基于LIN总线的远程车窗控制系统设计

严红军

重庆长安跨越车辆有限公司汽车研究院 重庆 404100

近年来随着车联网技术的迅速发展，远程控制已成为乘用汽车的一项标准配置，远程车窗就是其重要功能之一。故有必要设计一种使用线束较少、可靠性更高、具有防夹和远程控制功能的车窗系统[1]。

1 传统电动车窗控制系统

汽车上的电动车窗主要由车窗玻璃、升降器、电动机和控制开关等组成。电动机是双向的，永磁式。商用汽车的车窗开关一般为两套，一套为总开关，装在驾驶员侧的车门上，另一套为分开关，装在副驾驶侧的车门上。通过车窗开关驱动直流电机进行转动，按下开关升降键位，接通不同的线圈，使电机的转向不同，实现车窗的上升和下降。整个升降过程都需要操作者一直按住车窗开关，直到玻璃升到顶点或底点后才能松开，舒适性和人机性较差。而且传统电动车窗系统需要连接的导线较多，线径较大，安装和铺设空间狭窄，加上车门本身是经常活动的因素，容易与车门内部片件发生干涉和磨损，引起短路或断路故障，降低了车窗系统的可靠性，增大了车辆自燃风险[2]。

2 LIN总线型远程车窗控制系统设计

针对传统电动车窗系统连接线束过多，线径较粗，容易发生干涉和磨损的问题，我们采用LIN总线进行通讯，替换了硬线连接。它是一种单线制网络，所有控制器之间只需要一根导线连接就能完成所有的信息传递，极大的减少了线束的使用，有利于远程控制的实现，其网络拓扑如图1所示。

图1 基于LIN总线的远程车窗控制系统

为了避免错误操作造成的伤害，一键升降加入了防夹功能。防夹模块由微处理MCU、电源稳压电路、电机驱动电路、LIN收发器和霍尔传感等部分组成。防夹模块使用了智能功率芯片，通过车窗运行中永磁直流电机的电流变化来实现防夹功能。ECU防夹算法综合考虑了电机的扭矩，电机工作电压、车窗位置、振动、电机加减速率、实时采样速率和历史采样速率等因素，具有很强的抗扰能力，对风阻、摩擦力变化、结构变形和结冰等因素都具有识别能力[3]。

采用LIN总线的车窗控制系统，其控制开关与传统开关相比，结构和原理都有较大的区别。开关档位的改变是通过电压的改变来实现的，上升、下降是通过接入的分压电阻（1.2千欧姆）不同从而使基点电压也不同。开关不在与电机直连，导线数量大量减少，且无大电流输出，有效避免了传统开关触点烧蚀的问题。

在图1系统中，BCM不仅可以接受车窗开关输入的模拟信号，还可以响应T-BOX发出的CAN报文信号，实现远程控制。具体流程如下：

手机登录车联网APP，打开车辆状态页面，可以查看到车窗状态，如果有车窗未关闭，会进行高亮提示，如图2所示；

打开APP远程车窗控制页面，点击升降窗按钮，手机会将请求通过移动网络发送到车联网平台，平台收到指令后，按车联网通信协议下发车窗控制指令到T-BOX；

T-BOX收到平台指令后，连续发出3帧报文到CAN总线，间隔20ms，BCM检测到CAN总线信号后唤醒，并通过LIN总线唤醒车窗模块。车窗模块收到T-BOX发出的升降窗指令后驱动电机完成升降窗动作，并将其状态数据反馈给T-BOX。

图2 远程车窗功能

3 LIN通讯矩阵设计

根据远程车窗控制系统的功能要求，设计了基于LIN总线的车窗控制系统矩阵，具体报文标识符和数据段字节定义如图3所示。

图3 LDF文件截图

BCM作为LIN总线中的主节点（ID:0x10），左防夹模块（ID:0x2A）和右防夹模块（ID:0x2B）作为从节点。BCM输出防夹使能状态及开关卡滞状态，控制左右车窗手动和自动升降。从节点可以反馈车窗位置状态，初始化状态，热保护状态，电压异常状态以及霍尔传感器状态，相比传统车窗控制系统更加模块化和智能化。

4 结语

本文的主要内容是设计了一种基于LIN总线的远程车窗控制系统，该系统使用了较少的线束，避免了开关触点烧蚀，具有防夹和远程控制功能，相比传统电动车窗系统更加智能舒适、安全可靠。我们相信随着车联网技术的不断发展，该系统将会获得更为广泛的应用。