基于CAN总线的商用车电控空气悬架控制与试验研究

论文摘要

空气悬架可以减少整车的振动噪声、降低车轮动载荷,安装有空气悬架的车辆可以获得理想的固有频率,具有更好的行驶平顺性和行驶安全性,因而有着广阔的发展应用前景。本文采用CAN总线网络技术对半主动空气弹簧悬架进行控制及试验研究,从而把汽车行驶平顺性和行驶安全性提高到一个新的实用水平。本文以某商用车车型作为装备空气悬架的开发车型,在该车型上匹配前少片簧悬架和后空气弹簧悬架后对其控制方法和控制策略进行分析与实验研究。对商用载货汽车整车控制策略进行模块化设计:启动控制模块、停车装载模块、稳态行驶模块。电控空气悬架系统中,车身高度及空气弹簧刚度准确调节的核心在于电磁阀阀门开关的时间选择及充气周期长度的确定。根据商用车空气悬架控制系统的需要,确定了空气悬架系统的CAN总线网络拓扑结构,选择了实现CAN总线节点功能的硬件。以J1939协议为基础,设计了CAN总线空气悬架控制系统报文的PDU编码,加上起始帧、控制场、CRC场、数据场、应答场和帧结束场,得到了一个完整的CAN报文编码。为空气悬架整车控制试验及台架试验提供通讯基础。采用Infineon(英飞凌)的XC167CI系列单片机作为CPU,设计开发电控空气悬架控制单元,构建空气悬架电控系统试验台架,对电控空气悬架系统的控制策略进行试验验证;对所提出的部分控制算法的有效性进行了验证。结果表明,所开发的电控空气悬架系统能够准确快速地实现控制目标,对各种工况均有较好覆盖,研究效果达到了预定要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 空气悬架国内外研究现状
• 1.2 空气悬架对整车性能的影响
• 1.3 CAN总线技术在车载网络中的应用现状及优势
• 1.3.1 CAN总线技术在车载网络中的应用现状
• 1.3.2 CAN总线技术在汽车控制系统中的应用优势
• 1.4 本文的研究内容
• 第2章 CAN总线的技术规范及系统拓扑结构
• 2.1 CAN总线的技术规范
• 2.1.1 CAN总线的基本概念
• 2.1.2 CAN报文的传输
• 2.2 整车布置及空气悬架控制系统的拓扑结构设计
• 2.2.1 整车布置
• 2.2.2 空气悬架控制系统的网络拓扑结构设计
• 2.3 本章小结
• 第3章 空气悬架系统控制策略的实现
• 3.1 控制状态分类
• 3.2 车辆调节功能设定
• 3.3 电磁阀冲放气时刻及周期的选取
• 3.4 控制模块设计
• 3.4.1 启动控制模块
• 3.4.2 停车装卸控制模块
• 3.4.3 稳态行驶控制模块
• 3.5 本章小结
• 第4章 CAN总线网络节点及报文设计
• 4.1 CAN总线网络节点硬件选择
• 4.2 电控空气悬架控制单元开发
• 4.2.1 总体设计
• 4.2.2 各单元电路设计
• 4.3 网络应用层协议的制定
• 4.3.1 SAE1939 协议分析
• 4.3.2 J1939 协议在CAN总线空气悬架控制系统中的实现
• 4.4 本章小结
• 第5章 电控空气悬架系统台架试验
• 5.1 电控空气悬架试验台架的构建
• 5.1.1 电磁阀
• 5.1.2 高度传感器
• 5.1.3 空气弹簧
• 5.2 试验研究
• 5.3 试验结果评价
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间所发表的学术论文
• 致谢