自动泊车控制器硬件电路设计

2018-03-12 05:13陈仲堂

汽车电器 2018年2期

陈仲堂

（柳州五菱汽车工业有限公司，广西柳州 545007）

随着科技的不断发展，智能驾驶技术己经成为世界车辆工程领域研究的热点和汽车工业增长的新动力，很多国家都将其纳入到重点发展的技术领域，而自动泊车作为智能驾驶技术的重要组成部分，近年来也逐渐成为各大主机厂及科研院所的研究重点。自动泊车系统能有效地减少由于停车而引起的碰擦性交通事故，并能在一定程度上缓解城市停车拥堵的情况，当驾驶员启动自动泊车系统后，系统会自动寻找本车两侧的可用车位并对驾驶员做出提醒，在驾驶员接受车位后，系统会接管车辆转向控制权实现自动泊车入位［1］。由此可见，自动泊车系统在提高泊车舒适性的同时也极大地提升了泊车的安全性，具有较大的市场推广应用价值。

1 硬件总体架构设计

为实现自动泊车功能，泊车控制器需要完成开关、轮速、挡位、转角转矩、超声波雷达信号等信息的采集和处理，基于这些功能需求，构建图1所示系统架构。

1.1 微处理器芯片选型

根据系统架构和功能需求分析，控制芯片选用英飞凌公司开发的XC866型单片机，该芯片基于与工业标准8051处理器兼容的XC800内核设计［2］。

1.2 控制模块电路

1）JTAG接口电路 JTAG接口电路的作用是将单片机和仿真器连接起来，方便程序的调试和下载。根据XC866芯片的端口要求设计如图2所示的接口电路。

图1 硬件系统架构

图2 JTAG接口电路

2）MCU最小系统设计 MCU最小系统是整个泊车控制器的核心控制中枢，稳定的最小系统是控制器长期稳定工作的基础。为了增强系统的可靠性，在MCU外围电路中增加复位电路，如图3所示，使系统在失控情况下能够及时恢复。

图3 MCU最小系统

2 泊车控制器硬件方案

2.1 测距模块电路设计

在本系统中采用超声波雷达传感器进行测距，基于所采用探头的通信数据格式，设计如图4所示的测距隔离电路，通过缩放模拟信号并进行信号隔离，提高数据采集精度。

图4 测距隔离电路

2.2 轮速采集模块电路设计

从轮速传感器中获取轮速脉冲信号，经过分析发现该信号是随车速改变而发生变化的方波信号，但波形中轮速脉冲信号的高、低电压均超过0V，给轮速脉冲数量的采集和计算带来较大难度，因此需要对轮速脉冲信号进行处理。设计如图5所示的电压比较电路，将波形中的低电平拉低至0V，放大方波的幅值，使其转变为高低电平分别为2.5V和0V的方波，同时加入滤波电路，降低外在信号的干扰［3］。

由于芯片的工作电压为5 V，虽然通过电压比较电路已经将轮速脉冲的电压幅值拉高到了2.5V，但仍无法满足芯片的采样需求，因此需要将方形的幅值再放大一倍。利用光电耦合器隔离放大电路，如图6所示，先隔离左右轮的输入、输出轮速脉冲信号，实现信号单向传输的同时还避免了输出信号对原始信号的影响［4］，然后利用电阻分压，放大轮速脉冲信号的输出幅值，供芯片采样。

2.3 转向控制模块电路设计

本控制器主要基于原车EPS进行转向控制，但对于自动转向所需的转角、转矩信号需由泊车控制器的转向控制模块输出至原车EPS控制器，EPS根据控制信号控制电机工作，由此实现泊车控制器对转向的控制。图7为转向控制模块的电路原理，通过利用数字电位器构成分压电路［5］，选用合适的串联电阻保证输出的电压在合理范围内变动，从而实现EPS根据泊车控制器需求的转矩值实时变化与之对应的转矩电压。