基于LIN總線的汽車雨刮控制系統(tǒng)設(shè)計

3.5 電機驅(qū)動模塊

電機驅(qū)動模塊是系統(tǒng)的核心部分，其承擔著雨刷電機的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，以及檢測電流的變化，當雨刷遇堵轉(zhuǎn)時則作出相應(yīng)的處理。出于成本及穩(wěn)定性等多方面因素的考慮，選用Freescale的汽車電子芯片MM908E625，用于開發(fā)汽車分布式控制單元，該芯片取代了傳統(tǒng)的MCU、H橋驅(qū)動器和LIN物理層收發(fā)器的解決方案，有效降低了外圍器件的數(shù)量，且減小了成本。

模塊采用MM908E625直接控制雨刷繼電器的方法，繼電器選用歐姆龍的G5CA-1A-E，并利用H橋低端通道的電流反饋功能實時監(jiān)控電機的工作狀態(tài)。通過模擬多路復(fù)用器選擇相應(yīng)的H橋低端通道，并采用MCU上的ADC監(jiān)測該電流來判斷電機是否堵轉(zhuǎn)，當電流大于某一閾值時，故障信息會被單片機采集，并進行相應(yīng)處理，并通過LIN總線傳輸?shù)街骺貑卧囊壕溜@示。片內(nèi)集成的LIN物理層收發(fā)器通過MCU上的ESCI模塊實現(xiàn)LIN協(xié)議的數(shù)據(jù)鏈路層驅(qū)動器，從而實現(xiàn)LIN總線通訊的功能。子單元控制芯片引腳使用情況，如圖3所示。

4 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計

電機檢測模塊對電機的運行狀態(tài)進行檢測，然后將不同的檢測信息分別發(fā)送給消息解析模塊和電機控制模塊，通過這些檢測信息，對電機進行有效的控制。檢測信息經(jīng)解析處理后，分別發(fā)送給LIN通信和功能處理模塊，LIN模塊將信息發(fā)送到LIN總線上，實現(xiàn)系統(tǒng)和網(wǎng)關(guān)的通信。診斷模塊將從功能處理模塊上獲得的故障信息進行診斷，也同樣通過LIN通信模塊和網(wǎng)絡(luò)進行通信。電機控制模塊通過接收到的檢測信息，來判斷雨刷電機的轉(zhuǎn)速，再將輸出轉(zhuǎn)速和檢測轉(zhuǎn)速進行對比，經(jīng)優(yōu)化算法得出更為優(yōu)化的控制。

由于MM908E625內(nèi)部并未集成EEPROM，因此雨刷電機的閾值電流等信息需通過LIN總線發(fā)送到主控單元進行保存，系統(tǒng)上電啟動時，再進行初始化。此外通過LIN總線去讀取主控單元的觸摸輸入信號，以控制雨刷電機的運轉(zhuǎn)。在運行過程中，實時采集電樞的電流，判斷是否大于閾值電流IM，若電流值大于閾值電流3次，則將雨刷電機復(fù)位，停止刮水動作。此過程中，子控制器將當前雨刷的狀態(tài)參數(shù)通過LIN總線實時反饋給主控器并進行顯示。子系統(tǒng)軟件流程如圖4所示。

5 實驗測試

圖5所示為智能雨刷控制系統(tǒng)工作時，使用示波器采集到的LIN總線上報文幀的信號波形。從圖中顯示的兩個報文幀可看出，每個報文幀由幀頭和響應(yīng)組成，兩個報文中間是中斷場。圖中信號的峰值電壓為11.72 V，表明LIN總線采用12 V供電模式。電樞電流的正常值為6 A，人為使電機堵轉(zhuǎn)時，電流上升至10 A，在經(jīng)過一段時間后，雨刷電機復(fù)位，停止刮水動作。經(jīng)反復(fù)測試，該系統(tǒng)可根據(jù)雨量大小對雨刮運轉(zhuǎn)速度進行智能控制，實現(xiàn)預(yù)期的智能控制。

6 結(jié)束語

本文介紹了基于LIN總線的智能雨刷系統(tǒng)設(shè)計，通過紅外傳感、電流檢測和主控液晶進行了檢測控制，并可根據(jù)雨量大小對雨刮運轉(zhuǎn)速度進行智能控制，無需駕駛員手動控制。同時將其接入LIN網(wǎng)絡(luò)，簡化了硬件結(jié)構(gòu)、提高了安全性且降低了成本。實驗結(jié)果證明，該系統(tǒng)運行穩(wěn)定，達到了預(yù)期的功能。