基于飞思卡尔HCS08的汽车ECAS设计

摘要：设计了一种以飞思卡尔MC9S08GB60 单片机为控制核心的汽车电控空气悬架系
统。着重阐述了其硬件电路系统和具体电路设计，并对软件设计要点进行了介绍。通过在实
验室进行台架测试，验证了本系统相对于被动悬架系统有效的改善了悬架动行程，车轮动载
荷及车身垂直加速度三项重要指标，在实现车身高度调节控制的同时改善了车辆乘坐的舒适
型。且电路结构简单，稳定性好，有实用应用的价值。
关键词：MC9S08GB60 电子控制单元空气悬架

Design of the一体电感器 Vehicle’s Electronically controlled air suspension system Based on Freescale HCS08 QuanLi 1 XiePing1 BaiLu2 (1.Jiang Su University, Institute of Electric Engineering, JIANG SU ZHEN JIANG 212013
2. HEBI technical school HENAN HEBI 458000)
Abstract：The Vehicle’s electroni工字电感器cally controlled air suspension system were designed, which
use a microcontroller Freescale MC9S08GB60.Emphasizes the circuit of the hardware system,meanwhile, introduces the key point on the software design. The bench test in laboratory certified that the ECAS relative passivity-suspension , it improved three impotent index arm effectively,which are suspension’s moving distance, acceleration in vertical and the cartwheel moving loading.it improve the vehicle’s ride comfortable when controlling the ride height. The system is simple structure , stability and practical.
Keywords：MC9S08GB60 ECU Air Suspension
0 引言
空气悬架其他电感器主要有被动悬架和可控电子悬架。被动悬架一定程度上抑制和降低了车体和车
轮的动载和振动，保证了车辆行驶安全性和乘坐舒适型。但由于被动悬架的刚度和阻尼系数
一般按经验选取，只在特定环境下是最优，而一旦载荷，路况，速度等因素发生变化，被动
悬架不能随之而自动调节，更不能手动调节。为了克服这一缺陷，电子空气悬架系统(ECAS)
由此产生。ECAS 是目前最先进的汽车悬架系统，它可以随着路况，载荷，速度等变化因子
自动调节悬架刚度，车身高度，减少了空气消耗，且具有反应迅速，安装容易，操作简单等
优点，因此可控电子悬架已经成为汽车电子领域研究的一个热门课题，其有着广阔的发展前
景。
1 ECAS 的组成及原理
电控空气悬架系统由电子控制单元(ECU)，高度传感器、空气弹簧、速度传感器、减震
器，车高升降控制键盘等组成。ECU 通过高度传感器实时检测车身高度，间接获得车身垂直
加速度，同时通过速度传感器检测车辆行驶速度。ECU 内保存若干指标高度和三级可调阻尼
值，指标高度与弹簧的舒适性、驾驶安全性和与应用规范保持一致。车速共模电感器在不同的行驶条件
下由ECU 自动执行相应的指标高度，也可由驾驶员手动控制高度和阻尼值。通过比较高度传
感器检测结果和指标高度，若高度差超过了一定的公差范围，电磁阀就会被激发，通过充放气将实际高度调整到指标高度。减震器阻尼力共三档，根据车身上升速度、加速度控制减震
器，执行相应的阻尼力，从而满足汽车行驶平顺性和乘坐舒适型的要求。电控空气悬架组成
结构如图一。

Fig 1 Electronically controlled air suspension structure
2 ECAS 系统各功能模块的设计
ECAS 主要由6 大功能模块组成，分别是中央处理单元，信号输入模块(即传感器信号)，
信号输出模块(即控制量的输出)，操作界面模块，电源模块，其电感生产厂家他模块(外接存储器，RS485
通信，系统的升级扩展端口)。
2.1 MC9S08GB60
单片机是ECU 的核心部件, 它要经常处理大量的输入和输出信号, 而且要实现高精度
和实时控制。本设计采用了美国飞思卡尔公司的加强型8 位车用微控制器——MC9S08GB60
单片机。该单片机内有64K flash 和4K 的E2PROM，高度集成了四个串行通信端口
(SCI1,SCI2,SPI,I2C) ,最多达8 个定时器(PWM),8 通道的10 位A/D 转换模块。
2.2 信号传感输入模块
该模块主要由3 个高度传感器和1 个速度传感器构成。车身高度传感器等效电感串联
电阻。等效电感0°转角时对应约20mH，-45°转角时对应约8mH，+45°转角时对应约35mH。
等效电阻120Ω。为此设计了LC 三点式振荡电路来检测车身高度传感器传来的信号，即设

大电流电感