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普銳斯(Prius)是日本豐田汽車(chē)推出的一款混合動(dòng)力汽車(chē)。本文將對這款混合動(dòng)力汽車(chē)的車(chē)身電子部分的儀表盤(pán)顯示系統和防滑控制模塊進(jìn)行拆解分析。 雖然許多車(chē)輛狀態(tài)信息和車(chē)輛控制功能是通過(guò)中央觸摸屏面板顯示和實(shí)施的，但關(guān)鍵信息是由放在方向盤(pán)后面一眼就可看到的專(zhuān)用顯示系統提供的。儀表盤(pán)模塊(DM)通過(guò)數字方式和一款基于圖標的真空熒光顯示(VFD)面板提供大多數只讀信息，如速度、油位、檔位、里程表/公里數等。VFD技術(shù)的出現已有些年頭了，普銳斯的VFD也許來(lái)自雙葉電子(Futaba)或伊勢電子(Noritake)。豐田更欣賞數字讀數方式，它沒(méi)用前些年普遍采用最近又重新流行起來(lái)的模擬指針表。 對于VFD而言，在汽車(chē)應用中，刺眼的外界陽(yáng)光會(huì )降低可分辨性，因此，可讀性和對比度就更重要。為進(jìn)一步改善可見(jiàn)性，司機實(shí)際上看到的是經(jīng)過(guò)雙反射的VFD圖像，而非該面板的直接圖像。儀表盤(pán)下面的兩塊鏡子將VFD的輸出引導至指示給司機的光通道，它將VFD模塊的散射光濾除掉，并改善了司機的觀(guān)感體驗質(zhì)量。 雖然VFD所需的電流不是特別高，但它卻要求高電壓；另外，一款Oki Semiconductor的MSC1162A 40位VFD顯示驅動(dòng)器將來(lái)自富士通MB90583C 16位微控制器的輸出轉換為合適的電平，以從該面板密封的真空腔內的驅動(dòng)電極中得到熒光。 一款5V穩壓器、神秘的東芝芯片(時(shí)鐘？)及一片串行EEPROM是焊在儀表盤(pán)上的主要IC。除顯示控制外，富士通的微處理器構成支持檔位傳感器和引擎控制模塊的通信接口。不清楚的是速度和里程信息是在DM內進(jìn)行計算和存儲的，還是DM只負責信息顯示，而顯示數據來(lái)自普銳斯的其它模塊？ 有兩個(gè)白色模塊也接至DM，它們同樣有些出乎意料。打開(kāi)后，里面是油浸的V型擺錘，擺錘的擺臂端帶有磁鐵，在擺動(dòng)時(shí)會(huì )在一個(gè)霍耳效應傳感器之上。我首先想到的是它可能構成在防滑控制模塊(SCM) 中會(huì )提到的偏航(yaw)傳感器，但其緩慢的阻尼作用又像是不大可能�？紤]到其構造，其更可能的用法是與DM電路配套使用的，其安裝時(shí)的正交排布使其起著(zhù)用以補償被顯示油位的傾斜傳感器的作用。當車(chē)停的位置使車(chē)的一個(gè)或兩個(gè)軸有角度時(shí)，該傳感器可用以重新校準顯示的油位，這樣，即使油箱內的油品不在油箱內置油表的感應范圍之內，也可確保準確的油位讀數。再次申明，因普銳斯復雜的設計，有時(shí)要搞清其車(chē)內任何模塊的功能都要頗費周折。 圖1：對儀表盤(pán)而言，豐田普銳斯似乎更欣賞數字讀數方式，沒(méi)有沿用模擬指針表。 模擬定制電路對SCM至關(guān)重要 我們購買(mǎi)了一輛配置齊全的全新普銳斯，以解密其電子系統究竟是如何實(shí)現。機蓋下面掩藏著(zhù)該款氣/電混合動(dòng)力汽車(chē)的動(dòng)力控制系統、動(dòng)力傳輸/恢復電子系統以及信息娛樂(lè )/導航系統的實(shí)現細節�，F在，我們將分析其防滑控制模塊(SCM)。 SCM用于控制并修正牽引損耗。它與普銳斯的剎車(chē)控制系統(驅動(dòng)液壓摩擦制動(dòng)并優(yōu)化利用再生制動(dòng)作為節省燃料的一項措施)協(xié)同工作，SCM 控制各個(gè)車(chē)輪在何種狀況下該采取哪些動(dòng)作。該模塊與驅動(dòng)回路控制電子系統通信以調整輸送的動(dòng)力。SCM的基本輸入包括各個(gè)輪上的輪速傳感器及各個(gè)輪剎車(chē)轂上的制動(dòng)液壓力傳感器。SCM的其它輸入有偏航、減速率和轉向角傳感器。 我們中大多數人在某種程度上，都對折中滑路面摩擦力的加速器過(guò)分熱衷。普銳斯的SCM比較前(驅動(dòng))輪與后(從動(dòng))輪的轉速。這就允許它在給定力的條件下，檢測輪胎的簡(jiǎn)單往復以在前后輪間實(shí)現速度一致的目標。 SCM的另一個(gè)任務(wù)是處理并防止緊急制動(dòng)情況下的輪胎抱死。目前，防抱死(ABS)系統實(shí)際上已成為汽車(chē)的標配，而SCM也將ABS的若干任務(wù)納入自己的管轄范圍。SCM監測車(chē)輪的速度以確保各輪以相同的速率停止。當SCM發(fā)現一個(gè)輪(或幾個(gè)輪)抱死時(shí)，它就向制動(dòng)控制系統發(fā)出暫緩進(jìn)一步制動(dòng)的指令，以將側滑減至最小并使剎車(chē)效能最大化。 圖2：防滑控制模塊與驅動(dòng)回路控制電子系統通信，以調整輸送的動(dòng)力。 在SCM功能中，整體摩擦和穩定性控制是其最重要的任務(wù)。當可能發(fā)生轉向控制力不夠(在采取轉向動(dòng)作時(shí)，車(chē)仍將“前沖”)或轉向控制力過(guò)大(車(chē)將向后轉)時(shí)，SCM將發(fā)揮作用。通過(guò)監測轉向輪角度、相對輪速、偏航及可能的側g力，SCM可確定在轉向時(shí)，前輪摩擦損失(轉向力不夠)或后輪摩擦損失(轉向力過(guò)大)的情況是否即將發(fā)生。此外，SCM與制動(dòng)系統一道，將施加的制動(dòng)力小心地導引至各個(gè)輪。 與我們在普銳斯分拆中發(fā)現的大多關(guān)鍵部位電子系統一樣，該SCM的實(shí)現仍采用保守作法。在機蓋下有一個(gè)豐滿(mǎn)的鑄鐵件，在儀表盤(pán)下還有一塊密布著(zhù)鉛封輔助IC及大量器件的PCB�；谇坝�/后左和前左/后右輪這樣一個(gè)對角線(xiàn)開(kāi)分安全控制理念，我猜想，該SCM相應地是按中心對稱(chēng)實(shí)施的。采取這種冗余實(shí)現方法，即使出現部分故障，仍有一個(gè)前輪和一個(gè)后輪可用于由SCM驅動(dòng)的控制環(huán)中。 因輸入信號調制和制動(dòng)傳動(dòng)裝置的驅動(dòng)輸出本質(zhì)上都不是數字任務(wù)，所以，模擬電路對該SCM實(shí)現起著(zhù)關(guān)鍵作用。該SCM的計算中樞由一款打者豐田標志的東芝TMP1984FDFG 32位微處理器和一款三菱的M30620 16位微處理器擔當，后者是一款內帶掩膜存儲器的控制器，其相關(guān)版權顯示的是1995年。這就再一次說(shuō)明了在普銳斯的設計中，保守是指導原則。 但是，除數據處理外，豐田為其混合信號接口電路采取的是定制策略。簡(jiǎn)單地從芯片本身看，Toyota DA023和DA034象是模擬控制或調制器件。我們在裸片上沒(méi)發(fā)現市場(chǎng)上常見(jiàn)的商業(yè)代工標記，但在器件標號下面都有一個(gè)小豐田標識。 雖然PCB后面的器件數很少，但模擬器件所需的大控制電流要求對發(fā)熱予以考慮。對稱(chēng)分布在左右兩邊的DA023和DA034在SCM板的另一面采用一個(gè)與外殼連接的散熱襯墊，以將芯片產(chǎn)生的熱散掉，并使模塊溫度不至過(guò)高。 簡(jiǎn)言之，普銳斯復雜的穩定性控制依賴(lài)保守的處理器選擇和精心打造的模擬定制電路。 |
