本实用新型涉及一种基于LIN总线的可视化防夹电动车窗系统。
背景技术：
随着现代汽车技术的发展，汽车的电子化、智能化、网络化提高了汽车的舒适性，但同时对于汽车的安全性提出了新要求。电动车窗通过电机来驱动车窗玻璃自动升降，许多电动车窗不具备检测障碍物自行防夹，对乘客存在了一定的安全隐患，特别是年龄较小的儿童乘客。美国交通部颁布FMVSS118，并严格规定轿车和小型货车强制执行该法规。虽然国内还没有相关法律的规定，但在不影响舒适性的前提下，设计一款防夹系统是汽车行业发展的趋势。
根据FMVSS118标准可知:(1)防夹区域定义为从离门窗顶端4-200mm 的区域。(2)防夹阈值力为100N。(3)当遇到障碍物时，车窗电机反向，车窗玻璃下降一段距离后停止，等待用户的进一步指令。防夹功能只在指定的防夹区域开启，准确检测车窗玻璃的实时位置是首要任务。
因此，如何设计出一款具备具备高智能化、操作便捷、安全可靠、结构简单的防夹电动车窗系统，是生产设计过程中无法回避的问题。
技术实现要素：
本实用新型的目的是提供一种具备高智能化、操作便捷、安全可靠、结构简单的基于LIN总线的可视化防夹电动车窗系统。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于LIN总线的可视化防夹电动车窗系统，包括一个主控单元和一组子控制单元，车窗和子控制单元一一回应；主控单元包括主控制器及与其信号相接的车载液晶控制屏；子控制单元包括子控制器、位置检测装置、电流检测装置、电机驱动装置；子控制器和主控制器信号通过LIN总线信号相接，两者之间设置有LIN 收发器，LIN收发器还和车载液晶控制屏信号相接；位置检测装置、电流检测装置、电机驱动装置分别和子控制器、车窗电机相接。
进一步的，主控制器设置有PC机调试接口，还包括12V车载电源，主控制器、LIN收发器和12V车载电源相接，主控制器和12V车载电源之间设置有稳压模块。
进一步的，主控器为FreeScale公司的MC9S12VR64芯片，子控制器为 FreeScale公司的MM912F634芯片，MM912F634芯片内置集成稳压器、电流放大器、LIN物理接口、大电流高低端驱动、温度传感器、模数转换模块；车载液晶控制屏的型号为Z2104电阻屏，内置VGA控制板，与主控制器通过串口进行通信。
进一步的，位置检测检测装置设置有英飞凌公司的TLE4923霍尔传感器，其输出端设置有无源低通滤波器，经无源低通滤波器直接连到子控制器 MM912F634芯片的PTB0口。
进一步的，电机驱动装置为继电器控制驱动式，继电器型号为松下公司的 ACT212。MM912F634芯片集成了高低端驱动器，可直接对ACT212进行控制，无需外搭继电器驱动电路。
进一步的，电流检测装置包括一段串入电机回路的康铜丝，其阻值为 0-15mΩ。
本实用新型的有益效果：一个主控单元、一组子控制单元、车载液晶控制屏通过LIN总线相互关联在一起，使得驾驶员可以通过液晶控制屏对每个车窗进行控制，提高了车窗控制的便捷性及智能化程度。选取FreeScale公司的 MM912F634为车窗控制器，电机驱动采用ACT212继电器方式，MM912F634 集成了高低端驱动器，可直接对ACT212进行控制，无需外搭继电器驱动电路，简化了结构及成本。同时，本系统具备生产工艺简单、兼容性好、成本低、抗外界干扰能力强，能够有效解决安全隐患，提高汽车的安全性能的优点。
以下将结合附图和实施例，对本实用新型进行较为详细的说明。
附图说明
图1为本实用新型的结构框图。
图2为本实用新型的子控制器的资源配置图。
图3为本实用新型的驱动电流检测原理图。
图4为本实用新型的电流检测装置的电路图。
图5为子控制器系统的工作原理图。
具体实施方式
实施例，如图1至图5所示一种基于LIN总线10的可视化防夹电动车窗系统，其包括一个主控单元1和一组子控制单元2，车窗和子控制单元2一一回应；主控单元1包括主控制器3及与其信号相接的车载液晶控制屏4；子控制单元2包括子控制器5、位置检测装置6、电流检测装置7、电机驱动装置 8；子控制器5和主控制器3信号通过LIN总线10信号相接，两者之间设置有LIN收发器11，LIN收发器11还和车载液晶控制屏4信号相接；位置检测装置6、电流检测装置7、电机驱动装置8分别和子控制器5、车窗电机12 相接。
主控制器3设置有PC机调试接口，还包括12V车载电源13，主控制器3、 LIN收发器11和12V车载电源13相接，主控制器3和12V车载电源13之间设置有稳压模块14。
主控器为FreeScale公司的MC9S12VR64芯片，子控制器5为FreeScale 公司的MM912F634芯片，MM912F634芯片内置集成稳压器、电流放大器、 LIN物理接口、大电流高低端驱动、温度传感器、模数转换模块；车载液晶控制屏4的型号为Z2104电阻屏，内置VGA控制板，与主控制器3通过串口进行通信。
位置检测检测装置设置有英飞凌公司的TLE4923霍尔传感器，其输出端设置有无源低通滤波器，经无源低通滤波器直接连到子控制器5MM912F634 芯片的PTB0口。PTB0为定时器的一个捕捉通道，可直接对霍尔传感器的脉冲信号进行计数。车窗升降方式一般分为钢丝式和机械手臂式，本系统采用的机械手臂式，车窗的上升、下降主要通过车窗电机12及机械手臂实现，机械手臂采用交叉式，随着电机的转动，两个交叉手臂的交叉角度会发生变化，进而使车窗的驱动力臂变化，最终车窗玻璃将随着电机的正反转实现升降。在车窗玻璃升降过程中，升降距离跟电机的转数成比例，电机的转子旋转，会使霍尔传感器产生脉冲信号，MM912F634将霍尔脉冲信号进行计数，通过多次实际测量获取参考基准值，根据参考值可计算出当前车窗玻璃的位置，同时将参考基准值通过LIN总线10传到主控单元1中进行保存，各车窗的子控制器5可根据车窗玻璃当前所处的区域判断是否启动防夹功能。由于车窗结构存在磨损，主控单元1可自行对每一个车窗进行校正。
电机是实现电动车窗升降的执行器，每个车窗均配有一个直流电机，通过机械传动实现车窗自行升降，电机驱动可采用两种方式:一种采用MOSFET 搭制的H桥电路，成本较高但性能稳定；另一种采用继电器控制，成本较低且控制简单。本基于LIN总线10的可视化防夹电动车窗系统中的电机驱动装置8为继电器控制驱动式，继电器型号为松下公司的ACT212。
电流检测装置7包括一段串入电机回路的康铜丝，康铜丝具有较低的电阻温度系数，较宽的使用温度范围，加工方便，具有良好的焊接性能，可根据实际调试情况进行调整阻值大小，其阻值为0-15mΩ。根据说明书附图图4 及电路理论可得：
u(t)＝i(t)×R14×(R16/R15+1)＝0.11i(t) (1)
电机电枢电流经过康铜丝转换成电压信号，经过滤波、放大直接接入 MM912F634的A/D通道，MM912F634的A/D转换精度为10位，由式(1)可得A/D转换结果uAD(t)
u(t)＝5/210×uAD(t) (2)
由式(2)可知，直流电机的电枢电流与A/D转换结果uAD(t)之间是线性关系，因此，电机轴负载转矩与A/D转换结果之间也是线性关系，选择A/D 转换结果的变化率作为障碍物检测的判断指标是合理的。MM912F634对A/D 转换数据进行处理，确定当前的车窗运行状态，进行车窗的智能防夹，同时与主控单元1进行总线通信，随时发送子系统状态。
主控制器3中的主控系统软件设计基于嵌入式实时操作系统，将μC-OS Ⅱ实时操作系统移植到MC9S12VR64中，每个车窗防夹为系统的一个任务，同时车身的其他控制也可以以任务的形式添加到主控系统之中。每个子系统采用中断的方式进行检测、控制，提高了系统的实时响应性。
由于MM912F634没有集成E2-PROM，车窗的阈值电流ION、车窗位置计数值count，均需要通过LIN总线10发送到主控单元1中进行保存，在上电启动时，需要通过LIN总线去读取车窗位置#主控的触摸输入，控制 ACT212实现车窗的升降，在运行过程中实时对电枢电流进行采集，与阈值电流进行比较，同时要确定车窗的位置是否在防夹区域内，由于电机启动时，电枢的瞬时电流可能会高于阈值电流，在启动检测电流时，需要一定的时间延时。若车窗的电流>ION，车窗又在防夹区域内，则控制继电器实施防夹。在车窗升降的过程中，MM912F634需要对霍尔脉冲信号进行计数，实时测量车窗位置，在防夹过程结束后，子控制器55需要将当前的车窗状态参数通过 LIN总线10反馈给主控器并进行显示。
以上结合附图对本实用新型进行了示例性描述。显然，本实用新型具体实现并不受上述方式的限制。只要是采用了本实用新型的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进；或未经改进，将本实用新型的上述构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本实用新型的保护范围之内。