单片机在汽车电控空气悬架系统中的应用

单片机在汽车电控空气悬架系统中的应用

引言

空气悬架空气悬架主要有被动悬架和可控电子悬架两种。被动悬架一定程度上抑制和降低了车体和车轮的动载和振动，保证了车辆行驶安全性和乘坐舒适型。但由于被动悬架的刚度和阻尼系数一般按经验选取，只在特定环境下是最优，而一旦载荷，路况，速度等因素发生变化，被动悬架不能随之而自动调节，更不能手动调节。为了克服这一缺陷，电子空气悬架系统（ECAS）由此产生。ECAS是目前最先进的汽车悬架系统，它可以随着路况，载荷，速度等变化因子自动调节悬架刚度，车身高度，减少了空气消耗，且具有反应迅速，安装容易，操作简单等优点，因此可控电子悬架已经成为汽车电子领域研究的一个热门课题，其有着广阔的发展前景。

1 ECAS的组成及原理

电控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。减震器阻尼力共三档，根据车身上升速度、加速度控制减震器，执行相应的阻尼力，从而满足汽车行驶平顺性和乘坐舒适型的要求。电控空气悬架组成结构，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。

2.3 信号控制输出模块

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（汽车版本）器件的高反向雪崩能量容量（350mJ）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。

2.4 电源模块，操作界面模块及其他扩展功能模块

ECAS系统主要有两种电压源，一是24V电压源，二是3V电压源。其中3V电压源分数字电压源和模拟电压源。24V电源是由车辆自身电源引出，然后经π型滤波，再经稳压管稳压，在经过一个滤波电路最终得到一个稳定的24V电压源。3V电压源与此类似，只是须要在数字电源和模拟电源之间加上一个隔离电阻，以防串扰。

操作界面主要是键盘输入和发光二极管显示。当司机要手动控制阻尼和车高的时候，便可通过键盘输入其操作，然后相应的发光二极管亮，显示其输入。键盘输入经过了滤波，光耦隔离和IC106滤波及保护，最终送入ECU，然后ECU输出控制驱动相应发光二极管点亮。其他模块主要包括便于日后升级的接口，以及RS485通信，大容量存储器等。大容量存储器采用了ATMAL公司的AT24C1024，其通过PTC2/SDA和PTC3/SCL与单片机相连；RS485用典型接法即可，芯片采用max3485；其他未用引脚均通过插槽引出，以便于日后升级之用。 3 汽车ECAS的软件设计方案

空气悬架电子控制单元（ECAS）应用软件由系统初始化模块、判断手动自动调高模块、信号采集模块，键盘响应模块，输出控制模块等构成。主程序为一循环体，它担负调节车身高度和阻尼的任务，车身高度信号经传感器转换为具有一定占空比的方波信号，然后经过与微处理器中预设的标定高度进行比较，输出控制信号，当快达到标定高度时，减小输出信号的占空比，以防止过充。具体主程序框图。

4 试验及结果分析

本设计做了两自由度1/4车辆空气悬架试验，通过在一定频率特性下，对比分析电控空气悬架和被动空气悬架在相同的路面激励下，得到不同的悬架动行程，车辆动载荷及垂直加速度，来验证本设计的可行性，验证本设计是否达到了提高车辆行驶平顺性和乘坐舒适型的目的。为下一步将科研成果转换成汽车电子产品提供技术储备和试验手段。

百度搜索“77cn”或“免费范文网”即可找到本站免费阅读全部范文。收藏本站方便下次阅读，免费范文网，提供经典小说综合文库单片机在汽车电控空气悬架系统中的应用在线全文阅读。