基于LIN總線的遠程車窗控制系統設計

嚴紅軍

重慶長安跨越車輛有限公司汽車研究院 重慶 404100

近年來隨著車聯網技術的迅速發展，遠程控制已成為乘用汽車的一項標準配置，遠程車窗就是其重要功能之一。故有必要設計一種使用線束較少、可靠性更高、具有防夾和遠程控制功能的車窗系統[1]。

1 傳統電動車窗控制系統

汽車上的電動車窗主要由車窗玻璃、升降器、電動機和控制開關等組成。電動機是雙向的，永磁式。商用汽車的車窗開關一般為兩套，一套為總開關，裝在駕駛員側的車門上，另一套為分開關，裝在副駕駛側的車門上。通過車窗開關驅動直流電機進行轉動，按下開關升降鍵位，接通不同的線圈，使電機的轉向不同，實現車窗的上升和下降。整個升降過程都需要操作者一直按住車窗開關，直到玻璃升到頂點或底點后才能松開，舒適性和人機性較差。而且傳統電動車窗系統需要連接的導線較多，線徑較大，安裝和鋪設空間狹窄，加上車門本身是經常活動的因素，容易與車門內部片件發生干涉和磨損，引起短路或斷路故障，降低了車窗系統的可靠性，增大了車輛自燃風險[2]。

2 LIN總線型遠程車窗控制系統設計

針對傳統電動車窗系統連接線束過多，線徑較粗，容易發生干涉和磨損的問題，我們采用LIN總線進行通訊，替換了硬線連接。它是一種單線制網絡，所有控制器之間只需要一根導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，有利于遠程控制的實現，其網絡拓撲如圖1所示。

圖1 基于LIN總線的遠程車窗控制系統

為了避免錯誤操作造成的傷害，一鍵升降加入了防夾功能。防夾模塊由微處理MCU、電源穩壓電路、電機驅動電路、LIN收發器和霍爾傳感等部分組成。防夾模塊使用了智能功率芯片，通過車窗運行中永磁直流電機的電流變化來實現防夾功能。ECU防夾算法綜合考慮了電機的扭矩，電機工作電壓、車窗位置、振動、電機加減速率、實時采樣速率和歷史采樣速率等因素，具有很強的抗擾能力，對風阻、摩擦力變化、結構變形和結冰等因素都具有識別能力[3]。

采用LIN總線的車窗控制系統，其控制開關與傳統開關相比，結構和原理都有較大的區別。開關檔位的改變是通過電壓的改變來實現的，上升、下降是通過接入的分壓電阻（1.2千歐姆）不同從而使基點電壓也不同。開關不在與電機直連，導線數量大量減少，且無大電流輸出，有效避免了傳統開關觸點燒蝕的問題。

在圖1系統中，BCM不僅可以接受車窗開關輸入的模擬信號，還可以響應T-BOX發出的CAN報文信號，實現遠程控制。具體流程如下：

手機登錄車聯網APP，打開車輛狀態頁面，可以查看到車窗狀態，如果有車窗未關閉，會進行高亮提示，如圖2所示；

打開APP遠程車窗控制頁面，點擊升降窗按鈕，手機會將請求通過移動網絡發送到車聯網平臺，平臺收到指令后，按車聯網通信協議下發車窗控制指令到T-BOX；

T-BOX收到平臺指令后，連續發出3幀報文到CAN總線，間隔20ms，BCM檢測到CAN總線信號后喚醒，并通過LIN總線喚醒車窗模塊。車窗模塊收到T-BOX發出的升降窗指令后驅動電機完成升降窗動作，并將其狀態數據反饋給T-BOX。

圖2 遠程車窗功能

3 LIN通訊矩陣設計

根據遠程車窗控制系統的功能要求，設計了基于LIN總線的車窗控制系統矩陣，具體報文標識符和數據段字節定義如圖3所示。

圖3 LDF文件截圖

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

4 結語

本文的主要內容是設計了一種基于LIN總線的遠程車窗控制系統，該系統使用了較少的線束，避免了開關觸點燒蝕，具有防夾和遠程控制功能，相比傳統電動車窗系統更加智能舒適、安全可靠。我們相信隨著車聯網技術的不斷發展，該系統將會獲得更為廣泛的應用。