嚴(yán)紅軍

重慶長安跨越車輛有限公司汽車研究院 重慶 404100

近年來隨著車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迅速發(fā)展，遠(yuǎn)程控制已成為乘用汽車的一項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)配置，遠(yuǎn)程車窗就是其重要功能之一。故有必要設(shè)計(jì)一種使用線束較少、可靠性更高、具有防夾和遠(yuǎn)程控制功能的車窗系統(tǒng)[1]。

1 傳統(tǒng)電動(dòng)車窗控制系統(tǒng)

汽車上的電動(dòng)車窗主要由車窗玻璃、升降器、電動(dòng)機(jī)和控制開關(guān)等組成。電動(dòng)機(jī)是雙向的，永磁式。商用汽車的車窗開關(guān)一般為兩套，一套為總開關(guān)，裝在駕駛員側(cè)的車門上，另一套為分開關(guān)，裝在副駕駛側(cè)的車門上。通過車窗開關(guān)驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，按下開關(guān)升降鍵位，接通不同的線圈，使電機(jī)的轉(zhuǎn)向不同，實(shí)現(xiàn)車窗的上升和下降。整個(gè)升降過程都需要操作者一直按住車窗開關(guān)，直到玻璃升到頂點(diǎn)或底點(diǎn)后才能松開，舒適性和人機(jī)性較差。而且傳統(tǒng)電動(dòng)車窗系統(tǒng)需要連接的導(dǎo)線較多，線徑較大，安裝和鋪設(shè)空間狹窄，加上車門本身是經(jīng)?；顒?dòng)的因素，容易與車門內(nèi)部片件發(fā)生干涉和磨損，引起短路或斷路故障，降低了車窗系統(tǒng)的可靠性，增大了車輛自燃風(fēng)險(xiǎn)[2]。

2 LIN總線型遠(yuǎn)程車窗控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

針對(duì)傳統(tǒng)電動(dòng)車窗系統(tǒng)連接線束過多，線徑較粗，容易發(fā)生干涉和磨損的問題，我們采用LIN總線進(jìn)行通訊，替換了硬線連接。它是一種單線制網(wǎng)絡(luò)，所有控制器之間只需要一根導(dǎo)線連接就能完成所有的信息傳遞，極大的減少了線束的使用，有利于遠(yuǎn)程控制的實(shí)現(xiàn)，其網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙鐖D1所示。

圖1 基于LIN總線的遠(yuǎn)程車窗控制系統(tǒng)

為了避免錯(cuò)誤操作造成的傷害，一鍵升降加入了防夾功能。防夾模塊由微處理MCU、電源穩(wěn)壓電路、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、LIN收發(fā)器和霍爾傳感等部分組成。防夾模塊使用了智能功率芯片，通過車窗運(yùn)行中永磁直流電機(jī)的電流變化來實(shí)現(xiàn)防夾功能。ECU防夾算法綜合考慮了電機(jī)的扭矩，電機(jī)工作電壓、車窗位置、振動(dòng)、電機(jī)加減速率、實(shí)時(shí)采樣速率和歷史采樣速率等因素，具有很強(qiáng)的抗擾能力，對(duì)風(fēng)阻、摩擦力變化、結(jié)構(gòu)變形和結(jié)冰等因素都具有識(shí)別能力[3]。

采用LIN總線的車窗控制系統(tǒng)，其控制開關(guān)與傳統(tǒng)開關(guān)相比，結(jié)構(gòu)和原理都有較大的區(qū)別。開關(guān)檔位的改變是通過電壓的改變來實(shí)現(xiàn)的，上升、下降是通過接入的分壓電阻（1.2千歐姆）不同從而使基點(diǎn)電壓也不同。開關(guān)不在與電機(jī)直連，導(dǎo)線數(shù)量大量減少，且無大電流輸出，有效避免了傳統(tǒng)開關(guān)觸點(diǎn)燒蝕的問題。

在圖1系統(tǒng)中，BCM不僅可以接受車窗開關(guān)輸入的模擬信號(hào)，還可以響應(yīng)T-BOX發(fā)出的CAN報(bào)文信號(hào)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。具體流程如下：

手機(jī)登錄車聯(lián)網(wǎng)APP，打開車輛狀態(tài)頁面，可以查看到車窗狀態(tài)，如果有車窗未關(guān)閉，會(huì)進(jìn)行高亮提示，如圖2所示；

打開APP遠(yuǎn)程車窗控制頁面，點(diǎn)擊升降窗按鈕，手機(jī)會(huì)將請(qǐng)求通過移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到車聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，平臺(tái)收到指令后，按車聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議下發(fā)車窗控制指令到T-BOX；

T-BOX收到平臺(tái)指令后，連續(xù)發(fā)出3幀報(bào)文到CAN總線，間隔20ms，BCM檢測到CAN總線信號(hào)后喚醒，并通過LIN總線喚醒車窗模塊。車窗模塊收到T-BOX發(fā)出的升降窗指令后驅(qū)動(dòng)電機(jī)完成升降窗動(dòng)作，并將其狀態(tài)數(shù)據(jù)反饋給T-BOX。

圖2 遠(yuǎn)程車窗功能

3 LIN通訊矩陣設(shè)計(jì)

根據(jù)遠(yuǎn)程車窗控制系統(tǒng)的功能要求，設(shè)計(jì)了基于LIN總線的車窗控制系統(tǒng)矩陣，具體報(bào)文標(biāo)識(shí)符和數(shù)據(jù)段字節(jié)定義如圖3所示。

圖3 LDF文件截圖

BCM作為LIN總線中的主節(jié)點(diǎn)（ID:0x10），左防夾模塊（ID:0x2A）和右防夾模塊（ID:0x2B）作為從節(jié)點(diǎn)。BCM輸出防夾使能狀態(tài)及開關(guān)卡滯狀態(tài)，控制左右車窗手動(dòng)和自動(dòng)升降。從節(jié)點(diǎn)可以反饋車窗位置狀態(tài)，初始化狀態(tài)，熱保護(hù)狀態(tài)，電壓異常狀態(tài)以及霍爾傳感器狀態(tài)，相比傳統(tǒng)車窗控制系統(tǒng)更加模塊化和智能化。

4 結(jié)語

本文的主要內(nèi)容是設(shè)計(jì)了一種基于LIN總線的遠(yuǎn)程車窗控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用了較少的線束，避免了開關(guān)觸點(diǎn)燒蝕，具有防夾和遠(yuǎn)程控制功能，相比傳統(tǒng)電動(dòng)車窗系統(tǒng)更加智能舒適、安全可靠。我們相信隨著車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，該系統(tǒng)將會(huì)獲得更為廣泛的應(yīng)用。