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基于CAN总线的电控自动离合器控制器设计

2012-10-24 10:25
月城清浅
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  进入21世纪,随着汽车的普及,人们对汽车的舒适性和安全性的要求也越来越高,而手动档汽车因其繁重的选换档及离合器操作增加了驾驶难度。对于驾驶新手而言,又会产生坡道起步易熄火、油耗大、离合器磨损严重等问题。自动档汽车虽然驾驶操作简单,但其造价高,开发难度大。本文设计的电控自动离合器ACS(Automatic Clutch System)是在手动变速箱基础上安装电控系统,取消离合踏板,实现自动离合。ACS的优势十分明显:与手动挡相比,其驾驶操控更为简单,具有加速快、驾驶舒适的特点;与自动变速器汽车相比,ACS具有造价便宜、维修方便、经济、省油。

  1 系统功能

  ACS将现代电子控制技术用于控制干式摩擦离合器,模拟优秀驾驶员的操纵动作和感觉,实现最佳的离合器结合规律,其实质是为汽车驾驶员配备一个操纵离合器的机械人,实现自动离合器的功能。本文设计的ACS控制器主要实现了如下几大功能。

  (1)换档离合:控制器接收到换档信号后,离合器迅速自动分离,换档到位后离合器自动结合,结合规律由电控单元依据汽车行驶工况确定。

  (2)坡道起步:驾驶员踩制动踏板,启动发动机,将换档手柄置于一档或倒档,松开手制动器,解除制动后不踩油门踏板汽车能够自动慢速行驶,起步平稳,冲击小,不熄火。

  (3)熄火保护:汽车行驶过程中,车速和发动机转速低于设定值后离合器自动分离,车速和发动机转速高于设定值后离合器再自动结合。

  (4)CAN通信:ACS控制器通过CAN总线接口与发动机控制器实现数据通信,为离合器与发动机的协调控制提供数据支持。

  2 系统的硬件设计

  2.1 控制器组成

     本系统的微处理器选用英飞凌高性能的8位微处理器XC878CM,工作频率最高可达27MHz,其片内硬件资源十分丰富,片内集成了MultiCAN控制器、捕获/比较单元6(CCU6)、高性能ADC模块等。XC878CM出色的性能完全满足本系统的设计需要。本系统的硬件部分主要包括电源模块、数据采集模块、CAN通信模块、执行电机驱动模块等。

  (1)电源模块整车低压控制系统通过12V电池供电,8位MCU采用5V供电。所以本系统需要采用电源芯片进行电压的转换和隔离。本系统选用英飞凌电源芯片TLE4290,该芯片可提供稳定的5V电压,误差在2%以内,输入电压最高可达42V。经测试,其工作可靠,满足系统要求。

  (2)CAN通信模块CAN通信模块使用XC878CM片内MultiCAN控制器和英飞凌高速CAN收发器IFX1050G作为CAN通信的硬件组成。CAN模块负责离合器控制器和发动机控制器之间的数据交换和共享,为发动机与离合器的协调控制提供数据通信支持。

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