分布式汽车车身控制系统设计

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       引言

  随着汽车电子的迅猛发展,现代汽车中电控单元逐渐增多,这些电控单元大致可分成三类:动力传动装置控制(如发动机控制和变速控制),底盘部分控制(如汽车防抱死系统ABS)和车身控制。其中车身控制系统主要是为了提高驾驶的方便性和乘坐的舒适性。车身控制系统涵盖范围广,包括灯光控制系统,车门控制系统,座位控制系统,气候(空调)控制系统,仪表盘显示等。本文选取灯光、雨刷及底盘部分电磁阀这些控制节点来说明车身控制系统如何实现分布式控制方案。

  系统结构

  该系统要实现的功能如下:

  * 控制汽车上所有车灯。

  * 控制雨

  刷低速、高速、间歇式工作。

  * 控制与取力器、全轮驱动、轮间和轴间差速器相连的电磁阀的工作。

  * 实时响应驾驶室控制开关的动作。

  * 灯光自检功能。

  * 故障诊断定位能力。

  该系统采用分布式结构,因为车身控制系统的控制对象比较多而且位置分散,若采用点对点集中控制方式,控制模块与被控对象之间需大量电缆连接,这势必造成车内布线复杂,制造和安装困难,并存在故障隐患。而分布式系统结构可以根据控制对象的位置来设计控制模块,从而缩短了控制对象和控制模块的距离,各模块间通过LIN总线来通讯,该方式仅需一根线作为通讯线,这样加上地线和电源线总共三根线,从而简化了布线,使系统结构清晰。同时分布式系统结构增加了系统的灵活性,可方便地增减节点。此外分布式系统结构还降低了单板的静态电流,增加了单板的稳定性。系统结构示于图1。

  


 

  图 1 分布式车身控制系统结构图

  根据系统功能要求和结构特点,系统被分成四个模块:主控模块和三个子模块(前模块、底盘模块和后模块)。

  主控模块位于车的驾驶室内,主要检测驾驶室内控制开关的状态,并根据这些控制开关的状态实现相应的控制策略,然后将控制命令发送给向各子模块,同时检查各用电设备的工作状态,若有故障则报警显示。前模块位于车的前部,主要控制车前部的用电器,包括车前部的灯:远光灯,近光灯,雾灯、左右前转向灯、雨刷、风扇、加热、紧急报警、喇叭的工作。底盘模块位于车的底盘,主要控制与取力器、全轮驱动、轮间和轴间差速器相连的电磁阀的工作。后模块位于车的后部,主要控制车后部的用电器,包括车后部的灯:尾灯,刹车灯,左右后转向灯的工作。

  主控模块和子模块的功能框图示于图2和图3。

  


 

  图2 主模块的硬件框图

  


 

  图3 子模块的硬件框图
 

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