基于MC9S08GB60单片机的汽车电控空气悬架系统
飞思卡尔MC9S08GB60单片机为控制核心的汽车电控空气悬架系统。阐述了其硬件电路系统和具体电路设计,并对软件设计要点进行了介绍。通过在实验室进行台架测试,验证了本系统相对于被动悬架系统有效的改善了悬架动行程,车轮动载荷及车身垂直加速度三项重要指标,在实现车身高度调节控制的同时改善了车辆乘坐的舒适型。且电路结构简单,稳定性好,有实用应用的价值。咨询电话:010-57792822;手机:13466687255。
ECAS的组成及原理
电控空气悬架系统由电子控制单元(ECU),高度传感器、空气弹簧、速度传感器、减震器,车高升降控制键盘等组成。ECU通过高度传感器实时检测车身高度,间接获得车身垂直加速度,同时通过速度传感器检测车辆行驶速度。ECU内保存若干指标高度和三级可调阻尼值,指标高度与弹簧的舒适性、驾驶安全性和与应用规范保持一致。车速在不同的行驶条件下由ECU自动执行相应的指标高度,也可由驾驶员手动控制高度和阻尼值。通过比较高度传感器检测结果和指标高度,若高度差超过了一定的公差范围,电磁阀就会被激发,通过充放气将实际高度调整到指标高度。
单片机是ECU的核心部件,它要经常处理大量的输入和输出信号,而且要实现高精度和实时控制。本设计采用了美国飞思卡尔公司的加强型8位车用微控制器——MC9S08GB60单片机。该单片机内有64Kflash和4K的E2PROM,高度集成了四个串行通信端口(SCI1,SCI2,SPI,I2C),最多达8个定时器(PWM),8通道的10位A/D转换模块。
因为此设计了LC三点式振荡电路来检测车身高度传感器传来的信号,即设计一个正弦波发生器,由TL082元件及外围电路构成,正弦波的频率随高度传感器等效电感的变化而不断变化,而后经比较器出来一个频率随电感不断变化的方波,经三极管放大和光耦隔离后输入到MCU的输入捕捉端口。MCU通过检测这一不断变化的频率来实现对高度传感器传来信号的检测。电路如图二所示,对速度传感器信号的检测也是通过检测其频率实现的,原理同高度传感输入电路类似。
ECU采用PWM方式输出控制电磁阀的开启,根据当前实际高度与预期调节高度的偏差来输出控制信号。ECU计算电磁阀的调节脉冲长度,如果需要调节的高度量大、由于没有过冲危险,ECU将给出一个长的脉冲,同时,快的上升速度将减小脉冲长度,这样就能精确控制车辆的高度调节速度,极大的避免了高度的过冲及振荡调节.对于电磁阀的驱动,本设计选用了安森美半导体公司生产的NUD3124继电器驱动芯片。NUD3124器件的高反向雪崩能量容量可以控制大多数用于汽车应用的继电器。控制信号经过光耦隔离后输出给NUD3124驱动芯片,由NUD3124驱动电磁阀工作,并在NUD3124的输出端加了一个二极管保护电路。