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基于CAN总线的电子驻车制动系统的设计与研究

郭建亭  
【摘要】:目前,随着城市居民汽车保有量的不断增加,车辆道路安全性逐渐成为人们关注的焦点,同时对于车辆安全性也有了更高的要求。一般的传统汽车制动系统虽然经过长发展与改善,但依然存在一些严重弊端,诸如制动效率低下、制动响应缓慢、操纵执行机构复杂、可靠性较差等等。随着计算机与电控技术不断发展与普及,尤其是汽车技术的进步更多得在汽车电子领域的体现,,线控技术在制动领域的应用正在逐渐成为未来汽车制动系统的得发展方向。线控制动用电线代替以往制动装置中个别或全部制动液压管路,通过电制动器代替以往的机械制动器,依靠基于MCU的电控单元合理分配各个轴及车轮上的制动力大小,从而对车辆制动进行精确控制。相比于传统制动系统,线控制动系统能够满足庞大设备、复杂控制策略以及多重接线方式情况的汽车制动。其大致工作过程是:由多种参数信息采集器件对汽车的行驶状态、车辆瞬时状态及道路信息进行采样,并将其采集结果转化为电信号,电控单元通过对电信号的分析处理,将结果传递给控制单元,由总线机构将执行指令传达给制动执行机构,完成对汽车的制动操作。 作为线控制动系统中的一类,电子驻车制动系统EPB(electric park brake),通过手动操作电子按键,由电控单元控制直流电机,实现驻车制动。只有当车速小于一定限值或者车速为零时,系统才能够发挥效能。电子驻车制动系统EPB具有制动响应迅速,制动可靠性高,结构简单,便于智能化控制等特点。该系统不仅具有传统驻车系统所拥有的驻车制动功能外,还能够进行汽车的辅助坡道起步(HSA,Hill Starting Aid)。停在上坡的汽车,当坡道起步时,离合器分离,踏下油门踏板,抬起手刹,此时驻车制动尚未被取消。在缓慢踏下离合踏板,后轮制动ECU会依据离合器踏板行程传感器与节气门开度传感器的反馈信号,做出逻辑分析判断,选择适当时机解除电机驻车制动,避免车辆后蹓或熄火等事故发生,降低了驾驶员操作复杂度,提高了舒适性与方便性。本研究着重讨论EPB的硬件结构设计以及软件设计。 本研究设计了一种基于MCU控制的电子驻车制动系统,对其硬件和软件部分进行了设计,通过线控技术(X-by-wire)的,以CAN总线网络为通讯媒介,以Philips80C592单片机为基础,分析了电子驻车制动系统的硬件组成与结构,对制动系统的硬件和软件进行了设计与研究。 本文首先对线控制动技术以及电子驻车制动系统的研究背景与国内外的发展近况进行了介绍,然后概述了本项目研究中所涉及的CAN总线的相关内容,并以CAN总线网络为基础上设计了EPB系统工作原理,根据其原理对电子驻车制动系统的硬件与软件进行设计。依据具体硬件要求分析了硬件结构与组成,对主控制单元、电源监测与处理模块、H桥电机驱动部分、CAN通信模块以及外围接口等电路进行设计。再CAN通讯协议的基础上进行相关节点的软件设计,包括主控制节点与驻车制动节点的程序部分的设计。对Philips80C592和CAN总线控制器SAJ1000初始化,对后轮驻车制动微控制器的程序设计,并对报文接收与发送程序及中断执行程序进行设计。


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