基于CAN總線的電控自動離合器控制器設(shè)計(jì)

　　單片機(jī)使用一個(gè)I/O口輸出控制電機(jī)轉(zhuǎn)向，一路PWM輸出控制電機(jī)轉(zhuǎn)速。兩路控制信號通過一個(gè)與門和兩個(gè)非門組成的接口電路連接到驅(qū)動芯片的輸入端IH1、IH2。這樣做是為了保證兩個(gè)輸入端不同時(shí)為高電平，防止橋臂直通問題的出現(xiàn)，提高系統(tǒng)的安全性和可靠性。

　　2.3 CAN節(jié)點(diǎn)接口設(shè)計(jì)

　　CAN總線是德國Bosch公司20世紀(jì)90年代初為解決現(xiàn)代汽車中眾多控制與測試儀器之間的信息交換而開發(fā)的一種串行通信協(xié)議網(wǎng)絡(luò)。它具有傳輸速率高、可靠性強(qiáng)和實(shí)時(shí)性好等特點(diǎn)，正好符合ACS與發(fā)動機(jī)協(xié)調(diào)控制的通信需要。對發(fā)動機(jī)和離合器進(jìn)行綜合控制，充分利用發(fā)動機(jī)電子控制系統(tǒng)控制發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速及時(shí)、準(zhǔn)確的特點(diǎn)，使之與離合器相互協(xié)調(diào)配合，將有利于離合器取得更好的控制效果，進(jìn)而提高換擋品質(zhì)。

　　CAN節(jié)點(diǎn)硬件電路主要包括：帶有CAN控制器的微控制器和用于數(shù)據(jù)收發(fā)的CAN收發(fā)器。本文選用的微處理器XC878CM帶有片內(nèi)的CAN控制器，主要負(fù)責(zé)CAN的初始化和數(shù)據(jù)處理。MultiCAN模塊集成了除收發(fā)器外CAN總線控制器的所有功能。此外，MultiCAN還具有先進(jìn)的驗(yàn)收濾波功能、先進(jìn)的數(shù)據(jù)管理、先進(jìn)的中斷管理等優(yōu)良特性。CAN的收發(fā)器種類很多，本設(shè)計(jì)中選用英飛凌公司的高速收發(fā)器IFX1050G。

　　3 軟件設(shè)計(jì)

　　電控單元ECU的控制軟件主要由離合器控制程序和CAN總線通信程序組成。

　　3.1 離合器控制軟件設(shè)計(jì)

　　離合器的控制程序包括三個(gè)部分：離合器分離控制程序、起步結(jié)合控制程序、換擋結(jié)合控制程序。

　　其中分離控制程序比較簡單，ECU得到分離指令后，離合器全速分離，并且準(zhǔn)確地在完全分離點(diǎn)停止即可。離合器的控制難點(diǎn)在于起步結(jié)合控制。離合器的起步結(jié)合過程既要保證車輛起步的平穩(wěn)性、舒適性、起步不熄火，又要保證起步的快速性，減少滑摩功的產(chǎn)生，延長離合器使用壽命。因此，要取得較好的控制效果除了對離合器的結(jié)合量進(jìn)行控制外，還要對離合器的結(jié)合速度進(jìn)行控制，并通過與發(fā)動機(jī)的協(xié)調(diào)控制，提高控制效果。

　　3.2 CAN通信協(xié)議設(shè)計(jì)

　　CAN通信協(xié)議包括物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng)用層。物理層和數(shù)據(jù)鏈路層是通過硬件實(shí)現(xiàn)的，在使用CAN通信時(shí)，需要開發(fā)者自行定義應(yīng)用層協(xié)議。構(gòu)造應(yīng)用層協(xié)議的主要任務(wù)是ID分配、定義消息周期、確定信號與消息的映射關(guān)系。設(shè)計(jì)要考慮的主要因素有數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性要求、數(shù)據(jù)的相對重要程度、與數(shù)據(jù)相關(guān)的應(yīng)用控制算法對數(shù)據(jù)的時(shí)間要求等。國際上存在一些現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)，如CANopen、SAEJ1939等。在一些利用簡單的通信協(xié)議就可以滿足要求的情況下，采用復(fù)雜的協(xié)議會造成資源浪費(fèi)，用戶在應(yīng)用時(shí)也會覺得諸多不便，反而限制了靈活性。本文設(shè)計(jì)的CAN總線網(wǎng)絡(luò)中僅有離合器控制器和發(fā)動機(jī)控制器兩個(gè)節(jié)點(diǎn)。針對僅有兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)平臺，本文從協(xié)議實(shí)現(xiàn)的代碼量、目標(biāo)系統(tǒng)的信息量、軟件的開發(fā)成本等角度出發(fā)，定義一種簡單可靠的CAN協(xié)議。

　　4 CAN通信測試實(shí)驗(yàn)

　　本文實(shí)驗(yàn)是在自行搭建的離合器模擬實(shí)驗(yàn)平臺上進(jìn)行的。本實(shí)驗(yàn)平臺是由離合器控制板、加速踏板、剎車踏板、相關(guān)傳感器、離合器執(zhí)行機(jī)構(gòu)及發(fā)動機(jī)模擬控制板組成。離合器控制板與發(fā)動機(jī)模擬控制板之間通過CAN總線通信。

　　本文提出了一套電控自動離合器的控制器方案，并進(jìn)行了系統(tǒng)的軟硬件開發(fā)，初步實(shí)現(xiàn)了自動離合器的基本功能，設(shè)計(jì)了CAN總線接口。在實(shí)驗(yàn)平臺上驗(yàn)證了控制器方案及CAN通信模塊的可行性和可靠性，為實(shí)車試驗(yàn)打下基礎(chǔ)。