基于CAN總線的客車輕便換檔系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

1 引 言

　　隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，城市交通曰益繁忙，交通安全問題越來越受到人們的重視。在車輛行駛過程中，駕駛員必須根據(jù)道路、交通條件的變化，及時對車輛行駛方向和行駛速度進行調(diào)節(jié)，使汽車獲得良好的行駛性能和燃油經(jīng)濟性能。頻繁換檔使駕駛員容易疲勞，注意力分散，致使交通事故增加。本文介紹了一種基于CAN總線的客車輕便換檔系統(tǒng)的設(shè)計，利用機電一體化技術(shù)實現(xiàn)了客車換檔的轎車化。系統(tǒng)主要是結(jié)合客車的換擋系統(tǒng)進行的開發(fā)設(shè)計，包括前后兩個節(jié)點，前置節(jié)點為手柄控制發(fā)令節(jié)點，后置節(jié)點為執(zhí)行控制節(jié)點，系統(tǒng)總體框架圖如圖1所示。

2 系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)計

　　2.1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)及控制原理

　　為使系統(tǒng)達到反應(yīng)靈敏、可靠性高的設(shè)計要求，前后節(jié)點的控制單元均采用Philips公司生產(chǎn)的P87C591單片機，他成功包括了 Philips半導(dǎo)體 SJAl000 CAN控制器的PelICAN功能，符合系統(tǒng)設(shè)計要求。主控系統(tǒng)CAN通信部分電路圖如圖2所示[1]：

　　系統(tǒng)中擋位、車速和發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號的采集由霍爾元件A3144EU來完成，信號經(jīng)過放大后，通過光電耦合器TLP521隔離，被送到CPU中。 CPU經(jīng)過邏輯運算后，將輸出信號經(jīng)過光電耦合器隔離后，送至大功率的場效應(yīng)管，由場效應(yīng)管來驅(qū)動電磁閥動作，以控制氣缸動作來完成相應(yīng)檔位的變換。

　　系統(tǒng)的主要控制過程為：前置節(jié)點根據(jù)手柄位置的不同以及離合開關(guān)的開合實時采集信號并經(jīng)過邏輯判斷處理成檔位命令，通過CAN總線傳輸?shù)胶笾霉?jié)點，后置節(jié)點接到檔位命令后，結(jié)合車速、發(fā)動機轉(zhuǎn)速及當前擋位對換檔時機進行判斷，然后向執(zhí)行器發(fā)出動作指令。執(zhí)行器按指令要求使相應(yīng)的電磁閥開始動作，從而控制對應(yīng)氣缸動作，來實現(xiàn)擋位的變換。在擋位轉(zhuǎn)換完成后，還要對反饋信號處理，確定換擋動作完成后，再做出下一步的操作。車型有5個上擋位和一個倒擋位，采用電控氣操作方式，其具體擋位與電磁閥位置如圖3所示。

　　如圖3所示，當閥1通氣、閥2斷氣時，活塞被推到氣缸右端，通過活塞桿把撥叉推到預(yù)定位置，將此位置定義為KA層；當閥1斷氣、閥2通氣時，定義為KC 層；當兩個閥都斷氣，由于變速箱內(nèi)回位彈簧的作用，將會自動定位到中間層，定義為KB層。層位選定后，再通過相應(yīng)位置上兩個上檔氣閥的作用以實現(xiàn)不同方向的上下檔動作，從而完成預(yù)定的選檔和換檔動作。