單片機(jī)在汽車電控空氣懸架系統(tǒng)中的應(yīng)用

引言

　　空氣懸架主要有被動(dòng)懸架和可控電子懸架兩種。被動(dòng)懸架一定程度上抑制和降低了車體和車輪的動(dòng)載和振動(dòng)，保證了車輛行駛安全性和乘坐舒適型。但由于被動(dòng)懸架的剛度和阻尼系數(shù)一般按經(jīng)驗(yàn)選取，只在特定環(huán)境下是最優(yōu)，而一旦載荷，路況，速度等因素發(fā)生變化，被動(dòng)懸架不能隨之而自動(dòng)調(diào)節(jié)，更不能手動(dòng)調(diào)節(jié)。為了克服這一缺陷，電子空氣懸架系統(tǒng)（ECAS）由此產(chǎn)生。ECAS是目前最先進(jìn)的汽車懸架系統(tǒng)，它可以隨著路況，載荷，速度等變化因子自動(dòng)調(diào)節(jié)懸架剛度，車身高度，減少了空氣消耗，且具有反應(yīng)迅速，安裝容易，操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，因此可控電子懸架已經(jīng)成為汽車電子領(lǐng)域研究的一個(gè)熱門課題，其有著廣闊的發(fā)展前景。

　　1 ECAS的組成及原理

　　電控空氣懸架系統(tǒng)由電子控制單元（ECU），高度傳感器、空氣彈簧、速度傳感器、減震器，車高升降控制鍵盤等組成。ECU通過(guò)高度傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)車身高度，間接獲得車身垂直加速度，同時(shí)通過(guò)速度傳感器檢測(cè)車輛行駛速度。ECU內(nèi)保存若干指標(biāo)高度和三級(jí)可調(diào)阻尼值，指標(biāo)高度與彈簧的舒適性、駕駛安全性和與應(yīng)用規(guī)范保持一致。車速在不同的行駛條件下由ECU自動(dòng)執(zhí)行相應(yīng)的指標(biāo)高度，也可由駕駛員手動(dòng)控制高度和阻尼值。通過(guò)比較高度傳感器檢測(cè)結(jié)果和指標(biāo)高度，若高度差超過(guò)了一定的公差范圍，電磁閥就會(huì)被激發(fā)，通過(guò)充放氣將實(shí)際高度調(diào)整到指標(biāo)高度。減震器阻尼力共三檔，根據(jù)車身上升速度、加速度控制減震器，執(zhí)行相應(yīng)的阻尼力，從而滿足汽車行駛平順性和乘坐舒適型的要求。電控空氣懸架組成結(jié)構(gòu)如圖1。

　　2 ECAS系統(tǒng)各功能模塊的設(shè)計(jì)

　　ECAS主要由6大功能模塊組成，分別是中央處理單元，信號(hào)輸入模塊（即傳感器信號(hào)），信號(hào)輸出模塊（即控制量的輸出），操作界面模塊，電源模塊，其他模塊（外接存儲(chǔ)器，RS485通信，系統(tǒng)的升級(jí)擴(kuò)展端口）。

　　2.1 MC9S08GB60

　　單片機(jī)是ECU的核心部件，它要經(jīng)常處理大量的輸入和輸出信號(hào)，而且要實(shí)現(xiàn)高精度和實(shí)時(shí)控制。本設(shè)計(jì)采用了美國(guó)飛思卡爾公司的加強(qiáng)型8位車用微控制器——MC9S08GB60單片機(jī)。該單片機(jī)內(nèi)有64Kflash和4K的E2PROM，高度集成了四個(gè)串行通信端口（SCI1,SCI2,SPI,I2C），最多達(dá)8個(gè)定時(shí)器（PWM），8通道的10位A/D轉(zhuǎn)換模塊。