提到汽车,大家潜意识一定有共鸣:国内汽车制造商比起国外的落后,国产车不如进口车。并不是我们的研发能力不如人,这里有个根本原因,国内汽车制造商起步晚,由于追逐短期效益,往往引入国外技术甚至引入国外整条生产线。大道理不说,就我个人都觉得这样对于汽车工业发展很不利。随着国产车市场占有率提升,很有必要研发自己的汽车电子系统。我们设计“新型车身主动悬挂控制系统”希望为此出一分力。
本系统的目标:预判障碍物提前调节悬挂高度来缓解车体颠簸。
首先我被LPC1700系列的低功耗低成本高性能吸引,将LPC1758作为主动悬挂控制(ABC)的处理单元。内嵌OSE Epsilon操作系统后,实时性更加高,多任务时更加灵活,甚至可以把多个简单系统(如ABS、ASR)集成于其中。【绿】
因为汽车的电子系统越来越多,传统结构是典型的交叉网状结构,传感器连接各自MCU,再由MCU驱动相应执行器,连线错综复杂,耗材多。故提出底盘综合平台的概念。看到LPC2929你会发现它天生就是个工业级的数据采集处理MCU。它用丰富的片上外设接口资源负责全部底盘传感器数据的采集和执行器的驱动,再通过两路CAN总线连接各个系统级处理单元。就好像由LPC2929搭起两条铁轨,让那些名字叫ABC、ABS、EBD、TCS的家伙统统架在轨道上,下次管它ASL、VSC的一律只需将其放入轨道上。这种结构令系统升级易如反掌,并且方便建立专家信息库进行故障的层级自分析与排除,体现可持续设计的理念。【绿】【新】
上述平台(LPC2929)安放在车体中部,与四车轮距离远,有句行话“芯片不贵,铜线贵”的确如果每个传感器和驱动器都直连LPC2929的话耗材大且不可靠。设计用LPC9351独立管理每个车轮包括轮速编码器、垂直加速度传感器、胎压传感器、悬挂高度电磁阀、阻尼电磁阀、刹车电磁阀等。细看它的片上资源,十分的恰到好处到会让你惊讶。LPC9351利用串口与LPC2929通过单光纤相连,也就是说,用一条塑料,就控制一个车轮了。【绿】【新】
至此,分三层的底盘控制平台就搭建起身。
在此平台上的主动悬挂控制系统实现六个功能:
1、 抑制负载不均匀造成的车体不平衡。比如乘客都坐在左边,系统就为左悬挂相应增压使车身平衡。原理是根据车身姿态测量相应调整悬挂部件实现。
2、 抑制加速时的尾沉、刹车时的点头动作。原理是模糊控制调整悬挂部件实现。模糊控制说白了就是经验值查表控制,具体是根据车身姿态测量与行驶状态进行插补计算查表。
3、 抑制转向时车体的侧倾。原理同上。
4、 根据速度调整底盘高度。原理再简单不过了。(可是目前只有Benz SL级、Porsche carrela、BMW 7系等高配车才有。)
5、 记录每段路的路况,再次行走时作为悬挂调整的参考。先结合GPS和FM路面广播对车身定位后,再将当前悬挂状态包括高度、阻尼系数、震动频率、噪声的色度等做一个Kalman滤波分析,也就是结合方差和均值对各段路贴个标签,分辨是好路还是烂路。最后将位置与路况信息合并起来录入存储器。【新】
6、 扫描路障,提前调整悬挂,通过路障后再延时复原,舒缓颠簸。实际上就是冲量定理:冲量F·T一定的情况下,通过延长T来缓解冲力F。【绿】【新】本来视频介绍有此功能的演示动画,后因本人疏忽导致动画黑屏,实在遗憾,在此须向支持我们作品、关注汽车电子的各位道个歉。
前四个功能目前已有零星的应用(Porsche、Benz、BMW、Lexus等高配车型)。但都是通过调整悬挂刚度(阻尼)实现,有其缺陷。例如恒力对弹簧施压,阻尼大的弹簧缩短量就少,但也有缩短。设计中不但调整悬挂阻尼,还调整悬挂高度,用两个参量调整来克服目前技术的不足。【新】
设计涉及几个关键技术:
1、 车轮控制中的单光纤双向实时通信。【绿】【新】
2、 扫描路障中的激光探测代替无线电雷达。【绿】【新】
3、 三轴加速度表示车身姿态。取代了多个传统传感器。【绿】【新】
4、 光电鼠标原理测车身实际速度。【新】
关于技术问题,篇幅所限,未能尽述,有兴趣的朋友可以浏览设计主页http://v.eepw.com.cn/video/play/id/590 如需细节,不吝跟帖。
为了叙述更形象,语言口语化,不妥之处望见谅。请各位朋友提问指正,希望通过跟帖交流,共同提高。