汽车自动变速器电控单元设计

脉冲量输出通道的设计

脉冲量输出信号一共有2路，分别为闭锁控制电磁阀信号和主油道压力调节阀信号。对于这两种脉冲量输出，设计了不同的脉冲量输出通道。

闭锁控制电磁阀信号输出通道采用了与数字量输出通道相同的设计，不同的只是最小系统发出的信号。闭锁控制信号由最小系统PWM模块的PP0口发出。

主油道压力调节阀信号输出采用可控电源的方式来实现，如图4所示。最小系统PWM模块PP1口发出控制信号，通过可控电源BTS621实现最大幅值为12V，且随控制信号变化的电源，加在主油道压力调节电磁阀的两端。

硬件抗干扰设计

由于汽车运行过程中工况复杂，工作环境恶劣，电控单元不仅要承受不良路面所引起的振动和冲击，而且要承受汽车本身和外界的电磁干扰。因此在系统设计过程中必须要采取一系列抗干扰和保证可靠性的措施。

抗电源干扰

汽车上采用的蓄电池电源为12V，内阻很小，是较理想的电源，但是实际工作过程中，电压仍然会在一定范围内波动。电路设计时，ECU内部5V的元器件都由稳压输出的三端稳压管7805供电，可保证ECU可靠工作。电磁阀工作同样采用稳压输出的7812供电。由于主油道压力调节电磁阀功率较大，为避免该电磁阀工作时影响其他换档电磁阀，所以对该路主油道压力调节阀采用单独另外一组7812供电，以使系统稳定工作，互不干扰。另外在各元器件电源和地之间设置去耦电容，能有效保证电源的稳定性并降低电源的相互耦合。

抗I/O通道干扰

系统在脉冲量输入通道采用了滤波电路，在数字量输入通道、数字量输出通道以及CAN总线通讯模块中均采用了光电隔离技术。采用光电隔离器可以切断最小系统与I/O通道及外部电路的电联系，能有效地防止干扰窜入。干扰源一般有较大的电压幅度，但能量较小，只能形成微弱电流，而光电输入端的发光二极管是在电流状态下工作的，干扰源会因无法提供足够的电流而被抑制掉，因而，光电隔离器能有效抑制尖峰脉冲和各种噪声的干扰，从而使I/O通道上的信噪比大大提高。

印刷电路板抗干扰设计

印刷电路板中的电磁兼容设计尤为重要。电磁兼容性是指电子设备在各种电磁环境中能正常工作的能力。电磁兼容性设计的目的是使电子设备既能抑制各种外来的干扰，使电子设备在特定的电磁环境中能够正常工作，同时又能减少对其他电子设备的电磁干扰。因此，首先要合理的布线。设计布线时尽量避免长距离的平行走线，尽可能拉开线与线之间距离，信号线与地线及电源线尽可能不交叉。选用双面板，在印刷板的一面横向布线，另一面纵向布线，然后在交叉处用金属通孔相连。其次，要选择合理的导线宽度。由于瞬变电流在印刷线条上所产生的冲击干扰主要是由印制导线的电感造成的，因此应尽量减小印制导线的电感量。印制导线的电感量与其长度成正比，与其宽度成反比，因此短而粗的导线对于抑制干扰是有利的。

接地设计也是印刷电路板设计中控制干扰的重要方面。在地线设计中应注意将数字地和模拟地分开，并且尽量加粗地线。若接地线很细，接地电位则随电流的变化而变化，致使电子设备的信号电平不稳。

软件设计

系统软件主要控制流程为采集当前汽车行驶状态和驾驶员意图包括当前杆位、档位、车速、油门开度、发动机转速等信号，判断并选用合理换档规律（经济性、动力性和雪地换档规律），输出控制量，控制换档电磁阀以及液力变矩器闭锁。每次开机后程序自动开始运行，ECU首先采集外围信号。根据代表驾驶员意愿的变速操纵杆位置作相应处理，在P、R、N档位时分别作驻车、倒车和空挡处理。若处于前进档位，就要进行相应的模式判断。若是雪地或是运动模式，就进入相应的换档规律模块，否则就进入经济模式，进入该模式后再根据油门开度和车速两个变量选择进入不同相应的换档规律。换档规律如图6所示，采用车速与油门开度双参数控制规律。

目前，自动变速技术已广泛应用于中高档轿车，而电子控制单元（ECU）是车辆实现自动变速的控制核心，将直接影响车辆经济性和动力性。本文介绍的自动变速控制系统利用摩托罗拉公司新款高性能单片机MC9S12DP256，不但能够实现自动变速换档过程，而且采用了先进的控制算法使得换档安全、舒适、平稳。该控制单元已经进行多次实车试验，工作良好，为进一步应用于更多车型提供研究基础。