自動控制系統的汽車電子技術探析

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0前言

在當今汽車與電子行業的協同發展下,汽車電子技術已經成為了一門新興技術,并進一步促進了汽車行業的良好發展。在汽車行業的現代化發展中,汽車電子技術已經成為了一項標志性技術。通過此項技術的合理應用,可讓汽車的自動化控制目標得以有效實現。為實現汽車電子技術在汽車自動控制系統中的良好應用,汽車行業的研究者與技術人員需要將汽車自動控制系統的應用及其發展目標作為依據,對汽車電子技術加以合理應用,使其在汽車變速系統、制動系統、藍牙數據采集等自動控制系統中發揮出充分的技術優勢。通過這樣的方式,才可以促進電子技術與汽車自動化系統的共同發展。

1汽車電子技術與自動控制的重要性分析

1.1汽車電子技術概述

所謂汽車電子技術,就是將計算機技術作為核心,對汽車運行狀態進行科學控制的一種先進技術形式。此項技術的主要應用目的是讓汽車的人為控制減少,通過智能化電子控制的方式來確保汽車的高效、安全行駛,并通過計算機對汽車的各項運行數據進行記錄,結合當前運行數據和原始數據對比分析來確保汽車的運行狀態[1]。通常情況下,車體汽車電子控制裝置的主要組成部分包括車身電子控制系統、底盤電子控制系統以及發動機電子控制系統等。因此,在汽車的行駛中,汽車電子技術發揮的作用至關重要。

1.2汽車自動控制的重要性分析

在汽車電子技術的應用和發展中,自動控制也成為了汽車的一個主要發展方向。良好的自動控制不僅可實現汽車控制范圍與控制精度的顯著提升,同時也可以讓汽車的操作性能得到進一步優化。就目前來看,通過自動控制系統的應用,汽車不僅實現了油耗和污染排放的顯著降低,同時也具備了更好的舒適性和安全性,可以為應用者帶來更加便捷、高質的服務。因此,如果可以將自動控制系統在汽車領域中合理應用,便可實現汽車各項參數的有效優化,在更好地服務用戶的同時進一步確保交通安全。基于此,在現代汽車的研究和制造中,相關企業、研究者與技術人員一定要對自動控制做到足夠重視,并使其在汽車制造中得以合理應用,以此來實現自動控制應用優勢的充分發揮。

2基于自動控制系統的汽車電子技術主要應用分析

就目前的汽車自動控制系統來看,汽車電子技術的主要應用方向包括汽車變速控制系統、汽車制動控制系統以及汽車藍牙數據采集等。以下是對基于自動控制系統的汽車電子技術主要應用所進行的分析。

2.1汽車電子技術在汽車變速控制系統的應用

在汽車的自動控制系統中,變速控制系統主要應用了電子控制模式的自動變速器,此變速器可對汽車發動機的轉矩、轉速等進行自動控制,以此來實現發動機與離合器控制的動態修正[2]。比如,在通過電子機械式自動變速器(AMT)進行汽車變速控制的過程中,其換擋過程與傳統手動換擋過程相似,僅是加速踏板在換擋時的位置不變,通過對發動機轉速及其轉矩的協調控制,便可實現汽車的平穩換擋。具體應用中,遠程控制單元(TCU)會將汽車的實際行駛狀態作為依據來判斷是否需要換擋,在此過程中,通過控制器域網(CAN)和汽車發動機電子控制單元(ECU)之間的通信,便可對汽車發動機進行自動控制,使其進入到優先響應變速請求階段。在這樣的情況下,如果TCU將一個轉速或轉矩輸出值請求發出,ECU便會對該請求優先執行,將TCU請求中的轉速或轉矩要求作為依據,通過與TCU之間的良好配合來控制AMT完成換擋。在此過程中,TCU會對ECU發送給CAN總線的發動機轉速、轉矩等信息進行實時接收,以此來實現發動機與離合器具體控制策略的動態修正。在變速箱響應相關請求的過程中,也會對TCU的換擋請求做到優先響應,在變速箱請求被TCU獲取到優先響應權之后,換擋控制會立即開始。圖1為汽車電子技術控制下的汽車變速自動控制系統升檔控制示意圖(圖1):其中,Phase1階段是對發動機降轉矩進行控制,Pha-es2階段是對發動機轉速進行閉環控制,Phase3階段是對發動機升轉矩進行控制。通過這三個階段的控制,便可實現汽車發動機的自動換擋。而在對汽車離合器以及變速器進行自動控制的過程中,其控制過程也與換擋自動控制過程相類似,包括分離、選換擋以及重新接合這三個階段。通過這樣的方式,便可讓汽車電子技術在汽車自動控制系統中發揮出充分優勢,以此來實現汽車變速控制系統的自動化、智能化控制,為汽車實際行駛需求的滿足奠定堅實的技術基礎,并進一步確保汽車行駛的舒適性和安全性,從而為用戶帶來更加滿意的汽車自動控制服務。

2.2汽車電子技術在汽車制動系統中的應用

在汽車制動控制系統的自動控制過程中,汽車電子技術也可以發揮出非常顯著的應用優勢。將汽車電子技術合理引入到其制動控制系統的自動控制中,可進一步提升汽車運行的安全性和可靠性[3]。對于汽車制動控制系統而言,制動泵是其中最為關鍵的一個組成部件,如果制動泵出現了故障,制動系統中的摩擦力便會降低,這樣便會導致汽車制動力出現不同程度的降低情況,且在制動泵發送故障的情況下,汽車回油也會受到一定程度的阻礙,這樣的情況將直接導致汽車對行駛中的危險情況反應速度下降,從而降低汽車行駛的安全性。而通過汽車電子技術的合理應用,便可實現汽車制動系統的自動化控制,讓上述不良影響和危險情況得以有效避免。比如,在通過汽車電子技術所設計的汽車電子機械自動化制動控制系統中,其主要的組成部分包括電源模塊、車輪制動模塊、ECU以及電子制動踏板模塊等,電子制動踏板模塊中,主要包括位移傳感器、感覺傳感器以及制動踏板。在該自動控制系統中,通過電子制動踏板模塊中的位移傳感器,可以對汽車駕駛員的具體位置信號進行采集,然后將采集到的位置信號傳送到系統ECU,并通過ECU對位移數據進行分析和處理。最后再以此為依據,對汽車電動機轉矩進行自動控制。考慮到汽車行駛過程中很容易出現制動滯后問題,所以在對該自動控制系統進行設計時,特采用踏板位移傳感器對汽車駕駛員踩踏踏板所引起的汽車車輪制動狀態變化進行及時、準確的識別,以此來提升制動系統的響應效率。為保障制動系統的可靠性及其穩定性,具體設計中,需要讓分布在汽車四個車輪上的四個制動器相互獨立,通過車載網絡集中進行控制。將上述自動控制過程作為基礎,借助于汽車車輪上設置的制動模塊,便可對相應的制動操作實現自動化的執行。具體工作中,汽車電子機械自動化制動控制系統的主要工作流程包括以下幾個方面:第一,當汽車行駛時,如果駕駛員將制動踏板踩下,踏板便會產生相應的位移信號,此時,系統中的位移傳感器便會立即感知到相應的位移數據,并以此為依據,對汽車駕駛員的實際制動意圖進行科學的判斷與識別。

第二,通過ECU來接收相應的判斷結果,并對其進行處理和分析。第三,將ECU分析結果作為依據,對電動機輸出力矩進行控制,并對執行機構中產生的車輪制動力進行控制,然后以此為基礎,實現汽車車輪的合理控制。在此過程中,考慮到汽車車輪和路面之間的摩擦系數和轉向擺角會直接影響到汽車車輪制動力,所以需要讓每一個車輪都形成一個閉環形式的制動回路,各個制動回路也應該相互獨立。基于此,可將制動器以及傳感器獨立配置在汽車的每一個車輪上,以此來達到良好的自動化制動控制效果。對于該系統中的軟件,具體設計中,首先需要通過C語言對各個功能模塊進行編程,在總程序中,可對各個功能模塊加以調用。在完成控制器初始化之后,可采用CAN總線通信的方式進行汽車電子自動控制信息收發。在系統通電之后,CAN控制器以及處理器會立即復位,借助于S3C2410芯片來完成控制器的初始化,根據功能的重要程度對各個程序進行排序,其中,第一級是主程序,其主要功能是對各個子程序進行協調;第二級是信號采集、執行器驅動以及CAN通信等程序,這些程序在汽車自動化制動控制系統中主要起到載體作用。在進行CAN通信協議的具體設計中,考慮到其需要通過數據鏈路層以及物理層來實現,所以應按照實際需求對CAN應用協議進行科學制定,并根據ID大小以及標識分配,對其優先級做出科學定義。在該系統通電之后,控制器需要復位至Configuration模式,且在初始化完成之后才可以進入正常運行。比如,在對MCP2510控制器進行初始化設置時,其片選CS需要在S3C2410芯片中對一個低電平進行接收,此后便開始使能中斷、收發緩沖區以及過濾器等的初始化處理。在此過程中,為實現制動數據的完整傳輸,需要在任意一個完成的操作中添加一段延時程序,然后通過以下函數來實現控制器數據讀寫和總線初始化:s3c2410-mcp2510-write(data);s3c2410-mcp2510-read(data);s3c2410-mcp2510-ioctl(data)。在完成了初始化之后,便可通過以下流程進行CAN報文收發(圖2):通過這樣的方式,便可讓汽車電子技術在制動控制系統中發揮出充分優勢,以此來實現汽車制動的自動化控制。

2.3汽車電子技術在汽車藍牙數據采集中的應用

在現代化汽車設計與應用中,藍牙數據采集是一項重要內容,通過此項技術的應用,可實現汽車性能參數、運行參數的實時采集與檢測,以此來確保汽車行駛質量和安全性。而在藍牙數據自動采集系統中,汽車電子技術所發揮的優勢也十分顯著。比如,在某汽車藍牙數據自動化采集系統中,其主要的功能設計包括汽車尾氣檢測、汽車行駛里程檢測以及汽車輪胎胎壓檢測。為達到這一目標,具體設計中,需要分別采用不同的傳感器來進行汽車尾氣濃度、行駛里程以及輪胎胎壓數據采集,在采集了相應的數據之后,再借助于arduinouino開發板對其進行計算與分析,以此來實現各項參數的科學加工和處理,最終實現相應間接數據的科學獲得。對于輸出的間接數據,系統會使其在顯示屏上呈現出來,并借助于藍牙模塊向汽車駕駛員的手機傳輸。具體應用中,該系統主要通過煙霧報警器來檢測汽車尾氣濃度,如果其濃度超出規定限值,顯示界面上的LED指示燈便會呈現黃色,并保持常亮,同時,系統蜂鳴器也會發出報警;通過磁鐵以及霍爾傳感器對汽車行駛里程進行檢測,檢測中,使磁鐵吸附到汽車輪胎上,每進行一次檢測,系統便對其脈沖數以及時間做一次記錄,并按照汽車輪胎的實際周長來計算其行駛里程數;通過壓力傳感器進行汽車輪胎壓力檢測,如果檢測到輪胎壓力超過正常值(即汽車超載),顯示界面上的LED顯示燈便會呈現紅色,并保持常亮,同時,系統蜂鳴器也會發出報警。對于上述的檢測數據,汽車駕駛員都可以通過手機來進行詳細數據的實時查看。通過這樣的方式,便可讓汽車駕駛員對汽車行駛過程中的各項指標做到實時監測,并以此為依據,通過合理的措施來進行汽車行駛參數的調整,從而實現汽車車身以及駕駛員安全的良好保障。

3結束語

綜上所述,汽車電子技術在當今的汽車自動控制領域中具有十分顯著的應用優勢。因此,在現代化汽車自動控制系統設計中,設計者和技術人員應結合汽車實際的自動控制需求,對汽車電子技術加以合理應用。通過這樣的方式,才可以有效滿足現代化汽車的自動控制需求,促進汽車控制系統的自動化發展。

作者:李新 單位:鄭州工業應用技術學院