汽車各控制單元方案

汽車各控制系統(tǒng)按大類分為：舒適系統(tǒng)、安全系統(tǒng)和動(dòng)力系統(tǒng)

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1. 車身控制單元（BCM）

車身控制單元（BCM）適合應(yīng)用于12V和24V兩種電壓工作環(huán)境，可用于轎車、大客車和商用車的車身控制。輸入模塊通過(guò)采集電路采集各路開關(guān)量和模擬量信息輸入，LIN接收模塊接收控制手柄單元信號(hào)（燈光、雨刮、洗滌等信號(hào)），輸出模塊采用功率驅(qū)動(dòng)和繼電器驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)，有很好的性價(jià)比，CAN通信模塊實(shí)現(xiàn)與其它汽車電子模塊信息交換。主要實(shí)現(xiàn)車身門控制包括門鎖、各種燈光、前后洗滌、前后雨刮、電動(dòng)車窗等控制。在軟件上實(shí)現(xiàn)了NM（CAN）網(wǎng)絡(luò)管理、UDS診斷、CCP標(biāo)定等功能并通過(guò)DV實(shí)驗(yàn)。

2. EPS 電子助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

EPS是提供輔助轉(zhuǎn)向動(dòng)力的系統(tǒng)。駕駛員在操縱方向盤進(jìn)行轉(zhuǎn)向時(shí)，轉(zhuǎn)矩傳感器檢測(cè)到轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)向以及轉(zhuǎn)矩的大小，將電壓信號(hào)輸送到電子控制單元，電子控制單元根據(jù)轉(zhuǎn)矩傳感器檢測(cè)到的轉(zhuǎn)距電壓信號(hào)、轉(zhuǎn)動(dòng)方向和車速信號(hào)等，向電動(dòng)機(jī)控制器發(fā)出指令，使電動(dòng)機(jī)輸出相應(yīng)大小和方向的轉(zhuǎn)向助力轉(zhuǎn)矩，從而產(chǎn)生輔助動(dòng)力。

3. 方向盤轉(zhuǎn)角傳感器（SAS）

方向盤轉(zhuǎn)角傳感器用于檢測(cè)車輛行駛過(guò)程中方向盤的轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)速，為車輛的其他控制系統(tǒng)如ESC、EPS、AFS等提供信號(hào)。所開發(fā)的方向盤轉(zhuǎn)角傳感器基于巨磁場(chǎng)效應(yīng)，在測(cè)量精度、分辨率、線性度、使用壽命等方面具有良好的性能。使用了Infineon雙傳感器的方案，正確標(biāo)定和初始化后，轉(zhuǎn)角信息在掉電時(shí)不丟失，因而在量程范圍內(nèi)可輸出絕對(duì)轉(zhuǎn)角位置。該項(xiàng)目是由清華大學(xué)開發(fā)，根據(jù)安裝尺寸及位置的不同，分為A和B兩種形式。其原理結(jié)構(gòu)如下圖所示。

4. 電子駐車制動(dòng)系統(tǒng)（EPB）

電子駐車制動(dòng)系統(tǒng)是由電子控制方式實(shí)現(xiàn)停車制動(dòng)的技術(shù)，它將行車過(guò)程中的臨時(shí)性制動(dòng)和停車后的長(zhǎng)時(shí)性制動(dòng)功能整合在一起，控制方式從之前的機(jī)械式手剎拉桿變成了電子機(jī)械控制。EPB的結(jié)構(gòu)和原理如圖所示。

本項(xiàng)目所開發(fā)的EPB電子控制單元具有兩種版本，分別適用于單電機(jī)拉索式和雙電機(jī)集成卡鉗式EPB。電子控制單元采用主CPU加安全監(jiān)控CPU的雙CPU方案，提高系統(tǒng)的可靠性。電子控制單元采集相關(guān)信號(hào)，控制電機(jī)和機(jī)械執(zhí)行機(jī)構(gòu)能分別實(shí)現(xiàn)臨時(shí)停車制動(dòng)、坡道起步輔助、動(dòng)態(tài)緊急制動(dòng)和自動(dòng)駐車（Autohold）四項(xiàng)功能。

5. 電子穩(wěn)定性系統(tǒng)ESP

適用于車身電子穩(wěn)定系統(tǒng)，糾正車輛產(chǎn)生的過(guò)度轉(zhuǎn)向或轉(zhuǎn)向不足的現(xiàn)象，主動(dòng)干預(yù)確保車輛操縱的穩(wěn)定性。

ESP系統(tǒng)通過(guò)采集車輪速度信號(hào)、制動(dòng)主缸壓力信號(hào)、制動(dòng)開關(guān)信號(hào)、方向盤轉(zhuǎn)角信號(hào)以及橫擺和加速度信號(hào)等等，判斷出駕駛員的意圖和車輛的行駛狀態(tài)，并通過(guò)電磁閥和泵電機(jī)的控制、發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱控制調(diào)整等措施，使其在合適的車輪上施加制動(dòng)力而對(duì)車輛產(chǎn)生糾正力矩，以糾正車輛產(chǎn)生的過(guò)度轉(zhuǎn)向或轉(zhuǎn)向不足的現(xiàn)象，主動(dòng)干預(yù)確保車輛操縱的穩(wěn)定性。結(jié)構(gòu)組成如下圖所示。

6. 電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電控單元EPS

該電控單元適合應(yīng)用于12V供電環(huán)境，可用于轎車和純電動(dòng)汽車的轉(zhuǎn)向控制。主控MCU采用英飛凌的XC2300系列單片機(jī)，通過(guò)采集發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)、車速信號(hào)、扭矩傳感器信號(hào)、點(diǎn)火信號(hào)等車輛狀態(tài)信息，并送入到控制器ECU進(jìn)行綜合、分析、判斷和運(yùn)算后輸出電流信號(hào)控制EPS電機(jī)。EPS電機(jī)通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)產(chǎn)生助力轉(zhuǎn)矩，該助力扭矩施加到轉(zhuǎn)向軸上，從而輔助駕駛員完成轉(zhuǎn)向操作。該系統(tǒng)低速時(shí)轉(zhuǎn)向控制輕便，高速時(shí)轉(zhuǎn)向助力小，操縱平穩(wěn)不發(fā)飄。結(jié)構(gòu)組成如下圖所示。

7. 整車控制器（VCU）

VCU通過(guò)采集駕駛員操控信息，車輛行使信息、發(fā)動(dòng)機(jī)、電機(jī)、電池、變速箱數(shù)據(jù)及各個(gè)子系統(tǒng)的反饋信息，經(jīng)過(guò)計(jì)算向各個(gè)子系統(tǒng)發(fā)送控制命令，從而實(shí)現(xiàn)VCU對(duì)整車的控制。整車控制器的策略是在不同工況下結(jié)合電機(jī)、電池和發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)汽車，使得效率最佳。處理器采用英飛凌公司32位處理器TC1728N。

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