摘 要：本文針對搭載機(jī)電控制CVT的電子換擋系統(tǒng)進(jìn)了研發(fā)設(shè)計(jì)，通過冗余檢驗(yàn)裝置，保證了信號的可靠傳輸。仿真測試結(jié)果表明，該電子換擋系統(tǒng)能夠滿足電子換擋器與機(jī)電控制CVT的實(shí)時通訊需求，為汽車行駛的安全性提供了良好的保障。

關(guān)鍵詞：機(jī)電控制CVT；電子換擋系統(tǒng)；設(shè)計(jì)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.02.164

0 前言

最近幾年，伴隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，各種先進(jìn)的技術(shù)在汽車制造中得到了應(yīng)用，為車輛的操作和控制提供了便利。機(jī)電控制式無級變速器屬于一種全新的CVT技術(shù)，以電機(jī)調(diào)速和碟簧代替了液壓系統(tǒng)，不僅提升了系統(tǒng)的運(yùn)行效率，同時也對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了簡化。為了進(jìn)一步提升系統(tǒng)的可靠性和操控性，采用了高速CAN總線通信，保證了擋位信號的有效傳輸。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

在整車系統(tǒng)中，擋位系統(tǒng)發(fā)揮著非常關(guān)鍵的作用，系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性直接關(guān)系著車輛的行駛安全。而電子擋位系統(tǒng)將傳統(tǒng)的拉線控制轉(zhuǎn)變成為了以信息傳輸為基礎(chǔ)的電信號控制，對于信號傳遞的可靠性要求較高。就目前而言，電子擋位系統(tǒng)中的信號傳輸流程為：駕駛員操作擋位動作→擋桿位置變化，被傳感器獲取，引發(fā)電壓變化→信號由傳感器傳輸?shù)娇刂破鳌?jīng)MSCAN裝置和CAN總線，傳輸?shù)絋CU控制變速器。在電子擋位系統(tǒng)中，信號傳輸?shù)恼麄€過程為：駕駛員根據(jù)實(shí)際需要，操縱換擋桿進(jìn)行換擋操作，擋桿位置的變化會引發(fā)霍爾傳感器的電壓變化，而換擋控制器會自動采集霍爾傳感器信號，對比控制器程序中預(yù)先標(biāo)定的擋位信號，然后經(jīng)MSCAN收發(fā)器，將換擋信號經(jīng)CAN總線傳輸至TCU控制變速器。在對電子換擋器系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時，需要關(guān)注幾個方面的問題：

（1）擋位檢測方案。在電子換擋系統(tǒng)中，需要做好信號狀態(tài)的檢測，以避免信號故障引發(fā)的手柄動作失效問題，這里采用冗余檢驗(yàn)的方式，保證換擋的準(zhǔn)確性。采用開關(guān)式霍爾傳感器和ASLPS中空旋轉(zhuǎn)編碼器，對換擋桿的位置進(jìn)行雙重檢測。

（2）控制器設(shè)計(jì)方案?？刂破魇请娮訐Q擋系統(tǒng)的核心所在，這里選擇飛思卡爾MC9S12XS128單片機(jī)，從滿足系統(tǒng)功能需求的角度分析，在單片機(jī)芯片的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了電源、時鐘電路、濾波電路以及CAN總線接口電路的設(shè)計(jì)。這里以時鐘電路為例進(jìn)行分析，其主要是利用晶振產(chǎn)生時鐘脈沖。

2 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)

（1）CAN網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)。結(jié)合相關(guān)協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)，對電子換擋系統(tǒng)的CAN總線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)控制器與換擋手柄、網(wǎng)關(guān)等相互之間的信息傳輸。從搭載機(jī)電控制CVT的車輛傳動部分電控系統(tǒng)架構(gòu)出發(fā)，依照SAE-J1939協(xié)議，對CAN網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，結(jié)合CANoe軟件，對CAN總線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)仿真。在CANdb ++ 中，構(gòu)建數(shù)據(jù)庫文件，然后利用面板編輯器，進(jìn)行狀態(tài)顯示面板的編輯，節(jié)點(diǎn)程序則利用CAPL語言進(jìn)行編寫，對節(jié)點(diǎn)報(bào)文的發(fā)送、接收和處理過程進(jìn)行模擬。

（2）初始化CAN模塊。結(jié)合已經(jīng)制定完成的擋位信號標(biāo)識符，經(jīng)過進(jìn)一步的整理和歸納，形成相對完善的信息數(shù)據(jù)庫，然后在此基礎(chǔ)上，對電子換擋系統(tǒng)的檔位進(jìn)行有效定義，提供一個規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)。在該系統(tǒng)中，CAN通信采用的是SAEJ1939 編碼標(biāo)識符，其在實(shí)際應(yīng)用中，想要實(shí)現(xiàn)與控制器標(biāo)識符寄存器位置的逐一對應(yīng)，是非常困難的，這就容易影響信號的準(zhǔn)確可靠傳輸，經(jīng)研究討論，可以對J1939進(jìn)行轉(zhuǎn)換，形成相應(yīng)的CAN標(biāo)識符寄存器編碼。在電子換擋器系統(tǒng)中，換擋手柄擋位信號的報(bào)文標(biāo)識符為0x080001F2，則寫入到CAN標(biāo)識符寄存器中的對應(yīng)ID為0x4000F102。

（3）信號發(fā)送接收程序。在CAN控制系統(tǒng)中，一般會將擋位信號的發(fā)送和接收設(shè)計(jì)為子程序，當(dāng)檢測到擋位的變化及信號的傳遞時，程序會自動調(diào)用相應(yīng)的接收或者發(fā)送任務(wù)，完成信號的可靠傳輸。

3 系統(tǒng)測試

3.1 硬件設(shè)備連接

待程序調(diào)試完成并且刷寫好之后，將控制器與換擋手柄連接在一起，通過CANcaseXL，實(shí)現(xiàn)控制器與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)CANoe軟件之間的數(shù)據(jù)傳輸，硬件連接方式如圖1所示。換擋手柄控制器采用電源供電的方式，結(jié)合DB9連接頭，將CANcaseXL通道與CAN高引腳和CAN低引腳連接在一起，然后通過USB連接線，將CANcaseXLz與計(jì)算機(jī)連接起來。

3.2 電子換擋系統(tǒng)仿真

電子換擋系統(tǒng)的仿真測試可以對其可行性和實(shí)用性進(jìn)行檢驗(yàn)，分析系統(tǒng)是否能夠得到有效的普及和應(yīng)用。這里主要是利用CANoe軟件，依照CAN總線仿真配置，通過相應(yīng)的操作，對軟件本身提供的Simulation仿真窗口進(jìn)行參數(shù)的調(diào)整，之后利用換擋手柄，發(fā)出換擋信號，如果信號正常傳輸，則發(fā)動機(jī)節(jié)點(diǎn)、TCU節(jié)點(diǎn)等都會相繼接收到信號，然后由TCU發(fā)出換擋操作的具體執(zhí)行命令，控制調(diào)速電機(jī)和離合器電機(jī)動作。在軟件的Trace界面，能夠看到相應(yīng)的報(bào)文信息，而在控制面板可以直觀的顯示出擋位變化信號。仿真結(jié)果表明，本文設(shè)計(jì)的電子換擋系統(tǒng)可以滿足機(jī)電控制CVT的換擋需求。

4 結(jié)語

針對搭載機(jī)電控制CVT的車輛進(jìn)行了電子換擋系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和程序等方面對其進(jìn)行了簡要分析，結(jié)合信號故障處理以及策略冗余算法，保證了信號傳輸?shù)目煽啃院蜏?zhǔn)確性。同時，利用仿真測試，針對系統(tǒng)的可行性和可靠性進(jìn)行了檢驗(yàn)，結(jié)果表明系統(tǒng)的性能良好。

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作者簡介：張情（1983-），女，陜西銅川人 ，教師，助教，研究方向：機(jī)電、電子。