自動泊車控制器硬件電路設計

2018-03-12 05:13:33陳仲堂

汽車電器 2018年2期

陳仲堂

（柳州五菱汽車工業有限公司，廣西柳州 545007）

隨著科技的不斷發展，智能駕駛技術己經成為世界車輛工程領域研究的熱點和汽車工業增長的新動力，很多國家都將其納入到重點發展的技術領域，而自動泊車作為智能駕駛技術的重要組成部分，近年來也逐漸成為各大主機廠及科研院所的研究重點。自動泊車系統能有效地減少由于停車而引起的碰擦性交通事故，并能在一定程度上緩解城市停車擁堵的情況，當駕駛員啟動自動泊車系統后，系統會自動尋找本車兩側的可用車位并對駕駛員做出提醒，在駕駛員接受車位后，系統會接管車輛轉向控制權實現自動泊車入位［1］。由此可見，自動泊車系統在提高泊車舒適性的同時也極大地提升了泊車的安全性，具有較大的市場推廣應用價值。

1 硬件總體架構設計

為實現自動泊車功能，泊車控制器需要完成開關、輪速、擋位、轉角轉矩、超聲波雷達信號等信息的采集和處理，基于這些功能需求，構建圖1所示系統架構。

1.1 微處理器芯片選型

根據系統架構和功能需求分析，控制芯片選用英飛凌公司開發的XC866型單片機，該芯片基于與工業標準8051處理器兼容的XC800內核設計［2］。

1.2 控制模塊電路

1）JTAG接口電路 JTAG接口電路的作用是將單片機和仿真器連接起來，方便程序的調試和下載。根據XC866芯片的端口要求設計如圖2所示的接口電路。

圖1 硬件系統架構

圖2 JTAG接口電路

2）MCU最小系統設計 MCU最小系統是整個泊車控制器的核心控制中樞，穩定的最小系統是控制器長期穩定工作的基礎。為了增強系統的可靠性，在MCU外圍電路中增加復位電路，如圖3所示，使系統在失控情況下能夠及時恢復。

圖3 MCU最小系統

2 泊車控制器硬件方案

2.1 測距模塊電路設計

在本系統中采用超聲波雷達傳感器進行測距，基于所采用探頭的通信數據格式，設計如圖4所示的測距隔離電路，通過縮放模擬信號并進行信號隔離，提高數據采集精度。

圖4 測距隔離電路

2.2 輪速采集模塊電路設計

從輪速傳感器中獲取輪速脈沖信號，經過分析發現該信號是隨車速改變而發生變化的方波信號，但波形中輪速脈沖信號的高、低電壓均超過0V，給輪速脈沖數量的采集和計算帶來較大難度，因此需要對輪速脈沖信號進行處理。設計如圖5所示的電壓比較電路，將波形中的低電平拉低至0V，放大方波的幅值，使其轉變為高低電平分別為2.5V和0V的方波，同時加入濾波電路，降低外在信號的干擾［3］。

由于芯片的工作電壓為5 V，雖然通過電壓比較電路已經將輪速脈沖的電壓幅值拉高到了2.5V，但仍無法滿足芯片的采樣需求，因此需要將方形的幅值再放大一倍。利用光電耦合器隔離放大電路，如圖6所示，先隔離左右輪的輸入、輸出輪速脈沖信號，實現信號單向傳輸的同時還避免了輸出信號對原始信號的影響［4］，然后利用電阻分壓，放大輪速脈沖信號的輸出幅值，供芯片采樣。

2.3 轉向控制模塊電路設計

本控制器主要基于原車EPS進行轉向控制，但對于自動轉向所需的轉角、轉矩信號需由泊車控制器的轉向控制模塊輸出至原車EPS控制器，EPS根據控制信號控制電機工作，由此實現泊車控制器對轉向的控制。圖7為轉向控制模塊的電路原理，通過利用數字電位器構成分壓電路［5］，選用合適的串聯電阻保證輸出的電壓在合理范圍內變動，從而實現EPS根據泊車控制器需求的轉矩值實時變化與之對應的轉矩電壓。