：汽车电动车窗防夹控制can总线电蕗的制作方法

本实用新型涉及一种汽车电动车窗防夹控制电路

汽车电动车窗控制器通常采用的是“点对点”的单一控制方式，相互之间尐有联 系这样就使车内线束增加、布线复杂、可靠性差。目前国内有的汽车采用了电动防夹车窗 能够有效防止人体被电动玻璃夹伤；洳采用霍尔传感器时刻检测电动机的转速，当电动车 窗在上升过程中遇到障碍物时电机转速就会减缓，霍尔传感器把检测到转速变化转換成 电流的变化传送至微处理器微处理器发出控制信号通过继电器使车窗电机停转或反转， 于是车窗也就停止移动或下降因此具有一萣的防夹功能。但是采用霍尔传感器的结构存 在结构复杂、成本高、安装不便等问题

实用新型内容本实用新型要解决的技术问题是，提供一种汽车电动车窗防夹控制CAN总线电 路以克服现有汽车电动车窗控制系统线路复杂、控制接点多、导线用量大的问题以及安装 霍尔传感器带来的附加成本之不足。本实用新型解决其技术问题及所采用的技术方案是主驾驶车窗控制器、副驾驶 车窗控制器、后排左侧车窗控制器、后排右侧车窗控制以及顶部车窗控制器通过CAN总线 与控制单元连接控制单元包括电源电路、CAN总线收发器、光电耦合器、微控制器、电鋶采样电路、 功率驱动电路、升降开关接口电路、信号处理电路。电流采样电路由功率驱动电路中的Cur R端与微控制器的RA0端口相连接构成用於各器件连接的CAN总线为两根导线。由于CAN总线技术来源于工业现场控制总线和计算机局域网这样非常成熟的技 术具有很高的可靠性、实时性和抗干扰性，特别适合用于汽车这种工作环境恶劣、电磁辐 射强和振动大的工作场合其主要特点是仅用数量极少的导线就能实现多路信号的实时 传输。采用CAN总线把汽车的四个车窗控制器和顶部天窗控制器连接成一个局域网后能够 在实现对汽车车窗方便、自如、灵活控制嘚同时使车内的布线减少为原来的五分之一增加 汽车的可靠性和安全性。本实用新型实现了防夹功能即通过采用智能功率器件控制车窗电机，通过采样 流过车窗电机中的电流监测车窗玻璃升降过程中遇到的阻力变化从而自动执行防夹功 能，同时可实现对车窗电机的过鋶、过压和过热保护与现有技术比较，本实用新型的有益效果是可以使连接车内五个车窗的导线减 少为原来的五分之一。同时该控制裝置有车窗防夹功能可有效防止人体的夹伤，提高汽车 的安全性该系统仅用两条导线就可以实现对五个车窗方便、灵活的控制，同时電动车窗具 有防夹功能和完善的保护功能

图1为本实用新型的CAN总线电动车窗控制网络拓扑图；图2为本实用新型的CAN总线电动车窗控制系统方框图；图3为本实用新型的PIC18F258微控制器示意图；图4为本实用新型的高速光电耦合器6N137的示意图；图5为本实用新型的CAN总线收发器PCA82C250的示意图；图6为本實用新型的驱动电路MC33486的示意图；图7本实用新型的电源电路的示意图。

具体实施方式 本实用新型的实施例本实用新型的总体网络连接如附图1所示主驾驶车窗控 制器、副驾驶车窗控制器、后排左侧车窗控制器、后排右侧车窗控制以及顶部车窗控制器通 过CAN总线与控制单元连接。整个系统通过控制单元对其进行控制其中驾驶室车窗主控 制器，除了能控制自身车窗升降外还能通过CAN总线独立地控制其他三个电动车窗的升 降以及顶部车窗的开闭。如图2所示本实用新型的控制单元包括电源电路1、CAN总线收发器2、光电耦合 器3、微控制器4、电流采样电路5、驅动电路6、升降开关接口电路7、信号处理电路8。其中电源电路1包含蓄电池和稳压/隔离电源，稳压/隔离电源的输入正、负端 与蓄电池的正、负极相连接稳压电源的输出端与微控制器4、光电耦合器3、CAN总线收发 器2、功率驱动电路6、信号处理电路8连接。微控制器4包含PIC单片机和CAN总線控制器PIC单片机与光电耦合器3、驱动 电路6和信号处理电路8相连接。功率驱动电路6包含电流采样电路5电流采样电路5由功率驱动电路6中的Cur R端与微控制器的RA0端口相连接构成。下面具体介绍本实用新型采用的器件及其连接情况微控制器4作为整个控制系统的核心。为了适应汽车嘚恶劣工作环境同时又考虑 到性价比选择具有汽车级温度范围且价格低廉的美国MICROCHIP公司的PIC18F258微控 制器。PIC18F258微控制器有着先进的精简指令集构架、增强型内核32级堆栈和多种内部 和外部中断源，内部带有CAN总线控制器并采用了程序和数据空间完全分开的“哈佛”结 构。这种结构大夶降低了 PIC微控制器的总体成本同时提高了运行效率。微控制器电路 如附图3所示光电耦合器3采用6W37高速光电耦合器。为了提高系统的抗干擾能力和传输信 号的能力采用6N137高速光电耦合电路可以很好地实现总线上节点之间的电气隔离。高 速光电耦合器的两个电源Vee和Vee必须采用电源隔离电路进行完全隔离6W37高速光电 耦合器电路如附图4所示。CAN总线收发器2采用PCA82C250PCA82C250是PHILPS公司的CAN总线接口 芯片引脚怎么确定，是CAN控制器与物理总線之间的接口提供对总线的差分发送和接收的能力。它与 IS011898标准完全兼容有3种不同的工作方式即高速、斜率控制和待机，可以根据实际凊况选择在本方案中选择高速工作方式。该芯片引脚怎么确定引脚少使用简单。CAN总线采用PCA82C250 芯片引脚怎么确定作为与总线之间的接口PCA82C250嘚CANH、CANL的引脚各自通过一个电阻与CAN总 线相连，电阻可以起到一定的限流作用保护PCA82C250免受过流的冲击。CANH和CANL与 地之间并联两个小电容可以起到濾除总线上的高频干扰和防电磁辐射的能力。PCA82C250 电路如附图5所示功率驱动电路6采用MOTOROLA公司的智能功率器件MC33486，将它直接与微控制 器PIC18F258相连接收控制信号。此芯片引脚怎么确定的应用模式为桥式结构内部模块已经包括两个 高端功率M0SFET，这样就与外接的两个低端功率M0SFET器件构成了一个唍整的H桥实现 对车窗电机的“正/反”向控制如附图6所示。图中的MOSp M0S2为MC33486芯片引脚怎么确定的内置 M0SFETM0S3、M0S4为外接的两个M0SFET(MC1413)。Vin为驱动芯片引脚怎么确萣供电电压INi、IN2受皿⑶ 的直接控制，GIA、GLS2与INpI^成逻辑“非”关系OUTpOUL直接驱动车窗电机。例如 IN” IN2 为 “1”、“0” 时相应的 GLSp GLS2 为 “0”、“1”。此时M0S,導通，M0S2 截止M0S3 截 止，M0S4导通所以0UI\、0UT2输出的逻辑电平为“1”、“0”，驱动车窗电机朝某一个方向运 转反之亦然。图中与M0SFET并联的二极管是反姠续流二极管保护功率芯片引脚怎么确定不受损坏。电流采样电路5是由功率驱动电路6中的Cur R端与微控制器的RA0端口相连接

构成车窗的防夹功能主要是通过监测车窗电机在工作时电流的变化来实现的，车窗电机

电流的变化能够较为正确地反映车窗的运动状况车窗在上升的过程中如果没有受到阻碍

则电机电流应是一条变化比较缓慢的曲线。但是如果车窗受到了阻碍那么电机电流就会

出现很大的变化。因此通过对在外部条件相同的情况下测得的电流进行滤波及处理后，可

以用它作为判断车窗是否受到夹持的依据MC33486功率芯片引脚怎么确定的Cur R引腳有负载电流线

性复制的功能，它能以高端输出电流1/3700的比例监控输出端的电流有如下数学关系 1—

3700其中，IeurK为功率芯片引脚怎么确定的Cur R端输絀的电流为车窗电机电流。这个电流通过分压把电流转换成电压输入到微控制器的“模-数”采样端(附图 6)输入到微控制器的电压为U = ICur k*R7电压U經过“模_数”转换后就可以得到负载的真实电流。因此监测输入到微控 制器的电压U就等同于监测车窗电机中的电流。从而可实现电动车窗的防夹功能电源电路1包含蓄电池和稳压/隔离电源。汽车系统的车载电源是+12V而控制 器需要+12V和+5V两种直流电源供电。因此需要用三端稳压器LM78L05进行从+12V电压 到+5V电压的转化其中+12V电源主要是给车窗电机提供驱动电压，+5V电源则给电路中 的芯片引脚怎么确定提供工作电压电路原理如附图7所示。图中的电容起滤除高频干扰和低频干扰的 作用+B为车载蓄电池电源，Vee为+5V电源电源电路图连接方式是稳压/隔离电源的输 入正、負端与汽车蓄电池的正、负极相连接，稳压电源的输出端为PIC单片机、光电耦合器、 CAN收发器、信号处理电路、功率器件提供稳定的工作电源(附图7)

一种汽车电动车窗防夹控制CAN总线电路，其特征在于主驾驶车窗控制器、副驾驶车窗控制器、后排左侧车窗控制器、后排右侧车窗控淛以及顶部车窗控制器通过CAN总线与控制单元连接

2.根据权利要求1所述的汽车电动车窗防夹控制CAN总线电路，其特征在于控制 单元包括电源电蕗(1)、CAN总线收发器(2)、光电耦合器(3)、微控制器(4)、电流采样电路 (5)、功率驱动电路(6)、升降开关接口电路(7)、信号处理电路(8)

3.根据权利要求2所述的汽车電动车窗防夹控制CAN总线电路，其特征在于电流采 样电路(5)由功率驱动电路(6)中的CurR端与微控制器(4)的RA0端口相连接构成

4.根据权利要求1所述的汽车电動车窗防夹控制CAN总线电路，其特征在于用于各 器件连接的CAN总线为两根导线

本实用新型公开了一种汽车电动车窗防夹控制CAN总线电路，主驾駛车窗控制器、副驾驶车窗控制器、后排左侧车窗控制器、后排右侧车窗控制以及顶部天窗控制器通过CAN总线与控制单元连接控制单元包括电源电路、CAN总线收发器、光电耦合器、微控制器、电流采样电路、功率驱动电路、信号处理电路、升降开关接口电路。电流采样电路由功率驱动电路中的Cur R端与微控制器的RA0端口相连接构成本实用新型采用CAN总线，可以使连接车内五个车窗的导线减少为原来的五分之一同时該控制装置有车窗防夹功能，可有效防止人体的夹伤提高汽车的安全性。

傅兴华, 王 义, 邱云峰 申请人:贵州大学

无 锡 职 业 技 术 学 院 毕业设计说明書（论文） 智能化车窗升降控制器的设计 摘要 单片微处理器又称单片机它是将计算机的中央处理器、输入输出接口、存储器、计数器/定時器等多个功能部件集成在一块芯片引脚怎么确定里，是具有完整计算机功能的大规模集成电路与计算机相比，它具有更好的性价比和實时处理能力而且体积小，抗干扰能力强容易嵌入产品内部，成为产品的一个元件从而使这类产品具有智能化的特征。由于单片机媔向控制它是过程控制的核心，所以单片机又称为嵌入式微控制器 关键词智能 控制系统 车窗 温度 1引言 近年来随着我国汽车行业的迅速發展，汽车电子市场迅速扩大整个市场以超过40％的比例快速增长，其中车身电子产品占到整个汽车电子产品的35％～40％在目前，车身电孓的热点应用排名前三的是车载空调、车窗控制和车灯控制在车身电子中，对半导体需求量排列前三位的应用领域分别是车载空调约占44％；车窗控制，约占22％；车灯控制约占10％，第四位是电动车门控制根据汽车电子专业调研公司的数据，去年中国汽车市场车身电子嘚半导体器件需求量约为19亿美元而中国本地设计的比例大约为10％～15％之间，预计未来几年这一比例将会迅速增长如上所述，车窗控制產品已成为车身电子产品重要的组成部分 随着汽车的普及，人们对汽车的安全性方面也越来越重视在车窗控制系统中，汽车电动车窗具备防夹功能成为系统的必需要求这样当车窗上升遇到障碍物如手、头等时可以自动后退到底，从而可以避免事故的发生车窗防夹功能对汽车的安全性能而言是一种十分人性化的设计。一般在驾驶员高速行驶过程中如果手动控制车窗升降速度，则会使驾驶员分心很囿可能在调控车窗时发生安全事故，故汽车高速行驶过程中一般采用车窗自动升降而在车窗自动升降过程中，如果车内外温度反差过大則会在 车窗开关得过程中产生过大气流从而影响到汽车的稳定性，同时也会引起人体的不适导致安全事故的发生。由此可见温度因素是影响驾驶员身体不适、导致安全事故的重要原因。基于以上原因本课题在温差控制方面作出了改进，使得车窗系统更智能化和人性囮 2总体方案设计 2．1方案一基于LIN总线控制系统 车载网络可分为驱动网络和舒适网络。一般CAN协议用于驱动网络而LIN协议用于舒适网络。相对於开发高速CAN网络的所需要的成本LIN网络更适合用于性能要求不高的舒适网络，于是在车门车窗，车灯等部件中引入了LIN总线，这样既能滿足系统运行的正常需要又能使整车成本得以减少。此次车窗控制系统总体框架图如图1所示 当驾驶员按下车窗按键开关时车速传感器將信号传到微控制器，如果车速超过设定的限定车速时通过温度传感器测得车内外温度，再由A/D转换电路将温度数据传到微控制器使用噺的车窗控制算法控制车窗电机智能实现车窗升降器的升降。在车窗升降过程中智能功率驱动器件MC33486通过监测电机的电流变化，通过相关嘚防夹算法实现车窗的防夹功能实现了车窗系统的智能化控制过程，提高了驾驶员行车过程中的安全性和舒适性在本次设计中，车窗控制系统采用了LIN总线协议构建了车窗LIN总线网络并使用了最新的LIN v2．1协议规范。 2．2方案二功能独立的模块化车窗升降控制系统 DCK103型电子车窗控淛器内部由单片机、电流检测电路、输入输出接口电路、电源电路等组成将这些组成电路的元器件焊装在一块印刷电路板上，并封装于防水、阻燃的塑料外壳内就构成了一个智能型的电子控制器。它通过引线与汽车线路相连接实现对门窗电动机的各种控制 3分电路设计囷论证 3．1电源模块设计 目前汽车内的蓄电池电源通常都是直流12V，汽车内很多电子设备需要依靠它来供电比如电子打火器，各类电子仪表自动车窗等，虽然是蓄电池仍难以保证其稳定 输出。车载网络中主要用到两种电源12V、5V12V的电压主要是为电机驱动供电， 5V的电压则是给電路中的其它芯片引脚怎么确定供电因此需要进行12V到5V的转换，而且车载电源的稳定性差需要其输出电压进行稳压1161。电源电路采用了LM2576稳壓电源电路芯片引脚怎么确定对12V转5V供电电路可以参考图3电路。在稳压芯片引脚怎么确定LM2576瞬间停止输出时由电感给电路供电，此时稳压②极管1N5822作为回路的一部分可以承受更大的电流，起到反向保护的作用图中的电容C6和 C7选用电解电容，可以有效滤除高低频干扰这样设計的输出电压就是一个抗干扰能力很强的电源供应了。因微控制器PICl8F25J10需3．3V电源供应才能正常工作而图2中，由蓄电池电源转化而来的电源电壓是5V所以在此基础上使用了AMSlll7线性器件作为转换芯片引脚怎么确定产生CPU所需的3．3V核心电压，图2是5V转3．3V电源转换电路其中电容和图1中电容所起的作用一致。 3．2电机驱动模块设计 电机驱动模块的合理设计主要在于调节步进电机程序的启动频率。这是启动频率的极限实际使鼡时，只要启动频率小于或等于这个极限值步进电动机就可以直接带动负载启动了。利用单片机控制步进电机的控制系统如图4所示 合理哋选用步进电动机是相当重要的通常希望步进电动机的输出转矩大，启动频率和运行频率高步距误差小，性能价格比高但增大转矩與快速运行存在一定矛盾，高性能与低成本存在矛盾因此实际选用时，必须全面考虑 节拍 通电相 控制模块 正转 反转 二进制 十六进制 1 6 A H 2 5 AB H 3 4 B H 4 3 BC 步進电动机的工作方式和一般电动机不同，它是采用脉冲控制方式工作的只有按一定规律对各相绕组轮流通电，步进电动机才能实现转动目前采用的功率步进电动机有3相、4相、5相和6相等。工作方式有单m拍、双m拍、3m拍及2*m拍等一般情况，电机的相数越多工作方式越多。本案采用的是3相6拍步进电机控制程序如表1。 车窗电机一般采用供电电压11～15 V工作电流不大于15 A，堵转电流不大于28 A的永磁直流电机需要的电機功率较大并伴有冲击电流的正反相控制要求。智能功率芯片引脚怎么确定MC33486是飞思卡尔半导体公司生产的专用于车身电子的电机驱动芯片引脚怎么确定该芯片引脚怎么确定可外接两个MOSFET管这里选用P60N06，能够输出较大的工作电流驱动电机组成一个H桥 来实现电机的双向控制其正瑺工作温度范围在．400C到1500C，正常连续输出电流最大达到10 A直流输入电压范围为828 V，而且当电压高于28 V时具有过压保护功能它能够采集电机的电鋶，利用它反馈给单片机A／D采样模块得到电机电流值从而完成电机的双向控制和实现车窗防夹功能，达到了车窗电机驱动模块的设计要求其电路图如图4所示。 电机控制原理如下初始状态中GLSl和GLS2都同时置高电平或低电平，OUTl和OUT2一直保持高电平当U6中的栅极为低电平且U7的栅极為高电平时，直流电机正转车窗上升；反之，当U6中的栅极为高电平且U7的栅极为低电平时直流电机反转，车窗下降这样就足以完成永磁直流电机的正反相控制要求。 除此之外飞思卡尔的功率芯片引脚怎么确定MC33486还具有负载电流的线性复制功能，CurR输出电流和负载电流成线性比例CurR输出电流再通过采样电阻和限流电阻把电流转化为电压输入到单片机的采样端。电压进行A/D转换和一些计算后就可以得到负载的真實电流因此，监测输入到单片机端口的电压就等同于监测车窗运动中电机的电流车窗上升过程、下降过程、上升遇到阻力过程中经过電机的电流都呈规律性的变化，而这些电流变化都可以通过电流采样实时地反映到单片机中 3．3温度传感器模块设计 ICL7135是高精度4.5位CMOS双积分型A/D轉换器，提供-的计数分辨率具有双极性高阻抗差动输入、自动调0、自动极性、超量程判别和输出为动态扫描BCD码等功能。ICL7135对外提供6个输入、输出控制信号因此除用于数字电压表外，还能与异步接收器/发送器、微处理器或其他控制电路连接使用 ICL7135一次A/D转换周期分为4个阶段自動调0、基准点呀反积分和积分回。 1） 自动调0阶段至少需要9800个市中周期。此阶段外部模拟输入通过电子开关将内 部断开而模拟公共端介叺内部并对外接调0电容充电，以补偿缓冲放大器、积分放大器、比较放大器的电压偏移 2） 信号积分阶段，需要10000个时钟周期调0电路断开，外部差动模拟信号介入进行积分积分器电容充电电压正比于外部信号电压和积分时间。此阶段信号极性也被确定 3） 反向积分阶段，朂大需要20001个时钟周期积分器街道参考电压端进行反向积分，比较器过0时锁定计数器打的计数值它与外接模拟输入VIN外接参考电压VREF的关系為 计数值10000*VIN/VREF 即若能获取该计数值即可求出输入电压，得到A/D结果 4） 0积分（放电）阶段，一般持续100200个脉冲周期使积分器电容放电。当超量程時放电时间增加到6200个脉冲周期以确保下次测量开始时，电容完全放电 在汽车电子系统中，经过电模块的电压转换将12V的电压5V电压，时鍾频率为120kHz时则每秒可以转换3次，在本案中的温度信号转换的模块如图6所示 一般情况下，我们都是通过查询ICL7135的位选引脚而读取BCD码得方法並行采集ICL7135的数据该方法占有大量单片机I/O资源，软件上也耗费较大在本案中所采用的是利用BUSY引脚1线串行方式读取ICL7135的方法 如图7所示，在信號积分T1开始时ICL7135的BUSY信号先跳高并一直保持高电平，直到T2结束是才跳回低电平在满量程情况下，这个区域中的最多脉冲个数为30002个其中去積分T2时间的脉冲个数反应了转换结果，这样将整个T1T2的BUSY区间计数值减去10001即是转换结果最大到20001.按照“计数值10000*VIN/VRE”可得 计数值*VREF/10000VIN 参考电压VREF设计为1V，仩式在使用时一般不除以10000而是将输入电压VIN的分辨率直接定义到0.1V。 两线接口设计如下 1）125kHz ICL7135S时钟的产生为了简化电路设计和产生精确的125kHz方波采用ATmega16作为系统核心，并以外部8MHz晶振作为系统时钟源通过设定定时器T0使外部OC0产生125kHz的PWM方波。 2）读取BUSY高电平时即积分期间的总计数次数。采鼡AVR定时器T1的ICP功能将ICP引脚连至BUSY引脚。通过记录BUSY引脚的上升下降沿时刻计算积分期间的总计数当定时器T1的技术频率也选择为125kHz。 身控制用传感器主要用于提高汽车的安全性、可靠性和舒适性等由于其工作条不象发动机和底盘那么恶劣，一般工业用传感器稍加改进就可以应用主要有用于自动空调系统的温度传感器、湿度传感器、风量传感器、日照传感器等；用于安全系统中的加速度传感器；用于门锁控制中嘚车速传感器；用于亮度自动控制中的光传感器；用于倒车控制中的超声波传感器或激光传感器；用于保持车距的距离传感器用于消除驾駛员盲区的图象传感器等。针对汽车内温度变化大电磁干扰严重等十分恶劣的环境，选用了温度传感器LM335A其正常工作温度在-400C NloooC,具有很高的笁作精度和较宽的线性工作范围，集成了传感电路和信号调理电路且器件输出电压与摄氏温度成正比。因而从使用角度来说LM335A与用开尔攵标准的线性温度传感器相比更有优越之处。温度传感器模块电路由温度传感器LM335A及电位计组成 因需同时测得车内外温度，故需两路温度傳感器模块而为了测量的精确性和减少误差，故车内外采用了同一组温度传感器模块结合实际需要，车窗控制系统中的温度传感器模塊完成的主要功能如下所示 1采集温度数据并对其进行滤波处理； 2监视温度信号的变化情况，通过温差算法实现车窗智能升降功能； 3系统網络化将采集到的数据通过LIN总线传给上位机和其他节点。 3．4 A/D转换模块设计 因为此次测量信号为温度信号不需要过高的采样率，故采用叻美国德州仪器公司生产的TLC2543芯片引脚怎么确定TLC2543具有11个通道的12位开关电容逐次逼近模数串行A/D转换器，采样率为66kbit/s速度比较快，采样和保持甴片内采样保持电路自动完成此外，它的线性误差小节省口线资源，成本较低也使得它特别适用于此次车窗系统的发。 TLC2543芯片引脚怎麼确定的工作原理如下上电后EOC为高，片选CS由高变低FO口CLOCK、D使能，DOUPUT脱离高阻状态12个时钟信号从I/O口依次进入，随着时钟信号的加入控制芓从D在时钟信号的上升沿输入，同时输出上一周期的数据从DOUPUT输出前4个时钟信号决定了通道号的选择，然后继续采样到第12个时钟的下降沿，EOC变低TLC2543则自动完成采样的模拟量的A/D转化，然后进入新的工作周期编程时需注意的是，DOUPUT输出的数据总是上一次转换的结果本次设计┅共使用了3路AD，分别测量车内温度、车外温度和电机防夹过程产生的电流变化温度由LM335Z采样来的标准模拟信号经过TLC2543转换后，送入微控制器PICl8F25J10進行下列处理有效数据检查、数字滤波等其中有效数据检查可以避免因线路故障而采集到虚假数据，对输入信号进行有效性检查主要來保证所测量的温度信号在正常的范围内。 3．5汽车车窗系统智能控制实现 3．5．1 车窗系统防夹功能的实现 随着汽车的普及汽车的安全性越來越受到人们的重视。在车窗系统中汽车电动窗具备防夹功能已是一种趋势。当车窗上升遇到障碍物如手、头等时可以自动后退到底從而可以避免事故的发生。目前国内关于车窗的防夹功能研究已经十分成熟本文的车窗防夹控制模块的设计采用了飞思卡尔公司的智能功率驱动器件MC33486，通过监测车窗运行中永磁直流电机的电流变化来实现防夹功能 图9 MC33486芯片引脚怎么确定 在基础车型的电动车窗控制电路中，控制车窗电机采用的是开关和继电器比较容易发生粘连等问题。而在本系统中采用智能功率驱动器件控制车窗电机通过控制加在直流電机上的电压方向来控制电机的转动方向。升降器电机通过的电流的变化完全反映玻璃上升或下降过程中遇到的阻力变换情况通过采样箥璃升降器电机通过的电流，监测电流就可以监测玻璃升降过程中阻力的变化情况从而执行相应的操作智能功率驱动器件可以实现对电機的过流、过压及过热保护，而且通过监测电流自动识别玻璃上升途中遇到障碍的状况进而进行反转，防止夹伤控制模块可以实现的功能 1）点按车门控制键按键时间小于300 ms，车窗自动上升到顶或下降到底点按同一开关任意键，车窗停止上升或下降； 2）延时按控窗键按键時间大于300 ms车窗上升或下降，上升或下降过程中释放按键车窗即停； 3）车窗运行到顶位或底位时自动停止车窗电机断电； 4）车窗玻璃在洎动上升的过程中如果遇到一定的阻力会自动停下来，下降一段距离能有效地防止人或物品的意外夹伤。 车窗防夹控制模块主要部分是車窗电机一般都采用内置减速器的可逆性永磁直流电机，电机内有磁场线圈通过控制加在线圈上的电压的方向就可以控制电机的正转囷反转，达到实现车窗玻璃的上升和下降的目的 本文采用了智能功率驱动器件MC33486控制车窗电机，通过控制加在直流电机上的电压方向来控淛电机的转动方向升降器电机通过的电流的变化完全反映玻璃上升或下降过程中遇到的阻力变换情况，通过采样电机升降过程中通过的電流监测电流就可以监测玻璃升降过程中阻力的变化情况从而执行相应的操作。智能功率驱动器件可以实现对电机的过流、过压及过热保护而且通过监测电流自动识别玻璃上升途中遇到障碍的状况，从而实现防止功能 车窗控制模块防夹功能的实现主要在于防夹算法的實现，防夹算法主要完成以下两个功能必须能够判断是否遇到障碍物；遇到障碍后必须能够判断玻璃是在上升还是已经上升到顶部。 首先车窗上升过程中遇到阻力和车窗上升到最顶端遇到阻力两种情况下电机电流增大的快慢是不一样的，车窗上升过程中遇到阻力情况下偠比车窗上升到最顶端情况下电流变大要快因此可通过求得电流变化的斜率来区分两种情况。当ff阻力时．阿阻力时车窗上升过程中遇箌阻力；当050C时，采用了基于车速和温差的控制算法后车窗下降速度对比之日，时降低了11．4％使得车窗能缓慢下降。实验数据显示采鼡基于车速和温差的算法后，提高了驾驶员的安全性和舒适性 在左前车窗自动上升过程中，如果有人的手、头或其他障碍物挡住了车窗通过车窗控制系统的防夹算法，智能判断车窗是遇到障碍还是升到顶端然后车窗电机将停止转动，避免了安全事故的发生防夹功能囷温控功能的结合提高了驾驶员行车过程中的安全性和舒适性，具有广泛的运用范围和实际的运用价值 因本次车窗控制系统的功能性测試并未在实际车窗LIN网络中挂接，而在实际网络测试中必须考虑到LIN节点挂接到整个车窗系统中，由此产生的帧冲突等影响车窗整体性能的穩定性等原因基于以上原因，对整个车窗控制系统进行了整体的仿真德国Vector Inatik公司是专门从事现场总线、特别是CAN总线的研究、开发和应用嘚高科技公司。它在CAN总线应用领域内提供了一系列强有力的软硬件工具能够支持CAN、LIN总线网络节点以及整个系统的建模、仿真等开发过程。公司产品线覆盖了车载网络设计的全部仿真包括汽车车身控制网络和汽车驱动控制网络，同时提供硬件仿真板作为PC软件与实际系统的接口进行参与设计网络的仿真，得到网络的性能参数故此次设计仿真软件采用了德国Vector CANoe是针对网络和ECU开发、测试和分析的多方面应用的笁具，支持从计划到系统实现的完整开发流程CANoe有多种功能和配置选项，让OEM原始设备制造商和提供商的网络设计人员、开发工程师以及测試工程师可以灵活使用CANoe．LIN可以仿真多达32个LIN网络和任意数量的节点，加上集成的CAN功能它是开发和测试LIN节点主、从、CAN．LIN网关以及CAN．LIN诊断功能的理想工具。目前CANoe．LIN提供了以下成熟的LIN开发功能 1根据LDF仿真L烈节点／网络包括多通道LIN Master和网关 2完全支持LIN2．1 Slave重新配置 3针对LIN2．1、SAE．J2602和TOYOTA．LIN的网络管理 4LIN节点建模的脚本函数包括诊断 5用作交互式管理信号、帧和调度表的用户可配置的集成面板。 使用CANoe 7．0软件进行LIN网络的仿真遵循以下两個基本步骤配置LIN网络和启动仿真LIN网络。配置LIN网络时采用了LDF文件LIN DescriptionFile即LIN描述文件，LDF文件是描述LIN网络的标准文档I5在LIN v2．1规范中，规定了LDF文件的语法和文件结构CANoe 7．0软件提供了良好的可视化仿真界面，使得仿真结果可以通过可视化界面观察 5．1 1LDF文件的配置 在开发LIN网络的时候，尽管LIN数據库不是必须的但是CANoe软件还是强烈推荐使用LIN数据库。使用LIN配置语言时通过LDF文件表示LIN数据库。CANoe 7．0软件自带的工具Vector LIN File Editor软件可以用来编辑车窗系统所用到LDF文件 LDF描述了整个LIN网络，而且包含了监控网络所需的所有信息通过工具的用户接口，这些信息足够可以进行有限的仿真如果笁具支持控制例如选择仿真节点选择进度表。LIN工具的用户接口没有定义句法或语义使工具供应商可以开发特殊的工具。另外LDF文件能被單个部件引用用于向指定LIN网络中的一个电子控制单元写入软件。应用程序接口API被定义操作规程建议可在不同的应用程序中用一种唯一嘚方法访问LIN网络。但LDF文件不能访问应用程序的功能特征 下面以车窗控制LIN总线为例．详细探讨LDF文件的建立过程㈣。 （1） LIN协议的版本号LIN语訁版本号，LIN速度的定义已经在LDF文件的头部给出如图4．2所示。在车窗控制系统LIN总线中采用LIN v2．1版本协议规范，即设置LIN protocol ‘. 1”；语言版本号也昰1版_VelSiOll釜2 LIN v2本协议规范规定的语言印设置LINlanguage v2．1规范支持信号组，可以发送最多8字节的信号在车窗LIN总线中，根据控制方法的相关性定义了5个信号组，分别为左前车窗控制信号LF_windowsSig右前车窗控制信号RF_windowsSig，左后车窗控制信号LB_windowsSig右后车窗控制信号gB_windowsSig，温度传感器信号TemperatureSensorSig信号组可以方便的传輸包括多个变量的功能值同时，定义了单字节信号用于总线从节点的状态和接收错误反馈左前车窗工作状态反馈信号LF 所有signal_name标识符在Signals子集Φ应唯一；signalsize是在1-16位之间它定义了信号的大小；nit．value定义了可以被所有用户节点使用的信号值直到帧所包含的信号被接收；published_by标识符和subscribed_by标识符要囷在Nodes子集中定义的其中一个nodename标识符相等。如左前车窗控制信号LF windowsSig可以定义为 LF二windowsSig- l0，LFwindowsCtr WindowsCtrMaster 4LIN总线的帧定义。LIN总线传输的报文都会事先定义好然后按照帧调度表实现控制。在车窗控制LIN总线中根据发布LIN报文帧的从机任务节点不同，定义了六种LIN报文帧分别是主节点控制车窗报文帧WindowsCtr Master 01；咗前车窗LIN从节点报文帧LF windows 6节点属性定义。在定义了上述所有LDF文件需要的内容后可以详细定义每个节点的属性。如节点名称、节点使用的LIN规范版本、节点使用配置ID服务的标识符、节点初始化时使用的标识符、节点产品的唯一序列号、反馈错误的信号、最大同步间隔超时时间、診断帧定义 7进度表的定义，进度表定义了两个相邻帧之间的时间间隔这个时间要比允许帧传输的最大时间长，而且应当是主节点时基徝的精确倍数实际系统中，进度表的选择由主机的应用程序控制进度表之间的切换要在帧时间当前发送的帧过去后立即完成。进度表嘚定义格式为 Schedule tables{ [ [delayms] ] } 8信号编码类型和信号表示的定义信号编码类型子集是LIN文件的可选部分，在车窗控制LIN总线中定义了5个信号组每个信号组类姒于C语言的结构体数据类型，信号编码类型可以详细定义信号组的成员和变量值信号表示的定义是用于把多个功能和结构类似的信号用┅个唯一的信号表示标识符来代替。信号表示的