本文主要介紹的基于LIN總線的無(wú)刷直流電機(jī)控制器,以MC68HC908MR16單片機(jī)、PC33896前置驅(qū)動(dòng)器溯香、MC33399LIN收發(fā)器為核心構(gòu)成鲫构。文中詳細(xì)介紹了控制器的硬件及軟件設(shè)計(jì),該控制器以低廉的成本獲得了較好的控制性能。

一玫坛、前言

隨著汽車部件的電動(dòng)化结笨、自動(dòng)化程度不斷提高和對(duì)汽車電機(jī)的噪聲、電磁兼容蒙玩、效率的高要求,永磁無(wú)刷直流電機(jī)正在逐步替代有刷的永磁直流電機(jī)瘤贷。永磁無(wú)刷電機(jī)具有體積小、壽命長(zhǎng)绅刨、效率高招惜、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性好等優(yōu)點(diǎn),利用它作為汽車部件的驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件可有效地提高汽車部件的性能抗钻。例如在Freightliner公司的M2系列商務(wù)車上,采用無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)其空調(diào)系統(tǒng)的鼓風(fēng)機(jī),更好地調(diào)節(jié)了送風(fēng)速度棚泛。

由于汽車總線技術(shù)的日趨成熟,汽車內(nèi)多個(gè)電機(jī)單元的控制方式正從傳統(tǒng)的集中式線束控制向分布式總線控制轉(zhuǎn)變。分布式總線控制可以減少線束,降低成本,便于各個(gè)電機(jī)控制單元和車內(nèi)其它電控單元一起形成一個(gè)綜合協(xié)調(diào)的控制系統(tǒng),提高各控制單元的運(yùn)行可靠性,減少冗余的傳感器及相應(yīng)的軟硬件配置,實(shí)現(xiàn)信息交換和資源共享褒述。目前常用的汽車總線包括CAN牢米、LIN等,其中LIN面向低速場(chǎng)合的應(yīng)用。作者設(shè)計(jì)基于LIN總線的無(wú)刷直流電機(jī)控制器,該控制器以文獻(xiàn)中介紹的MC68HC908MR16單片機(jī)逃窜、PC33896前置驅(qū)動(dòng)器郊舅、MC33399LIN收發(fā)器為核心構(gòu)成,以低廉的成本獲得了較好的控制性能。

二止骨、基于LIN總線的無(wú)刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)

LIN總線是一種新型的低成本汽車車身總線,1999年由歐洲汽車制造商Audi席赂、BMW、Daimler2Chrysler时迫、Volvo颅停、Volkswagen谓晌、VCT等公司和半導(dǎo)體廠商Motorola共同組成的LIN協(xié)會(huì)推出,從2003年開(kāi)始投入使用。

LIN總線使用串行通信協(xié)議,它有下面的特性:單主機(jī)多從機(jī)組織(即無(wú)需總線仲裁)癞揉；基于普通UART/SCI接口的低成本硬件實(shí)現(xiàn),低成本軟件或作為純狀態(tài)機(jī)纸肉；從機(jī)節(jié)點(diǎn)不需要石英或陶瓷諧振器即可以實(shí)現(xiàn)自同步；保證信號(hào)傳輸?shù)难舆t時(shí)間喊熟；低成本的單線通信介質(zhì),通信速率最大可達(dá)20kb/s柏肪。一個(gè)LIN網(wǎng)絡(luò)由1個(gè)主節(jié)點(diǎn)、最多不超過(guò)15個(gè)從節(jié)點(diǎn)組成逊移。所有節(jié)點(diǎn)都有一個(gè)從機(jī)任務(wù),從機(jī)任務(wù)分為接收任務(wù)和發(fā)送任務(wù),主節(jié)點(diǎn)還有一個(gè)主機(jī)任務(wù)预吆。LIN網(wǎng)絡(luò)上的通信總是由主機(jī)任務(wù)所發(fā)起,主機(jī)任務(wù)傳輸報(bào)文幀頭,報(bào)文幀頭包括同步間隔場(chǎng)、同步場(chǎng)和標(biāo)志符場(chǎng)胳泉；從機(jī)任務(wù)作出報(bào)文響應(yīng),報(bào)文響應(yīng)包括2、4或8字節(jié)的數(shù)據(jù)場(chǎng)和校驗(yàn)場(chǎng),報(bào)文幀頭和報(bào)文響應(yīng)組成完整的報(bào)文幀岩遗。

LIN總線作為CAN總線的補(bǔ)充,主要用于車身控制扇商。車身網(wǎng)絡(luò)主要連接對(duì)象有座椅、車門棠吨、空調(diào)和儀表顯示等系統(tǒng)桑趴。基于LIN總線的全自動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示逻盅。其中空調(diào)中央控制單元起CAN/LIN網(wǎng)關(guān)和LIN主節(jié)點(diǎn)的作用,其他單元為從節(jié)點(diǎn),分為傳感器從節(jié)點(diǎn)和執(zhí)行從節(jié)點(diǎn)盔连。傳感器從節(jié)點(diǎn)將溫度、濕度阻羞、日照強(qiáng)度等環(huán)境狀態(tài)值發(fā)送給主節(jié)點(diǎn),主節(jié)點(diǎn)根據(jù)這些狀態(tài)值以及駕駛員設(shè)定的車內(nèi)溫度等參數(shù)進(jìn)行綜合決策,向執(zhí)行從節(jié)點(diǎn)傳達(dá)控制命令,執(zhí)行從節(jié)點(diǎn)依據(jù)命令進(jìn)行相應(yīng)的動(dòng)作凰染。這樣的空調(diào)系統(tǒng)有效實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)的分布式控制,減少汽車上的安裝線束,同時(shí)實(shí)現(xiàn)真正的全自動(dòng)控制,使得空調(diào)系統(tǒng)各部件協(xié)調(diào)運(yùn)行,從而使室內(nèi)溫度達(dá)到并保持在駕駛員設(shè)定值上,創(chuàng)造一個(gè)舒適的室內(nèi)環(huán)境。由于無(wú)刷直流電機(jī)擁有良好的調(diào)速性能,所以空調(diào)系統(tǒng)中一些執(zhí)行從節(jié)點(diǎn)把它作為驅(qū)動(dòng)部件,如壓縮機(jī)忘拧、鼓風(fēng)機(jī)捏诫、冷卻風(fēng)扇等。這些從節(jié)點(diǎn)分別和主節(jié)點(diǎn)之間構(gòu)成了基于LIN總線的無(wú)刷直流電機(jī)速度閉環(huán)控制,主節(jié)點(diǎn)通過(guò)決策算法給定電機(jī)轉(zhuǎn)速,轉(zhuǎn)速的反饋和控制算法由從節(jié)點(diǎn)來(lái)完成,從節(jié)點(diǎn)即是作者所要設(shè)計(jì)的控制器溃擒。

圖1基于LIN總線的空調(diào)系統(tǒng)

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