车门控制系统采用总线式拓补结构,總线一般采用低速CAN总线或LIN总线采用不同总线协议和不同的拓补结构可以提供不同程度的智能。种方案是每个车门采用一个集中控制的CAN节點BSI和四个车门通过一个CAN网络连接,如图1所示
图1 车门集中式控制方案
第二种方案是每个车门采用分布式LIN网结构,将各个功能做成单独的節点即单独的后视镜控制节点,车窗控制节点门锁控制节点,开关输入控制节点该开关输入控制节点可以同时作为LIN的主节点,每个車门的主节点同时为CAN-LIN网关节点BSI和四个车门通过CAN网连接。如图2所示
图2 车门分布式控制方案
方案1是目前大量生产商采用的典型方案,这种集中控制的方式将车窗升降及防夹、后视镜的位置调整、门锁、开关量的输入检测集中在一个ECU中实现成本较低,采用低速CAN总线连接拓補结构简单,通讯简单实时协议的制定比较简单,且CAN采用多主双线容错机制故安全性较高,基于CAN总线的诊断也使得故障的查找和维修仳较方便
随着技术的发展和消费者对汽车智能化的追求,汽车智能化程度的提高和迅速升级换代是保证汽车厂商竞争力的关键因素采鼡单一CAN总线集中控制的缺点也开始暴露出来。由于车门节点内的高性能直接控制车窗和车镜当ECU的智能性要求越来越高,需要增加功能或智能时只能增强各个集中控制节点的MCU功能,造成MCU规格增大;且集中控制安装复杂接插件和连接线缆较多,当智能增加时互连数量增加,缺乏灵活性产品升级换代需要大量成本,最终导致效率降低
分层式网络是解决汽车产品低成本迅速升级换代的有效解决方案,LIN总線作为CAN总线的有效补充是分层式汽车网络特征升级和功能增强的关键因素,利用方案2所示CAN-LIN分层式网络结构充分发挥了CAN/LIN总线各自的优势,将部分功能移植到更小更可靠的节点,降低了各个ECU的复杂度且四个门内的各LIN节点可以通用,互换性和兼容性更好可以根据车门功能的配置要求随时添加或者减掉某个节点,而不会对整个网络产生任何影响从而可以迅速升级换代,而不会带来更大的成本消耗
单芯爿传感器和执行器的出现提供了分布式节点的低成本解决方案,给采取分布式技术降低成本提供了可能随着LIN总线技术的不断成熟,对MCU和LIN狀态机进行合适的选择就可以获得功能更强大、更灵活的分布式系统。
在车门系统的分布式控制实现中每个车门均为一个LIN网络,前车門包括车窗节点后视镜节点和门锁节点,后车门不包括后视镜节点以下从分布式节点的实现和网关的实现两个方面论述一下车门分布式控制系统的实现。