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  • 现代与Yandex合作设计自动驾驶汽车控制系统

    现代与Yandex合作设计自动驾驶汽车控制系统

    韩国现代汽车集团(Hyundai Motor Group)宣布与俄罗斯最大的科技公司Yandex NV合作,联合研发自动驾驶汽车零部件。此次是Yandex首次与OEM合作,此前,现代汽车宣布对印度网约车公司Ola进行大规模投资。 汽车制造商和科技公司都在竞相推出自动驾驶汽车,梅赛德斯-奔驰(Mercedes-Benz)母公司戴姆勒以及宝马都摒弃了传统的竞争对手,沃尔沃汽车(Volvo Cars)与百度公司则联手在中国研发机器人出租车。 两家公司宣布已经签署了一份谅解备忘录,为L4和L5自动驾驶汽车设计控制系统。美国汽车工程师协会(SAE International)定义此类自动化级别的汽车无需人工干预。 第一项合作业务是研发自动驾驶原型车。Yandex将与现代汽车集团旗下子公司现代摩比斯(Hyundai Mobis)为汽车制造商和出租车公司等打造“即开即用”的控制系统。然后,两家公司表示,合作伙伴关系可能会扩展至“其他合作领域”,如语音、导航和地图技术。 对于Yandex来说,此次合作是一次重要的胜利,该公司于2017年首次开始测试自动驾驶原型车,并于2018年年中推出了一项完全自动驾驶出租车服务 - Yandex.taxi。 目前,该服务已经扩展至亚美尼亚,白俄罗斯,爱沙尼亚,芬兰,格鲁吉亚,以色列,科特迪瓦,哈萨克斯坦,吉尔吉斯斯坦,拉脱维亚,立陶宛,摩尔多瓦,塞尔维亚,乌兹别克斯坦和俄罗斯等15个国家。Yandex计划在4年内生产出一款没有方向盘的汽车,在某些城市可以让该车实现与人类同样的驾驶水平。

    时间:2020-05-29 关键词: 自动驾驶 汽车控制系统

  • 变速器在汽车控制系统中的应用

    变速器在汽车控制系统中的应用

    我们都知道,给汽车加速是踩油门,给汽车减速是踩刹车,手动挡还带有离合器,来控制速度的提升。实际上真正控制汽车速度的就是变速器。 汽车在起步和上坡时,需要很大的力,在平坦路面高速行驶时,则需要高转速。汽车如果没有变速器,发动机输出的动力不做调整,你可能无法起步、上坡或高速行驶。 为什么变速器能调整发动机输出的动力?其实这是利用了齿轮与杠杆的原理。如果骑过变速自行车,就会对变速器有更清晰的认识。当骑车上坡时,如果换上大齿轮,就会感觉比较省劲,虽然车速较慢,但比较省力,在平坦道路上,如果换上小齿轮,则用相同的劲就会让自行车达到较高的车速,起步时也一样,必须挂低速档、用大力量才能起步。 市面上的车型繁多,我们大体都是分自动档和手动挡,但我们去店里看车时,在介绍车型特点时,常常能听到CVT(无极变速器)、AMT(自动离合变速器)等。这只是代表车是什么样的变速器。

    时间:2020-05-28 关键词: 变速器 汽车控制系统

  • 福特推出新车速控制系统保障汽车安全

    福特推出新车速控制系统保障汽车安全

    福特汽车近日宣布,推出全新智能车速控制系统。该系统能识别交通标识,并根据读取的最高限速信息控制油门,确保驾驶者在法定限速内行驶,有效避免驾驶者在无意识情况下的超速行为。“智能车速控制系统是驾驶者梦寐以求的一项配置,”福特欧洲区市场、销售及服务副总裁Roelant de Waard表示,“它的作用不仅是避免了驾驶者因无意识超速而被开罚单,事实上,它让整个驾驶过程更加轻松有趣。” 超速可能带来严重的后果,除了不断上涨的罚款金额和不断升级的驾车禁令之外,它还是很多交通事故的罪魁祸首。福特这一全新的驾驶辅助技术,能主动控制驾驶员在无意识状态下的超速行为,进一步升级的行车安全。 智能车速控制系统集成了福特汽车的两大技术:可调节车速控制系统——允许驾驶者手动设置行车时的最高限速,交通信号识别系统——能主动识别车辆限速、限速取消、超车限制等交通标识,并将相关信息通过仪表板显示屏提供给驾驶者。 驾驶者可以通过方向盘上的控制按钮自由在限制车速行驶与不限车速行驶两种模式之间选择切换。最高限速设定完成后,还能以5公里/小时为单位增加或降低设定的车速。当车速在30-200公里/小时范围内时,该技术依据交通信号识别系统读取的限速信息进行工作。在配备了车载导航系统的车辆中,该技术还可通过读取导航地图数据进一步提高准确性。 智能车速控制系统还允许驾驶者设置最高10公里/小时的车速偏差,让车速略高于识别到的最高限速规定。当系统监测到超速现象时,并不通过实施制动干预车速,而是通过电子调节燃料供给,平稳地控制发动机扭矩,从而减缓车速。在下坡行驶的情况下,如果车辆由于重力作用超出了设定的最高限速,系统将发出警报声。此时,驾驶者可以紧踩油门,暂时绕过系统限制。

    时间:2020-05-28 关键词: 福特 汽车控制系统

  • 什么是汽车失效保护技术和变速器控制系统

    什么是汽车失效保护技术和变速器控制系统

    当传感器或传感器电路发生故障时,失效保护系统自动按电脑中预先设定的参考信号值工作,以便发动机能继续运转。 如冷却液温度传感器电路有故障时,可能会向ECU输入低于-50℃或高于139℃的冷却液温度信号,失效保护系统将自动按设定的标准(冷却液温度信号80℃)控制发动机工作,否则会引起混合气过浓或过稀,导致发动机不能工作。 如果ECU收不到点火控制器返回的点火确认信号时,失效保护系统则立即停止燃油喷射,以防大量燃油进入气缸而不能点火工作。当控制系统电脑发生故障时,自动启用应急备用系统(备用集成电路),按设定的信号控制发动。 电控液力自动变速器是在液力变速器基础上增设电子控制系统而形成的。电控液力自动变速器通过传感器和开关监测汽车和发动机的运行状态,并将所获得的信息转换成电信号输入到电控单元。电控单元根据这些信号,通过电磁阀控制液压控制装置的换挡阀,使其打开或关闭通往换挡离合器手制动器的油路,从而控制换挡时刻和挡位的变换,以实现自动变速。 电控液力自动变速器通过各种传感器,将发动机转速、节气门开度、车速、发动机水温、自动变速器液压油温度等参数转变为电信号,并输入到电脑;电脑根据这些电信号,按照设定的换挡规律,向换挡电磁阀、油压电磁阀等发出电子控制信号。 换挡电磁阀和油压电磁阀再将电脑的电子控制信号转变为液压控制信号,阀板中的各个控制阀根据这些液压控制信号,控制换挡执行机构的动作,从而实现自动换挡。

    时间:2020-05-27 关键词: 传感器 汽车控制系统

  • 汽车控制系统中的电子控制单元和传感器以及执行器

    汽车控制系统中的电子控制单元和传感器以及执行器

    电子控制单元(ECU)是汽车电子控制系统的“大脑”,它对各传感器输入的电信号以及部分执行器的反馈电信号进行综合分析与处理,给传感器提供参考电压,然后向执行器输出控制信号,使执行器按控制目标的要求进行工作。 软件集成存储在电子控制单元中,核心是微处理器,这种微处理器通常采用单片机,其功能扩展容易、控制精度更高,用于电子控制系统完成数据采集、计算处理、输出控制、系统监控与自诊断等。大部分电子控制单元的电路结构类似,其控制功能的变化主要取决于开发的软件及输入和输出模块的变化,应根据电子控制系统的功能而定。 传感器是汽车电子控制系统的“千里眼”和“顺风耳”,它将汽车工况及状态、汽车行驶工况和状态的各种物理参量转变为电信号,并输送给电子控制单元。汽车电子控制系统所用的各种传感器按其工作原理及输出信号形式的不同,可分为多种类型。例如,脉冲式传感器、电位计类传感器、热敏电阻类传感器、触点开关类传感器等。 执行器是汽车电子控制系统的“手”和“脚”,电子控制单元通过执行器实现对被控对象的控制。执行器对电子控制单元输出的控制信号作出迅速反应,使被控对象工作在设定的最佳状态。 例如,喷油器。喷油嘴的喷油量由ECU决定。ECU会控制喷油嘴的针阀,决定针阀开启的时间长短(喷射脉冲时间)。喷油量是ECU内存中的一个设定值,这个设定值会根据发动机的状况预先设定,这些状况会根据发动机转速和进气量来决定。

    时间:2020-05-27 关键词: 传感器 汽车控制系统

  • 现代汽车的油电混动专用ASC变速控制技术

    现代汽车的油电混动专用ASC变速控制技术

    现代正式发表专供油电车变速机构所设计的变速控制技术,命名为「Active Shift Control, ASC 主动变速控制」,宣称用以弥补传统油电车变速箱的缺陷,最高可缩减换挡时间达30% !以前代索纳塔Hybrid为例,原厂旧款油电系统若需搭配自排变速箱使用,会移除扭力转换器以减少动力在传递上的耗损,并以多片式离合器做为转速同步化的媒合机构,因而有着较高的传递效率;但随技术的进步,原厂已不再就此感到满意! 在新一代的索纳塔Hybrid上,原厂针对了前述换挡机制进行改良,并推出「ASC主动变速控制」技术!ASC是改良车上油电控制单元(Hybrid Control Unit,简称HCU)变速逻辑的延伸技术,搭配着新搭载于马达内的感应器,能以每秒500次的频率监测变速箱转速。而透过ASC的运作,让油电系统在换挡时可预先控制引擎转速,使之能够与变速箱转速同步。 由于在换挡前,转速已预先同步媒合,而在换挡过程中能更加顺畅、迅速,且由于尽可能降低了变速时的摩擦,这样的设计也被宣称能提升变速箱的耐用性。原厂指出,借着ASC的导入,与前代索纳塔 Hybrid所搭载的油电系统相比,新系统的换挡速度能自500毫秒缩短至350毫秒,削减幅度达30%,并可维持应有的换挡平顺度与能耗表现,甚至可借此带来更具乐趣的驾驶体验! 新的ASC技术将首度搭载于索纳塔Hybrid油电混动车型,原厂称新车借此技术能节省10%的能耗表现,并缩短0~100km/h加速时间0.2秒!原厂同时预告,该技术未来也将陆续导入于Hyundai与Kia旗下多款油电产品身上!

    时间:2020-05-27 关键词: 现代 汽车控制系统

  • 简要介绍汽车控制系统

    随着汽车技术和电子技术的迅速发展,现代汽车为提高汽车动力性、经济性、安全性、舒适性,以及减少尾气排放污染而广泛采用了汽车控制技术.汽车性控制系统,包括汽车防抱死制动系统(ABS)、汽车驱动防滑转系统(ASR)、汽车电子稳定程序(ESP)、电子感应制动控制系统(SBC)、电子制动力分配(EBD)、辅助制动系统(BAS)、安全气囊(SRS)和汽车雷达防碰撞系统;汽车变速系统的电子控制,包括电控自动变速器(EAT)和无级变速器(CVT);电控自动空调(A/C);巡航控制系统(CCS);电子控制悬架(ECS);电控动力转向系统(EPS);中央门锁与防盗报警系统;车载网络技术;其他电子控制装置,包括汽车电子仪表、汽车导航系统、汽车音响系统、汽车行驶记录仪和轮胎压力监测系统的组成、控制原理,以及汽车电控系统的故障诊断与检修等内容。 下面我们来详细介绍一下汽车控制技术中的汽车自动控制技术。 为了使汽车控制系统达到车速控制的要求,在单片机实时控制系统总体方案确定后,控制方案的选择非常关键,目前用于汽车巡航控制的控制方案主要有PID控制、模糊控制、迭代学习控制、自适应控制等,它们都有各自的特点。 1.PID控制 PID控制,即比例一积分一微分控制,根据实际车速与设定车速的偏差,实现汽车不变参数的巡航控制。 在汽车行驶过程中,驾驶员设定一个车速给汽车控制系统,同时车速传感器测得的实际车速也输入控制器,产生实际车速和设定车速的偏差(设为△v),控制器的比例部分根据偏差的大小输出相应的控制量,以控制节气门的开度,使车速迅速趋近设定车速。考虑到偏差一直存在,控制器的积分部分就把偏差积累起来加大控制量,以消灭偏差,使车速保持恒定,而微分部分则起预估作用。当△v>0时,表示偏差在加大,就及时增加控制量,使△v减小;当△v<0 时,表示偏差在减小,则减小控制量,以避免△v趋近于零时,又向反方向发展而引起振荡。 PID控制具有结构简单、参数整定方便的优点,在许多场合下都能获得令人满意的控制效果。但是由于被控对象的特性比较复杂,具有非线性或时变的过程,应用常规PID控制,若参数调整不当,会使系统不停地振荡,控制效果不甚理想。有关PID的算法将在后续章节中详细介绍。 2.模糊控制 模糊控制是一种模仿人工控制活动中人脑的控制策略,运用模糊数学把人工控制策略用计算机实现,它是近几年发展起来的一种新型的汽车控制技术。司机对汽车的控制,从本质上来说是一个模糊控制的过程。驾驶员驾驶汽车时,根据目标车速与实际车速之间的偏差及路面情况,利用自己的经验,决定加速踏板的变化量,从而使汽车趋近于目标车速。模仿这一过程的模糊控制原理框图如图2所示。用于汽车巡航控制的模糊控制器的输入量一般可选择设定车速与实际车速的偏差以及偏差的变化率。     模糊控制不依赖系统的精确数学模型,因而对系统的参数变化不敏感,其不足之处是模糊控制规则的获取和模糊隶属函数形状的确定是一项费力的工作,而且系统一旦确定,其规则和隶属函数就确定而不能随外界和车辆参数变化进行调整。 3.迭代学习控制 因为汽车巡航行驶中存在着严重的非线性和不确定性,特别是巡航控制参数在不同车速下其值是不确定的,并且运动载体对控制的实时性要求较高,所以有人将迭代学习算法应用到了汽车控制系统中。基于迭代学习技术的汽车巡航控制原理如图3所示。利用实际车速与设定车速的偏差,通过多次的迭代计算得出一个修正量,进一步修正控制器输出的控制量,从而使实际车速更趋近于设定车速。     迭代学习控制可以对参数是未知的但是变化的或不变的系统实施有效控制。相对于其他控制技术,迭代学习控制的适应性更广,实时性更强。但其算法复杂,计算机编程困难。 4.自适应控制 由于汽车自动控制系统是一个本质非线性系统,并且汽车在行驶过程中受到路面坡度、空气阻力等外界干扰,因而基于时不变系统得到的控制方法就难以在各种工况下取得良好的效果,解决的办法是加入自适应环节,其控制方法能随各种因素的变化而实时地加以调整,以适应复杂多变的行驶工况。     自适应控制是针对具有一定不确定性的系统而设计的。自适应控制方法可以自动监测系统的参数变化,从而时刻保持系统的性能指标为最优。目前用于汽车巡航控制的自适应控制主要为模型参考自适应控制。基于自适应控制的汽车巡航控制原理如图4所示。设定车速同时加到控制器和参考模型上,由于参考模型的理想车速和实际车速不一致,产生偏差,自适应机构检测到这一偏差后,经过一定的运算产生适当的调整信号改变控制器参数,从而使实际车速迅速趋近于理想车速,当偏差趋于零时,自适应调整过程就停止,控制参数也就调整完毕。当汽车在行驶过程中遇到上下坡或是由于风力而使车速发生变化时,系统也如上述过程一样,对控制器参数进行调整。 鉴于自适应控制的上述特点,自适应控制非常适合像汽车这样的一类非线性系统的控制。在控制过程中,系统能够自动调整控制参数,使得控制效果更好。

    时间:2012-09-12 关键词: 汽车控制系统

  • 汽车控制系统VDC简介(汽车动态控制系统)

    什么是汽车控制系统VDC(汽车动态控制系统),估计很多人都会对汽车控制系统有点疑惑,小编整理汽车控制系统VDC以及其他汽车控制系统的资料,全文如下: 什么是汽车控制系统VDC? ABS/ASR系统成功地解决了汽车在制动和驱动时的方向稳定性问题,但不能解决汽车转向行驶时的方向稳定性问题。最近汽车工业发达国家又在ABS/ASR系统的基础上发展成汽车动态控制系统(英文名称为Vehicle  Dynamics Control,简称VDC)。 汽车控制系统VDC:把汽车的制动、驱动、悬架、转向、发动机等各主要总成的控制系统在功能上、结构上有机的综合在一起,可使汽车在各种恶劣工况下,如冰雪路面上、对开路面上、弯道路面上以及采取规避动作移线、制动、加速和下坡等工况行驶时,对不同承载、不同轮胎气压和不同程度的轮胎磨损都有良好的方向稳定性,表现出最佳的行驶性能。 VDC的应用,在制动、加速和转向方面完全解脱对驾驶员的高要求,在汽车的主动安全行驶方面竖立了一个新的里程碑。VDC系统对转向行驶的控制主要是借助于对各个车轮的制动控制和发动机功率输出控制来实现的。 例如汽车左转弯时,若前轮因转向能力不足而趋于滑出弯道,VDC系统即可测知侧滑即将发生,就采取适当制动左后轮的办法。左后轮产生的制动力可帮助汽车转向,使汽车继续按照理想的路线行驶,如图1所示。     图1 制动前后轮帮助汽车转向 若在同一弯道上,因后轮趋于侧向滑出而转向过多,VDC系统即采取适当制动右前轮的办法,维持车辆的稳定行驶。在极端情况下,VDC系统还可采取降低发动机功率输出的办法降低行驶车速,减少对地面侧向附着能力的需求来维持车辆的稳定行驶。采用VDC系统后,汽车在对开路面上或弯道路面上的制动距离还可进一步缩短。 VDC汽车控制系统内置传感器 车轮转速传感器,用来跟踪每一车轮的运动状态; 方向盘转角传感器,用来传感方向盘的转角; 横摆角速度传感器,用来记录汽车绕垂直轴线转动的所有运动; 侧向加速度传感器,用来检测转向行驶时离心力的大小; 车轮位移传感器,用来测量车轮和车身相对位置的变化。 这些传感器的核心部分是横摆角速度传感器,这是因为汽车的横摆角速度和方向盘转角的比值是反应汽车转向行驶品质的一个重要参数。位移传感器的信号传给电子控制装置,用来控制半主动悬架,改善汽车的接地性能。 其它传感器则把汽车每一瞬时的运动状态的信息传给电子控制装置,使之与理想的运动状态相比较,一旦汽车偏离了理想的路线,它就会在极短的时间内采取纠正措施,给制动控制系统或发动机控制系统发出相应的指令,维持汽车在理想的路线上行驶分图2为美国跳Delphi公司的VIDC系统夜轿车工的布置示意图。     VDC汽车控制系统传感器分布 其他汽车控制系统名词解释 ■什么是ABC?-ABC车身主动控制系统。 ABC系统使汽车对侧倾、俯仰、横摆、跳动和车身高度的控制都能更加迅速、精确。车身的侧倾小,车轮外倾角度变化也小,轮胎就能较好地保持与地面垂直接触,使轮胎对地面的附着力提高,以充分发挥轮胎的驱动制动作用。而ABC的出现克服了悬挂设定舒适性和操控性之间的矛盾,最大限度地接近消费者对车辆在这两方面的要求。 ■ 什么是ABD?-ABD自动制动差速器。 是制动力系统的一个新产品,它的主要作用是缩短制动距离,和ABS、EBD等配合适用。当紧急制动时,车会向下点头,车的重量前移,而相应的车的后轮所承担的重量就会减少,严重时可以使后轮失去抓地力,这时相当于只有前轮在制动,会造成制动距离过长。而ABD可以有效防止这种情况,它可以通过检测全部车轮的转速发现这一情况,相应的减少后轮制动力,以使其与地面保持有效的摩擦力,同时将前轮制动力加至最大,以达到缩短制动距离的目的。 ABD与ABS的区别在于,ABS是保证在紧急制动时车轮不被抱死,以达到安全操控的目的,并不能有效的缩短制动距离。而ABD则是通过EBD在保证车辆不发生侧滑的情况下,允许将制动力加至最大,以有效的缩短制动距离。 ■ 什么是ABS?-ABS刹车防抱死系统(Anti-LockBrake System)。 在没有ABS时,如果紧急刹车一般会使轮胎抱死,由于抱死之后轮胎与地面是滑动摩擦,所以刹车的距离会变长。如果前轮锁死,车子失去侧向转向力,容易跑偏;如果后轮锁死,后轮将失去侧向抓地力,容易发生甩尾。特别是在积雪路面,当紧急制动时,更容易发生上述的情况。 ABS是通过控制刹车油压的收放,来达到对车轮抱死的控制。其工作过程实际上是抱死—松开—抱死—松开的循环工作过程,使车辆始终处于临界抱死的间隙滚动状态。 但是在一些电影特技场景中,有的车子是不装ABS的,所以我们才能看到它们侧滑、甩尾等多种高难度的刺激场面。对于一些想追求驾驶刺激的高级赛车手,他们同样不喜欢给汽车装上ABS。终究一点,ABS不是给特级演员和高级赛车手设计的,而是针对一般驾驶者,以保证他们驾车的安全。上世纪90年代汽车配置中最受关注的要属ABS了,就是当时的捷达、桑塔纳也不敢说是每车必备,而到了现在,ABS已是新车的标准配备。 ■ 什么是DSC?-DSC车身动态控制系统。 BMW自主开发的DSC控制系统中集成了ASC自动稳定控制系统和牵引力控制系统,能够通过对出现滑转趋势的驱动轮进行选择制动来控制驱动轮的滑转状态,从而相应地对车辆起到稳定作用。而在冰雪路面、沙漠或砂砾路面上,驾驶者只需按下一个按钮就可以使车辆进入DTC模式,从而增强车辆在上述路面上的牵引力。 同时,由于DSC动态稳定控制系统的干预响应极限稍微延长,车辆的牵引力和驱动力也随之增大,驾驶者能够享受到非同寻常的运动驾驶体验。DSC动态稳定控制系统的另一个功能是CBC弯道制动控制系统,能够在转弯轻微制动时通过非对称的制动力控制消除车辆转向过度趋势。

    时间:2012-09-04 关键词: 汽车 vdc 汽车控制系统 动态控制

  • 汽车控制系统中螺线管的电流检测

    螺线管是一种具有固定运转范围的线性电动机。螺线管适合于简单的开关应用,其作用很像继电器。例如,它们在起动器和门锁中就起到这种作用。       另一方面,线性或成比例的螺线管可以用很精确的方式控制其状态。它们在诸如变速器和燃油喷射等应用中用于操纵活塞或者阀门以便准确地控制液体压力或流量。       变速器需要准确平稳地控制离合器上的压力以改变传动装置,并用于控制闭锁液力变矩器。电子控制的变速器可能包括8个以上的线性螺线管,它们都需要平稳准确地控制。对于共轨柴油机燃油喷射应用,具有超过2000       psi(每平方英尺磅数)的压力,可能每个气缸都需要一个线性螺线管——并且燃料泵需要一个螺线管——以便准确地调整压力,保证按预定方式注入燃料流量。       应用实例:电子变速器控制       自动变速器是一种取代机械控制的主要电子控制系统,因为电子控制系统在驱动质量和燃料效率方面都有所改进。以前在燃料效率和加速方面的改进是因为采用了闭锁液力变矩器。最近,采用电子控螺线管的软硬件结合可以更轻松地调整变档算法,而且还具有变速器换档平稳性和质量方面的附加优势。       总之,变速器电子控制使机电系统简化了设计、提高了可靠性并且降低了成本。电子变速器控制系统改进了对变速器换档点的控制,减小了传动装置换档的突变性并且改进了换档的平稳度。另外,电子控制的灵活性对变化的条件具有更强的适应性。换档点的电子控制具有精细分辨率,能够提高加速质量、节约成本、改善负载控制并减小排气量,从而使驾驶员最省力。另外,电子控制允许变速器平稳地换档改变负载和加速度。       采用电子控制系统,除了轴速、真空和驾驶员输入之外换档控制算法可能受到各种输入参数的影响。这些参数包括先期火花、注入器参数、输入速度传感器、线路换档选择、引擎速度、油门位置、液力变矩器速度和制动器、自动传输流体(ATF)温度、引擎温度、车轮转差率传感器以及惯性传感器。结合这些输入可以实现各种换档优化算法,以适应总的工作条件。为了最有效地使用这些输入,必须通过精确地无限调整电子控制系统的换档点和换档速度来优化系统。       在电子控自动变速器中,仍然采用液压控制来改变传动装置。与机械控制系统不同的是,机电系统中对液体的电子控制是通过线性螺线管来实现的,线性螺线管能改变施加到离合器组件的执行机构上的液体压力。为了完成此功能,最重要的是准确并且可重复地控制开路螺线管——从而允许通过应用过程中准确的液体流量对换档点进行准确和可重复的控制。       确定螺线管的状态       线性螺线管的状态通过反馈环路来控制。例如,可以监视阀门的下行压力并用作反馈信号与设定值比较,从而调整脉冲宽度调制(PWM)的占空比以便控制螺线管,但是,测量下行压力可能很困难、不切实际,或者成本很高。       另外一种实际的解决方案就是通过测量通过螺线管的电流来确定螺线管的状态。这种方法是可以实现的,因为机械负载对螺线管施加的力直接与磁场强度成比例,而磁场强度又直接与通过线圈的电流成比例。通过平衡弹簧类负载和螺线管磁场之间的作用力来实现螺线管的比例控制,其中可以通过测量螺线管的电流来确定磁场强度。       PWM螺线管控制       通过采用微控制器产生的脉冲宽度调制(PWM)输入信号驱动螺线管,以便迅速地开启或关闭与螺线管和电压源(汽车电池)串联的场效应晶体管(FET)开关。对螺线管施加的平均电压取决于PWM波形的‘导通’时间与脉冲周期的比率。脉冲宽度和螺线管机械负载的变化会引起通过螺线管流动的平均电流的变化。该平均电流表明了螺线管总运动量,所以也就表明了液体压力和流量。       对于特定的PWM波形,螺线管运动和平均电流之间的关系可以用表示特性来确定。虽然磁场强度确实与通过螺线管的电流直接相关,但实际的机械力和运动并不是严格相关的,因为它们还依赖于螺线管的结构和负载的性质。因此,需要用表示特性来关联开路螺线管平均电流。       例如,当螺线管刚开始加电为了克服静摩擦力时,必须增大PWM比率。一旦克服了静摩擦力,就需要采用不同的PWM比率驱动它来回运动。       测量通过线圈的电流       电流是螺线管状态的重要指示。测量螺线管电流的最有效方法就是测量与螺线管、电池及其开关串联的阻性分流器两端的电压。配置这种用作开关和电压测量的串联电路可以有几种不同的方法。       采用高端驱动的低端电流检测       图1中的电路示出,开关连接到电池的高电压端(不接地),再与螺线管线圈和接地的阻性分流器串联。一只反向二极管接在线圈两端用于箝位(例如短路)当电流断开时由线圈产生的感应电压。分流器采用地作为参考端允许在电子控制装置(ECU)中使用便宜的运算放大器——共模指标不重要——来测量分流器两端的电压。       图1. 采用高端开关和低端检测的ECU      在考虑这种应用时,设计工程师必须考虑以下缺点:       1.在上述测量中不包含螺线管的回流电流,所以此电路测得通过螺线管线圈的平均电流是不精确的。该螺线管的回流电流为检测螺线管的正常状态可起到辅助作用;如果某些线圈开始短路,通过测量受控的回流电流可以检测出这种短路状态。       2. 因为开关置于高电压端,所以购买和驱动这种开关的成本都比较高。PWM驱动需要在微控制器的逻辑输出和门电路之间做谨慎的电平转换。       3. 需要附加电路来检测对地短路,因为短路电流不流过分流器。如果检测不到对地短路(见图1),可能会出现接线和场效应管(FET)损坏。       4.       这种测量可能不稳定,实际上,因为“接地”并不是理想的通用连接,图中用倒三角形表示。在实际的应用中,“接地”可能不是实际意义上的“接地”。因此由运算放大器的地和分流器的地之间的电流引起的电压降会造成很大的误差。       采用低端开关的高端电流检测       一种比较好的螺线管驱动方法是采用以地为参考端(见图2)的开关,从而可以使用低成本的低端开关。       这样可以显著地改进测量结果,因为在测量中包含了螺线管的回流电流。另外,还可以降低驱动成本,因为无需对门电路进行电平转换。       图2. 采用低端开关和高端检测的ECU      然而,放大器必须具有高共模抑制比,而且必须能够抑制大共模电压(CMV)。本例中分流器的电压值会从电池电压到电池电压加上二极管压降之间变化。其原因解释如下:当开关闭合时分流器的共模电压值仍然保持为低阻抗电池电压。当开关断开时,因为螺线管的电感特性其两端的电压会反向,从而导致共模电压包含箝位的二极管压降——尽管只是瞬态电流流过——在稳定到电池电压之前。       这种驱动方法的一个重要优点是它可以检测到对地短路,因为高端电流会流过分流器——正如图2所示。       在采用这种电流检测方法时主要关心的问题是电池的高端总是连接到螺线管。如果存在一种断续的对地短路的话,这可能导致意外的螺线管开关。另外,对螺线管持续施加电压会造成过量腐蚀。       采用高端开关高端电流检测       图3示出了一种配置,它将意外的螺线管激活和过量腐蚀的可能性降到最低,其中开关和分流器都接至高压端。当开关断开时,便给螺线管撤除了电池电压,从而防止了潜在的对地短路损害,而且允许回流电流也包括在测量值中。当开关断开时,电池电压从负载上撤除,所以消除了由电压差引起的腐蚀效应。       图3. 采用低端螺线管和高端开关及检测方法的ECU      然而,在这种情况下,当开关断开时螺线管两端的反向电压会引起共模电压的大幅度摆动,从电池的高端电压摆动到比地电位还低一个二极管压降的电压(反向电压受箝位二极管的限制)。因此本应用中采用的放大器必须要能够提供分流器电压(或电流)的精确测量值,从而在开关断开时忽略共模电压的大幅度快速摆动。       当采用低端开关高端检测方案(见图2)时,就可能测量到对地短路,因为来自高端的螺线管电流全部都要通过分流器,如图3所示。       一种简单的高端电流测量电路       幸运的是,ADI公司(简称ADI)推出了AD8200单电源差分放大器,具有适合上述应用的全部特性——功能完整的单芯片封装集成电路(IC)。图4示出了AD8200在在ECU这类应用中测量高端电流的一个实例。这里,AD8200用于放大和滤波分流器的小差分电压,同时抑制前面提到的大共模电压摆动。AD8200可用于前面介绍的任何配置中。       图4. 使用AD8200的ECU,采用低端螺线管和高端开关及检测      AD8200采用+5 V单电源供电,输入共模范围从-2 V~+24 V,在空负载条件下可达到+44       V。如果需要更高的共模范围,推荐使用AD8200系列的其它成员——例如,AD8205,其CMV范围为-2 V~+65       V,增益为50;或者AD8206,其CMV范围为-2 V~+65 V,增益为20(与AD8200的增益相同)。       图5. AD8200的功能框图      图5示出了AD8200内部接线的功能框图。在采用便宜的运算放大器和一些外部电阻器来设计差分放大器之前,要考虑到要足够精确地测量螺线管电流所要求达到的性能以满足控制应用的要求,为此需要用允许误差小于0.01%精确匹配电阻器建立这个电路。AD8200的内部有经过激光微调的电阻器,在同时处理交流(AC)和直流(DC)工作电压时它能满足上述精度要求。它采用SOIC封装,其失调漂移和增益漂移典型值分别为6       &micro;V/°C和10 ppm/°C。该器件在从DC到10 kHz频率范围内CMR最小值为80 dB。       AD8200除了采用SOIC封装外,还以管芯(裸片)形式提供。两种封装在很宽的温度范围内都达到规定的技术指标,从而使得AD8200非常适合用于多种汽车和工业平台。SOIC封装在-40       °C~+125 °C温度范围内达到规定的技术指标,管芯封装在-40 °C~+150 °C温度范围内达到规定的技术指标。       AD8200在前置放大器输出端可外接一只100 kΩ电阻器,它可以用来与外部电容器构成低通滤波器应用,也可以用外部电阻器设置20以外的预置增益。       附录       机械变速器控制       早期控制变速器换档点的方法牵涉到复杂的、与速度有关的液压电路。通过在一个复杂的阀门体中改变液体压力来实现换档。液压通过一个连接到输出轴的调节器来调节。离心力带动调节器,从而排放出变速器油并且增大阀门体中的压力。适应变化驾驶条件的方法通常包括在大的加速度迫使变速器调低速档或者装载机械执行机构。       当驾驶员需要提高加速度时,这种要求通常通过一种调低速档的机构来传输,包括一条从引擎箱中的油门控制连接到变速器一端的拉杆。此拉杆带动一杠杆,从而封锁油门体中的一系列通道。这就迫使变速器在大加速度条件下调低速档,直到调速器很快地超过调低速档的机构。       为适应负载的变化采用一个真空调节器来实现。当引擎的负载增大时,真空的变化会使一连杆滑进或滑出阀体,从而改变变速器的换档点和换档速度。虽然上述控制换档点和换档平稳度的方法很有效,但是无法再调整这些参数以适应更多的变化条件,因为受用于控制它们的机械系统的特性所限。

    时间:2009-08-03 关键词: 螺线管 电流检测 汽车控制系统

  • CAN总线在汽车控制系统中的研究与应用

    一、引言    随着汽车计算机控制技术的不断发展,现代汽车上的计算机控制系统越来越多,联系也越来越紧密。如发动机控制、变速控制、制动防抱死控制、安全气囊控制、照明控制、空调控制、仪表管理等。原来的汽车上这些计算机控制单元之间往往没有通过总线构成网络,而是独立进行控制,或者相关控制单元通过串行口进行联系。现在很多汽车采用CAN(Controller Area Network)总线将它们联系起来,但是现代汽车计算机控制单元多,各控制单元对系统响应时间的要求不一样。有些系统对实时性要求很高,系统指令发出以后如果得不到执行器的及时响应,就可能造成严重后果甚至车毁人亡,如制动防抱死控制单元、安全气囊等;而有些系统如照明控制、空调控制等对系统的响应时间要求就相对较低。由于计算机控制单元越来越多,采用单网络CAN总线负荷很重,笔者通过分别构造高、低速CAN网络,对实时性要求高的计算机控制单元采用高速CAN网络传输;其它采用低速CAN网络传输,并采用微控制器兼作网关。使得传输线束大大简化,可靠性大大提高。二,CAN总线的技术特性    CAN(Controller Area Network)总线是一种串行多主站控制器局域网总线。它具有很高的网络安全性、通讯可靠性和实时性,简单实用,网络成本低。特别适用于汽车计算机控制系统和环境温度恶劣、电磁辐射强和振动大的工业环境。通讯媒体可以是双绞线、同轴电缆或光导纤维,数据传输速率可达1 Mbits/s(此时通信距离最长为40m)。CAN总线还广泛应用于汽车、船舶、机器人、楼宇自动化等场合。自CAN总线问世以来,为满足CAN总线协议的多种应用需要,相继出现了几种高层协议。目前大多数基于CAN总线的网络都采用CAN总线的高层协议。CANopen, DeviceNet和SDS是通常采用的高层协议,适用于任何类型的工业控制局域网应用场合,而CAL则应用于基于标准应用层通讯协议的优化控制场合,SAEJ1939则应用于卡车和重型汽车计算机控制系统。三,基于P87C591的汽车计算机控制(一) P87C591P8xC591是一个单片8位高性能微控制器,具有片内CAN控制器,从80C51微控制器家族派生而来。它采用了强大的80C51指令集并成功的包括了Philips半导体SJA1000 CAN控制器的PeliCAN功能。全静态内核提供了扩展的节电方式。振荡器可停止和恢复而不会丢失数据。改进的1:1内部时钟预分频器在12MHz外部时钟速率时实现500ns指令周期。微控制器以先进的CMOS工艺制造,并设计用于汽车和通用的工业应用。除了80C51的标准特性之外,器件还为这些应用提供许多专用的硬件功能。P8xC591组合了P87C554(微控制器)和SJA 1000(独立的CAN控制器)的功能,并具有下面的增强特性:增强的CAN接收中断;扩展的验收滤波器;验收滤波器可“change on the fly”。(二)系统实现目前,汽车计算机控制已经涉及到动力性、经济性、安全性、可靠性、净化性和舒适性等诸多方面,具体包括发动机控制,变速器控制、巡行控制,制动控制,照明控制,空调控制,雨刷控制,仪表管理系统等,而且各种控制系统的电控单元(ECU)相互联系紧密,需要随时进行实时数据通信,CAN总线作为一种极具应用潜力的控制器局域网总线,近年来在汽车计算机控制系统中得到越来越广泛的应用,并已成为欧洲汽车制造业主体行业标准,代表着汽车电子控制网络的主流发展趋势。汽车计算机控制系统中的所有这些子控制系统通过CAN,0.线构成一个实时控制系统网络,各控制单元的指令发出去之后,必须保证在一定时间内得到响应,要不然就有可能发生重大事故,这就要求汽车上的CAN通信网络有较高的波特率设置和可靠性。而且,汽车在实际运行过程中,众多节点之间需要进行大量的实时数据交换。若整辆汽车的所有节点都挂在一个CAN网络上,这么多节点通过一条CAN总线进行通信,信息管理配置稍有不当,就很容易出现总线负荷过大,将导致系统实时响应速度下降,这在实时系统中是不允许的。因此我们在对汽车上各节点的实时性进行了分析之后,根据各节点对实时性的要求,设计了高、低速两个速率不同的CAN通信网络。将实时性要求严格、可靠性要求高的节点组成高速CAN通信网络,将其它实时性要求相对较低的节点组成低速CAN通信网络,并架设网关将这两个速率不同的CAN通信网络连接起来,实现全部节点之间的数据共享。整辆汽车的通信网络拓扑结构如图1所示。图1中的发动机控制、变速器控制、安全控制、防抱死制动控制(ABS)等控制单元节点是现代汽车动作的核心部件,对时间响应要求严格,因而在本设计中采用传输速率为500Kbps的高速CAN通信网络。空调控制、雨刷控制、照明控制和仪表管理控制等相对来说对实时性的要求较低,采用传输速率小于125 Kbps的CAN通信网络,主控制器跨接高、低速两条总线,与各节点进行数据交换,兼起网关的作用,实现网络互连。电控单元的微控制器(P8xC591 )通过数据总线经过光电隔离器(6N137)与CAN总线控制器(SJA 1000)直接相连,由于CAN总线控制器带有一个接收缓冲器和一个发送缓冲器,因此,CAN总线控制器的发送端口Tx0,接收端口Rx0、Rx1分别与CAN,总线发送接收器的TxD和RxD, Vref端口直接相连,CAN_L和CAN -H是CAN总线的两条差分接收发送线。它们的端点间各接一个120Ω的总线匹配电阻,当有节点占用CAN总线时,该节点的发送端(电平为3.5 V)接CAN_H,接收端(电平为1.5V)接CAN_L;当无节点占用CAN总线时,CAN_L和CAN_H上的电平均为2.5V.

    时间:2009-08-03 关键词: can 总线 汽车控制系统

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