基于CAN總線(xiàn)的自動(dòng)離合器控制器設計

　?。?） 數據采集模塊本系統采集的數據主要有三種類(lèi)型： 開(kāi)關(guān)量、模擬量、頻率量。開(kāi)關(guān)量主要是指點(diǎn)火信號和駕駛員的掛檔信號等， 通過(guò)單片機的I/O 口采集。

　　XC878CM 單片機片內集成一個(gè)帶有8 路模擬輸入選擇的高性能10 bit 模數轉換器， 可方便地用于模擬量的采集。XC878CM 內含的CCU6 模塊可配置工作在捕獲模式， 用于采集車(chē)速傳感器發(fā)送來(lái)的頻率量信號。由于汽車(chē)環(huán)境干擾較大， 信號采集電路需添加濾波、電壓調理等電路。此外， 對于頻率量采集， 由于接收的是脈沖信號， 還需要使用施密特觸發(fā)器進(jìn)行脈沖信號的整形。

　　2.2 電機驅動(dòng)電路設計

　　離合器執行機構采用12 V 直流電機驅動(dòng)， 單片機采用脈寬調制PWM 技術(shù)控制電機轉速。PWM 調速方法以控制簡(jiǎn)單、動(dòng)態(tài)響應效果好、調速范圍寬等優(yōu)點(diǎn)成為應用十分廣泛的調速方法。

　　對直流電機轉動(dòng)方向的控制需要通過(guò)搭建H橋電路實(shí)現， 由于自行搭建的H 橋電路及柵極驅動(dòng)電路往往在可靠性方面很難保證。因此，本文選擇了集成的電機驅動(dòng)芯片BTS7810K 來(lái)驅動(dòng)離合器執行電機。芯片BTS7810K 是一款全橋電機驅動(dòng)芯片， 其內部集成了H 橋電機驅動(dòng)電路及柵極驅動(dòng)電路， 其工作頻率高達1 kHz 以上，可方便可靠地實(shí)現對直流電機的控制。BTS7810K 正常工作模式的輸入輸出特性如表1 所示。

表1 BTS7810K 輸入輸出特性

　　電機驅動(dòng)電路如圖2 所示， 單片機使用一個(gè)I/O 口輸出控制電機轉向， 一路PWM 輸出控制電機轉速。兩路控制信號通過(guò)一個(gè)與門(mén)和兩個(gè)非門(mén)組成的接口電路連接到驅動(dòng)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(wèn)題的出現，提高系統的安全性和可靠性。

圖2 電機驅動(dòng)電路

　　2.3 CAN 節點(diǎn)接口設計

　　CAN 總線(xiàn)是德國B(niǎo)osch 公司20 世紀90 年代初為解決現代汽車(chē)中眾多控制與測試儀器之間的信息交換而開(kāi)發(fā)的一種串行通信協(xié)議網(wǎng)絡(luò )[ 3]。它具有傳輸速率高、可靠性強和實(shí)時(shí)性好等特點(diǎn)， 正好符合ACS 與發(fā)動(dòng)機協(xié)調控制的通信需要。對發(fā)動(dòng)機和離合器進(jìn)行綜合控制，充分利用發(fā)動(dòng)機電子控制系統控制發(fā)動(dòng)機轉速及時(shí)、準確的特點(diǎn)， 使之與離合器相互協(xié)調配合， 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)。