CN104265110A - 基于powerlink总线的电动车窗智能控制系统 - Google Patents
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Abstract
一种基于POWERLINK总线的电动车窗智能控制系统，包括有分别用于控制自身所在窗玻璃升降状态的左前窗控制单元、右前窗控制单元、左后窗控制单元和右后窗控制单元，所述的左前窗控制单元，还通过POWERLINK总线分别与所述的右前窗控制单元、左后窗控制单元和右后窗控制单元进行通信，用于分别控制右前窗控制单元、左后窗控制单元和右后窗控制单元玻璃的升降状态。本发明充分发挥POWERLINK总线数据传输速度快、可靠性高等优势，大大改善各个电子控制单元(ECU)之间的协同性，同时增加车窗防夹功能，以提高车窗安全性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种电动车窗智能控制系统。特别是涉及一种基于POWERLINK总线的电动车窗智能控制系统。
背景技术
以微处理器为核心的电子控制单元(ECU)在汽车控制系统中已得到广泛应用，现场总线技术的引入促使汽车控制系统向分布式网络控制方向快速发展，高速数据传输总线已成为构建网络化控制系统的关键技术之一。
目前，中高档轿车普遍配置了电动车窗，车内人员既可以分散控制每个车窗玻璃的升降，也可由驾驶人员集中控制所有车窗玻璃的升降。此时要求中央控制器向所有车窗控制单元快速传递升降控制命令，同时及时收集各车窗控制单元返回的信息，以达到高速协同控制的目的。
如图1所示，现有的车窗玻璃自动升降控制系统，包括有由驾驶员控制的左前窗控制器1，以及分别由所在位置的车内人员控制的右前窗控制器2、左后窗控制器3和右后窗控制器4，其中，由驾驶员控制的左前窗控制器1可以通过CAN线分别控制右前窗、左后窗和右后窗的开关。
所述的左前窗控制器1、右前窗控制器2、左后窗控制器3和右后窗控制器4的构成基本相同，如图2所示，包括有微控制器5，分别与微控制器5相连接的开关6、驱动模块7、传感器8、电机9、电源模块10以及CAN总线收发模块14。只是，所述的左前窗控制器1上还连接有用于输入其它3个玻璃窗的总开关11。
但是，车窗玻璃自动升降功能的引入，存在着夹伤乘客甚至导致其死亡的危险，因而其安全性也日益成为人们关注的焦点。车窗防夹功能已成为一种必然的需求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种能够防止夹伤乘客的基于POWERLINK总线的电动车窗智能控制系统。
本发明所采用的技术方案是：一种基于POWERLINK总线的电动车窗智能控制系统，包括有分别用于控制自身所在窗玻璃升降状态的左前窗控制单元、右前窗控制单元、左后窗控制单元和右后窗控制单元，所述的左前窗控制单元，还通过POWERLINK总线分别与所述的右前窗控制单元、左后窗控制单元和右后窗控制单元进行通信，用于分别控制右前窗控制单元、左后窗控制单元和右后窗控制单元玻璃的升降状态。
所述的左前窗控制单元包括有：
主微控制器，在左前窗开关的作用下控制左前窗的开关状态，在总开关的作用下通过第一POWERLINK通信模块接入POWERLINK总线分别与所述的右前窗控制单元、左后窗控制单元和右后窗控制单元进行通信，用于控制右前窗、左后窗和右后窗的开关状态；
左前窗驱动模块，信号输入端连接所述的主微控制器的信号输出端，驱动端连接左前窗电机，用于在主微控制器的控制下驱动左前窗电机运行；
左前窗传感器，信号输入端连接左前窗电机的信号输出端，信号输出端连接所述的主微控制器的信号输入端，用于主微控制器获取左前窗电机的转动信息，并根据所述信息判断左前窗是否有障碍物被夹持，从而驱动左前窗电机停止或快速反转；
左前窗电源模块，用于向左前窗控制单元提供电源。
所述的左前窗传感器包括有安装在左前窗电机的电机轴上的霍尔传感器和安装在左前窗电机的电源输入端的电流传感器。
所述的主微控制器还连接车身中央控制单元。
所述的右前窗控制单元、左后窗控制单元和右后窗控制单元结构完全相同，均包括有：
微控制器，在本窗开关作用下控制本窗的开关状态，并通过第二POWERLINK通信模块接入POWERLINK总线，用于接收左前窗控制单元中的主微控制器通过第一POWERLINK通信模块和POWERLINK总线所发出的开关控制信号，控制本窗的开关状态；
驱动模块，信号输入端连接所述的微控制器的信号输出端，驱动端连接本窗电机用于在微控制器的控制下驱动本窗电机运行；
传感器，信号输入端连接本窗电机的信号输出端，信号输出端连接所述的微控制器，用于微控制器获取本窗电机的转动信息，并根据所述信息判断是否有障碍物被夹持，从而驱动本窗电机停止或快速反转；
电源模块，用于向本窗的控制单元提供电源。
所述的传感器包括有安装在本窗电机的电机轴上的霍尔传感器和安装在本窗电机的电源输入端的电流传感器。
第一POWERLINK通信模块和第二POWERLINK通信模块结构完全相同，均包括有FPGA主芯片，分别与所述的FPGA主芯片相连接的为FPGA主芯片提供时钟源的50MHz晶振，SRAM存储器，FLASH配置芯片，用于通过POWERLINK总线相互通信的以太网接口。
本发明的基于POWERLINK总线的电动车窗智能控制系统，充分发挥POWERLINK总线数据传输速度快、可靠性高等优势，大大改善各个电子控制单元(ECU)之间的协同性，同时增加车窗防夹功能，以提高车窗安全性能。由于POWERLINK总线具有开源特性，将POWERLINK总线引入汽车电子控制领域，还可以显著降低汽车电子控制系统的成本。
附图说明
图1是现有技术的基于CAN总线的电动车窗控制系统的构成框图；
图2是现有技术的左前窗控制器的构成框图；
图3是本发明的基于POWERLINK总线的电动车窗智能控制系统的构成框图；
图4是本发明的左前窗控制单元的构成框图；
图5是其它窗控制单元的构成框图；
图6是本发明中POWERLINK通信模块的构成框图。
图中
1：左前窗控制单元 2：右前窗控制单元
3：左后窗控制单元 4：右后窗控制单元
5：主微控制器 6：左前窗开关
7：左前窗驱动模块 8：左前窗传感器
9：左前窗电机 10：左前窗电源模块
11：总开关 12：第一POWERLINK通信模块
13：POWERLINK总线 14：CAN总线收发模块
5a：微控制器 6a：本窗开关
7a：驱动模块 8a：传感器
9a：本窗电机 10a：电源模块
12a：第二POWERLINK通信模块
具体实施方式
下面结合附图和实例对本发明的基于POWERLINK总线的电动车窗智能控制系统做出详细说明。
如图3所示，本发明的基于POWERLINK总线的电动车窗智能控制系统，包括有分别用于控制自身所在窗玻璃升降状态的左前窗控制单元1、右前窗控制单元2、左后窗控制单元3和右后窗控制单元4，所述的左前窗控制单元1，还通过POWERLINK总线13分别与所述的右前窗控制单元2、左后窗控制单元3和右后窗控制单元4进行通信，用于分别控制右前窗控制单元2、左后窗控制单元3和右后窗控制单元4玻璃的升降状态。
如图4所示，所述的左前窗控制单元1包括有：
主微控制器5，在左前窗开关6的作用下控制左前窗的开关状态，在总开关11的作用下通过第一POWERLINK通信模块12接入POWERLINK总线13分别与所述的右前窗控制单元2、左后窗控制单元3和右后窗控制单元4进行通信，用于控制右前窗、左后窗和右后窗的开关状态，所述的主微控制器5还连接车身中央控制单元，所述的左前窗电机9采用永磁式直流电机；左前窗驱动模块7，信号输入端连接所述的主微控制器5的信号输出端，驱动端连接左前窗电机9，用于在主微控制器5的控制下驱动左前窗电机9运行；左前窗传感器8，信号输入端连接左前窗电机9的信号输出端，信号输出端连接所述的主微控制器5的信号输入端，用于主微控制器5获取左前窗电机9的转动信息，并根据所述信息判断左前窗是否有障碍物被夹持，从而驱动左前窗电机9停止或快速反转；所述的左前窗传感器8包括有安装在左前窗电机9的电机轴上的霍尔传感器和安装在左前窗电机9的电源输入端的电流传感器。左前窗电源模块10，用于向左前窗控制单元1提供电源。
如图5所示，所述的右前窗控制单元2、左后窗控制单元3和右后窗控制单元4结构完全相同，均包括有：
微控制器5a，在本窗开关6a作用下控制本窗的开关状态，并通过第二POWERLINK通信模块12a接入POWERLINK总线13，用于接收左前窗控制单元1中的主微控制器5通过第一POWERLINK通信模块12和POWERLINK总线13所发出的开关控制信号，控制本窗的开关状态；驱动模块7a，信号输入端连接所述的微控制器5a的信号输出端，驱动端连接本窗电机9用于在微控制器5a的控制下驱动本窗电机9a运行，所述的本窗电机9a均采用永磁式直流电机；传感器8a，信号输入端连接本窗电机9a的信号输出端，信号输出端连接所述的微控制器5a，用于微控制器5a获取本窗电机9a的转动信息，并根据所述信息判断是否有障碍物被夹持，从而驱动本窗电机9a停止或快速反转；所述的传感器8a包括有安装在本窗电机9a的电机轴上的霍尔传感器和安装在本窗电机9a的电源输入端的电流传感器。电源模块10a，用于向本窗的控制单元提供电源。
如图6所示，本发明中，所述的第一POWERLINK通信模块12和第二POWERLINK通信模块12a结构完全相同，均包括有FPGA主芯片121，分别与所述的FPGA主芯片121相连接的为FPGA主芯片121提供时钟源的50MHz晶振124，SRAM存储器122，FLASH配置芯片123，用于通过POWERLINK总线13相互通信的以太网接口125。其中，FPGA主芯片121是采用Altera公司Cyclone系列的FPGA芯片，嵌入了Nios II处理器并移植了POWERLINK协议栈，需要逻辑单元数在5000Les以上；SRAM存储器122需要512kbytes的SRAM用来保存协议栈程序，与FPGA的接口为16bits或者32bits；FLASH配置芯片123需要2Mbytes以上的FLASH配置芯片来保存FPGA的配置信息；
本发明中，所述的左前窗传感器8和其它窗传感器8a的作用是：
在车窗移动过程中,采用霍尔传感器监测车窗玻璃上下运动位置，电机转动的圈数和车窗的运动距离成正比,安装在电机轴上的磁铁会使霍尔传感器产生相应的脉冲信号，在车窗玻璃从最低位升到顶部位置的过程中,主微控制器5和微控制器5a对霍尔传感器输出的脉冲信号持续计数(上升过程加计数,下降过程减计数)，由脉冲计数值便可确定车窗玻璃当前位置，根据欧洲74/60/EEC和美国FMVSS118标准可确定车窗玻璃是否处在防夹区域；与此同时，采用电流传感器检测电机负载电流变化，间接获得“堵转”信息(夹紧)，如果车窗玻璃处在“防夹区域”且发生“电机堵转”，则控制电机立即停转或快速反转，以实现防夹。
本发明的基于POWERLINK总线的电动车窗智能控制系统，各控制单元通过POWERLINK通信模块接入POWERLINK总线网络，从而实现多个控制单元的信息共享和联动。
Claims (7)
1.一种基于POWERLINK总线的电动车窗智能控制系统，包括有分别用于控制自身所在窗玻璃升降状态的左前窗控制单元(1)、右前窗控制单元(2)、左后窗控制单元(3)和右后窗控制单元(4)，其特征在于，所述的左前窗控制单元(1)，还通过POWERLINK总线(13)分别与所述的右前窗控制单元(2)、左后窗控制单元(3)和右后窗控制单元(4)进行通信，用于分别控制右前窗控制单元(2)、左后窗控制单元(3)和右后窗控制单元(4)玻璃的升降状态。
2.根据权利要求1所述的基于POWERLINK总线的电动车窗智能控制系统，其特征在于，所述的左前窗控制单元(1)包括有：
主微控制器(5)，在左前窗开关(6)的作用下控制左前窗的开关状态，在总开关(11)的作用下通过第一POWERLINK通信模块(12)接入POWERLINK总线(13)分别与所述的右前窗控制单元(2)、左后窗控制单元(3)和右后窗控制单元(4)进行通信，用于控制右前窗、左后窗和右后窗的开关状态；
左前窗驱动模块(7)，信号输入端连接所述的主微控制器(5)的信号输出端，驱动端连接左前窗电机(9)，用于在主微控制器(5)的控制下驱动左前窗电机(9)运行；
左前窗传感器(8)，信号输入端连接左前窗电机(9)的信号输出端，信号输出端连接所述的主微控制器(5)的信号输入端，用于主微控制器(5)获取左前窗电机(9)的转动信息，并根据所述信息判断左前窗是否有障碍物被夹持，从而驱动左前窗电机(9)停止或快速反转；
左前窗电源模块(10)，用于向左前窗控制单元(1)提供电源。
3.根据权利要求2所述的基于POWERLINK总线的电动车窗智能控制系统，其特征在于，所述的左前窗传感器(8)包括有安装在左前窗电机(9)的电机轴上的霍尔传感器和安装在左前窗电机(9)的电源输入端的电流传感器。
4.根据权利要求2所述的基于POWERLINK总线的电动车窗智能控制系统，其特征在于，所述的主微控制器(5)还连接车身中央控制单元。
5.根据权利要求1所述的基于POWERLINK总线的电动车窗智能控制系统，其特征在于，所述的右前窗控制单元(2)、左后窗控制单元(3)和右后窗控制单元(4)结构完全相同，均包括有：
微控制器(5a)，在本窗开关(6a)作用下控制本窗的开关状态，并通过第二POWERLINK通信模块(12a)接入POWERLINK总线(13)，用于接收左前窗控制单元(1)中的主微控制器(5)通过第一POWERLINK通信模块(12)和POWERLINK总线(13)所发出的开关控制信号，控制本窗的开关状态；
驱动模块(7a)，信号输入端连接所述的微控制器(5a)的信号输出端，驱动端连接本窗电机(9)用于在微控制器(5a)的控制下驱动本窗电机(9a)运行；
传感器(8a)，信号输入端连接本窗电机(9a)的信号输出端，信号输出端连接所述的微控制器(5a)，用于微控制器(5a)获取本窗电机(9a)的转动信息，并根据所述信息判断是否有障碍物被夹持，从而驱动本窗电机(9a)停止或快速反转；
电源模块(10a)，用于向本窗的控制单元提供电源。
6.根据权利要求5所述的基于POWERLINK总线的电动车窗智能控制系统，其特征在于，所述的传感器(8a)包括有安装在本窗电机(9a)的电机轴上的霍尔传感器和安装在本窗电机(9a)的电源输入端的电流传感器。
7.根据权利要求2或5所述的基于POWERLINK总线的电动车窗智能控制系统，其特征在于，第一POWERLINK通信模块(12)和第二POWERLINK通信模块(12a)结构完全相同，均包括有FPGA主芯片(121)，分别与所述的FPGA主芯片(121)相连接的为FPGA主芯片(121)提供时钟源的50MHz晶振(124)，SRAM存储器(122)，FLASH配置芯片(123)，用于通过POWERLINK总线(13)相互通信的以太网接口(125)。
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