基于现场总线技术的车门发布式控制方案的实现


原标题:基于现场总线技术的车门发布式控制方案的实现
基于现场总线技术的车门分布式控制方案的实现涉及多个方面,以下是对该方案实现的详细阐述:
一、系统结构
车门控制系统采用总线式拓扑结构,总线一般采用低速CAN总线或LIN总线。采用不同总线协议和不同的拓扑结构可以提供不同程度的智能。
CAN总线方案:每个车门采用一个集中控制的CAN节点,车身控制模块(BSI)和四个车门通过一个CAN网络连接。这种方案将车窗升降及防夹、后视镜的位置调整、门锁、开关量的输入检测集中在一个ECU中实现,成本较低,采用低速CAN总线连接,拓扑结构简单,通讯简单实时,协议的制定比较简单。且CAN采用多主双线容错机制,故安全性较高,基于CAN总线的诊断也使得故障的查找和维修比较方便。然而,随着汽车智能化程度的提高,这种集中控制方式的缺点也开始暴露出来,如缺乏灵活性,产品升级换代需要大量成本等。
LIN总线方案:每个车门采用分布式LIN网结构,将各个功能做成单独的节点,即单独的后视镜控制节点、车窗控制节点、门锁控制节点、开关输入控制节点。该开关输入控制节点可以同时作为LIN的主节点,每个车门的主节点同时为CAN-LIN网关节点,BSI和四个车门通过CAN网连接。这种方案充分发挥了CAN/LIN总线各自的优势,将部分功能移植到更小、更可靠的节点,降低了各个ECU的复杂度,且四个门内的各LIN节点可以通用,互换性和兼容性更好。可以根据车门功能的配置要求随时添加或者减掉某个节点,而不会对整个网络产生任何影响,从而可以迅速升级换代,而不会带来更大的成本消耗。
二、分布式控制的具体实现
后视镜节点方案:实现对后视镜上下、前后两个方向的位置调整,实现折叠功能和加热功能。采用智能分布式控制单芯片实现,如飞思卡尔的MM908E625。该芯片在一个封装内集成了内核和模拟控制IC,模拟控制IC包括LIN物理层收发器、电压调整器、4个半H桥和一个高端开关。采用半H桥实现对后视镜电机的驱动从而实现位置调整和折叠,利用高端开关实现后视镜加热。
车窗节点方案:实现车窗升降及防夹功能。采用带电流反馈的智能功率驱动芯片,设计基于电流反馈的小算法,可以实现防夹功能。当车窗电机启动后,经过百毫秒级的时间便可以平稳运行,在这段启动时间后对驱动芯片的电流反馈值取样,经车窗ECU上的MCU内的ADC采样与阈值比较,如果碰到障碍物,车窗电机运转电流增大,ADC采样值超过设置的阈值,这时认为碰到了障碍物,MCU控制驱动芯片停止对车窗电机的驱动,从而实现了防夹。
网关与通信:每个车门LIN网的主节点完成该车门区域的开关状态检测,控制所有在该LIN网络上的通信,设计合理的进度表控制每个信息帧的传输,同时有效控制关键信号的最大传输延迟。该节点同时是CAN-LIN网关节点,完成CAN网和LIN网间的数据缓冲和信息交换。
三、系统优势
灵活性:采用分布式控制方案,可以根据车门功能的配置要求随时添加或者减掉某个节点,而不会对整个网络产生任何影响。
低成本:单芯片传感器和执行器的出现提供了分布式节点的低成本解决方案。
高可靠性:CAN总线采用多主双线容错机制,安全性较高;LIN总线作为CAN总线的有效补充,提高了系统的整体可靠性。
易升级:采用CAN-LIN分层式网络结构,可以迅速升级换代,而不会带来更大的成本消耗。
综上所述,基于现场总线技术的车门分布式控制方案具有显著的优势,可以满足现代汽车对智能化、高可靠性、低成本和易升级的需求。
责任编辑:David
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