LIN总线技术在新能源汽车空调中的应用
摘要：近几年，LIN总线技术得到了快速发展和广泛应用，研究其在新能源汽车空调系统中的应用有着重要意义。本文首先对LIN 总线技术相关内容做了概述，并结合实际案例，从LIN总线网络架构、空调系统原理以及调度表三方面，对LIN总线技术在新能源汽车空调系统中的应用进行了分析。
关键字：汽车空调、LIN总线、调度表
1.前言
随着汽车技术和网络通信技术的发展，汽车信息通信的网络化是必然趋势。LIN（Local Interconnect Network局部互联网）是面向汽车低端分布式应用的低成本、低速率、串行通信总线。它主要用作现有汽车CAN网络的辅助网络或子网络，为不需要用到CAN的装置提供较为完善的网络功能，包括空调控制、后视镜、车门模块、座椅控制、照明灯控制等。在带宽要求不高、功能简单、实时性要求低的场合，使用LIN总线可有效地简化网络线束、降低成本、提高通讯效率和可靠性。图1.1为特斯拉Medel S7控制器局域网络框图。
图1.1 特斯拉Medel S7控制器局域网络框图
2.LIN总线技术概述
做为车载网络中最常用的总线，LIN总线和CAN总线的区别如表1所示。LIN提供了一套可以节约成本而且非常有效的总线通信，该通信系统不需要带宽和CAN的多功能性。
表1 LIN总线与CAN总线的区别
指标
LIN
CAN
媒体访问控制方式
单主/多从方式
多主方式
典型速率（Kbit/s）
2.1-19.6
62.5-500
信息标识符ID（bit）
6
11/29
典型节点数
2-10
4-20
位/字节编码方式
NRZ 8N1（UART）
NRZw位填充
汽车互联网
每帧信息数据量（Byte）
2,4或8
0-8
每4字节发送时间（ms）
3.5（20Kbit/s时）
0.8（125Kbit/s时）
错误检测
8位累加和
15位CRC
物理层
单线，12V
双绞线，5V
石英/陶瓷振荡器
主节点要，从节点不要
每个节点都要
网络相对成本
0.5
1
通过LIN总线传输的实体为帧，一个报文帧结构如图2.1所示，它包含：帧头（Header）和响应（Response）。帧头包含：间隔域（Break field），同步域（Sync field）和受保护的标识符域（Protected indentifier field）。响应包含：数据域（Data1~N），校验和（Checksum）。
图2.1 LIN总线报文帧结构
LIN总线协议的核心特性是使用进度表(schedule table)。进度表有助于保证总线不出现过载的情况，他们同样是保证信号定期传输的核心组件。在一组LIN节点中只有主节点任务才可以启动通讯保证了行为的确定性。一个LIN协议的调度表可以有多个，具体使用哪一个调度表由主节点进行控制。
3.网络架构设计
在新能源汽车电子控制单元中，涉及汽车安全以及动力的系统，如汽车发动机、ABS、整车控制器VCU等单元采用CAN网络控制方式，而对于小型系统，如电动门窗、照明灯、空调系统等，往往采用LIN网络控制。图3.1为某新能源汽车空调系统的网络架构图。
图3.1 某新能源汽车空调系统网络架构
空调控制器是新能源汽车空调控制系统的核心单元，它做为LIN总线的主节点，接收来自VCU和车身各节点的CAN总线数据，提取有效指令，并结合用户的操作界面设置，通过LIN网络发送给各从节点相应的控制信号。它同时轮寻各从节点的工作状态，最终再将空调系统的运行状况通过CAN总线反馈到VCU节点。实现了空调系统与整车控制系统的交互，保证空调系统在完全受控状态下有效可靠地运行。
4.空调控制系统原理
新能源汽车空调控制系统主要由电源模块、温度传感器模块、伺服电机控制模块、鼓风电机控制模块、风PTC加热器控制模块、LIN通讯模块等组成。其中，鼓风电机、三种风门伺服电机、风PTC加热器均通过同一根LIN线与控制器进行通讯，这与传统硬线连接模式相比较，大大简化了线束的设计。
鼓风电机将工作状态包括转速、电流、上升速度、故障类别等信息通过LIN总线反馈给主机控制器，风PTC加热器将工作状态包括高压电压、电流、功率、温度、故障类别等信息通过LIN总线反馈给主机控制器。同时，各传感器（包括蒸发器/室内外/出风口温度传感器、阳关传感器、压力传感器、水温传感器等）信息与LIN总线上的鼓风电机/PTC加热器的工作信息均通过CAN总线与整车进行共享，提高了这个系统控制的可靠性。其空调系统控制原理图如图4.1所示。