基于LIN總線的汽車空調控制系統(tǒng)

徐進，鐘芳梅

（1.鎮(zhèn)江船艇學院裝備系，江蘇 鎮(zhèn)江 212007；2.中新圖銳常州科技有限公司，江蘇 常州 213125）

基于LIN總線的汽車空調控制系統(tǒng)

徐進1，鐘芳梅2

（1.鎮(zhèn)江船艇學院裝備系，江蘇 鎮(zhèn)江 212007；2.中新圖銳常州科技有限公司，江蘇 常州 213125）

主要介紹基于LIN總線的汽車空調控制系統(tǒng)的設計，采用意法半導體的32位ARMCortexM3內核的STM32系列單片機作為控制器，提出一種LIN總線在現(xiàn)代汽車空調控制系統(tǒng)中的應用方案和設計重點，使汽車空調控制系統(tǒng)達到性能可靠、工作穩(wěn)定、線束簡單、成本低廉的效果。

LIN總線；汽車空調；控制系統(tǒng)

隨著汽車技術的快速發(fā)展，汽車電子設備的數(shù)量、種類不斷增加，目前汽車電子產品的網絡化成為汽車電子行業(yè)的研究前沿。網絡化不僅可以節(jié)省整個車載電子產品的硬件開銷，還可以實現(xiàn)資源共享，提高操控性以及控制的協(xié)調性。因此，車用空調自動控制系統(tǒng)的網絡化也是發(fā)展趨勢，相關技術的研究也早已展開，如基于CAN總線、LIN總線的汽車空調控制系統(tǒng)。但由于CAN總線仲裁機制的復雜性，使其在低端市場的生產成本受到了挑戰(zhàn)；另外，在汽車網絡化的使用中，CAN總線的穩(wěn)定性相比另一種專門應用于低端市場的LIN總線也存在一些不足。

本設計正是基于以上的應用背景設計的，LIN總線在汽車布線和兼容性方面具有強大的優(yōu)勢。同時，與主流的CAN總線相比，在成本和穩(wěn)定性上又具有優(yōu)勢。所以LIN總線作為對主流的CAN總線的輔助與補充，在汽車空調控制上的應用必將受到更多的關注。

1 LIN總線技術

LIN（Local Interconnect Network）局域互聯(lián)網是一種低成本的串行通信網絡，LIN的目標是為現(xiàn)有汽車網絡（例如CAN總線）提供輔助功能，因此LIN總線是一種輔助的總線網絡，并且為實現(xiàn)車內網絡的分級提供了條件。在不需要CAN總線的帶寬和多功能的場合，如汽車空調控制系統(tǒng)使用LIN總線可大大節(jié)省成本。LIN協(xié)議致力于滿足分布式系統(tǒng)中快速增長的對軟件的復雜性、可實現(xiàn)性、可維護性所提出的要求，它將通過提供一系列高度自動化的工具鏈來滿足這一要求。LIN總線技術原理如圖1所示。

2 控制系統(tǒng)簡介

本系統(tǒng)為一種智能汽車空調控制系統(tǒng)，其包括供用戶操縱的輸入模塊、處理數(shù)據控制空調運行的主控制模塊、顯示空調當前狀態(tài)的顯示模塊及為上述模塊提供動力的電源模塊。所述主控制模塊包括處理數(shù)據的中央處理器、接收外界數(shù)據的傳感器、轉換信號的執(zhí)行器驅動模塊、狀態(tài)指示燈驅動模塊、液晶顯示驅動模塊以及執(zhí)行器位置反饋模塊，以上模塊通過適當連接器或導線電性相連。本汽車空調系統(tǒng)不但增強了安全性，而且有較佳的電磁兼容性能，同時制造成本相對較低，控制精度相對較高，容易測試與檢驗。所需的傳感器和執(zhí)行器以及相關功能部件的詳細目錄如圖2所示。

3 控制系統(tǒng)設計

3.1 控制器

空調控制器節(jié)點嵌入式芯片采用意法半導體的32位ARMCortexM3內核的STM32系列單片機，外網傳感器和控制器節(jié)點采用汽車工業(yè)級的飛思卡爾S12系列16位單片機。控制器主控節(jié)點載入嵌入UCOSII實時操作系統(tǒng)構建軟件平臺，基于CAN總線和LIN總線網絡構架控制器硬件平臺并整合到BCM車身控制模塊中。硬件基本架構如圖3所示。

系統(tǒng)設計了各風門的侍服機構，采用低噪聲直流電機，一套壽命長、運轉平穩(wěn)的減速驅動機構，并探索電機堵轉的控制方法。開發(fā)了基于汽車總線（CAN和LIN總線）技術的符合車用空調控制的專用溫度、陽光以及濕度傳感器。從而實現(xiàn)傳感器的信號傳輸抗干擾性以及通用性，并節(jié)省系統(tǒng)的線束開銷。

3.2 控制面板

控制面板負責控制汽車空調模式、溫度、風速等參數(shù)?？刂泼姘宓碾娐凡荚谙戮€路上，上線路內含略微突起的按鈕，按下按鈕后下面板連在相應按鈕兩端的導線接通。此面板上每個按鍵引出一根導線，并有一根搭鐵線，按下按鍵后相應按鈕的導線與搭鐵線接通，從而使單片機接收到低電平信號。控制面板外觀設計如圖4所示。

3.3 調試系統(tǒng)

根據包括車內溫度、車外溫度、蒸發(fā)器溫度、發(fā)動機冷卻水溫度、陽光照射強度、車室內空氣濕度以及空氣中的煙霧濃度等諸多物理量，采用閉環(huán)模糊控制方式，自動控制空調系統(tǒng)各個部件（包括壓縮機、進風風門、出風風門、冷暖風門、鼓風機轉速、空氣凈化系統(tǒng)等）協(xié)調工作，最終使車室內的溫度和品質達到人體舒適的要求。

4 結束語

本文介紹了基于LIN總線的汽車空調控制系統(tǒng)的設計，該系統(tǒng)已形成產品，投入生產并取得了良好的經濟效益和社會效益，對該產品的國產化程度作出了相當?shù)呢暙I。隨著汽車工業(yè)的蓬勃發(fā)展，本研究對汽車空調智能化的推進將產生積極的影響。

［1］張蕾．汽車空調［M］．北京：機械工業(yè)出版社，2006．

［2］胡思德．汽車車載（VAN／CAN／LIN）技術詳解［M］．北京：機械工業(yè)出版社，2006．

［3］田亮，喬弘．LIN總線協(xié)議分析［J］．中國儀器儀表，2004（3）：5-6．

［4］趙雙，楊良義，殷小偉，等．MC微控器在汽車CAN／LIN網關中的應用［J］．微計算機信息，2008（26）：235-236．

［5］饒運濤，鄒繼軍，鄭勇蕓．現(xiàn)場總線CAN原理與應用技術［M］．北京：北京航空航天大學出版社，2003：63-66．

（編輯文珍）

Automotive Air Conditioning Control System Based on LIN Bus

XU Jin1，ZHONG Fang-mei2
（1.Zhenjiang Watercraft College，Zhenjiang 212007，China；
2.Zhongxing Turui Technology Co.，Ltd，Changzhou 213125，China）

The control system design for automotive air conditioner based on LIN bus is introduced here. Using the STM32 singlechip series with the 32-bit ARM Cortex M3 core made by STMicroelectronics as the controller，a LIN bus application and design in the modern automotive air conditioning control system are proposed，which can achieve reliable performance，stable operation，simple wiring harness，and low cost of the system.

LIN bus；automotive air conditioning；control system

U463.851

A

1003－8639（2014）06－0012－02

2013-10-23；

2013-12-04

徐進，男，碩士，E-mail:33084998@qq.com。