葉 浩 孫 巍 仵曉涵

江蘇大學

FSAE車載顯示及氣動換擋系統(tǒng)的研究與設計

葉 浩 孫 巍 仵曉涵

江蘇大學

針對中國大學生FSAE方程式賽車大賽的換擋及顯示問題，提出了撥片氣動換擋及車載顯示系統(tǒng)。根據(jù)摩托車發(fā)動機換擋特點及比賽要求，設計了氣動換擋機構。換擋控制單元與車載顯示單元集成在一起，以STM32F103VCT6單片機為核心設計控制電路及程序。通過實驗驗證，其換擋及顯示符合設計符合要求。

FSAE；撥片換擋；車載顯示

0 引言

FSAE方程式汽車大賽中，撥片換擋以其高效性和快速性受到廣大研究者關注。文獻[1]設計了一種氣動換擋裝置，但這種裝置無法記錄數(shù)據(jù)。文獻[2]主要進行了硬件電路設計，仿真主要為對控制程序的仿真，缺乏實驗數(shù)據(jù)。

1 系統(tǒng)設計

本系統(tǒng)主要包含5個部分，1為換擋控制及數(shù)據(jù)記錄單元，其中包括換擋控制器、撥片開關、方向盤、顯示屏等。2為高壓氣瓶，用與存儲高壓空氣。3為減壓閥，能夠將氣瓶中高壓氣體減壓值0.1-1MPa穩(wěn)定輸出。4為三位五通中泄式電磁閥。5為換擋機構。高壓氣瓶上有一個減壓閥，高壓氣體經(jīng)減壓閥減壓后，通過管路連接到電磁閥，電磁閥由兩個繼電器控制通斷，每次撥一下方向盤上的撥片可控制繼電器接通，從而實現(xiàn)一次換擋。換擋控制及數(shù)據(jù)記錄單元安裝在方向盤內(nèi)部，可以通過CAN總線接收發(fā)動機ECU的所有信息，并將有用信息提取出來，方向盤正中間安裝有一個彩色顯示屏，可以顯示有用信息。

根據(jù)測量，最大換擋力為116N，相應換擋力矩為4.06N/M。測試結果顯示， ?20的氣缸，0.6Mpa的工作氣壓符合設計要求。

圖1 系統(tǒng)總體框圖

2 系統(tǒng)電路開發(fā)

本項目采用的控制芯片型號為STM32F103VCT6。換擋開關電路如圖2，NRST與單片機相連，按鍵未按下時默認為高電平，按鍵按下時NRST被拉低，單片機接收到信號實現(xiàn)換擋。

圖2 換擋開關

換擋繼電器模塊，受單片機控制。當單片機收到換擋開關信號，將A2點拉高，控制繼電器接合，實現(xiàn)電磁閥通電換擋。

圖3 繼電器模塊

3 關鍵程序設計

本文所設計換擋控制系統(tǒng)的軟件程序主要包括主程序和模塊功能實現(xiàn)子程序等，采用模塊化編程。本程序核心程序為按鍵中斷程序，如下：

4 結束語

本文設計了一個包含換擋機械結構、換擋及顯示電路、控制程序等的氣動換擋及車載顯示系統(tǒng)，性能符合要求。

[1]王豐元，何建勇，劉尊民，韋重歡.FSAE賽車撥片換擋系統(tǒng)研發(fā)[J].青島理工大學學報，2016，03：93-96+110.

[2]劉奕瑋.基于大學生方程式汽車大賽的氣動換擋系統(tǒng)的設計與仿真[J].科技致富向導，2014，14：283-284.