基于現場總線技術的車門發布式控制方案的實現


原標題:基于現場總線技術的車門發布式控制方案的實現
基于現場總線技術的車門分布式控制方案的實現涉及多個方面,以下是對該方案實現的詳細闡述:
一、系統結構
車門控制系統采用總線式拓撲結構,總線一般采用低速CAN總線或LIN總線。采用不同總線協議和不同的拓撲結構可以提供不同程度的智能。
CAN總線方案:每個車門采用一個集中控制的CAN節點,車身控制模塊(BSI)和四個車門通過一個CAN網絡連接。這種方案將車窗升降及防夾、后視鏡的位置調整、門鎖、開關量的輸入檢測集中在一個ECU中實現,成本較低,采用低速CAN總線連接,拓撲結構簡單,通訊簡單實時,協議的制定比較簡單。且CAN采用多主雙線容錯機制,故安全性較高,基于CAN總線的診斷也使得故障的查找和維修比較方便。然而,隨著汽車智能化程度的提高,這種集中控制方式的缺點也開始暴露出來,如缺乏靈活性,產品升級換代需要大量成本等。
LIN總線方案:每個車門采用分布式LIN網結構,將各個功能做成單獨的節點,即單獨的后視鏡控制節點、車窗控制節點、門鎖控制節點、開關輸入控制節點。該開關輸入控制節點可以同時作為LIN的主節點,每個車門的主節點同時為CAN-LIN網關節點,BSI和四個車門通過CAN網連接。這種方案充分發揮了CAN/LIN總線各自的優勢,將部分功能移植到更小、更可靠的節點,降低了各個ECU的復雜度,且四個門內的各LIN節點可以通用,互換性和兼容性更好。可以根據車門功能的配置要求隨時添加或者減掉某個節點,而不會對整個網絡產生任何影響,從而可以迅速升級換代,而不會帶來更大的成本消耗。
二、分布式控制的具體實現
后視鏡節點方案:實現對后視鏡上下、前后兩個方向的位置調整,實現折疊功能和加熱功能。采用智能分布式控制單芯片實現,如飛思卡爾的MM908E625。該芯片在一個封裝內集成了內核和模擬控制IC,模擬控制IC包括LIN物理層收發器、電壓調整器、4個半H橋和一個高端開關。采用半H橋實現對后視鏡電機的驅動從而實現位置調整和折疊,利用高端開關實現后視鏡加熱。
車窗節點方案:實現車窗升降及防夾功能。采用帶電流反饋的智能功率驅動芯片,設計基于電流反饋的小算法,可以實現防夾功能。當車窗電機啟動后,經過百毫秒級的時間便可以平穩運行,在這段啟動時間后對驅動芯片的電流反饋值取樣,經車窗ECU上的MCU內的ADC采樣與閾值比較,如果碰到障礙物,車窗電機運轉電流增大,ADC采樣值超過設置的閾值,這時認為碰到了障礙物,MCU控制驅動芯片停止對車窗電機的驅動,從而實現了防夾。
網關與通信:每個車門LIN網的主節點完成該車門區域的開關狀態檢測,控制所有在該LIN網絡上的通信,設計合理的進度表控制每個信息幀的傳輸,同時有效控制關鍵信號的最大傳輸延遲。該節點同時是CAN-LIN網關節點,完成CAN網和LIN網間的數據緩沖和信息交換。
三、系統優勢
靈活性:采用分布式控制方案,可以根據車門功能的配置要求隨時添加或者減掉某個節點,而不會對整個網絡產生任何影響。
低成本:單芯片傳感器和執行器的出現提供了分布式節點的低成本解決方案。
高可靠性:CAN總線采用多主雙線容錯機制,安全性較高;LIN總線作為CAN總線的有效補充,提高了系統的整體可靠性。
易升級:采用CAN-LIN分層式網絡結構,可以迅速升級換代,而不會帶來更大的成本消耗。
綜上所述,基于現場總線技術的車門分布式控制方案具有顯著的優勢,可以滿足現代汽車對智能化、高可靠性、低成本和易升級的需求。
責任編輯:David
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