汽车电子设计概论--接口篇3

汽车电子设计概论—接口篇（3）---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------上海妙益电子科技发展有限公司楼电话：[phone]转8801传真：[phone]邮编：200436汽车电子设计概论—接口篇3（一）C3信号的来源最早什么时候、什么人、为什么向我提及C3信号，已经记不清楚了。但有关C3信号问题的时间跨度却有10年了，总有人时不时的向我询问C3信号的情况。还有同我争辩，试图说服我，C3应该是怎么怎么样。为了这么个C3信号，常常免不了费一番口舌，希望读者看了这篇文章后不要再在C3上纠结了。那么C3信号到底是个什么东西呢？C3只是一个车速信号而已。一个车速信号为什么取了个这么个抽象的名字呢？因为它最早来源于VDO车速表的插座C的引脚3，一个普通的车速输出引脚逐渐被人作为信号名字引用了。那么一个车速表为什么要输出一个车速信号呢？我们知道，车速信号是车上的非常重要的一个信号，很多电器设备都要用到车速信号。首先车速表要用到车速信号，否则车速怎么指示？其他还有那些地方要用到车速信号呢？（1）发动机，用于车辆限速或巡航定速。（2）门控制器，门控制器一旦检测到车速大于一定程度后（一般是5km/k），会采取两个动作，一是自动关门（出口欧盟的车普遍要的功能），二是禁止开门。（3）空气悬架控制器，一般需要车速来自动调节车身的高度，车速一旦起来后（一般设定在15km/h到35km/h），将车身自动降下来，重心低了，车辆更为安全，但在低速时，可以将车身提起来，以避免底盘磕碰障碍物（在回避障碍物时，司机一般都会小心而降低车速的）。（4）电涡流缓速器，这里简称缓速器（配备自动变速箱的车辆，可能还有液力缓速器，但我们这里所说的缓速器均指电涡流缓速器），缓速器是大型车辆的辅助制动器，它有两个明显优势，一是因为缓速器靠磁力制动，没有因机械接触而带来的磨损，因而寿命长，同时也延长主制动器的寿命；二是适合长距离的连续制动（行驶在山区下坡时），此时可以少用主制动器，长时间使用主制动器，要对其做冷却处理，否则高温下，制动器会失效，导致车毁人亡。但缓速器耗电非常之大，一般在30A至120A。缓速器除可以手动控制外，还可以和脚制动联动。当车已经停下来了，司机有可能忘记关闭手动控制或者脚习惯性踩在脚刹之上，导致缓速器空耗电能，所以缓速器控制器需要接受车速信号，当车辆接近停止时（一般在5km/h至15km/h），自动关闭缓速器。顺便提一句，缓速器和门控制器受车速控制的动作刚好相反，所以在设计时往往采用一个双掷继电器，门控制器接继电器的常闭触点，缓速器控制器接继电器的常开触点。汽车电子设计概论—接口篇（3）---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------上海妙益电子科技发展有限公司楼电话：[phone]转8801传真：[phone]邮编：200436其他用及车速的地方就不一一叙述了。既然这么多地方要用到车速，有必要给车速提一个规范。规范化以后，这些使用车速的控制器，处理就比较简单了。虽然使用车速的地方很多，但车速源只有一个，那就是车速传感器。如果大家都接到同一个车速传感器上，一是可能因为配合问题，导致信号畸变，大家都不能用；二是因为来自车速传感器的信号本身没有统一规范，即使信号特征上统一规范起来，它还和轮胎半径、传动比相关。在这种背景下，德国两家企业VDO和MAN发动机，就约定来自传感器的车速信号进仪表，再由仪表输出规范化的车速信号到发动机，这样只要仪表一方根据轮胎半径、传动比标定后，发出标准的车速信号给发动机。后来不少企业加入这个行列，要求车速信号一如C3信号一般如何如何。（二）C3信号规范图1C3信号波形图图1就是C3信号的庐山真面目，首先C3信号是一个车速信号VSS（VehicleSpeedSignal），其周期T和车速V成反比，所有来自车速传感器的车速信号都具备这个特征。C3特别就特别在其脉冲信号的正脉冲部分的宽度为固定的2毫秒。就这么个不算太复杂的车速信号，被人为神秘化了，一是因为其名字，二是因为众多电器指名道姓的要求使用它。现在在回国的飞机上，有时间来和大家探讨一下，C3信号到底有什么优点。我们首先看看C3信号的平均电平VA，VA=(VH-VL)*(Tp/T)+VLTp=2ms±2%VH=7V±5%VL1.5VC3-24F=k*VehSpdT=k/VTp=2ms±2%汽车电子设计概论—接口篇（3）---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------上海妙益电子科技发展有限公司楼电话：[phone]转8801传真：[phone]邮编：200436=(VH-VL)*(Tp/(K/Vs))+VL=Vp*K’*Vs+VL其中Vp=VH-VL，K’=Tp/K，这2项都是常量。接受电路中可以很容易去掉信号中的直流分量VL，去掉信号中直流分量后的、输入端信号的平均电压Vin=K”*Vs，其中K”为固定系数。调制信号的电压跟相关数据成正比，这是在信号处理中追求的一种理想状态，因为可以用该线性直流信号来直接控制对象，实现要求的功能。C3妙就妙在信号平均电压的变量部分和车速成正比，同时又具备普通车速信号的基本特征，即信号频率和车速成正比，所以需要一般车速信号的地方，用C3肯定也没问题。这里我们不得不对比一下我们常用的脉宽调制信号，其目的也是实现信号电压和相关数据成正比，但脉宽调制信号的频率却是恒定的。所以用脉宽调制方式产生的信号不具备普通车速信号的特征，因而不如C3信号。最后还要说一下另一个神秘信号B7，B7和C3实际是一对孪生兄妹，其名字是因为定义在VDO里程表的插座B的引脚7而来，信号特征和C3互为反向关系。图2B7和C3波形对比（三）C3应用前景接下来再讲讲究竟哪些场合要用到C3信号，上面已经讲了，C3的优点是拥有和车速成正比的电压分量，在非数字化信号控制的场合，可以直接施加在控制对象上，很容易的实现其控制功能。如果是数字化的控制场合，C3并没任何优势。因为具有数字化处理C3B7汽车电子设计概论—接口篇（3）---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------上海妙益电子科技发展有限公司楼电话：[phone]转8801传真：[phone]邮编：200436能力的控制器很容易计算出输入信号的周期或频率，并由此计算出实际的车速。而当今绝大多数电器都是具备数字化处理能力的，给这些处理器提供一般的车速信号就可以了，而C3也具备普通车速信号同样的特征，所以用C3信号替代普通车速信号也是可以的。这就是为什么很多哭着嚷着要C3信号的地方，给他喂普通车速信号也能正常工作的原因。他们需要C3信号仅仅因历史使然如今，绝大部分的电子控制单元（ECU）不但具备了数字化信号处理能力，更多的已具备CAN通信能力，有了CAN以后，一是避开了信号繁杂的配合问题，二是利用CAN的共享特征，省却了信号的重复采集。但很多已经具备CAN接口的电控单元为了向前兼容，同时也提供了硬件的车速接口，究竟用哪个，可由参数设置来选择。但使用者不应墨守成规，应采用更为先进的CAN通信方式来获取车速。比如为了实现车辆的限速、巡航定速，发动机需要车速数据。但当今绝大多数发动机都是可以从总线获取车速数据的，我们一直鼓励和跟我们打交道的客车厂，采用从总线获取车速数据，结果很是满意。由此可见，所谓C3信号的应用范围会越来越小。下篇将要讲到功率输出接口。作者自述：本人禹成海，从事汽车电子十余年，在客车车身控制领域颇有心得，欲与他人共享，文虽粗陋，然皆呕心之作，希望能照鉴同路人，免徙歧路。六合之内，欣有百度，纳四海之慧智，泽沃八方，本人亦多受惠，今奉小作，拳拳之报尔。