汽车电子技术 毕业论文 车辆限速装置(6)

2018-12-17 13:01

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/PSEN:外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间,每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时,这两次有效的/PSEN信号将不出

现。

/EA/VPP:当/EA保持低电平时,则在此期间外部程序存储器(0000H-FFFFH),不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时,/EA将内部锁定为RESET;当/EA端保持高电平时,此间内部程序存储器。在FLASH编程期间,此引脚也用于施加12V编程电源(VPP)。

XTAL1:反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 XTAL2:来自反向振荡器的输出。 振荡器特性:

XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件,XTAL2应不接。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器,因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求,但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。

3.11 控制装置的工作原理

控制装置是变速器的中央控制单元,它的核心是ECU控制装置,所有传感器和信号都汇集于此,由它分析后,发出指令并实施监控。

控制理论在汽车电控中得到了广泛的应用,主要有PID控制、最优控制、自适应控制、滑模控制、模糊控制、神经网络控制以及预测控制等。就其结构而言,电控系统主要由传感器、电子控制组件ECU、执行器三个部分组成。

3.11.1 ABS控制原理

汽车ABS(Antilock Braking System)是改善汽车主动安全性的重要装置,通过调节制动力,使汽车获得良好的制动效能并保持较高方向操纵稳定性[4]。ABS最重要的功能并不是为了缩短制动距离,而是为了能够尽量保持制动时汽车的方向稳定性。ABS起作用时,车轮与路面的摩擦属滚动摩擦,它会充分利用车轮与路面之间的最大附着力进行制动,从而提高制动加速度,缩短制动距离,但最重要的还是保证汽车的方向稳定性。ABS工作时就相当于以很高的频率进行点刹。于是,在紧急情况下如果将制动踏板踩到底,肯定会感到制动踏板在颤动,同时也会听到制动总泵发出的“哒哒”声,这便是ABS在正常工作。制动总泵不断调整制动压力,从而对制动踏板产生连续的反馈力。

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防抱死制动系统(简称ABS)是一种防止制动过程车轮抱死的车辆主动安全装置。 ABS是改善车辆主动安全性能的重要装置,其核心是通过调节制动车轮滑移率,使得在制动过程中,车轮滑移率尽量在附着系数相对应的滑移率区域,从而获得尽量大的制动效能,并保持较高的方向操纵性能[6]。为描述车轮制动过程中与道路接触的状态,引入滑移率:

s?????R? (3-11-1) ?1???式中:R为车轮半径,?为车轮制动时转速,轮速???R?,?为车速。通常,车辆要经过大量的道路试验,才能获得ABS制动时车速变化规律和其相应的 控制逻辑。基于轮缸压力函数的制动时参考车速计算方法,适合制动时有稳定压力源的液压制动系统。选择合适的加速度传感器可以检测车辆制动过程的车速。

???0??制动前?0?R?0

根据制动时传感器给出的轮速和加速度,用梯形公式计算出不同时刻的速度值。由加速度求车速的表达式为:

?i??0??j?1id?dt (3-11-2) 0dttaj?1?aj2

?t(3-11-3)

式中:?t为采样周期,aj?1、aj为第j?1、j时刻测量的加速度值。

ABS系统在制动过程中通过传感器感知车轮与路面的滑移,由ABS电控单元做出判断,并通过电磁阀调整制动力的大小,使轮胎滑移率保持在一个理想的范围(10%~20%),来保证车辆制动时有较大的纵向制动和抗侧向外力的能力,防止可能发生的后轮侧滑,甩尾,提高车辆在制动过程中的方向稳定和转向操纵的能力,并能提高附着系数利用率,缩短制动距离,减少轮胎磨损。电子控制防抱死系统是目前提高车辆行驶安全性的有效措施之一。

汽车驱动防滑系统ASR(Automobile dynamic-control system)是在汽车起步和加速时将滑移率控制在一定范围(5%~15%)内,防止驱动轮快速滑动,提高汽车的驱动力。ASR在控制中,通过轮速传感器反馈来的信号经控制单元处理后发出指令,调节发动机的输出转矩,从而调节驱动轮的驱动转矩。目前ASR的装备大多是在ABS系统增设一部分部件的方法来实现,可看成是对ABS系统的完善和补充。

3.11.2 ECU控制原理

车辆电子控制器常称为ECU,也叫电子控制单元。它是发动机的一种综合电

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子控制装置。其核心部件是电脑(ECU或电子计算机),简称微处理机或微机。电子控制器包括硬件和软件两部分控制装置是变速器的中央控制单元,该装置由一个电子控制单元和一个电动液压控制单元组成,它安装在变速器内并浸在DSG机油中。所有传感器和其他控制单元的信号都汇集到此,并由它分析后,向各个执行器发出指令并监控。

3.12 限速器实现原理

电子限速器就是利用电脑控制发动机转速,车的电脑会检测到速度,达到限定速度后发动机就加不上油了,限速器就是行车电脑的一部分。

电子限速的作用是限制车速过高,防止因车速过高造成事故。电子限速器可以实时监测车辆的速度,当车速达到一定值的时候,它就会控制供油系统和发动机的转速,这时即使踏下油门踏板,供油系统也不会供油。

由于早期的汽车是没有限速功能的,所以在设计时要同时考虑到汽车出厂前安装与售出后安装两个不同层面的需求,限速器应具备灵活的安装方式,不破坏汽车的完整性和可靠性。为了设计出这样的限速器,首先需要了解汽车油门系统的工作原理。

一般的电子汽车油门系统包括:油门踏板、踏板传感器、电子控制单元(ECU)、电机、节气门机构,如图所示。驾驶员根据驾驶所需的功率踩踏油门踏板,油门踏板位置传感器将采集到的油门踏板位置信号转化为电信号,并将其传给电子控制单元,由电子控制单元通过电动机实现对节气门的调节,实现节气门的完全电子控制。

图3.14 电子油门系统模型

分析组成汽车电子油门系统的几个环节后,在踏板传感器与ECU这两个环节之间插入限速控制是最易实现的,同时也具备了出厂前安装与售出后安装的条件,因此本文的限速控制设计方案就在踏板传感器和ECU这两个环节之间实现。插入限速器的电子油门系统模型如图所示,图中虚线框所示的部分即是所设计的限速

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器。

图3.15 插入限速器的电子油门系统模型

限速器可通过键盘和显示等人机界面预置速度上限值Vm。限速器检测踏板传感器传递给它的电信号经IIR滤波后得Ux。由于本限速器尽可能地不破坏汽车原有的结构,因此采用油门的开度来判断汽车行驶速度,但是速度的变化滞后于油门的变化,即油门的变化量并不能直接地表征行驶速度变化量。所以本限速器采用自学习算法,通过较长时间段监测油门的前后变化情况以及前一时间段油门所处的稳定状态(如匀速或停止),判断驾驶者的操作意图,得出相应的行驶速度值Vx。将Vx与预置的速度上限值Vm比较,如果计算所得的速度值Vx

Vm

Vx

Vm-△

Vy 0

图3.16 速度控制状态曲线图

图所示为速度控制状态曲线图。假设Vx由0开始逐渐增大,在未达到Vm

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时,Vy曲线和Vx曲线完全重合。当Vx >Vm时,Vy的值不随着Vx的增大而增大,保持等于Vm不变。当Vx下降,Vx

插入限速器后的电子油门系统,驾驶员可以根据需要选择是否需要限速功能。当驾驶员选择了限速功能后,在不超速情况下,与原有的电子油门系统工作方式是相同的,最大程度地保证了原有系统的完整性。在设计中,限速器中的触点1和触点2为常闭开关,使限速器在不能正常工作的情况下,能保证电子油门系统仍能正常工作,保证系统工作的可靠性。

限速器的硬件设计

电子限速是根据车速传感器的信号和发动机转速信号来判断你发动机的工作情况根据车型的不同限制的速度也不同一般在250km/h 这都是电脑预设的达到这个速度之后继续采油门踏板发动机供油系统将不再供油速度下来之后供油系统恢复正常主要是为例保护发动机不让发动机过载而影响使用寿命。

分析组成汽车电子油门系统的几个环节后,在踏板传感器与ECU这两个环节之间插入限速控制是最易实现的,同时也具备了出厂前安装与售出后安装的条件,因此本文的限速控制设计方案就在踏板传感器和ECU这两个环节之间实现。

从限速器的实现原理分析,限速器必须具备以下功能: (1)模拟信号采集、信号处理和信号输出

限速器需要采集油门踏板传感器的电信号,故需具备模拟信号采集功能,并对采集的信号进行滤波、计算等处理;同时,限速器根据采集信号处理后的结果,输出相应的电信号提供给ECU,故需具备模拟信号输出功能。

(2)控制电路

限速器根据用户的指令或在某些不正常的状态下,需要实现限速器工作模式、报警器工作模式和关闭模式的功能。限速器在工作模式时,不但需要监测油门踏板传感器信号,同时要根据踏板传感器信号和预置的速度上限值Vm,实现限速控实现。

限速器功能的主要模块分析如下: (1)信号处理单元

油门踏板传感器实际上是一个角度传感器,可提取瞬间油门踏板的位置信号,并将其转化为电压信号传递给发动机控制器。以磁阻式油门踏板传感器为例,为了将角度变化转化为电压信号,磁阻元件往往做在同一块基片上接成三端式结构,且在片上一定高度处放一半圆形的磁钢,当主轴带动磁钢旋转时,磁阻元件MR1、

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