MC68HC912DG128A單片机在汽车无级变速（CVT）控制系统中的应用.doc

MC68HC912DG128A单片机 在汽车无级变速（CVT）控制系统中的应用 湖北汽车工业学院 摘要 本文论述了基于MC68HC912DG128A单片机的汽车无级变速（CVT）控制系统系统的设计和研制。 Abstract The design and development of the control system for the Continuously Variable Transmission(CVT) of Autos based on the MOTOROLA MC68HC912DG128A Microprocessor are described in this paper. 1 引言 车辆行驶性能的好坏，不仅取决于发动机，而且在很大程度上还依赖于变速器及变速器与发动机的匹配。在汽车上使用的自动变速器大致有三类：液力自动变速器（Automatic Transmission， AT）、电子控制机械自动变速器 （Automatic Mechanical Transmission，AMT） 和金属带式无级变速器（Continuously Variable Transmission，CVT）。前两种变速器都是有级或分段无级自动变速，无级变速器CVT避免了齿轮传动比不连续的缺点，具有传动比连续、传递动力平稳、操纵方便、可使汽车行驶过程中经常处于良好的性能状态、可改善汽车排放和降低燃油消耗等特点，真正实现了无级变速。 我国的汽车工业与发达国家有较大的差距，通过研制无级变速（CVT）控制系统对缩小差距和世新纪发展我国民族汽车工业都具有十分重要的意义。 无级变速（CVT）控制系统是现代汽车的一项关键技术，它对整车的安全高效运行是非常重要的。我们研制无级变速（CVT）控制系统由传感器、MC68HC912DG128A单片机系统、LCD显示屏、无线MODEM、CAN模块和输出模块等装置组成。该系统装备于东风汽车公司开发的轻型客车EQ6480，促进我国CVT的发展。 2 控制系统的硬件和软件设计 本课题所研究的V型金属带传动无级变速器，其变速部分由主动轮组、V型金属带和被动轮组成（图1）。每个带轮都由两个带有斜面的锥盘组成，其中一个锥盘是固定的，另一个锥盘通过单片机输出模块控制液压阀使其移动达到变速的目的。 2.1 CVT控制系统原理图 CVT控制系统硬件框图如图2所示。系统主要是由MC68HC912DG128A单片机系统、脉冲输入捕捉电路、模拟量输入电路、I/O量输入电路、PWM电磁阀驱动电路、LCD显示电路、CAN接口等电路组成，另外还有电源电路，通讯电路等。对发动机转速、CVT输入和输出转速的测试，我们采用霍耳传感器，传感器输出的脉冲信号经处理后，输入到捕捉定时器，算出各转速。节气门（油门）开度传感器，我们采用霍尔线性传感器，通过采样电路进入A/D转换器。在 I/O输入信号中，档位信号代表驾驶员挂的档，其中D-前进档；N－空挡；R－倒档；P－锁止档；M（保留）。程序选择器用来选择CVT不同的控制模式：经济模式、动力模式和普通模式。在控制过程中，系统根据得到的档位，接合相应的离合器，然后对输入信号采集和处理，根据控制策略计算得到相应的传动比，然后，通过PWM控制液压阀，输出相应的主从动缸油压，使CVT实现无级变速。 图2 CVT控制系统硬件原理图 2.2 CVT控制系统软硬件设计 模拟量数据采集 通过对各传感器信号进行处理，使其成为0至5V的电压量，利用MC68HC912DG128A的A/D口，定时采集和查表，将传感器信号转换成数字量，供计算、判断用。查表的目的是消除非线性误差和提高处理速度。在软件编程中，将广泛应用查表法。 车速、发动机转速、和CVT转速的测量和计算 车速、发动机转速、和CVT转速传感器是霍尔开关脉冲式，MC68HC912DG128A的TIM接口感应转速，其中车速的计算公式为： 式中： V ── 车速 [Km/h] n ── 传动轴转速 [r/min] i0 ── 主传动比 r ── 车轮半径 [m] LCD液晶屏显示 由1335等芯片和LCD液晶屏组成显示模块（图3所示），利用MC68HC912DG128A的PA和PB口，显示各种数据、曲线和无线MODEM的状态。 图3 LCD接口电路 湿式离合器Fuzzy控制 模糊逻辑控制技术是一种设计、优化和相对易于实现较复杂系统的有效方法，是一种低成本高附加值的智能控制途径。 湿式离合器的模糊控制就是将驾驶员的经验形成语言规则，