单片机在汽车电控空气悬架系统中的应用.doc

单片机在汽车电控空气悬架系统中的应用(1)
2011-08-06 17:47:16 来源:互联网

关键字:单片机电控空气悬架系统
1 ECAS的组成及原理
电控空气悬架系统由电子控制单元(ECU),高度传感器、空气弹簧、速度传感器、减震器,车高升降控制键盘等组成。ECU通过高度传感器实时检测车身高度,间接获得车身垂直加速度,同时通过速度传感器检测车辆行驶速度。ECU内保存若干指标高度和三级可调阻尼值,指标高度与弹簧的舒适性、驾驶安全性和与应用规范保持一致。车速在不同的行驶条件下由ECU自动执行相应的指标高度,也可由驾驶员手动控制高度和阻尼值。通过比较高度传感器检测结果和指标高度,若高度差超过了一定的公差范围,电磁阀就会被激发,通过充放气将实际高度调整到指标高度。减震器阻尼力共三档,根据车身上升速度、加速度控制减震器,执行相应的阻尼力,从而满足汽车行驶平顺性和乘坐舒适型的要求。电控空气悬架组成结构如图1。


2 ECAS系统各功能模块的设计
ECAS主要由6大功能模块组成,分别是中央处理单元,信号输入模块(即传感器信号),信号输出模块(即控制量的输出),操作界面模块,电源模块,其他模块(外接存储器,RS485通信,系统的升级扩展端口)。
MC9S08GB60
单片机是ECU的核心部件,它要经常处理大量的输入和输出信号,而且要实现高精度和实时控制。本设计采用了美国飞思卡尔公司的加强型8位车用微控制器——MC9S08GB60单片机。该单片机内有64Kflash和4K的E2PROM,高度集成了四个串行通信端口(SCI1,SCI2,SPI,I2C),最多达8个定时器(PWM),8通道的10位A/D转换模块。
信号传感输入模块
该模块主要由3个高度传感器和1个速度传感器构成。车身高度传感器等效电感串联电阻。等效电感0°转角时对应约20mH,-45°转角时对应约8mH,+45°转角时对应约35mH。等效电阻120Ω。为此设计了LC三点式振荡电路来检测车身高度传感器传来的信号,即设计一个正弦波发生器,由TL082元件及外围电路构成,正弦波的频率随高度传感器等效电感的变化而不断变化,而后经比较器出来一个频率随电感不断变化的方波,经三极管放大和光耦隔离后输入到MCU的输入捕捉端口。MCU通过检测这一不断变化的频率来实现对高度传感器传来信号的检测。电路如图2所示,对速度传感器信号的检测也是通过检测其频率实现的,原理同高度传感输入电路类似。

(本文转自电子工程世界:/mcu/2011/0806/)
信号控制输出模块
ECU采用PWM方式输出控制电磁阀的开启,根据当前实际高度与预期调节高度的偏差来输出控制信号。ECU计算电磁阀的调节脉冲长度,如果需要调节的高度量大、由于没有过冲危险,ECU将给出一个长的脉冲,同时,快的上升速度将减小
脉冲长度,这样就能精确控制车辆的高度调节速度,极大的避免了高度的过冲及振荡调节。对于电磁阀的驱动,本设计选用了安森美半导体公司生产的NUD3124继电器驱动芯片。NUD3124(汽车版本)器件的高反向雪崩能量容量(350mJ)可以控制大多数用于汽车应用的继电器。控制信号经过光耦隔离后输出给NUD3124驱动芯片,由NUD