎产生的振动，经由悬架系统、车体传递到背门，最终推动背门做刚体振动并挤压车内声腔而产生。因此，传统的路噪敲鼓声控制方式主要有：（1）调整悬架系统隔振性能，如修改衬套刚度等；（2）车体结构优化，如调整车体框架刚度；（3）调整背门约束系统，如铰链、密封条、限位块及缓冲块等约束刚强度优化；（4）背门结构加强，如增加加强件或粘贴补强胶；（5）控制背门响应，如增加吸振器等。前两种方式由于设变难度大，且对行驶性能、疲劳耐久性能影响较大，在车型开发后期难以实施。第三种方式主要受车体及背门制造精度影响，一般存在较大波动，约束系统的调节主要以满足外观间隙、异响性能为目的，难以兼顾敲鼓声控制。第四种方式主要是提升背门的弯扭模态，而对背门的刚体振动模态影响较小，实践证明其效果不佳。第五种方式是目前使用较多的控制方式，但需要额外增加一定的成本和重量，如果吸振器重量较大可能对背门电动撑杆的支撑能力有影响。

CN112158057A公开了一种汽车尾门结构，其通过尾门窗框加强梁、尾门中部加强件等加强结构来提高尾门的扭转模态，消除尾门处的敲鼓声，但对尾门的刚体振动模态影响较小，降噪效果不佳。CN214240980U公开了一种车身侧部结构及车身和车辆，其通过在车身侧部内外板之间设置带连通部的密封件形成谐振腔，吸收车内鼓噪。该方案用于抑制背门引起的路噪敲鼓声效果不如背门增加吸振器方案，同样需要额外增加成本，且设计难度较大。

CN114005462A公开了一种基于电动尾门（即背门）的低频敲鼓声主动控制方法、系统及车辆，其获取车速信息和尾门状态信号；响应于检测到车辆处于行驶状态，且尾门处于关闭状态时，控制单元根据车内检测到的低频敲鼓声（即路噪敲鼓声）输出一对应的调控电流给电机，以使电动撑杆驱动尾门抵抗由路面激励力导致的刚体运动。该方案虽然能抑制低频敲鼓声，但是其仍然存在如下问题：（1）采用噪声检测麦克风来检测低频敲鼓声，利用噪声检测麦克风输出的信号做参考和反馈信号进行控制，涉及很复杂的敲鼓声识别和峰值提取算法，存在较大的误差；（2）只适用于尾门大倾角布置的车型，不适用于尾门垂直或小倾角布置的车型；因为，对于尾门垂直或小倾角布置的车型，电动撑杆需要产生更大的力，从而会给撑杆驱动电机带来较大的负担，影响撑杆驱动电机的寿命；（3）目前大部分车型由于背门处于锁止状态时电动撑杆不再受力，路面-悬架-车体-电动撑杆-背门不是传递振动噪声（即低频敲鼓声）的主要路径，采用此方案主动控制低频敲鼓声的效果不好。

发明内容

本发明的目的是提供一种自适应降噪背门锁及敲鼓声主动控制系统、方法和车辆，以适用于各种车型，提高通用性，并且使路噪敲鼓声抑制效果更好。

本发明所述的自适应降噪背门锁，安装在背门上，包括驱动电机，还包括应变弹簧片、卡板、卡板轴和蜗杆；蜗杆同轴固定连接在驱动电机的输出轴上，卡板轴与背门保持相对固定，卡板套在卡板轴上，卡板的一侧设置有多个与蜗杆啮合的传动齿，蜗杆能带动卡板绕卡板轴旋转；卡板的另一侧开设有锁销卡槽，锁销卡槽能卡在锁销上也能脱离锁销；应变弹簧片安装在卡板上且位于锁销卡槽内，应变弹簧片能检测锁销与卡板的接触压力，并将该接触压力转换为电信号。

优选的，所述背门锁还包括底座和底座连接轴。驱动电机固定安装在底座上，底座连接轴与背门保持相对固定且穿过底座的角部，底座能相对底座连接轴旋转，底座连接轴处设置有能使蜗杆与卡板的传动齿紧密啮合的扭簧。施加解锁拉力能使底座相对于底座连接轴旋转，底座通过驱动电机的输出轴带动蜗杆与卡板的传动齿脱离，卡板在背门密封反力作用下绕卡板轴逆时针旋转，锁销卡槽脱离锁销，实现解锁。

优选的，所述应变弹簧片的表面包覆有塑料层。塑料层能减小锁销与应变弹簧片之间的摩擦异响，提升关门声品质。

优选的，所述卡板轴处设置有能给卡板提供缓冲力矩的扭簧。扭簧可以提供缓冲力矩，以抵抗解锁时的背门密封反力，减缓开门的速度。

优选的，所述锁销卡槽内与锁销撞击的部位通过开设椭圆孔的方式形成有缓冲结构。缓冲结构能减小关门时锁销与卡板撞击过程中产生的尖锐撞击声，提升关门声品质。

优选的，所述背门锁还包括螺母式连杆、滑动销、滑槽板、滑槽板连接轴和限位块。限位块与背门保持相对固定且位于滑槽板与蜗杆之间，滑槽板连接轴与背门保持相对固定且穿过滑槽板的上端，滑槽板能相对于滑槽板连接轴旋转，滑槽板连接轴处设置有能使滑槽板的下端部与限位块抵靠的扭簧。滑槽板内开设有循环滑槽，并设置有隔板和弹性挡板，隔板将循环滑槽分隔为连通的左滑道和右滑道，左滑道的下端高于右滑道的下端，左滑道的下端部设置有使左滑道向下逐渐收窄的坡道，弹性挡板连接在隔板的下端且与坡道的下端配合。驱动电机的输出轴具有外螺纹部，螺母式连杆的一端套在该外螺纹部上，与该外螺纹部组成滚珠丝杆副，螺母式连杆的另一端垂直固定连接滑动销，滑动销位于循环滑槽内，能在螺母式连杆的带动下在左滑道、右滑道内滑动，滑动销能挤压弹性挡板并通过坡道的下端与弹性挡板之间的空隙进入右滑道底部。

优选的，所述滑槽板的下端部设有手动解锁拉环。拉动该手动解锁拉环可以实现背门手动解锁。

本发明所述的一种敲鼓声主动控制系统，包括控制单元、安装在车体上的锁销、安装在背门上的背门锁状态检测模块和上述自适应降噪背门锁；应变弹簧片与控制单元连接，将检测的锁销与卡板的接触压力转换为电信号发送给控制单元；背门锁状态检测模块与控制单元连接，将检测的背门锁状态信号发送给控制单元；控制单元与驱动电机连接，控制驱动电机正转/反转；其中，背门锁状态信号为锁止状态信号或者解锁状态信号。

本发明所述的一种敲鼓声主动控制方法，采用上述敲鼓声主动控制系统，该主动控制方法包括：

步骤一、控制单元获取车速信号和背门锁状态信号。

步骤二、响应于背门锁状态为锁止状态，且车速大于预设的车速阈值，控制单元根据应变弹簧片的电信号控制驱动电机正反转，以使卡板带动背门抵抗由路面激励导致的刚体振动。

本发明所述的另一种敲鼓声主动控制系统，包括控制单元、第一位置开关、第二位置开关、第三位置开关、安装在车体上的锁销和上述自适应降噪背门锁；应变弹簧片与控制单元连接，将检测的锁销与卡板的接触压力转换为电信号发送给控制单元；第一位置开关安装在所述坡道的上端，与控制单元连接，能将检测的锁止状态触发信号发送给控制单元；第二位置开关安装在所述右滑道底部，与控制单元连接，能将检测的解锁状态触发信号发送给控制单元；第三位置开关安装在左滑道与右滑道的上端连通处，与控制单元连接，能将检测的闭锁启动触发信号发送给控制单元；控制单元与驱动电机连接，控制驱动电机正转/反转。

本发明所述的另一种敲鼓声主动控制方法，采用上述敲鼓声主动控制系统，该主动控制方法包括：

步骤一、控制单元获取车速信号和触发信号。

步骤二、响应于触发信号为锁止状态触发信号，且车速大于预设的车速阈值，控制单元根据应变弹簧片的电信号控制驱动电机正反转，以使卡板带动背门抵抗由路面激励导致的刚体振动。

优选的，控制单元根据应变弹簧片的电信号控制驱动电机正反转的具体方式为：

控制单元以应变弹簧片的电信号的频率、幅值、相位为参考信号和反馈信号，对驱动电机的电流进行调频、调幅和调相，直至应变弹簧片的电信号的幅值趋近于幅值U；其中，幅值U为车辆静止且背门锁止时应变弹簧片的电信号的幅值。

优选的，所述主动控制系统还包括主动控制功能开关，主动控制功能开关与控制单元连接，将（用户操作主动控制功能开关而产生的）主动控制功能的状态信号（比如处于开启状态信号或者处于关闭状态信号）发送给控制单元。

优选的，所述主动控制系统还包括集成在车机上的主动控制功能按钮（软件开关），车机与控制单元连接，将（用户在车机上操作主动控制功能按钮而产生的）主动控制功能的状态信号（比如处于开启状态信号或者处于关闭状态信号）发送给控制单元。

所述控制单元在执行步骤一之前，还执行如下步骤：

步骤A：获取主动控制功能的状态信号。

步骤B：基于主动控制功能的状态信号判断主动控制功能是否处于开启状态，如果是，则执行步骤一，否则返回执行步骤A。

设计了主动控制功能开关/按钮之后，在主动控制功能处于开启状态时，才会执行敲鼓声主动控制，在主动控制功能处于关闭状态时，不会执行敲鼓声主动控制。

本发明所述的车辆包括上述敲鼓声主动控制系统。

本发明具有如下效果：

（1）车辆在粗糙路面上行驶时，背门相对于车体的刚体振动信号通过锁销与卡板接触受力部位设置的应变弹簧片来获取，控制单元以应变弹簧片的电信号控制驱动电机正反转（即来回转动），驱动电机正反转带动蜗杆正反转，蜗杆正反转带动卡板做扭转振动，卡板带动背门做反向刚体振动，从而抵抗由路面-悬架-车体-锁销传递到背门的振动，使背门相对于车体趋于静止，从而实现了对路噪敲鼓声的抑制。

（2）通过应变弹簧片来检测锁销与卡板的接触压力，该接触压力的波动反应路噪敲鼓声，与现有的利用噪声检测麦克风来检测低频敲鼓声相比，采用应变弹簧片来检测振动信号是一种更经济、直接和准确的方式，可以准确的识别到背门刚体运动的相位、幅值和频率信号，有利于提高主动控制的准确度。

（3）控制单元根据应变弹簧片的电信号控制驱动电机正反转，以实现对路噪敲鼓声的抑制，与现有的控制单元控制撑杆驱动电机正反转来抑制低频敲鼓声的方式相比，不受背门垂直度的限制，不管是背门大倾角布置的车型，还是背门垂直或小倾角布置的车型，都适用，从而提高了通用性，也不会影响撑杆驱动电机的寿命，不会影响背门的可靠性；并且路噪敲鼓声抑制效果更好。

附图说明

图1为实施例1中自适应降噪背门锁的结构示意图（锁销卡槽卡在锁销上）。

图2为实施例1中敲鼓声主动控制系统的架构图。

图3为实施例1中敲鼓声主动控制流程图。

图4为实施例2中自适应降噪背门锁的结构示意图（锁销卡槽卡在锁销上）。

图5为图4中的滑槽板部分的局部放大图。

图6为实施例2中敲鼓声主动控制系统的架构图。

图7为实施例2中敲鼓声主动控制流程图。

图8为实施例2中敲鼓声主动控制系统的信号同步图。

图9为实施例2中敲鼓声主动控制效果图。

具体实施方式

实施例1：如图1所示，本实施例中的自适应降噪背门锁，安装在背门上，包括应变弹簧片20、卡板17、卡板轴18、蜗杆3、驱动电机2、底座1和底座连接轴4。驱动电机2通过电机固定环5固定安装在底座1上，蜗杆3同轴固定连接在驱动电机2的输出轴上。卡板轴18与背门保持相对固定，卡板17套在卡板轴18上，卡板轴处设置有能给卡板17提供缓冲力矩的扭簧，卡板17的一侧设置有多个与蜗杆3啮合的传动齿，传动齿的数量足够使卡板17的旋转角度满足解锁、闭锁行程和主动控制行程。底座连接轴4与背门保持相对固定且穿过底座1的角部，底座1能相对底座连接轴4旋转，底座连接轴处设置有能使蜗杆3与卡板17的传动齿紧密啮合的扭簧。蜗杆3能带动卡板17绕卡板轴18旋转。卡板17的另一侧开设有锁销卡槽171，背门锁处于锁止状态时锁销卡槽171卡在锁销19上，背门锁处于解锁状态时锁销卡槽171脱离锁销19；锁销卡槽171内与锁销19撞击的部位通过开设椭圆孔的方式形成有缓冲结构172。应变弹簧片20的表面包覆有塑料层。应变弹簧片20安装在卡板17上且位于锁销卡槽171内，应变弹簧片20的两端与卡板17连接、中部悬空。

如图2所示，本实施例中的敲鼓声主动控制系统包括控制单元、集成在车机上的主动控制功能按钮（软件开关）、安装在车体上的锁销19、安装在背门上的背门锁状态检测模块和安装在背门上的上述自适应降噪背门锁。应变弹簧片20与控制单元连接，应变弹簧片20检测锁销19与卡板17的接触压力（该接触压力正比于背门密封反力），并将该接触压力转换为电信号发送给控制单元。车机与控制单元连接，将（用户在车机上操作主动控制功能按钮而产生的）主动控制功能的状态信号（比如处于开启状态信号或者处于关闭状态信号）发送给控制单元。背门锁状态检测模块与控制单元连接，能将检测的背门锁状态信号发送给控制单元。控制单元与驱动电机2连接，控制驱动电机正转/反转，实现解锁、闭锁、敲鼓声主动控制。其中，背门锁状态信号为锁止状态信号（对应于背门锁处于锁止状态）或者解锁状态信号（对应于背门锁处于解锁状态）。

在背门锁处于解锁状态而需要闭锁时，控制单元控制驱动电机2正转，驱动电机2的输出轴带动蜗杆3正转，蜗杆3正转带动卡板17绕卡板轴18顺时针旋转，锁销卡槽171逐渐靠近锁销19并卡在锁销19上，从而实现背门锁锁止（闭锁）。在背门锁处于锁止状态而需要自动解锁时，控制单元控制驱动电机2反转，驱动电机2的输出轴带动蜗杆3反转，蜗杆3反转带动卡板17绕卡板轴18逆时针旋转，锁销卡槽171逐渐脱离锁销19，从而实现背门锁自动解锁。在背门锁处于锁止状态而要进行手动紧急解锁时，手动施加解锁拉力使底座1相对于底座连接轴4逆时针旋转，底座1通过驱动电机2的输出轴带动蜗杆3与卡板17的传动齿脱离，卡板17在背门密封反力作用下绕卡板轴18逆时针旋转，锁销卡槽171逐渐脱离锁销19，从而实现手动紧急解锁。

如图3所示，本实施例中的敲鼓声主动控制方法，采用上述敲鼓声主动控制系统，该敲鼓声主动控制方法由控制单元执行，具体包括：

步骤P1、获取主动控制功能的状态信号，然后执行步骤P2。

步骤P2、判断是否主动控制功能处于开启状态，如果是，则执行步骤P3，否则返回执行步骤P1。

步骤P3、获取车速信号（来自CAN总线）和背门锁状态信号，然后执行步骤P4。

步骤P4、判断是否背门锁状态为锁止状态，且车速大于预设的车速阈值（本实施例中取值为20km/h），如果是，则执行步骤P5，否则返回执行步骤P1。

步骤P5、根据应变弹簧片20的电信号控制驱动电机正反转，以使卡板17带动背门抵抗由路面激励导致的刚体振动，然后结束。具体为：以应变弹簧片20的电信号的频率、幅值、相位为参考信号和反馈信号，对驱动电机2的电流进行调频、调幅和调相，直至应变弹簧片20的电信号的幅值趋近于幅值U；其中，幅值U为车辆静止且背门锁处于锁止状态时应变弹簧片的电信号的幅值。

本实施例还提供一种车辆，该车辆包括上述敲鼓声主动控制系统。

实施例2：如图4、图5所示，本实施例中的自适应降噪背门锁，安装在背门上，包括应变弹簧片20、卡板17、卡板轴18、蜗杆3、驱动电机2、底座1、底座连接轴4、螺母式连杆7、滑动销8、滑槽板9、滑槽板连接轴11、限位块13和手动解锁拉环12。驱动电机2通过电机固定环5固定安装在底座1上，蜗杆3同轴固定连接在驱动电机2的输出轴上。卡板轴18与背门保持相对固定，卡板17套在卡板轴18上，卡板轴处设置有能给卡板17提供缓冲力矩的扭簧，卡板17的一侧设置有多个与蜗杆3啮合的传动齿，传动齿的数量足够使卡板17的旋转角度满足解锁、闭锁行程和主动控制行程。底座连接轴4与背门保持相对固定且穿过底座1的角部，底座1能相对底座连接轴4旋转，底座连接轴处设置有能使蜗杆3与卡板17的传动齿紧密啮合的扭簧。蜗杆3能带动卡板17绕卡板轴18旋转。卡板17的另一侧开设有锁销卡槽171，背门锁处于锁止状态时锁销卡槽171卡在锁销19上，背门锁处于解锁状态时锁销卡槽171脱离锁销19；锁销卡槽171内与锁销19撞击的部位通过开设椭圆孔的方式形成有缓冲结构172。应变弹簧片20的表面包覆有塑料层。应变弹簧片20安装在卡板17上且位于锁销卡槽171内，应变弹簧片20的两端与卡板17连接、中部悬空。限位块13与背门保持相对固定且位于滑槽板9与蜗杆3之间，滑槽板连接轴11与背门保持相对固定且穿过滑槽板9的上端，滑槽板9能相对于滑槽板连接轴11旋转，滑槽板连接轴处设置有能使滑槽板9的下端左侧部与限位块13抵靠的扭簧，滑槽板9的下端右侧部设有手动解锁拉环12。滑槽板9内开设有循环滑槽10，并设置有隔板14和弹性挡板16，隔板14将循环滑槽10分隔为连通的左滑道和右滑道，左滑道的下端高于右滑道的下端，左滑道的下端部设置有使左滑道向下逐渐收窄的坡道15，弹性挡板16连接在隔板14的下端且与坡道15的下端配合。驱动电机2的输出轴具有外螺纹部6，外螺纹部6位于蜗杆3上方，螺母式连杆7的一端套在该外螺纹部6上，螺母式连杆7与该外螺纹部6组成滚珠丝杆副，螺母式连杆7的另一端垂直固定连接滑动销8，滑动销8位于循环滑槽10内，能在螺母式连杆7的带动下在左滑道、右滑道内滑动，滑动销8能挤压弹性挡板16并通过坡道15的下端与弹性挡板16之间的空隙进入右滑道底部。

如图6所示，本实施例中的敲鼓声主动控制系统包括控制单元、主动控制功能开关、第一位置开关21、第二位置开关22、第三位置开关23、安装在车体上的锁销19和安装在背门上的上述自适应降噪背门锁。应变弹簧片20与控制单元连接，应变弹簧片20检测锁销19与卡板17的接触压力（该接触压力正比于背门密封反力），并将该接触压力转换为电信号发送给控制单元。第一位置开关21安装在坡道15的上端，第一位置开关21与控制单元连接，能将检测的锁止状态触发信号发送给控制单元，当滑动销8触碰到第一位置开关21时，控制单元会获取到锁止状态触发信号，之后如果滑动销8未再触碰到其他位置开关，则表示背门锁一直处于锁止状态。第二位置开关22安装在右滑道底部，第二位置开关22与控制单元连接，能将检测的解锁状态触发信号发送给控制单元，当滑动销8触碰到第二位置开关22时，控制单元会获取到解锁状态触发信号，之后如果滑动销8未再触碰到其他位置开关，则表示背门锁一直处于解锁状态。第三位置开关23安装在左滑道与右滑道的上端连通处，第三位置开关23与控制单元连接，能将检测的闭锁启动触发信号发送给控制单元，当滑动销8触碰到第三位置开关23时，控制单元会获取到闭锁启动触发信号。

主动控制功能开关与控制单元连接，将（用户操作主动控制功能开关而产生的）主动控制功能的状态信号（比如处于开启状态信号或者处于关闭状态信号）发送给控制单元。控制单元与驱动电机2连接，控制驱动电机正转/反转，实现解锁、闭锁、敲鼓声主动控制。

如图4至图6、图8所示，背门锁解锁、闭锁控制过程如下：

在车辆静止且背门锁处于锁止状态的情况下，滑动销8触碰到第一位置开关21（即滑动销8处于锁止状态触发点），控制单元获取到锁止状态触发信号，锁销19位于锁销卡槽171内，且作用于应变弹簧片20，应变弹簧片20在锁销19的作用下输出稳定的电信号。当控制单元收到打开背门指令（为来自CAN总线的打开背门信号）后，控制单元给驱动电机2提供正向控制电流，驱动电机2正转带动螺母式连杆7向下运动，滑动销8离开锁止状态触发点并进入坡道15；同时，驱动电机2正转带动蜗杆3正转，蜗杆3带动卡板17绕卡板轴18顺时针旋转，背门继续向关门方向运动，密封反力随之增大，应变弹簧片20输出的电信号也随之增大，但是由于坡道使左滑道越来越窄，螺母式连杆7拉动蜗杆3绕底座连接轴4逆时针旋转，从而使蜗杆3与卡板17的传动齿逐渐脱离；滑动销8继续沿坡道15向下运动挤压弹性挡板16，并通过坡道15的下端与弹性挡板16之间的空隙进入右滑道底部（弹性挡板16复位关闭左滑道，使滑动销8无法通过坡道返回左滑道），此时，滑动销8触碰到第二位置开关22（即滑动销8到达解锁状态触发点），控制单元获取到解锁状态触发信号，控制单元控制驱动电机2停止运转，蜗杆3与卡板17的传动齿完全脱离，卡板17在背门密封反力的作用下逆时针旋转，锁销卡槽171脱离锁销19，实现背门自动解锁；背门解锁后应变弹簧片20输出的电信号消失（即电信号为0）。

在车辆静止且背门锁处于解锁状态的情况下，滑动销8触碰到第二位置开关22（即滑动销8处于解锁状态触发点），控制单元获取到解锁状态触发信号，锁销19未位于锁销卡槽171内，应变弹簧片20输出的电信号为0。控制单元收到关闭背门指令（为来自CAN总线的关闭背门信号）后，控制单元给驱动电机2提供反向控制电流，驱动电机2反转带动螺母式连杆7向上运动，滑动销8沿右滑槽由解锁状态触发点向上运动，当滑动销8触碰到第三位置开关23（即滑动销8到达闭锁启动触发点）时，由于底座连接轴4处扭簧的作用，蜗杆3拉动滑动销8从右滑道的上端进入左滑道，同时蜗杆3与卡板17的传动齿由脱离状态转变为啮合状态，锁销卡槽171的开口部与锁销19接触；此时，控制单元获取到闭锁启动触发信号，控制单元给驱动电机2提供正向控制电流，驱动电机2正转带动螺母式连杆7向下运动，滑动销8在左滑道内向下运动；同时，驱动电机2正转带动蜗杆3正转，蜗杆3带动卡板17绕卡板轴18顺时针旋转，背门向关门方向运动，应变弹簧片20输出的电信号由0逐渐增大，直至滑动销8触碰到第一位置开关21（即滑动销8到达锁止状态触发点），此时控制单元获取到锁止状态触发信号，控制单元控制驱动电机2停止运转，锁销卡槽171卡在锁销19上，实现背门锁闭锁。背门锁闭锁后（即背门锁处于锁止状态时），锁销19作用于应变弹簧片20，应变弹簧片20在锁销19的作用下输出稳定的电信号。

在车辆静止且背门锁处于锁止状态的情况下，滑动销8触碰到第一位置开关21（即滑动销8处于锁止状态触发点），控制单元获取到锁止状态触发信号，锁销19位于锁销卡槽171内，且作用于应变弹簧片20，应变弹簧片20在锁销19的作用下输出稳定的电信号。当需要手动紧急解锁时，用户通过背门紧急拉索拉动手动解锁拉环12，滑槽板9将绕滑槽板连接轴11逆时针旋转，通过螺母式连杆7带动蜗杆3绕底座连接轴4逆时针旋转，从而使蜗杆3与卡板17的传动齿脱离；由于失去了蜗杆3的限制，卡板17在背门密封反力的作用下逆时针旋转，锁销卡槽171脱离锁销19，从而实现紧急解锁；同时，控制单元给驱动电机2提供正向控制电流，驱动电机2正转带动螺母式连杆7向下运动，滑动销8离开锁止状态触发点沿坡道15向下运动挤压弹性挡板16，并通过坡道15的下端与弹性挡板16之间的空隙进入右滑道底部，此时，滑动销8触碰到第二位置开关22（即滑动销8到达解锁状态触发点），控制单元获取到解锁状态触发信号，控制单元控制驱动电机2停止运转，完成复位。

如图7、图8所示，本实施例中的敲鼓声主动控制方法，采用上述敲鼓声主动控制系统，该敲鼓声主动控制方法由控制单元执行，具体包括：

步骤S1、获取主动控制功能的状态信号，然后执行步骤S2。

步骤S2、判断是否主动控制功能处于开启状态，如果是，则执行步骤S3，否则返回执行步骤S1。

步骤S3、获取车速信号（来自CAN总线）和触发信号，然后执行步骤S4。

步骤S4、判断是否触发信号为锁止状态触发信号，且车速大于预设的车速阈值（本实施例中取值为20km/h），如果是，则执行步骤S5，否则返回执行步骤S1。

步骤S5、根据应变弹簧片20的电信号控制驱动电机2正反转，以使卡板17带动背门抵抗由路面激励导致的刚体振动，然后结束。具体为：以应变弹簧片20的电信号的频率、幅值、相位为参考信号和反馈信号，对驱动电机2的电流进行调频、调幅和调相，直至应变弹簧片20的电信号的幅值趋近于幅值U；其中，幅值U为车辆静止且背门锁止时（对应于滑动销8处于锁止状态触发点时）应变弹簧片的电信号的幅值。

在主动控制功能处于开启状态的情况下，车辆在起步并加速行驶过程中，当车速未超过20km/h时，由于路面的激励经由轮胎-悬架-车体-锁销传递到背门，背门相对于车体做刚体振动，导致锁销19与卡板17的接触压力产生波动，应变弹簧片20输出的电信号同样表现为围绕一定电压的上下波动，但是由于车速较小，其波动也较小，此时路噪敲鼓声较小，可以不进行主动控制。当车速超过20km/h时，锁销19与卡板17的接触压力产生的波动较大并随着车速增大而增大，此时路噪敲鼓声较大，需要进行主动控制，控制单元以应变弹簧片20的电信号控制驱动电机2正反转（即来回转动），驱动电机2正反转带动蜗杆3正反转，蜗杆3正反转带动卡板17做扭转振动，卡板17做扭转振动带动背门做反向刚体振动，从而抵抗由路面-悬架-车体-锁销传递到背门的振动，使背门相对于车体趋于静止，从而实现对路噪敲鼓声的抑制。

在车辆行驶过程中，如果用户将主动控制功能关闭，则控制单元控制驱动电机2停止运转，蜗杆3、卡板17均恢复为静止状态。

本实施例能够有效降低车辆的路噪敲鼓声，图9给出了某款车型的路噪敲鼓声频谱对比。图9中实线给出了原状态（即未进行路噪敲鼓声控制）下的路噪频谱，该车辆在28Hz的敲鼓声幅值达到53.5dB(A)，主观感受“咚咚声”非常明显。在背门骨架安装28Hz动力吸振器，该车辆的敲鼓声幅值降低3.2dB(A)，如图9中虚线所示（即传统优化方案）。当采用本实施例提出的敲鼓声主动控制系统及控制方法，该车辆的敲鼓声幅值降低8.5dB(A)，如图9中带圆点标记的实线所示（本实施例方案），主观感受“咚咚声”基本消失。

本实施例还提供一种车辆，该车辆包括上述敲鼓声主动控制系统。

Claims (20)

1.一种敲鼓声主动控制系统，包括控制单元，其特征在于：还包括安装在车体上的锁销（19）、安装在背门上的背门锁状态检测模块和自适应降噪背门锁；所述自适应降噪背门锁包括驱动电机（2）、应变弹簧片（20）、卡板（17）、卡板轴（18）和蜗杆（3）；蜗杆（3）同轴固定连接在驱动电机（2）的输出轴上，卡板轴（18）与背门保持相对固定，卡板（17）套在卡板轴（18）上，卡板（17）的一侧设置有多个与蜗杆（3）啮合的传动齿，蜗杆（3）能带动卡板（17）绕卡板轴（18）旋转；卡板（17）的另一侧开设有锁销卡槽（171），锁销卡槽能卡在锁销上也能脱离锁销；应变弹簧片（20）安装在卡板（17）上且位于锁销卡槽（171）内，应变弹簧片（20）能检测锁销与卡板的接触压力，并将其转换为电信号；应变弹簧片（20）与控制单元连接，将检测的锁销与卡板的接触压力转换为电信号发送给控制单元；背门锁状态检测模块与控制单元连接，能将检测的背门锁状态信号发送给控制单元；控制单元与驱动电机（2）连接，控制驱动电机正转/反转；其中，背门锁状态信号为锁止状态信号或者解锁状态信号。

2.根据权利要求1所述的敲鼓声主动控制系统，其特征在于：所述自适应降噪背门锁还包括底座（1）和底座连接轴（4）；驱动电机（2）固定安装在底座（1）上，底座连接轴（4）与背门保持相对固定且穿过底座（1）的角部，底座（1）能相对底座连接轴（4）旋转，底座连接轴处设置有能使蜗杆（3）与卡板（17）的传动齿紧密啮合的扭簧。

3.根据权利要求2所述的敲鼓声主动控制系统，其特征在于：所述应变弹簧片（20）的表面包覆有塑料层。

4.根据权利要求2所述的敲鼓声主动控制系统，其特征在于：所述卡板轴处设置有能给卡板提供缓冲力矩的扭簧。

5.根据权利要求2所述的敲鼓声主动控制系统，其特征在于：所述锁销卡槽（171）内与锁销（19）撞击的部位通过开设椭圆孔的方式形成有缓冲结构（172）。

6.一种敲鼓声主动控制方法，其特征在于：采用如权利要求1至5任一项所述的敲鼓声主动控制系统，该主动控制方法包括：

步骤一、控制单元获取车速信号和背门锁状态信号；

步骤二、响应于背门锁状态为锁止状态，且车速大于预设的车速阈值，控制单元根据应变弹簧片的电信号控制驱动电机正反转，以使卡板带动背门抵抗由路面激励导致的刚体振动。

7.根据权利要求6所述的敲鼓声主动控制方法，其特征在于：控制单元根据应变弹簧片的电信号控制驱动电机正反转的具体方式为：

控制单元以应变弹簧片的电信号的频率、幅值、相位为参考信号和反馈信号，对驱动电机的电流进行调频、调幅和调相，直至应变弹簧片的电信号的幅值趋近于幅值U；其中，幅值U为车辆静止且背门锁止时应变弹簧片的电信号的幅值。

8.根据权利要求7所述的敲鼓声主动控制方法，其特征在于：

所述主动控制系统还包括主动控制功能开关，主动控制功能开关与控制单元连接，将主动控制功能的状态信号发送给控制单元；

所述控制单元在执行步骤一之前，还执行如下步骤：

步骤A：获取主动控制功能的状态信号；

步骤B：基于主动控制功能的状态信号判断主动控制功能是否处于开启状态，如果是，则执行步骤一，否则返回执行步骤A。

9.根据权利要求7所述的敲鼓声主动控制方法，其特征在于：

所述主动控制系统还包括集成在车机上的主动控制功能按钮，车机与控制单元连接，将主动控制功能的状态信号发送给控制单元；

所述控制单元在执行步骤一之前，还执行如下步骤：

步骤A：获取主动控制功能的状态信号；

步骤B：基于主动控制功能的状态信号判断主动控制功能是否处于开启状态，如果是，则执行步骤一，否则返回执行步骤A。

10.一种车辆，其特征在于：包括如权利要求1至5任一项所述的敲鼓声主动控制系统。

11.一种敲鼓声主动控制系统，包括控制单元，其特征在于：还包括第一位置开关（21）、第二位置开关（22）、第三位置开关（23）、自适应降噪背门锁和安装在车体上的锁销（19）；所述自适应降噪背门锁安装在背门上，包括驱动电机（2）、应变弹簧片（20）、卡板（17）、卡板轴（18）、蜗杆（3）、螺母式连杆（7）、滑动销（8）、滑槽板（9）、滑槽板连接轴（11）、限位块（13）、底座（1）和底座连接轴（4）；

蜗杆（3）同轴固定连接在驱动电机（2）的输出轴上，卡板轴（18）与背门保持相对固定，卡板（17）套在卡板轴（18）上，卡板（17）的一侧设置有多个与蜗杆（3）啮合的传动齿，蜗杆（3）能带动卡板（17）绕卡板轴（18）旋转；卡板（17）的另一侧开设有锁销卡槽（171），锁销卡槽能卡在锁销上也能脱离锁销；应变弹簧片（20）安装在卡板（17）上且位于锁销卡槽（171）内，应变弹簧片（20）能检测锁销与卡板的接触压力，并将其转换为电信号；

驱动电机（2）固定安装在底座（1）上，底座连接轴（4）与背门保持相对固定且穿过底座（1）的角部，底座（1）能相对底座连接轴（4）旋转，底座连接轴处设置有能使蜗杆（3）与卡板（17）的传动齿紧密啮合的扭簧；

限位块（13）与背门保持相对固定且位于滑槽板（9）与蜗杆（3）之间，滑槽板连接轴（11）与背门保持相对固定且穿过滑槽板（9）的上端，滑槽板（9）能相对于滑槽板连接轴（11）旋转，滑槽板连接轴处设置有能使滑槽板（9）的下端部与限位块（13）抵靠的扭簧；

滑槽板（9）内开设有循环滑槽（10），并设置有隔板（14）和弹性挡板（16），隔板（14）将循环滑槽（10）分隔为连通的左滑道和右滑道，左滑道的下端高于右滑道的下端，左滑道的下端部设置有使左滑道向下逐渐收窄的坡道（15），弹性挡板（16）连接在隔板（14）的下端且与坡道（15）的下端配合；

驱动电机（2）的输出轴具有外螺纹部（6），螺母式连杆（7）的一端套在该外螺纹部上，与该外螺纹部组成滚珠丝杆副，螺母式连杆（7）的另一端垂直固定连接滑动销（8），滑动销（8）位于循环滑槽（10）内，能在螺母式连杆的带动下在左滑道、右滑道内滑动，滑动销（8）能挤压弹性挡板（16）并通过坡道的下端与弹性挡板（16）之间的空隙进入右滑道底部；

应变弹簧片（20）与控制单元连接，将检测的锁销与卡板的接触压力转换为电信号发送给控制单元；第一位置开关（21）安装在所述坡道（15）的上端，与控制单元连接，能将检测的锁止状态触发信号发送给控制单元；第二位置开关（22）安装在所述右滑道底部，与控制单元连接，能将检测的解锁状态触发信号发送给控制单元；第三位置开关（23）安装在左滑道与右滑道的上端连通处，与控制单元连接，能将检测的闭锁启动触发信号发送给控制单元；控制单元与驱动电机（2）连接，控制驱动电机正转/反转。

12.根据权利要求11所述的敲鼓声主动控制系统，其特征在于：所述滑槽板（9）的下端部设有手动解锁拉环（12）。

13.根据权利要求11所述的敲鼓声主动控制系统，其特征在于：所述应变弹簧片（20）的表面包覆有塑料层。

14.根据权利要求11所述的敲鼓声主动控制系统，其特征在于：所述卡板轴处设置有能给卡板提供缓冲力矩的扭簧。

15.根据权利要求11所述的敲鼓声主动控制系统，其特征在于：所述锁销卡槽（171）内与锁销（19）撞击的部位通过开设椭圆孔的方式形成有缓冲结构（172）。

16.一种敲鼓声主动控制方法，其特征在于：采用如权利要求11至15任一项所述的敲鼓声主动控制系统，该主动控制方法包括：

步骤一、控制单元获取车速信号和触发信号；

步骤二、响应于触发信号为锁止状态触发信号，且车速大于预设的车速阈值，控制单元根据应变弹簧片的电信号控制驱动电机正反转，以使卡板带动背门抵抗由路面激励导致的刚体振动。

17.根据权利要求16所述的敲鼓声主动控制方法，其特征在于：控制单元根据应变弹簧片的电信号控制驱动电机正反转的具体方式为：

控制单元以应变弹簧片的电信号的频率、幅值、相位为参考信号和反馈信号，对驱动电机的电流进行调频、调幅和调相，直至应变弹簧片的电信号的幅值趋近于幅值U；其中，幅值U为车辆静止且背门锁止时应变弹簧片的电信号的幅值。

18.根据权利要求17所述的敲鼓声主动控制方法，其特征在于：

所述主动控制系统还包括主动控制功能开关，主动控制功能开关与控制单元连接，将主动控制功能的状态信号发送给控制单元；

所述控制单元在执行步骤一之前，还执行如下步骤：

步骤A：获取主动控制功能的状态信号；

步骤B：基于主动控制功能的状态信号判断主动控制功能是否处于开启状态，如果是，则执行步骤一，否则返回执行步骤A。

19.根据权利要求17所述的敲鼓声主动控制方法，其特征在于：

所述主动控制系统还包括集成在车机上的主动控制功能按钮，车机与控制单元连接，将主动控制功能的状态信号发送给控制单元；

所述控制单元在执行步骤一之前，还执行如下步骤：

步骤A：获取主动控制功能的状态信号；

步骤B：基于主动控制功能的状态信号判断主动控制功能是否处于开启状态，如果是，则执行步骤一，否则返回执行步骤A。

20.一种车辆，其特征在于：包括如权利要求11至15任一项所述的敲鼓声主动控制系统。

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