汽車電子機械制動系統(tǒng)CAN總線通信研究.pdf

1、電子機械制動系統(tǒng)是近年來在飛機制動系統(tǒng)中得到廣泛應用的一種新型制動系統(tǒng),主要由電子制動踏板、傳感信號采集模塊、中心控制器、制動執(zhí)行機構和總線通信模塊組成。電子機械制動系統(tǒng)與液壓或氣壓制動系統(tǒng)在結構上相比最大的不同在于執(zhí)行機構的形式,電子機械制動系統(tǒng)的制動執(zhí)行機構由電機、減速增扭機構、運動轉換機構、制動鉗和制動盤組成;液壓或氣壓制動系統(tǒng)執(zhí)行機構由制動輪缸、制動鉗(蹄)和制動盤(鼓)等組成。電子機械制動系統(tǒng)的工作原理是中心控制模塊采集電子制

2、動踏板信號和傳感器信號,然后利用控制算法計算出目標制動力,通過總線傳輸?shù)礁鬏喼苿訄?zhí)行機構電機控制器,從而控制制動執(zhí)行機構的運轉。電子機械制動系統(tǒng)具有響應速度快、結構緊湊和制動效率高等優(yōu)點,國內外陸續(xù)展開了將電子機械制動系統(tǒng)應用于汽車制動系統(tǒng)的研究。電子機械制動系統(tǒng)在汽車制動系統(tǒng)中的應用研究方向主要分為控制算法的研究、制動執(zhí)行機構的研究和總線通信的研究,本文主要對電子機械制動系統(tǒng)應用于輕型汽車中的總線通信進行研究。在對比飛機上電子機械制動

3、系統(tǒng)采用的通信總線1553B(MIL-STD-1553B)和汽車上廣泛應用的通信總線CAN(Control Area Network)的性能后,確定CAN總線能夠代替1553B總線應用于電子機械制動系統(tǒng)通信,最終選擇在汽車上有多年應用經驗的CAN總線作為汽車電子機械制動系統(tǒng)的總線通信協(xié)議。
　　本文以CAN總線應用的開發(fā)流程作為技術路線,主要完成了以下內容:
　　第一,制定CAN總線在汽車電子機械制動系統(tǒng)中的應用方案,包括汽

4、車電子機械制動系統(tǒng)CAN網(wǎng)絡節(jié)點的確定和網(wǎng)絡拓撲結構的建立,各節(jié)點地址和名字的分配,各節(jié)點傳輸報文的分配。本文在分析和實現(xiàn)汽車電子機械制動系統(tǒng)防抱死制動和防滑轉制動功能的基礎上,確定汽車電子機械制動CAN網(wǎng)絡包含發(fā)動機節(jié)點、電子油門節(jié)點、ABS&ASR(防抱死和防滑轉)中心控制節(jié)點和四個車輪制動執(zhí)行控制器節(jié)點,并建立了網(wǎng)絡拓撲結構;根據(jù)CAN高層應用協(xié)議SAE J1939網(wǎng)絡管理層標準,分配各節(jié)點的地址和名字;根據(jù)汽車電子機械制動系統(tǒng)功

5、能和SAE J1939中參數(shù)組的管理辦法為各節(jié)點分配具體的報文。
　　第二,汽車電子機械制動系統(tǒng) CAN網(wǎng)絡離線仿真。在建立了 CAN網(wǎng)絡的拓撲結構和確定了各節(jié)點的地址、收發(fā)的報文之后,從節(jié)省成本和開發(fā)周期的角度考慮,需要利用仿真軟件進行離線仿真以驗證所構建的 CAN網(wǎng)絡是否可行。這里選擇 CANoe軟件分三個步驟進行離線仿真,首先建立汽車電子機械制動系統(tǒng)網(wǎng)絡數(shù)據(jù)庫,然后建立汽車電子機械制動系統(tǒng)仿真模型,最后向仿真模型各節(jié)點寫入控

6、制程序使整個仿真模型運作起來。仿真結果顯示汽車電子機械制動系統(tǒng)CAN網(wǎng)絡各節(jié)點能根據(jù)功能進行數(shù)據(jù)收發(fā),總線負載小于1％,而車輛系統(tǒng)正常的總線負載在30％左右,由此可見汽車電子機械制動系統(tǒng)CAN網(wǎng)絡總線負載低,總線實時性和可拓展性好。
　　第三,汽車電子機械制動系統(tǒng)CAN節(jié)點硬件電路原理圖設計。根據(jù)系統(tǒng)性能協(xié)調匹配和結構優(yōu)化的原則,完成了 ABS&ASR中心控制芯片、電機控制芯片、電機驅動芯片和CAN收發(fā)芯片的選型。然后在Altiu

7、m designer軟件中完成中心控制節(jié)點、車輪制動執(zhí)行機構控制器節(jié)點和電機驅動硬件電路原理圖設計和繪制。
　　第四,汽車電子機械制動系統(tǒng)CAN節(jié)點軟件設計,主要包括MSCAN控制器的初始化模塊、數(shù)據(jù)收發(fā)模塊的軟件設計。在初始化模塊設計中,根據(jù)CAN通信波特率和總線頻率計算了位時間參數(shù),然后對總線時序寄存器進行了配置;數(shù)據(jù)發(fā)送模塊首先介紹了數(shù)據(jù)發(fā)送相關寄存器的使用,然后以 ABS&ASR中心控制器發(fā)送的計算發(fā)動機扭矩報文為例完成了