[发明专利]一种基于智能节点的汽车电子节气门控制系统

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种基于智能节点的汽车电子节气门控制系统，适用于机械领域。

背景技术

随着科学技术的进步和发展，车辆驾驶性能及安全舒适性的要求大为提高，使得车辆上的电子控制单元数量逐步增加，但是车辆上的电控单元(如各种开关、执行器、传感器等)的连接仍然以传统的配线束来实现，使得车内线束过多且布线复杂，从而造成了严重的电磁干扰，导致系统的可靠性下降。在高级轿车上，电子元件及其系统占据了整车超过20%的价格，而且有日渐增加的趋势。在这种情况下，车内电控线路就会更加复杂，如何让车内的装置网络化同时降低配线束数量等成为改善车内系统的一个重点研究方向。

在车辆的网络化及通讯系统中，局部网络的方法越来越丰富，其中CAN、Profibus、LON、ASI、EIB与eBns。等网络技术已经发展得相当成熟，各种网络技术的标准化也相继出台，而且这些成熟的网络技术已经完成集成化工作。CAN总线在稳定性、即时性及其性价比等方面在汽车应用中都显示出较强的优势，作为分布式控制中的局域网技术具有较强的竞争力。目前，很多汽车采用CAN总线将整个汽车控制系统联系起来统一管理，实现数据共享和相互之间协同工作，使车内线束布线方便可靠，提高了汽车整体的安全性和性价比，增强了自身的竞争力。

发明内容

本发明提出了一种基于智能节点的汽车电子节气门控制系统，将CAN总线应用于智能传感器中，使传感器获得的信号能通过总线实时地、可靠地、高速而准确地进行传输，使得各汽车计算机控制单元能够通过CAN总线共享所有信息和资源，达到简化布线、减少传感器数量、避免控制功能重复、提高系统可靠性、降低成本、更好地匹配和协调各个控制系统的目的。

本发明所采用的技术方案是。

所述控制系统采用现场总线式集散系统FDCS (Field Distributed Control System)结构，由传感器、执行器、控制器智能节点以及CAN现场控制网络组成。多个智能节点各自独立完成数据采集、系统设定、运行控制等，通过CAN现场总线，各智能节点之间交换各种数据和管理控制信息。

所述控制系统由加速踏板位置传感器和电子节气门体组成，节气门体包括执行器、节气门阀和节气门位置传感器三部分，它们被封装为一体。执行器由一个直流电机和相关的传动部件组成。加速踏板是一个高精度线性电位器，作为驾驶员期望的节气门开度的传感器装置，其输出是一个与脚踏板行程成正比的模拟电压信号；节气门体由正向和反向两个位置传感器作为控制中节气门开度反馈信号，它通过节气门体内部的一对高精度电位器获取当前开度下相应的电压反馈值，该反馈值与节气门打开角度成线性变化。

所述智能传感器接点是基于Microchip公司的PIC16F877A单片机和独立CAN总线控制器MCP2510和CAN收发器PCA82C250来完成的。PIC16F877A采用RISC指令系统的高性能8位微处理器，哈佛总线结构，低功耗，高速度。内部集成了ADC、串行外围接口(SPI)和Flash程序存储器，具有PWM输出等多种功能。PIC16F877A通过5PI接口可以实现与CAN控制器MCP25I0的无缝连接。

所述智能传感器CAN节点的通信模块由独立CAN控制器MCP2510和CAN收发器PCA82C250组。MCP2510可以完成CAN总线的物理层和数据链路层的所有功能，支持高速SPI接口(最高数据传输速率可以达到5Mb/s )，支持CAN2.0A/CAN2.0B协议。CAN收发器PCA82C250是CAN控制器与物理总线之间的接口，对物理总线提供差动发送能力，对CAN控制器提供差动接收能力，同时它可以增大通信距离，提高嵌人式CAN智能节点的抗干扰能力。

所述控制系统是一个闭环控制的过程，脚踏板位置传感器作为系统的输入，A/D转换后通过CAN总线发送到控制器。同样，节气门位置传感器作为反馈信号，A/D转换后通过CAN总线发送到控制器，两信号在控制器中进行比较并由控制器采用相应的控制算法(如PID等)进行决策，决策结果由CAN总线发送到节气门体位置传感器和执行器节点，该节点微处理器产生相应的PWM信号经由驱动装置驱动执行机构运行。

本发明的有益效果是：该控制系统将CAN总线应用于智能传感器中，使传感器获得的信号能通过总线实时地、可靠地、高速而准确地进行传输，使得各汽车计算机控制单元能够通过CAN总线共享所有信息和资源，达到简化布线、减少传感器数量、避免控制功能重复、提高系统可靠性、降低成本、更好地匹配和协调各个控制系统的目的。

附图说明