0 引言

随着我国汽车保有量和维修量的增加。自动变速箱再制造业逐渐发展起来。2000年以来，我国自动变速箱汽车开始大量引进和生产。目前，自动变速箱的汽车保有量在400万以上。考虑到我国使用自动变速箱的新车多，旧车少，再制造按汽车保有量的1.5%来计算，需求量也在6万台以上。自动变速箱市场需求旺盛，再制造产业发展非常大。本控制器就是为自动变速箱再制造开发的。

电磁阀是自动变速箱最重要的部件之一，是变速箱换挡的重要元件。换挡控制准确程度与电磁阀的动作密切相关。和VCU进行通信，得到的换挡参数，对换挡时机起着至关重要的作用。

1 系统结构及工作原理

该系统具有6路独立输出电磁阀控制通道，由输入模块、输出模块以及通信模块等部分组成。系统结构如图1所示。

图1 系统功能框图

该系统是针对变速箱电子控制单元设计的，TCU通过CAN总线与ECU进行通信，通过传感器获得当前变速箱的状态，如位置、速度、温度。变速箱的换挡则是通过单片机输出PWM从而控制电磁阀，达到相关液压控制阀的油路的改变，来实现执行部件的工作。串口则将相应的信息显示到上位机。

2系统硬件设计

本系统硬件部分由控制模块和驱动模块组成。控制模块产生PWM信号，接收CAN发送过来的信息、接收来自传感器的信号、采样电流。驱动模块将控制信号放大控制电磁阀动作。信号处理电路用来将传感器采集的信号变换为单片机能接收到的信号。

2.1主芯片选型

S12X系列的总线频率最高到50MHz，具备完全的CAN功能，中断处理能力较HCS12系列的有所改进。XEP100有117个中断源，可以访问最多8M的全部内存空间（片内和片外）。S12X中的XB、XD和XS家族总线频率最大为40MHz，XE家族为50MHz，而S12核的绝大多数的总线频率最大为25MHz。

XEP100拥有8路PWM输出，5个独立的can控制器模块、2个16通道最高精度可达12位精度的AD转换模块，另外一个ECT增强型时钟增强模块。

2.2传感器接入硬件电路设计

在变速箱的速度传感器都是选用的霍尔传感器。为此所设计的速度传感器接入电路如图所示。该电路的功能为，调理传感器输出的信号，并使该电路设计能适应较多种类的传感器。

图2 速度传感器硬件电路图

图3 速度传感器信号

2.3CAN总线接入硬件电路设计

由于CAN控制器只是协议控制器，不能提供物理层驱动，所以CAN节点物理上要通过一个收发器与CAN总线相连。每个CAN模块有发送和接收两个引脚。这里我们选用PHILIPS公司的TJA1050收发器。在电磁干扰弱的环境下，隔离电路可以省略，这样CAN控制器与CAN收发器相连。在本电路中所设计的电路图如图所示：

图4 CAN模块接入电路

2.3 电磁阀接入硬件电路设计

图4 电磁阀接入电路原理图

TCU根据ECU发给TCU的CAN信息以及传感器的信号采集，并通过控制命令输出pwm脉冲，驱动电磁阀，电磁阀控制液压控制阀的端口的油压，从而改变相关油路的通断，用以控制最终的执行部件。用传感器测得位置、速度等的信息，以及A/D转换采集得来的电压，调整PWM的占空比，最终达到控制设定值。

TCU根据ECU发给TCU的CAN信息以及传感器的信号采集，并通过控制命令输出pwm脉冲，驱动电磁阀，电磁阀控制液压控制阀的端口的油压，从而改变相关油路的通断，用以控制最终的执行部件。用传感器测得位置、速度等的信息，以及A/D转换采集得来的电压，调整PWM的占空比，最终达到控制设定值。3 软件设计及实验结果

变速箱电控单元主程序图

在该软件流程图中，TIC正常工作包括电磁阀工作时的电流检测，此时电流监测通过A/D采样采样电阻得到。在换挡过程中，VCU通过CAN总线，使用SAE J1939协议与变速箱电控单元进行实时通信，通过存储在flash中的换挡规律，驱动电磁阀，从而进行相应的换挡操作。由于XE系列单片机为双核单片机，但是其是主从式，从cpu处理中断，然后将结果返回给主cpu，当然，主cpu也可以独立处理中断。在程序设计时，为了保证实时性，利用中断发送和接收CAN帧。

以上表格内容为大功率电机带动的通过TCU进行控制的变速箱的试验结果。其间有测扭仪和相应的监测设备。

4结束语

本系统以MC9S12XEP100为MCU，为某公司变速箱开发了一款大功率液力自动变速箱开发了一款控制器，并计划在后年投入生产。该控制器产生8路占空比可调、占空比上升延时时间和下降迟滞时间可调的PWM信号。PWM信号的占空比可以从0％到99％以步长1％调．该系统采用SAE J1939协议和ECU进行通信，该协议可靠性和实时性，均能达到工程车辆实时通信的要求。目前，国内对大功率达到350kw的液力变速箱研究尚属空白，希望本文对大功率自动变速箱电控部分的开发起到一定参考作用。成型PCB板如图所示。