WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 |

На правах рукописи

Нгуен Хай Нинь

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ МУЛЬТИПЛЕКСНОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПАКЕТОМ ДЛЯ АВТОМОБИЛЕЙ

НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ

Специальность 05.09.12 – Силовая электроника

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание

ученой степени кандидата технических наук

Москва – 2008

Работа выполнена на кафедре «Промышленная Электроника» Московского энергетического института (Технического университета).

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Панфилов Дмитрий Иванович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Краснопольский Александр Евгеньевич

Кандидат технических наук

Буренков Константин Эдуардович

Ведущая организация: ЗАО «Московский завод автотракторной электроаппаратуры» (ЗАО «МЗАТЭ-2»), г. Москва

Защита диссертации состоится “17” октября 2008г. в 16 часов 00 минут в аудитории Е603 на заседании диссертационного совета Д212.157.12 при Московском энергетическом институте (техническом университете) по адресу 111250, г. Москва, Красноказарменная ул., дом 13.

Отзывы в двух экземплярах, заверенные печатью организации, просим присылать по адресу: 111250, Москва, Красноказарменная ул., дом 14, Ученый совет МЭИ (ТУ).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МЭИ (ТУ).

Автореферат разослан “___”___________ 2008г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д212.157.12

кандидат технических наук, доцент Буре И.Г.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. За последние годы автомобильная электроника развивается с высочайшим темпом. Число электронных блоков управления в автомобиле непрерывно возрастает, заменяя множество традиционных механических и гидравлических блоков и добавляя новые функции к современным автомобилям. Все они объединены и образуют бортовое электрооборудование автомобиля.

В большинстве существующих автомобилей, система управления электрооборудованием построена по «централизованному» принципу, т.е. система управления состоит из одного или несколько микропроцессорных модулей, которые называются «центральными модулями» и выполняют функцию сбора и обработки данных в системе. От них отходят управляющие силовые и информационные провода к каждому из электронных блоков автомобиля. В последнее время, такой подход организации системы управления находит существенную проблему, связанную с электропроводкой автомобиля. С постоянным увеличением числа электронных систем, число жгутов электропроводки уже достигло предела, возможного для проектирования автомобиля. Этот недостаток также порождает ряд других проблем, например, повышение экономических затрат на дорогие жгуты, увеличение массы автомобиля, осложнения в процессе монтажа и т.д. Помимо этого, ограниченный уровень обмена данными между блоками управления не дает возможность организации эффективной централизованной диагностики автомобиля. В последствии, с учетом дальнейшего развития автоэлектроники возникается необходимость перехода на мультиплексный подход построения системы управления. В данном случае, вместо жгутов электропроводки, модули управления блоками объединены в единую сеть с помощью несколько проводов, которые обычно включают в себя «питание», «земля» и «информационные» и называются «шиной данных». Сигналы управления от модулей передаются по шине данных к блокам автомобиля. В результате, система управления не только полностью избавляется от проблем, связанных с числом жгутов электропроводки в автомобиле, но и повышены возможности масштабируемости и диагностики системы.

На основании изложенного, тема данной работы, направленной на исследование и разработку мультиплексной системы управления электропакетом, который является одним из узлов электрооборудования, является актульной.

Целью настоящей работы являются исследование и разработка мультиплексной системы управления электропакетом для российских автомобилей нового поколения, обладающей возможностью интегрирования в существующие электронные и электромеханические исполнительные устройства, находящиеся на борту автомобиля.

Задачи исследования:

  1. Исследование концепции построения и разработка структуры мультиплексной системы управления.
  2. Анализ способов сопряжения мультиплексной системы управления электропакетом с существующими электронными системами на борту автомобиля.
  3. Исследование работы и выбор методов управления конечными устройствами электропакета.
  4. Анализ аппаратной реализации мультиплексной системы и разработка принципиальных схем системы управления.
  5. Разработка алгоритма работы мультиплексной системы управления электропакетом.
  6. Разработка и отладка программного обеспечения мультиплексной системы управления электропакетом.
  7. Практическая реализация и тестирование готовых систем на автомобилях АвтоВАЗ.

Методы исследования, достоверность и обоснованность результатов. В работе использованы теоретические и эмпирические методы исследования. Решения задач базируются на исследовании теоретических способов приборостроения и управления в области автомобильной промышленности, практических исследованиях работы конечных устройств электропакета, исследовании ряда современных баз автоэлектроники и экспериментальном исследовании на разработанных прототипах. Достоверность полученных результатов подтверждается тестовыми испытаниями на реальных автомобилях.

Научная новизна работы:

  • Программно-аппаратная реализация нового способа построения системы управления электропакетом российских автомобилей на основе мультиплексной шины передачи данных и управления.
  • Способ управления электродвигателями стеклоподъемников, позволяющий исключить влияние конструктиных, технологических параметров электродвигателей дверного модуля, а также температуры окружающей среды на определение момента останова стеклоподъемника в его верхнем положении и его схемотехническая реализация.

Практическая значимость работы:

  • Улучшение технико-экономических показателей системы за счет реализации интеллектуального управления отдельными узлами и системой в целом.
  • Разработка структуры построения мультиплексной системы управления электропакетом автомобилей нового поколения.
  • Разработка и исследование алгоритмов работы мультиплексной системы управления и ее интерфейсов с электрооборудованием автомобиля в целом.
  • Способ управления электродвигателями стеклоподъемниками дверных модулей.
  • Создание двух прототипов работающих систем на автомобилях ВАЗ 2110. Проведение тестовых испытаний систем на заводе МЗАТЕ – 2.
  • Демонстрация системы на выставке «Московский Автомобильный Автосалон- 2007» на стенде холдинга «ТАДЭМ» и на АВТОВАЗе в 2007 году.

Публикации. По основным результатам диссертации опубликовано 3 печатных работ: одна статья в специализированном автомобильном журнале «Электроника и Электрооборудование Транспорта» №3 2008г., одна статья в журнале «Компоненты и технологии» №7 2007г., 1 тезис доклада на научно-техническиой конференции студентов и аспирантов «Радиотехника, электротехника и энергетика» 2007 г.

Положения, выносимые на защиту:

  • Архитектура мультиплексной системы управления электропакетом автомобиля и ее сопряжение с существующей системой электрооборудования автомобиля.
  • Программно-аппаратное обеспечение отдельных узлов и всей мультиплексной системы управления управления электропакетом.
  • Способ управления электродвигателями стеклоподъемников дверных модулей.
  • Работающая мультиплексная система в составе электрооборудования автомобиля ВАЗ 2110.

Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений. Основная часть работы содержит 150 страниц машинописного текста, 75 рисунков и 11 таблиц. Список литературы содержит 71 наименований.

Краткое содержание работы

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цель и основные задачи исследования, показаны научная новизна и практическая ценность работы, приведены структура и краткое содержание работы.

В первой главе определены роль и место электропакета в общей структуре электрооборудования автомобиля. Проведены исследования работы и особенностей построения интерфейсов конечных устройств электропакета. Сформулированы технические требования к конечным устройствам системы управления электропакета.

Электропакет представляет собой автономный узел электрооборудования автомобиля, выполняющий функции управления всеми исполнительными устройствами находящимися во всех дверях автомобиля и багажнике. К таким исполнительным устройствам относятся: электрозамки, стеклоподъемники и электрически регулируемые боковые зеркала заднего вида со встроенными лампами поворотников и электрическим подогревом, замок крышки багажника, лампа подсветки порогов, центральный блок управления в двери водителя, включая беспроводную систему управления дверями автомобиля (рис. 1), а также блок сопряжения со всеми другими электронными устройствами автомобиля. Большинство из этих устройств содержат в себе в качестве исполнительных механизмов электродвигатели постоянного тока, управляемые с помощью электромагнитных реле.

Рис. 1. Основные устройства электропакета автомобиля.

Основная функция системы управления электропакетом заключается в реализации управляющих воздействий, формируемых центральным блоком находящимся в двери водителя. К основным функциям относятся: центральная блокировка электрозамков боковых дверей, отпирании электрозамка багажника, управление движением стеклоподъемников, регулировка положения боковых зеркал заднего вида, а также включения подогрева зеркал заднего вида. Важной функцией является сопряжение электропакета с другими электронными стистемами автомобиля.

При существующем принципе построения электропакета отечественных автомобилей каждый из исполнительных устройств, находящийся в дверном модуле, имеет как минимум два силовых и два управляющих провода, идущих от центрального модуля управления, находящегося в двери водителя. Увеличение количества исполнительных устройств в дверных модулях приводит, при таком принципе построения, к возрастанию проводов, идущих в дверные модули. На существующих последних моделях АвтоВАЗ количество жгутов, идущих в дверной модуль достигает 12 проводов. Реализация задач диагностики состояния исполнительных устройств потребует еше большего увеличения проводов при таком принципе построения.

В диссертационной работе поставлена задача исследования возможности реализации нового принципа построения системы управления электропакетом, при котором все управляющие сигналы в каждый из дверных модулей передается по мультиплексированной шине, состоящей из одного силового и двух информационных проводов. Сопряжение электропакета с другими устройствами электрооборудования автомобиля также осуществляется с помощью различных автомобильных интерфейсов CAN, LIN, ISO9141. Анализ и исследование применения интерфейсов различного уровня для реализации информационно управляющей системы автомобиля являются основной особенностью диссертационной работы.

Особое внимание в диссертации уделено вопросам управления конечными устройствами по предложенным интерфейсам. Рассмотрены проблемы управления коллекторными двигателями замков дверей, двигателями стеклоподъемников дверей. Для последних решена актуальная задача обнаружения момента упора стеклоподъемников при автоматическом режиме их работы методом отслеживания генерируемых электродвигателем помех, разработанным на кафедре «Промышленной элетроники» при Московском энергетическом институте (рис. 2).

Рис. 2. Система отслежения генерируемых электродвигателем помех.

Идея, положенная в основу метода заключается в том, что при вращении электродвигателя всегда генерируется никая помеха при коммутации между коллектором и щеткой двигателя. Эта помеха исчезнет только при остановке двигателя. Поэтому ослеживая присутствие этой помехи, можно осудить о моменте упора стеклоподъемника. Метод надежен, поскольку работа схемы не зависит от изменений рабочего напряжения или температуры. Разработана схемная реализация системы отслежения помех и были сняты ее входной и выходной сигналы (рис. 3).

Рис. 3. Входной и выходной сигналы системы ослежения помех.

Проведены исследования работы конечных устройств электропакета при различных допустимых напряжениях питания. Определены максимальные значения коммутируемых токов электродвигателей и длительность коммутации этих устройств при максимальном напряжении питания 15 (В) (рис. 4 и таб. 1).

Таблица 1. Коммутируемые токи зеркала

Ток регулировки зеркала (мА)

80

Ток подогревателя зеркала (А)

1,12

а)

б)

Рис. 4. Диаграммы коммутируемых токов

стеклоподъемников (а) и замков (б) при напряжении питания 15В.

На основе полученных результатов и с учетом небольшого запаса коммутируемых токов сформированы технические требования к системе управления электропакетом:

  • Инвертируемые токи силовых цепей управления стеклоподъмниками: 25 (А) длительностью до 0,3 (с); 9 (А) длительностью не менее 4 (с);
  • Инвертируемые токи силовых цепей управления замками: 5 (А) длительностью 0,7 (с);
  • Инвертируемые токи регулировки зеркал: 0,09 (А), инвертируемые токи управления подогревателем зеркал: 1,2 (А);
  • Цепи подключения внешних управляющих сигналов (от клавиатуры, джойстика и кнопок управления).

а) Высокоинтегрированное решение

б) Низкоинтегрированное решение

Рис. 5. Структуры мультиплексной системы управления.

Во второй главе обоснован выбор структуры, сформированы критерии к выбору элементной базы и определены основные требования к функциональным характеристикам блоков системы управления электропакетом.

Pages:     || 2 | 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»