基于CAN總線(xiàn)的電控自動(dòng)離合器控制器設計

　　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。

　　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 )。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)。

　　CAN節點(diǎn)硬件電路主要包括：帶有CAN控制器的微控制器和用于數據收發(fā)的CAN收發(fā)器。本文選用的微處理器XC878CM帶有片內的CAN控制器，主要負責CAN的初始化和數據處理。MultiCAN模塊集成了除收發(fā)器外CAN總線(xiàn)控制器的所有功能。此外，MultiCAN還具有先進(jìn)的驗收濾波功能、先進(jìn)的數據管理、先進(jìn)的中斷管理等優(yōu)良特性。CAN的收發(fā)器種類(lèi)很多，本設計中選用英飛凌公司的高速收發(fā)器IFX1050G。

　　3 軟件設計

　　電控單元ECU的控制軟件主要由離合器控制程序和CAN總線(xiàn)通信程序組成。

　　3.1 離合器控制軟件設計

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

　　其中分離控制程序比較簡(jiǎn)單，ECU得到分離指令后，離合器全速分離，并且準確地在完全分離點(diǎn)停止即可。離合器的控制難點(diǎn)在于起步結合控制。離合器的起步結合過(guò)程既要保證車(chē)輛起步的平穩性、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(cháng)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合量進(jìn)行控制外，還要對離合器的結合速度進(jìn)行控制，并通過(guò)與發(fā)動(dòng)機的協(xié)調控制，提高控制效果。

　　3.2 CAN通信協(xié)議設計

　　CAN通信協(xié)議包括物理層、數據鏈路層和應用層。物理層和數據鏈路層是通過(guò)硬件實(shí)現的，在使用CAN通信時(shí)，需要開(kāi)發(fā)者自行定義應用層協(xié)議。構造應用層協(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。設計要考慮的主要因素有數據傳輸的實(shí)時(shí)性要求、數據的相對重要程度、與數據相關(guān)的應用控制算法對數據的時(shí)間要求等。國際上存在一些現有的標準，如CANopen、SAEJ1939等。在一些利用簡(jiǎn)單的通信協(xié)議就可以滿(mǎn)足要求的情況下，采用復雜的協(xié)議會(huì )造成資源浪費，用戶(hù)在應用時(shí)也會(huì )覺(jué)得諸多不便，反而限制了靈活性。本文設計的CAN總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )中僅有離合器控制器和發(fā)動(dòng)機控制器兩個(gè)節點(diǎn)。針對僅有兩個(gè)節點(diǎn)的實(shí)驗平臺，本文從協(xié)議實(shí)現的代碼量、目標系統的信息量、軟件的開(kāi)發(fā)成本等角度出發(fā)，定義一種簡(jiǎn)單可靠的CAN協(xié)議。

　　4 CAN通信測試實(shí)驗

　　本文實(shí)驗是在自行搭建的離合器模擬實(shí)驗平臺上進(jìn)行的。本實(shí)驗平臺是由離合器控制板、加速踏板、剎車(chē)踏板、相關(guān)傳感器、離合器執行機構及發(fā)動(dòng)機模擬控制板組成。離合器控制板與發(fā)動(dòng)機模擬控制板之間通過(guò)CAN總線(xiàn)通信。

　　本文提出了一套電控自動(dòng)離合器的控制器方案，并進(jìn)行了系統的軟硬件開(kāi)發(fā)，初步實(shí)現了自動(dòng)離合器的基本功能，設計了CAN總線(xiàn)接口。在實(shí)驗平臺上驗證了控制器方案及CAN通信模塊的可行性和可靠性，為實(shí)車(chē)試驗打下基礎。