CN1620031A - 智能车身网络控制系统 - Google Patents
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Abstract
智能车身网络控制系统，它包括用于司机控制模块的网络主控制器和四个分别用于左前控制模块、右前控制模块、左后控制模块和右后控制模块的网络子控制器，网络主控制器和各网络子控制器相互之间通过用于实现数据交换和通信控制的LIN通信总线相连。由于本系统采用模块式结构，模块之间通过LIN总线连接、通讯，可使车身线束将大大减少，不需要中间继电器，系统的可靠性高。
Description
技术领域
本发明涉及一种汽车车身网络控制系统，特别是智能车身网络控制系统。
背景技术
传统汽车车身控制采用开环控制，是一种“司机开关-中间继电器-执行器”的控制方式，必须采用大量的中间继电器和汽车线束，司机在操作时不知道控制对象的工作状态；传统控制方式，每个受控对象都必须至少有一根线接到司机开关处，而需要中间继电器的则线束还要增加，而且线束大多都要从车身穿过。布线复杂，线束多，安装调试和检测维修的难度大。目前国内外已有少量高档车型实现了网络控制，控制的网络化已成为汽车技术发展的新趋势。
发明内容
本发明的目的在于提供一种智能车身网络控制系统，它采用LIN车身网络技术，对车身传感器及其车灯、雨刷、门窗控制器实现了分布式网络控制，取代了传统的完全集中控制的控制方式，节省了车身布线成本和维护成本，增强了系统的稳定性和可靠性。通过网络主控制器采集司机命令，并将命令通过LIN网络传输给子控制器，子控制器则按照命令去控制其邻近的执行器件(所有车灯、前后门、雨刷)，子控制器同时又将命令的执行情况以及相应传感器信号(如油量传感器、油压传感器、水温传感器、水量传感器、转速传感器等)通过网络反馈给主控制器，以便实现智能化控制。
一种智能车身网络控制系统，它包括用于司机控制模块的网络主控制器1和四个分别用于左前控制模块、右前控制模块、左后控制模块和右后控制模块的网络子控制器2，所述网络主控制器1和各网络子控制器相互之间通过用于实现数据交换和通信控制的LIN通信总线相连。
所述网络主控制器1包括：
一个由单片机及其外围元器件构成的主微处理器电路10；
一个输入端与16路开关信号输入端相连的第一光藕耦隔离电路17；
一个输入端与所述第一光耦隔离电路17的信号输出端相连并对输入信号波形进行整形的第一波形整形电路16；该第一波形整形电路16的输出端与所述主微处理器电路10的16路开关信号输入端口相连；
一个输入端与4路传感器模拟信号输入端相连的比例调节电路15，该比例调节电路15的信号输出端与所述主微处理器电路10的4路模拟量信号输入端口相连；
一个通过3线串行通信接口SPI与所述主微处理器电路10的对应数据通信端口相连的CAN通信控制器12，该CAN通信控制器12依次通过第二光耦隔离电路13和第一网络驱动电路14与LIN接口/CAN接口相连；
还包括一个与汽车蓄电池供电端相连并为所述网络主控制器1的各部分电路提供直流电源的主控器稳压电源18。
所述网络子控制器2包括：
一个由单片机及其外围元器件构成的子微处理器电路20；
一个与所述子微处理器电路20的控制信号输出端口相连的第二光耦隔离电路22；
一个第四波形整形电路23、一个智能MOS开关电路24，所述第四波形整形电路23、智能MOS开关电路24依次串联于所述第二光耦隔离电路22的输出端和8路开关信号输出端之间；同时所述智能MOS开关电路24的工作状态反馈端还通过所述第二光耦隔离电路22和一个第二波形整形电路21与所述子微处理器电路20的MOS开关工作状态监测端口相连；
一个串联在2路传感器模拟信号输入端和所述子微处理器电路20之间对模拟信号进行比例调节和滤波处理的信号调理电路25；
一个第三波形整形电路26和一个第五光耦隔离电路30，它们依次串联于所述子微处理器电路20的PWM信号输入端口和2路PWM信号输入端之间；
一个第四光耦隔离电路27和一个第二网络驱动电路28，它们依次串联于所述子微处理器电路20的SCI通信端口和LIN接口之间；
以及一个为所述网络子控制器2各部分电路提供直流供电电源的子控器稳压电源29。
本发明采用LIN网络技术，改变了传统(司机开关-中间继电器-执行器)控制方式为(司机开关-网络-执行器)的分布式网络控制方式。由于采用了网络技术，改变了控制方式，各控制模块之间只需要一根网络线来传输数据，相对于传统控制方式，它节省了大量汽车线束和中间继电器，近来随着汽车产业飞速发展，车身执行器件日益增多，网络控制方式的优势也显得日益明显。智能开关的采用，使得原来的开环控制变为了闭环控制，智能开关与传统继电器相比，它不仅能驱动执行器件，而且能反馈执行器件的执行情况。同时微控制器的使用，使整个控制系统变得智能化。
附图说明
图1为本发明原理示意框图；
图2为本发明网络主控制器原理示意框图；
图3为本发明网络子控制器原理示意框图；
图4为光耦隔离电路原理图；
图5为CAN控制器电路原理图；
图6为波形整形电路原理图；
图7为比例调节电路原理图；
图8为网络驱动电路原理图；
图9为MOS开关电路原理图。
具体实施方式
如图所示，它包括用于司机控制模块的网络主控制器1和四个分别用于左前控制模块、右前控制模块、左后控制模块和右后控制模块的网络子控制器2，所述网络主控制器1和各网络子控制器相互之间通过用于实现数据交换和通信控制的LIN通信总线相连。
所述网络主控制器1包括：
一个由单片机及其外围元器件构成的主微处理器电路10；
一个输入端与16路开关信号输入端相连的第一光耦隔离电路17；
一个输入端与所述第一光耦隔离电路17的信号输出端相连并对输入信号波形进行整形的第一波形整形电路16；该第一波形整形电路16的输出端与所述主微处理器电路10的16路开关信号输入端口相连；
一个输入端与4路传感器模拟信号输入端相连的比例调节电路15，该比例调节电路15的信号输出端与所述主微处理器电路10的4路模拟量信号输入端口相连；
一个通过3线串行通信接口SPI与所述主微处理器电路10的对应数据通信端口相连的CAN通信控制器12，该CAN通信控制器12依次通过第二光耦隔离电路13和第一网络驱动电路14与LIN接口/CAN接口相连；
还包括一个与汽车蓄电池供电端相连并为所述网络主控制器1的各部分电路提供直流电源的主控器稳压电源18。
所述网络子控制器2包括：
一个由单片机及其外围元器件构成的子微处理器电路20；
一个与所述子微处理器电路20的控制信号输出端口相连的第二光耦隔离电路22；
一个第四波形整形电路23、一个智能MOS开关电路24，所述第四波形整形电路23、智能MOS开关电路24依次串联于所述第二光耦隔离电路22的输出端和8路开关信号输出端之间；同时所述智能MOS开关电路24的工作状态反馈端还通过所述第二光耦隔离电路22和一个第二波形整形电路21与所述子微处理器电路20的MOS开关工作状态监测端口相连；
一个串联在2路传感器模拟信号输入端和所述子微处理器电路20之间对模拟信号进行比例调节和滤波处理的信号调理电路25；
一个第三波形整形电路26和一个第五光耦隔离电路30，它们依次串联于所述子微处理器电路20的PWM信号输入端口和2路PWM信号输入端之间；
一个第四光耦隔离电路27和一个第二网络驱动电路28，它们依次串联于所述子微处理器电路20的SCI通信端口和LIN接口之间；
以及一个为所述网络子控制器2各部分电路提供直流供电电源的子控器稳压电源29。
由于本系统采用模块式结构，模块之间通过LIN总线连接、通讯，可使车身线束将大大减少，不需要中间继电器，系统的可靠性高。
图4光藕隔离电路：由光电隔离耦合集成电路及其外围元器件构成，其输入端和输出端分别接入到电路的输入端或输出端，完成光电隔离耦合；
图5：CAN控制器由CAN总线集成电路构成；
图6：波形整形电路包括一个与非门集成电路，波形输入端通过一个电阻器与该与非门输入端相连，在波形输入端与电源地之间连接一个电阻器，并在与非门输出端、输入端与电源地之间分别连接一个电容器，与非门输出端作为波形输出端；
图7：比例调节电路包括两个串联的、分别由运算放大器及其外围元器件构成的整理电路；
图8：网络驱动电路原理图；包括一个网络驱动集成电路，该网络驱动集成电路数据接收端和数据发送端分别与光耦隔离电路的数据接收端和数据发送端相连，网络驱动集成电路的LIN端通过一个电感器与LIN接口相连，同时其VSUP端通过电阻器和二极管的串联电路与接口插头J1的一个端子相连，接口插头J1的另一个端子与网络驱动集成电路的LIN端相连。
图9：为MOS开关电路。
其中网络主控制器1主要是采集以下司机开关信号：小灯、左转向灯、右转向灯、近光灯、远光灯、前雾灯、倒车灯、后雾灯、危险报警、前门开关、后门开关、电喇叭、雨刷档位、驾驶员照明灯、车厢照明灯。
左前控制模块的控制对象是：左前小灯、左前示高灯、左侧边灯、左前雾灯、左前转向灯、左前大灯、电喇叭。
右前控制模块的控制对象是：右前小灯、右前示高灯、右侧边灯、右前雾灯、右前转向灯、右前大灯、前门。
左后控制模块的控制对象是：左后小灯、左后示高灯、左后雾灯、左后转向灯、左制动灯、倒车灯。
右后控制模块的控制对象是：右后小灯、右后示高灯、右后雾灯、右后转向灯、牌照灯、右制动灯、右倒车灯、后门。
从系统原理示意图可以看出，与传统(开关-继电器-执行器)的控制方式相比较，采用本发明后，车身线束将大大减少。采用本系统后，穿过车身的仅有一根网络线和一根电源线而已。执行器的控制线都是与模块相接，而这段线是很短的。
本系统由五个模块组成，但硬件上只有两种：网络主控制器和网络子控制器。
网络主控制器：采集司机开关信号及传感器模拟信号；CAN通信功能，可与汽车现有网络接口；LIN通信功能；硬件描述：8位motorola的CPU-HC08GP32(带LIN功能)；电源电路(带隔离电源模块)；4个模拟量采集通道采集传感器模拟信号；16个开关量输入通道(光耦隔离)；SPI接口的CAN通讯控制器82527，收发器82C250(光耦隔离)；SCI接口的LIN通讯收发器MC33399D(光耦隔离)。
网络子控制器：执行车身部件控制指令(控制车门、车灯、雨刷、空调等)；LIN通信功能；硬件描述：8位motorola的CPU-HC08GP32(带LIN功能)；电源电路(带隔离电源模块)；(光耦隔离)；2个PWM接口输入通道(光耦隔离，采集如转速之类的频率信号)；2个模拟量输入通道；8个数字量功率输出通道(双路智能电子MOS开关MC33288DH，光耦隔离)；SCI接口的LIN通讯收发器MC33399D(光耦隔离)；4位地址编码开关(安装在不同位置的模块地址是不同的，模块通过读取地址来确认自己控制的对象)。网络子控制器的主要功能是直接驱动模块安装位置邻近的执行器件，由于采用了智能电子开关，它能输出10A的分支电流，8A稳态电流，不需要中间继电器。
数字量通道即开关量，其状态只有开、关两种。数字量输入通道就是采集开关状态，输出通道就是要给出开关命令。模拟量输入通道就是采集这个变化的值，输出通道就是输出这样的值。PWM通道：PWM信号是频率脉冲信号，其高低电平持续的时间的改变，其频率也改变，一般速度传感器的输出信号就是一个随转速变化的频率信号。PWM通道就是对这类信号进行处理。光耦隔离就是先将要传输的电信号转变位光信号，再转变为电信号传输出去。这样一来，光耦两边的电信号就不会互相干扰，以增强系统的可靠性。
Claims (3)
1、一种智能车身网络控制系统，其特征在于：它包括用于司机控制模块的网络主控制器(1)和四个分别用于左前控制模块、右前控制模块、左后控制模块和右后控制模块的网络子控制器(2)，所述网络主控制器(1)和各网络子控制器相互之间通过用于实现数据交换和通信控制的LIN通信总线相连。
2、如权利要求1的一种智能车身网络控制系统，其特征在于所述网络主控制器(1)包括：
一个由单片机及其外围元器件构成的主微处理器电路(10)；
一个输入端与(16)路开关信号输入端相连的第一光耦隔离电路(17)；
一个输入端与所述第一光耦隔离电路(17)的信号输出端相连并对输入信号波形进行整形的第一波形整形电路(16)；该第一波形整形电路(16)的输出端与所述主微处理器电路(10)的16路开关信号输入端口相连；
一个输入端与(4)路传感器模拟信号输入端相连的比例调节电路(15)，该比例调节电路(15)的信号输出端与所述主微处理器电路(10)的4路模拟量信号输入端口相连；
一个通过3线串行通信接口SPI与所述主微处理器电路(10)的对应数据通信端口相连的CAN通信控制器(12)，该CAN通信控制器(12)依次通过第二光耦隔离电路(13)和第一网络驱动电路(14)与LIN接口/CAN接口相连；
还包括一个与汽车蓄电池供电端相连并为所述网络主控制器(1)的各部分电路提供直流电源的主控器稳压电源(18)。
3、如权利要求1的一种智能车身网络控制系统，其特征在于所述网络子控制器(2)包括：
一个由单片机及其外围元器件构成的子微处理器电路(20)；
一个与所述子微处理器电路(20)的控制信号输出端口相连的第二光藕耦隔离电路(22)；
一个第四波形整形电路(23)、一个智能MOS开关电路(24)，所述第四波形整形电路(23)、智能MOS开关电路(24)依次串联于所述第二光耦隔离电路(22)的输出端和(8)路开关信号输出端之间；同时所述智能MOS开关电路(24)的工作状态反馈端还通过所述第二光耦隔离电路(22)和一个第二波形整形电路(21)与所述子微处理器电路(20)的MOS开关工作状态监测端口相连；
一个串联在2路传感器模拟信号输入端和所述子微处理器电路(20)之间对模拟信号进行比例调节和滤波处理的信号调理电路(25)；
一个第三波形整形电路(26)和一个第五光耦隔离电路(30)，它们依次串联于所述子微处理器电路(20)的PWM信号输入端口和2路PWM信号输入端之间；
一个第四光耦隔离电路(27)和一个第二网络驱动电路(28)，它们依次串联于所述子微处理器电路(20)的SCI通信端口和LIN接口之间；
以及一个为所述网络子控制器(2)各部分电路提供直流供电电源的子控器稳压电源(29)。
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ID=34763900
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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2004
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