基于CAN總線的自動(dòng)離合器控制器設(shè)計(jì)

　?。?） 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(guān)量、模擬量、頻率量。開關(guān)量主要是指點(diǎn)火信號(hào)和駕駛員的掛檔信號(hào)等， 通過單片機(jī)的I/O 口采集。

　　XC878CM 單片機(jī)片內(nèi)集成一個(gè)帶有8 路模擬輸入選擇的高性能10 bit 模數(shù)轉(zhuǎn)換器， 可方便地用于模擬量的采集。XC878CM 內(nèi)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(lái)的頻率量信號(hào)。由于汽車環(huán)境干擾較大， 信號(hào)采集電路需添加濾波、電壓調(diào)理等電路。此外， 對(duì)于頻率量采集， 由于接收的是脈沖信號(hào)， 還需要使用施密特觸發(fā)器進(jìn)行脈沖信號(hào)的整形。

　　2.2 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)

　　離合器執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用12 V 直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)， 單片機(jī)采用脈寬調(diào)制PWM 技術(shù)控制電機(jī)轉(zhuǎn)速。PWM 調(diào)速方法以控制簡(jiǎn)單、動(dòng)態(tài)響應(yīng)效果好、調(diào)速范圍寬等優(yōu)點(diǎn)成為應(yīng)用十分廣泛的調(diào)速方法。

　　對(duì)直流電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向的控制需要通過搭建H橋電路實(shí)現(xiàn)， 由于自行搭建的H 橋電路及柵極驅(qū)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(jī)驅(qū)動(dòng)芯片BTS7810K 來(lái)驅(qū)動(dòng)離合器執(zhí)行電機(jī)。芯片BTS7810K 是一款全橋電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片， 其內(nèi)部集成了H 橋電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路及柵極驅(qū)動(dòng)電路， 其工作頻率高達(dá)1 kHz 以上，可方便可靠地實(shí)現(xiàn)對(duì)直流電機(jī)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(jī)驅(qū)動(dòng)電路如圖2 所示， 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(hào)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(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， 防止橋臂直通問題的出現(xiàn)，提高系統(tǒng)的安全性和可靠性。

圖2 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路

　　2.3 CAN 節(jié)點(diǎn)接口設(shè)計(jì)

　　CAN 總線是德國(guó)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(cè)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)[ 3]。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(dòng)機(jī)協(xié)調(diào)控制的通信需要。對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)和離合器進(jìn)行綜合控制，充分利用發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)控制發(fā)動(dòng)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)。