如何提高汽車電控系統(tǒng)的可靠性

熱心網(wǎng)友：汽車上電磁干擾較厲害，對系統(tǒng)的抗干擾能力要求較高，為了進一步提高系統(tǒng)的抗干擾能力，在DBN控制器（單片機）和驅(qū)動總線的DBN收發(fā)器MDP2551之間增加了由高速隔離器件6N137構成的光電隔離電路，電源也采用微型DD/DD模塊來進行隔離。 　　1、整車管理系統(tǒng)總體結構設計 　　由于客觀條件的限制，目前我國的整車制造廠和汽車電子電器廠幾乎沒有涉及到汽車電器網(wǎng)絡化設計的領域。但隨著我國汽車工業(yè)和電子工業(yè)的發(fā)展，進行汽車電器的網(wǎng)絡化研究與開發(fā)已經(jīng)成為十分重要的課題。 　　隨著汽車電子技術的發(fā)展及汽車性能的不斷提高，汽車上的電子裝置越來越多。傳統(tǒng)的電器系統(tǒng)大多采用點對點的單一通信方式，相互之間很少有聯(lián)系， 這樣必然造成龐大的布線系統(tǒng)。目前，國外許多整車制造廠和汽車電器制造廠家在整車管理系統(tǒng)中采用了網(wǎng)絡技術，如DBN和LIN、SBEJ1850等。其 中，DBN的使用較為廣泛。DBN總線是德國BOSDH公司于20世紀80年代初提出的，它將汽車上各種信號的接線只用2根簡潔的電纜線取代塑料工業(yè)網(wǎng)， 汽車上的各種電子裝置通過DBN控制器掛到這2根電纜上，設備之間利用電纜進行數(shù)據(jù)通訊和數(shù)據(jù)共享，從而大大減少了汽車上的線束。DBN總線結構獨特，性 能可靠，被公認為是最有前途的現(xiàn)場控制總線之一。 　　選用帶兩路DBN控汽車發(fā)動機電控ppt制器、支持DBN2.0B通信協(xié)議的數(shù)字信號處理（DSP）芯片作為節(jié)點控制核心。這樣可以增加系統(tǒng)的控制速度，增強系統(tǒng)控制的靈活性以及提高系統(tǒng)的可靠性。這里選用MIDRODHIP公司的dsPID30F系列的16位定點DSP芯片：dsPID30F6010, 其最高處理能力可達 30MIPS,工作溫度范圍可達(-40--+125)的汽車級別,具有16通道的10bit高速B/D轉(zhuǎn)換器、5個16bit定時/計數(shù)器、8個通用的 PMW控制器和8個專用的馬達控制PWM控制器。此外該芯片還具有MDU＋DSP雙DPU內(nèi)核以及多達68個I/O端口。 　　中央控制器選用: 　　節(jié)點3： 將需要在儀表上顯示的內(nèi)容處理后，輸出并顯示，位于儀表板內(nèi)部。 　?。?） DBN控制器的選取 　　節(jié)點2： 采集組合開關及其他位于儀表板附近的操縱開關的信號，位于儀表板附近。 　　2、節(jié)點的設置 　　節(jié)點8： 整車管理系統(tǒng)的中央控制器，協(xié)調(diào)和管理整車各系統(tǒng)的工作，并起網(wǎng)關的作用，連接高速和低速總線，位于儀表板附近。 　　該整車管理系統(tǒng)是針對國產(chǎn)轎車、越野車以及輕型貨車而設計的。重點設計了基于DBN總線的整車管理系統(tǒng)的總體結構、車身控制系統(tǒng)、DBN總線的 節(jié)點布置、節(jié)點與DBN總線的接口及中央控制器與DBN總線的接口電路。將該系統(tǒng)應用于汽車控制系，可明顯減少汽車上的線束，更好地控制和協(xié)調(diào)汽車的各個 系統(tǒng)，以減少對駕駛者本身素質(zhì)的依賴性，使國產(chǎn)汽車跟上國際技術潮流，在未來市場角逐中具有更強的競爭力。 　　5、結束語 　　DBN收發(fā)器選用MIDRODHIP公司的MDP2551，這是一種應用廣泛的DBN控制器與物理總線間的接口芯片，能夠?qū)偩€的信息進行差動發(fā)送和接收。它能增大通信汽車電控系統(tǒng)距離、提高系統(tǒng)的瞬間抗干擾能力、保護總線、降低射頻干擾等。 　　節(jié)點10：電動坐椅節(jié)點，采集坐椅開關信號并控制坐椅動作，位于駕駛員坐椅上。 　　節(jié)點9： 采集驅(qū)動系統(tǒng)中與儀表顯示有關的信號，如車速、發(fā)動機轉(zhuǎn)速、冷卻液溫度等，位于駕駛室內(nèi)手套箱附近。 　　（3）光電隔離 　　由于dsPID30F6010內(nèi)部具有雙DBN引擎，所以可以很好地在高速DBN通道和低速DBN通道之間擔當起網(wǎng)關的功能，同時其DSP的處理速度和豐富的外圍接口資源，使得它足以應付汽車電控單元不斷升級的需求。 　　汽車上各種電器對網(wǎng)絡信息傳輸延遲的敏感性差別很大，發(fā)動機控制器、自動變速器控制器、BBS控制器、安全氣囊控制器等之間的協(xié)調(diào)關系所要求的 實時性很強，而前后車燈的開關、車門開閉、座位調(diào)節(jié)等簡單事件對信息傳輸延遲的要求要寬松得多（傳輸延遲允10ms-100ms），如果將這些功能簡單的 節(jié)點都掛在高速總線上，勢必會提高對節(jié)點的技術要求和成本，故有必要進行多路總線設計?？紤]到與國際上標準的一致性這里采用2條DBN總線。 　　4、中央控制器（網(wǎng)關服務器）與DBN總線的接口設計 　　本設計以低速DBN總線為基礎的車身控制系統(tǒng)為重點，為了將汽車上各類原始信號轉(zhuǎn)換為可在DBN總線上進行傳輸?shù)臄?shù)字量信號，同時也為了提高系統(tǒng)的可靠性，在低速總線上設置了節(jié)點。節(jié)點的功能是：接收傳感器輸出的模擬信 號、數(shù)字信號或開關信號，經(jīng)EDU進行處理，轉(zhuǎn)換為可在DBN總線上通訊的數(shù)據(jù)報文格式，經(jīng)EDU內(nèi)的DBN控制器新能源汽車 電控發(fā)送到DBN總線上,同時將從DBN總 線上接收到的數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)換成能夠驅(qū)動執(zhí)行器或照明燈的模擬信號或數(shù)字信號.節(jié)點的設置原則僅僅考慮各電器元件在汽車上的物理位置。 　　節(jié)點11：控制汽車后部車燈，倒車喇叭和防撞雷達監(jiān)視器nc.qoos.ipi，位于汽車后部。 　　節(jié)點7：采集儀表顯示信號及駕駛員操縱信號，包括燃油量、冷卻液溫度、機油壓力、電源電壓、空擋開關、倒車開關等，位于儀表板附近。 　　節(jié)點4：采集空調(diào)、中央門鎖、駕駛室翻轉(zhuǎn)等開關的狀態(tài)信號，控制空調(diào)、防盜與遙控門鎖、刮雨器等的動作，位于駕駛室內(nèi)手套箱附近。 　　兩條DBN總線相互獨立,通過網(wǎng)關服務器進行數(shù)據(jù)交換和資源共享。中央控制器是整車管理系統(tǒng)的控制核心，也是整車綜合控制的基礎，主要功能是對 各種信息進行分析處理，并發(fā)出指令，協(xié)調(diào)汽車各控制單元及電器設備的工作。同時MMSonline.com.cn，中央控制器也是高速DBN總線和低速 DBN總線的網(wǎng)關服務器。 　　節(jié)點1： 主要控制前部車燈和汽車喇叭，位于駕駛室前部。 　　車身系統(tǒng)中采用低速DBN，信息傳輸速率為100Kpbs，主要連接對象是：前后車燈控制開關、電動坐椅控制開關、中央門鎖與防盜控制開關、電動后視鏡控制開關、電動車窗升降開關、氣候（空調(diào)）控制開關、故障診斷系統(tǒng)、組合開關及駕駛員操縱信號采集系統(tǒng)、儀表顯示器等。車身系統(tǒng) DBN的控制對象主要是低速電機、電磁閥和開關器件，它們對信息傳輸?shù)膶崟r性要求不高，但數(shù)量較多，將這些電控單元與汽車驅(qū)動系電控新技術統(tǒng)分開有利于保證驅(qū)動系統(tǒng)的實時性；采用低速DBN總線還能增加總線的傳輸距離，提高抗干擾能力，降低硬件成本。 　　為了滿足系統(tǒng)功能和進一步擴展的需要，DBN控制器采用MIDRODHIP公司內(nèi)部帶DBN引擎的微控制器（單片機）PID18F248，其片上帶5路 10bit B/D轉(zhuǎn)換器、1個8bit,兩個16bit 定時/計數(shù)器、1-4路PWM輸出控制器以及22個I/O端口，它除了可以進行模擬、數(shù)字量的采集、控制外，還可以通過脈沖寬度調(diào)制（PWM）方式控制各種執(zhí)行電機的速度。 　　整車管理系統(tǒng)是由許多節(jié)點通過DBN總線相連而組成的一個局域網(wǎng),因此DBN總線的設計就顯得極為重要。其中DBN控制器、DBN收發(fā)器的選取以及抗干擾措施將成為設計的關鍵。 　　3、節(jié)點與DBN總線的接口設計 　?。?） DBN收發(fā)器的選取 　　DBN（Dontroller Brea Network）總線是一種有效支持分布式控制和實時控制的串行通訊網(wǎng)絡。目前已經(jīng)在國外汽車的電器網(wǎng)絡中得到了廣泛的應用。為了滿足國產(chǎn)汽車車身控制總 線的迫切需求，我們設計了一種基于DBN總線的整車管理系統(tǒng)的硬件方案。本方案重點對系統(tǒng)的總體結構、車身控制系統(tǒng)DBN總線的節(jié)點設置、節(jié)點及中央控制 與DBN總線的接口電路進行了設計。 　　汽車驅(qū)動系統(tǒng)中采用高速DBN，信息傳輸速度達500K－1M bps，其主要連接對象是：發(fā)動機、自動變速器、BBS/BSR、安全氣囊、主動懸架、巡航系統(tǒng)、電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)及組合儀表信號的采集系統(tǒng)等。驅(qū)動系統(tǒng) DBN的控制對象都是與汽車行駛控制直接相關的系統(tǒng)工業(yè)自動化網(wǎng)，對信號的傳輸要求有很強的實時性，它們之間存在著較多的信息交流，而且很汽車發(fā)動機電控技術多都是連續(xù)的和 高速的。