- 基于单片机的电动车电液复合制动系统控制器

2012-12-19 14:55:50 上传

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2.2 MCU

电液复合制动系统控制器需要对数据进行实时处理，由于数据量大，对数据处理速度要求很高，因此，MCU1和MCU2均选用飞思卡尔MC9S12XDT512控制器芯片。该芯片为16 bit高性能芯片，除了强大的运算能力外，其还含有16路A/D转换通道、8路脉冲计时器和8路PWM波输出，刚好符合控制器的高性能要求。

2.3 控制输出

ECU的输出信号主要用于控制预载电磁阀的通断，控制高压泵的电机转动使预载单元内的液体压力上升到一定高压范围，控制升压阀和减压阀的开启频率和回液泵电机的运转。因此，通过MCU2的普通IO口控制预载电磁阀的通断和高压泵电机、回液泵电机的运转，通过MCU2的PWM口控制升压阀和减压阀的开启频率。电磁阀驱动芯片选用TLE6216[2]，电机的驱动芯片选用BTS6144[3]。二者均有相应的电流或电压反馈，以对电机和电磁阀进行故障识别，因此，将故障识别信号输入板一的MCU1进行判断。电机驱动电路如图5所示。图中，芯片BTS6144的IN口为驱动信号输入端；OUT口输出经放大的功率信号，用于驱动电机；IS口输入电机电流的反馈信号。

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电磁阀驱动电路如图6所示。图中，PWM口为驱动信号输入端，OUT口输出经放大的电磁阀驱动信号，ST口输入电磁阀电流的状态反馈信号。

3 控制器软件设计

电液复合制动系统控制器软件基于C语言设计，其主要包括两个单元：制动意图识别单元和液压制动控制单元。

3.1 制动意图识别

制动工况主要分为紧急制动和一般制动。制动意图识别通过对制动踏板角位移和制动踏板角速度的处理实现。以制动踏板角速度作为目标制动工况识别的参数，先对两种工况设置特定的踏板角速度阈值(80°/s)，在一段较短时间内对踏板角速度取平均值，若该平均值在阈值内，则判定汽车进入相应制动工况；以制动踏板角位移作为目标制动强度识别的参数，先设定一个踏板角位移判断阈值(5°)，超过该阈值说明制动行为已经发生。另外，针对每个工况制定一个查询表，表中包含踏板角位移和相应目标制动减速度的对应信息，当制动行为发生时，通过查询该表就可以计算出目标制动减速度。制动意图识别程序流程图如图7所示。

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3.2 液压制动控制

在采用盘式制动器的情况下，制动力和制动轮缸压力具有一定的正比关系[4]。因此，控制相应制动轮缸内的液体压力就能控制车轮上的制动力。

电液复合制动系统ECU通过调节PWM波脉宽来控制升压阀和减压阀的开闭频率，从而调节制动轮缸中的压力大小。设定PWM波脉宽调节时间间隔为40 ms，即每隔40 ms进行一次PWM波脉宽调节，并制定一个查询表，该表包含PWM波脉宽和轮缸目标压差间的相互关系。一体式主缸压力控制在13 MPa，对应最大制动力的轮缸最大压力为0.9 MPa，一般情况下进行3次PWM波脉宽调节便可达到目标压力。若目标压差大于0，则常闭阀关闭，针对常开阀查表并对其进行相应PWM波控制；若目标压差小于0，则常开阀关闭，针对常闭阀查表并对其进行相应PWM波控制。

另外，电液复合制动系统ECU还将通过电机和电磁阀驱动芯片的反馈信号判断系统是否发生故障。若发生故障，则让所有执行器处于初始状态，利用一体式主缸的机械结构进行常规制动。由于篇幅限制，本文不进行详细描述。

本文针对一种新型电液复合制动系统进行控制器设计。在硬件电路方面，对相应传感器信号进行了处理，并对相应执行器进行了驱动设计；在软件控制方面，对各信号进行了数据分析和驾驶员制动意图判断，并对执行器进行了较为精确的控制。软、硬件均能达到电动汽车电液复合制动系统的数据处理和控制要求，为整个系统的实车验证打下了坚实基础。

参考文献

[1] 邹素瑞, 岳继光, 苏永清,等.基于MC9S12DP256B的客车ABS控制器设计[J]. 电子技术应用, 2006,32(10):
102-104.   
[2] 刘佃瑞, 邱绪云 .一种大型车辆防抱死控制器设计及仿真[J].重型汽车, 2008(4):6-8.
[3] 杨其校,刘昭度,齐志权,等. 汽车ABS电机故障诊断[J].仪器仪表学报, 2005,26(z1):771-772.
[4] 谭川.电液复合制动系统制动力分配方法研究[D].上海：同济大学中德学院, 2007.