电动拨片离合在FSC赛车上的应用

马建强，张国琪，张海鹏，赵旭帅，廉明振，闫金城

(辽宁工业大学 新能源学院，辽宁 锦州 121000)

电动拨片离合在FSC赛车上的应用

马建强，张国琪，张海鹏，赵旭帅，廉明振，闫金城

(辽宁工业大学 新能源学院，辽宁 锦州 121000)

在传统的FSC赛车制作过程中，一般采用手动拉杆离合，而在传统机械机械装置基础上，采用电子控制进行离合控制，会提高车手的操作速度，在FSC赛事中体现出离合的智能性，故研究电动离合有着必然的趋势和必然性。文章将电子控制引入FSC赛车中，本项目系统采用摩托罗拉公司生产的飞思卡尔xs128处理器作为核心，前端使用拨片控制电位器作为输入传感器，将采集到的信号输入到微处理器中，使用PWM（脉宽调制）算法，对采集到的信号进行运算处理，输出运算结果（角度）控制舵机带动转盘机构等机械装置完成离合动作，实现FSC赛车的电动智能离合。

FSC；微处理器；PWM算法；舵机

中国大学生方程式汽车大赛（简称“中国FSC”）是一项由高等院校汽车工程或汽车相关专业在校学生组队参加的汽车设计与制造比赛。各参赛车队按照赛事规则和赛车制造标准，在一年的时间内自行设计和制造出一辆在加速、制动、操控性等方面具有优异表现的小型单人座休闲赛车，能够成功完成全部或部分赛事环节的比赛。在传统的FSC赛车制作过程中，一般采用手动离合，这样的离合系统在比赛过程中反应慢，使赛车手驾驶疲劳，因此，在传统机械离合装置基础上，采用电子控制进行离合控制，提高离合的反应速度，在FSC赛事中体现出离合的智能性，故研究电动离合有着必然的趋势和必然性。

本项目系统采用摩托罗拉公司生产的飞思卡尔xs128处理器作为核心，前端使用拨片控制电位器作为输入传感器，将采集到的信号输入到微处理器中，使用PWM（脉宽调制）算法，对采集到的信号进行运算处理，输出运算结果（角度）控制舵机带动转盘机构等机械装置完成离合动作，实现FSC赛车的电动智能离合。

1 系统总体设计

本项目系统采用摩托罗拉公司生产的飞思卡尔xs128处理器作为核心，实时获取方向盘上拨片的旋转信号，控制舵机拉动离合，其系统电路总体架构如图1所示。

图1 系统总体框架电路图

2 系统硬件设计

利用altium designer软件画出电路结构框架图，绘制电路板。采用飞思卡尔xs128单片机作为处理器，有成本低，体积小，抗干扰能力强，运行稳定的优点。单片机引脚如图2所示。

图2 飞思卡尔XS128单片机引脚图

电源模块将12v车载直流电源转换为5v的电源供控制器使用，采用防干扰设计，是系统稳定运行的设计基础。稳压电路如图3所示。

图3 稳压电路

前端使用拨片控制电位器作为输入传感器，将采集到的信号输入到微处理器中，使用PWM（脉宽调制）算法，对采集到的信号进行运算处理，输出运算结果（角度）控制舵机带动转盘机构等机械装置完成离合动作。信号采集原理如图4所示。

图4 单片机信号采集原理图

离合机构的拉线结构是利用CATIA三维设计出来的，如图5所示。为了保证离合顺畅，采用自制舵盘结构，离合拉线固定于舵盘上，另一端连接原机离合臂。通过舵盘的转动拉紧拉线带动离合臂旋转，节省了驾驶员的体力，减少赛车驾驶员的驾驶疲劳。

图5 离合舵机三维建模图

3 系统软件设计

在keil软件中运用c语言进行软件编程，根据实际需要实现软件逻辑思路，采用PWM算法，通过用PWM（即脉宽调制）来改变送给舵机的平均电压，达到调节的目的。部分程序如图6所示。

图6 程序图

4 整体系统调试

将系统安装在FSC赛车上，进行实车实验，调节离合时间间隔和响应速度，以及对离合机构的稳定性进行测试。实际安装如图7所示。

图7 电动离合实际运用图

5 结语

通过这次设计，小组相互帮助，一起努力学习，一起研究。懂得了只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正得到收获，从而提高实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到了很多问题，同时也发现了不足之处，意识到对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，了解到理论知识与实践相结合的重要意义，学会了坚持、耐心和努力，这也将为今后的学习和工作产生积极的影响。在小组同学的相互帮助下，在指导教师的耐心指导下，顺利完成了这次设计。

The Design and Im plem entation of Electric Shift on FSC Racing Car

MA Jian-qiang，ZHANG Guo-qi，ZHANG Hai-peng，ZHAO Xu-shuai，LIAN M ing-zhen，YAN Jin-cheng
（Institute of New energy，Liaoning University of Technology，Jinzhou，Liaoning 121000，China）

In traditional FSC car production process，generally USES themanual lever clutch，and on the basisof traditionalmechanicalmachinery，the electronic controlclutch controlcan raise the operating speed of the driver，and in FSC events reflects theon-off intelligent，so the study ofelectric clutch has the inevitable trend and necessity.Thisarticle introduces the electronic control in the FSC racing，the projectsystem adopts produced by MOTOROLA company freescale xs128 processoras the core，frontend use dial controlpotentiometer sensor as input，the collected signal input to themicroprocessor，the use of PWM (pulse widthmodulation)algorithm，the collected signal processing，the output calculation results(Angle)control servo drive turntable institutionssuch asmachinery complete on-offaction，realize the FSCelectric smartcar clutch.

FSC；microprocessor；PWM algorithm；electric steering engine

TN4

A

2095-980X(2016)08-0040-02

2016-07-14

马建强（1992-），男，山西大同人，大学本科。