0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看技术视频
  • 写文章/发帖/加入社区
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

基于MC9S12DP256芯片实现汽车液压ABS系统的应用方案

电子设计 来源:工业仪表与自动化装置 作者:蒋克荣,王治森, 2021-04-12 10:39 次阅读

作者:蒋克荣,王治森,孙骏 来源:工业仪表与自动化装置

汽车制动性能的好坏,主要从以下3方面进行评价: 1)制动效能,即制动距离与制动减速度; 2)制动效能的恒定性,即抗热或水衰退性能; 3)制动时汽车的方向稳定性,即制动时汽车不发生跑偏、侧滑以及失去转向能力的性能。

通常,汽车在制动过程中存在着两种力:一种是制动器摩擦片与制动鼓或制动盘之间产生的摩擦阻力,这种阻力称为制动系统的阻力,由于它提供制动时的制动力, 因此也称为制动系制动力;另一种力是轮胎与道路表面之间产生的摩擦阻力,也称为轮胎- 道路附着力。如果制动系制动力小于轮胎- 道路附着力,则汽车制动时会保持稳定状态;反之,如果制动系制动力大于轮胎- 道路附着力,则汽车制动时会出现车轮抱死。如果前轮抱死,汽车基本上沿直线向前行驶,汽车处于稳定状态,但汽车失去转向控制能力,这样驾驶员制动过程中躲避障碍物、行人以及在弯道上所应采取的必要的转向操纵控制等就无法实现。如果后轮抱死,汽车的制动方向稳定性变差,在很小的侧向干扰力下,汽车就会发生甩尾,甚至调头等危险现象。尤其是在某些恶劣路况下,诸如路面湿滑或有冰雪,车轮抱死将难以保证汽车的行车安全。另外,由于制动时车轮抱死,从而导致局部急剧摩擦,将会大大降低轮胎的使用寿命。

1 ABS工作原理

汽车防抱死制动系统ABS (Anti - Lock BrakingSystem)是指在制动过程中,通过控制作用于车轮制动分泵上的制动管路压力,自动调节车轮制动力,防止车轮抱死以取得最佳制动效能的电子装置,ABS是目前世界上普遍公认的提高汽车制动安全性的有效措施之一。

2 基于MC9S12DP256芯片的液压ABS系统

液压ABS系统主要应用于轿车、微型车与轻型车制动系统。与气动ABS系统不同,大部分液压ABS系统的控制器与调节器是一个集成的系统,尽管制造难度较大,但由于近年国内轿车市场的发展和对交通安全的要求的提高,液压ABS系统越来越受到厂家的关注,许多厂家纷纷开始进行液压ABS系统的开发。

飞思卡尔半导体公司(原摩托罗拉半导体部)的MC9S12DP256芯片是以速度很高的CPU12内核(Star Core)为核心的单片机,总线速度达25MHz.MC9S12DP256单片机由标准片上外围设备组成,包括一个16 位中央处理器(HCS12CPU) 、256K字节的Flash, 4K的EEPROM 、12K字节的RAM。5路CAN总线,温度适用范围为- 40~125 ℃,采用5 V供电,主要用于工业控制,特别适合用在汽车上。基于MC9S12DP256控制的液压ABS系统配置框图如图1所示。

基于MC9S12DP256芯片实现汽车液压ABS系统的应用方案

由于MC9S12DP256 芯片的总线内置,抗干扰能力特别强,使用自动编程/擦除算法,提高了性能,而扩展的指令集和寻址模式提高了编码效率,背景调试模式模块(Background DebuggingMode, BDM)能够允许全速在线仿真。另外,利用CodeWarrior集成开发环境(Integrated Development Environment,IDE),通过后台调试方式(Background debug mode, BDM) ,下载控制程序和修改相关参数,在不干扰目标程序运行情况下,实时监测各寄存器和存储器,实现了控制程序的板上在线调试,从而提高了集成系统的开发效率和试验的方便性,可以大大缩短试验周期。

3 液压控制原理

液压ABS系统采用一体化的结构即控制器与调节器集成为一体,可以使系统结构简单, 节省线束。同时,由于采用了MC9S12DP256芯片,足以满足ABS的计算、实时控制和诊断等方面的要求。液压控制部分主要是利用三位三通电磁阀的特点。其调压方式与工作原理如下:

(1)正常制动(ABS不工作)

正常制动时制动力较小, 车轮尚未抱死滑移,ABS不起作用, 三位电磁控制阀处于第1种状态,即三位电磁阀的左位。来自制动主缸的制动液经3个电磁控制阀直接进入4个轮缸, 产生制动作用。放松制动踏板解除制动时, 轮缸中的油液仍经电磁控制阀流回主缸。此时, 由于ECU (ABS电子控制单元) 未发出指令, 故电动油泵处于不工作状态。

(2)降压状态当汽车制动使车轮处于即将抱死状态时, ECU根据传感器信号发出指令,给三位电磁阀的线圈通以较大的电流,使三位电磁阀处于第3种状态,即图中三位电磁阀处于右位工作,通往主缸的油路被关闭,而4个轮缸与储压器相通, 轮缸内的高压油液经电磁阀流入储压器,制动压力降低,防止了车轮抱死,与此同时,受ECU的指令,电动油泵工作,把流入储压器的油液加压后输送回主缸,为下一次制动作好准备。

(3)保压状态当制动分 泵减压(或增压)到最佳制动状态时,根据轮速传感器发出的信号, ECU 发出相应指令,给线圈通以较小的电流,此时,三位电磁阀处于第2种状态,即图中三位电磁阀处于中位工作,各阀口关闭,保持轮缸中的油压处于最佳制动状态。

(4)升压状态当制动力不足时,轮速传感器发出信号, ECU停止向线圈供电,三位电磁阀回到第1种状态,主缸和轮缸再次相通,主缸中的高压制动液经三位电磁阀进入轮缸使制动力迅速上升。

ABS控制上述降压、保压、升压各状态,使之相互交替进行, 从而保证汽车获得最佳制动效果。ABS系统液压回路如图2所示。

pIYBAGBzs8iAadGVAABwbwpwWfU247.png

4 仿真试验结果

SIMUL INK 是一个用来对动态系统进行建模、仿真和分析的软件包,它支持线性和非线性系统,连续的和离散的时间模型,或是两者的混合。SIMU2L INK已经在工业控制等领域得到了广泛的应用。汽车的实际制动过程是一个非常复杂的过程,所以要完全精确地描述制动过程几乎是不可能的,在仿真之前,可以对汽车的制动过程做适当的简化和假设,经过简化和假设后的汽车实际上成为一个二自由度做直线运动的模型。

制动时车身运动方程式为:

pIYBAGBzs8GABqjmAAEgmvgP9jI802.png

文中采用MATLAB /SIMUL INK软件进行仿真研究,仿真采用五阶变步长Runge - Kutta法进行,最小仿真步长为0. 001 s, 最大仿真步长为0. 01 s。以某型轿车为仿真试验对象,该车的主要参数为:满载质量1 795 kg;轴距2 800 mm;重心距地面高度 655 mm;重心距前轴距离1 430 mm;重心距后轴距离1370 mm;风阻系数0. 4;风阻中心高度965mm;迎风面积1 736 × 1 490 mm2 ;制动初速度80 km /h;路面为普通水泥路面。仿真结果如图3、图4所示。

o4YBAGBzs7qAao-PAACwhYe0OgE444.png

5 结论

(1)由仿真结果可以看出,基于飞思卡尔芯片的液压ABS系统在制动过程中,能够使滑移率保持在0.1~0.3之间,有效地防止了车轮的抱死,保证了汽车具有良好的制动性能。

(2)通常采用工业级普通芯片作为ABS控制芯片时,在温度适应性及系统稳定性上都有不尽人意之处,该系统由于采用Motorola公司的专用汽车芯片MC9S12DP256,使系统更加可靠、稳定,为液压ABS系统的开发提供了一种新的选择方案。

责任编辑:gt

声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • 处理器
    +关注

    关注

    68

    文章

    18031

    浏览量

    221547
  • 芯片
    +关注

    关注

    445

    文章

    47483

    浏览量

    407900
  • 单片机
    +关注

    关注

    5992

    文章

    43909

    浏览量

    619650
收藏 人收藏

    评论

    相关推荐

    MC9S12DP256B汽车防抱死系统(ABS)的设计

    相等,则说明驱动芯片出现故障,CPU必须中断ABS功能,点亮故障显示灯并传输故障码。 故障码存储及传输 MC9S12DP256B自带4KB的EEPROM,地址从0x400到0xFFF。 无须外扩
    发表于 07-09 11:23

    MC9S12XET256 SPI

    只有1分求MC9S12XET256读写SPI 例程,最好是验证过的,谢谢。
    发表于 03-30 17:24

    MC9S12XEP100与MC9S12DP512两款区别

    大家好,我正准备将以前用的MC9S12DP512替换成MC9S12XEP100这款芯片,我的替换意图是价格便宜,我想问一下除了便宜,MC9S12XEP100比
    发表于 06-01 16:33

    基于MC9S12DP256微控制器的发动机高能直接点火控制系统开发

    [2]。本文针对六缸车用发动机高能直接点火控制系统的开发,进行了以MC9S12DP256微控制器为核心的电子控制单元的软硬件系统设计。
    发表于 07-17 07:40

    如何评判汽车制动性能的好坏?

    如何评判汽车制动性能的好坏?ABS工作原理是什么?基于MC9S12DP256芯片液压ABS
    发表于 05-12 06:21

    MC9S12DP256具有哪些功能特点应用?

    MC9S12DP256的功能特点是什么?MC9S12DP256汽车电子中的应用是什么?
    发表于 05-17 06:48

    分享一款不错的基于16位控制器的汽车车身电子控制系统解决方案

    本文介绍摩托罗拉公司的MC9S12DP256 16位MCU和若干个外围IC产品,这些产品专为适应汽车系统中常见的恶劣环境而设计,此外,还详细讨论这些产品提供的高级诊断功能。
    发表于 05-18 06:55

    汽车ECU标定系统CCP 软件的实现

    摘要:CCP 协议是一种CAN 总线标定匹配协议。本文简单介绍该协议的基本原理,以及一种基于该协议的汽车ECU 标定系统实现方法。最后,结合MC9S12DP256
    发表于 05-16 20:10 45次下载
    <b class='flag-5'>汽车</b>ECU标定<b class='flag-5'>系统</b>CCP 软件的<b class='flag-5'>实现</b>

    HCS12微控制器MC9S12DP256使用指南 ppt

    HCS12微控制器MC9S12DP256 第一步: 1) HCS12 技术概述2) Operating Modes工作模式3) Resource  Mapping资源映射4) External Bus Interf
    发表于 01-11 18:00 79次下载

    基于MC9S12DP256的AMT系统的设计

    AMT(机械式自动变速器)是在机械式变速器的基础上发展起来的一种自动变速器,文章对其工作原理及结构组成进行了简要介绍,并且完成了以MC9S12DP256微控制器为核心的电子控
    发表于 07-13 17:44 45次下载

    基于MC9S12DP256的轿车ABS/ASR集成控制系统

    ]摘 要:介绍了基于Motorola公司新一代HSC12系列16位MCU——MC9S12DP256微处理器开发的轿车ABS/ASR集成
    发表于 04-15 16:35 634次阅读
    基于<b class='flag-5'>MC9S12DP256</b>的轿车<b class='flag-5'>ABS</b>/ASR集成控制<b class='flag-5'>系统</b>

    汽车电动助力转向系统电控单元设计方案

    本文以MC9S12DP256为核心进行了EPS控制器的设计,利用MC9S12DP256单片机的丰富内部资源,简化了EPS硬件电路系统,降低了电路间的干扰,从而提升了系统可靠性,设计了基
    发表于 10-25 15:04 6830次阅读
    <b class='flag-5'>汽车</b>电动助力转向<b class='flag-5'>系统</b>电控单元设计<b class='flag-5'>方案</b>

    基于MC9S12DP256 微处理器的轿车集成电控系统

    本文论述了基于 MC9S12DP256 微处理器开发的轿车 ABS/ASR/ACC 集成电控系统。进行了 ABS、ASR、ACC 控制系统
    发表于 09-08 14:40 10次下载
    基于<b class='flag-5'>MC9S12DP256</b> 微处理器的轿车集成电控<b class='flag-5'>系统</b>

    摩托罗拉MC9S12DP256单片机结构、功能特点及在汽车领域的应用分析

    介绍了摩托罗拉16位单片机MC9S12DP256的结构、特点及其区别于其它单片机的优势。通过MC0S12DP256汽车电子门控汽车电子系统
    发表于 04-06 10:37 3257次阅读
    摩托罗拉<b class='flag-5'>MC9S12DP256</b>单片机结构、功能特点及在<b class='flag-5'>汽车</b>领域的应用分析

    基于MC9S12DP256芯片和μC/OS-II实现CCP软件的设计

    CCP 协议是一种CAN 总线标定匹配协议。本文简单介绍该协议的基本原理,以及一种基于该协议的汽车ECU 标定系统实现方法。最后,结合MC9S12DP256
    的头像 发表于 04-12 09:57 2364次阅读
    基于<b class='flag-5'>MC9S12DP256</b><b class='flag-5'>芯片</b>和μC/OS-II<b class='flag-5'>实现</b>CCP软件的设计