汽車電子機(jī)械制動系統(tǒng)CAN總線通信研究.pdf

1、電子機(jī)械制動系統(tǒng)是近年來在飛機(jī)制動系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)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(jī)構(gòu)和總線通信模塊組成。電子機(jī)械制動系統(tǒng)與液壓或氣壓制動系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上相比最大的不同在于執(zhí)行機(jī)構(gòu)的形式,電子機(jī)械制動系統(tǒng)的制動執(zhí)行機(jī)構(gòu)由電機(jī)、減速增扭機(jī)構(gòu)、運(yùn)動轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)、制動鉗和制動盤組成;液壓或氣壓制動系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)由制動輪缸、制動鉗(蹄)和制動盤(鼓)等組成。電子機(jī)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(biāo)制動力,通過總線傳輸?shù)礁鬏喼苿訄?zhí)行機(jī)構(gòu)電機(jī)控制器,從而控制制動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)轉(zhuǎn)。電子機(jī)械制動系統(tǒng)具有響應(yīng)速度快、結(jié)構(gòu)緊湊和制動效率高等優(yōu)點(diǎn),國內(nèi)外陸續(xù)展開了將電子機(jī)械制動系統(tǒng)應(yīng)用于汽車制動系統(tǒng)的研究。電子機(jī)械制動系統(tǒng)在汽車制動系統(tǒng)中的應(yīng)用研究方向主要分為控制算法的研究、制動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的研究和總線通信的研究,本文主要對電子機(jī)械制動系統(tǒng)應(yīng)用于輕型汽車中的總線通信進(jìn)行研究。在對比飛機(jī)上電子機(jī)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(yīng)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(yīng)用于電子機(jī)械制動系統(tǒng)通信,最終選擇在汽車上有多年應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)的CAN總線作為汽車電子機(jī)械制動系統(tǒng)的總線通信協(xié)議。
　　本文以CAN總線應(yīng)用的開發(fā)流程作為技術(shù)路線,主要完成了以下內(nèi)容:
　　第一,制定CAN總線在汽車電子機(jī)械制動系統(tǒng)中的應(yīng)用方案,包括汽

4、車電子機(jī)械制動系統(tǒng)CAN網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的確定和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的建立,各節(jié)點(diǎn)地址和名字的分配,各節(jié)點(diǎn)傳輸報文的分配。本文在分析和實(shí)現(xiàn)汽車電子機(jī)械制動系統(tǒng)防抱死制動和防滑轉(zhuǎn)制動功能的基礎(chǔ)上,確定汽車電子機(jī)械制動CAN網(wǎng)絡(luò)包含發(fā)動機(jī)節(jié)點(diǎn)、電子油門節(jié)點(diǎn)、ABS&ASR(防抱死和防滑轉(zhuǎn))中心控制節(jié)點(diǎn)和四個車輪制動執(zhí)行控制器節(jié)點(diǎn),并建立了網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu);根據(jù)CAN高層應(yīng)用協(xié)議SAE J1939網(wǎng)絡(luò)管理層標(biāo)準(zhǔn),分配各節(jié)點(diǎn)的地址和名字;根據(jù)汽車電子機(jī)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(diǎn)分配具體的報文。
　　第二,汽車電子機(jī)械制動系統(tǒng) CAN網(wǎng)絡(luò)離線仿真。在建立了 CAN網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和確定了各節(jié)點(diǎn)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(jìn)行離線仿真以驗(yàn)證所構(gòu)建的 CAN網(wǎng)絡(luò)是否可行。這里選擇 CANoe軟件分三個步驟進(jìn)行離線仿真,首先建立汽車電子機(jī)械制動系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫,然后建立汽車電子機(jī)械制動系統(tǒng)仿真模型,最后向仿真模型各節(jié)點(diǎn)寫入控

6、制程序使整個仿真模型運(yùn)作起來。仿真結(jié)果顯示汽車電子機(jī)械制動系統(tǒng)CAN網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點(diǎn)能根據(jù)功能進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā),總線負(fù)載小于1％,而車輛系統(tǒng)正常的總線負(fù)載在30％左右,由此可見汽車電子機(jī)械制動系統(tǒng)CAN網(wǎng)絡(luò)總線負(fù)載低,總線實(shí)時性和可拓展性好。
　　第三,汽車電子機(jī)械制動系統(tǒng)CAN節(jié)點(diǎn)硬件電路原理圖設(shè)計。根據(jù)系統(tǒng)性能協(xié)調(diào)匹配和結(jié)構(gòu)優(yōu)化的原則,完成了 ABS&ASR中心控制芯片、電機(jī)控制芯片、電機(jī)驅(qū)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(diǎn)、車輪制動執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制器節(jié)點(diǎn)和電機(jī)驅(qū)動硬件電路原理圖設(shè)計和繪制。
　　第四,汽車電子機(jī)械制動系統(tǒng)CAN節(jié)點(diǎn)軟件設(shè)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(shè)計。在初始化模塊設(shè)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(jìn)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(guān)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(jī)扭矩報文為例完成了