基于CAN總線的自動離合器控制器設計

　?。?） 數(shù)據(jù)采集模塊本系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)主要有三種類型： 開關量、模擬量、頻率量。開關量主要是指點火信號和駕駛員的掛檔信號等， 通過單片機的I/O 口采集。

　　XC878CM 單片機片內集成一個帶有8 路模擬輸入選擇的高性能10 bit 模數(shù)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， 用于采集車速傳感器發(fā)送來的頻率量信號。由于汽車環(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)器進行脈沖信號的整形。

　　2.2 電機驅動電路設計

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

　　對直流電機轉動方向的控制需要通過搭建H橋電路實現(xiàn)， 由于自行搭建的H 橋電路及柵極驅動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芯片BTS7810K 來驅動離合器執(zhí)行電機。芯片BTS7810K 是一款全橋電機驅動芯片， 其內部集成了H 橋電機驅動電路及柵極驅動電路， 其工作頻率高達1 kHz 以上，可方便可靠地實現(xiàn)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

　　電機驅動電路如圖2 所示， 單片機使用一個I/O 口輸出控制電機轉向， 一路PWM 輸出控制電機轉速。兩路控制信號通過一個與門和兩個非門組成的接口電路連接到驅動芯片的輸入端IH1、IH2。這樣做是為了保證兩個輸入端不同時為高電平， 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。

圖2 電機驅動電路

　　2.3 CAN 節(jié)點接口設計

　　CAN 總線是德國Bosch 公司20 世紀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[ 3]。它具有傳輸速率高、可靠性強和實時性好等特點， 正好符合ACS 與發(fā)動機協(xié)調控制的通信需要。對發(fā)動機和離合器進行綜合控制，充分利用發(fā)動機電子控制系統(tǒng)控制發(fā)動機轉速及時、準確的特點， 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， 進而提高換擋品質。