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汽车电子驻车制动（EPB）控制系统设计与实现

作　者: 郇钲
导　师: 李军
学　校: 南京理工大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 电子驻车制动 ECU设计控制策略实验台测试实车实验
分类号: U463.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

汽车电子驻车制动系统(EPB)是一类新兴的汽车线控制动系统。虽然大部分汽车仍在沿用传统驻车制动系统,但国内外汽车厂商都在致力于电子驻车制动系统的研发。目前国外已开始量产并推广应用,国内尚处于试验阶段。作为汽车驻车制动系统的发展方向,无论是在宏观上对汽车整车,还是在微观上对汽车制动都有深远的意义。论文针对电子驻车制动控制系统进行研究与设计开发。论文在对电子驻车系统与传统驻车系统进行对比基础上,首先分析了驻车制动系统的国标和电子驻车制动系统的具体要求,进行了总体方案设计和可行性分析。然后,分别从硬件和软件方面设计电子驻车制动控制系统。硬件部分依次对控制器MCU、传感器(包括倾角传感器、电机转速及转向传感器、驻车拉力传感器)、执行电机进行选型及电路设计。软件部分按照电子驻车制动系统的基本功能(包括常规驻车制动、常规驻车解锁)和扩展功能(包括智能自动驻车、坡道辅助起步、行车间应急制动、强制解除驻车、节能自动关闭及唤醒)分别设计相应控制策略。设计完成的电子驻车制动系统进行了实验台调试和实车验证。针对系统调试设计了专用的实验台。该实验台以工控机为基础,采用CAN适配卡、AD数据采集卡、推拉力传感器等设备模拟汽车状态,对电子驻车制动系统进行监控并记录其工作情况。达到预期试验结果后,装车进行实车实验,对实车运行时电子驻车制动系统的各种功能进行实验及数据记录,并进行数据分析。实验表明,设计的电子驻车制动系统满足设计要求,实现了各项功能,完成了样机研制任务,取得了满意的结果。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
1 绪论  8-16
  1.1 汽车驻车制动系统  8
  1.2 汽车电子驻车制动系统的背景与发展  8-13
    1.2.1 汽车电子技术  8-11
    1.2.2 汽车线控技术  11
    1.2.3 汽车主动安全技术  11
    1.2.4 汽车电子驻车制动技术  11-13
  1.3 论文主要研究内容  13-16
2 电子驻车制动系统总体方案设计  16-26
  2.1 传统驻车制动系统  16-17
    2.1.1 传统驻车制动系统的结构及工作方式  16-17
    2.1.2 传统驻车制动系统的的不足  17
  2.2 电子驻车制动系统的设计要求  17-21
    2.2.1 国家对驻车制动系统的基本要求  17-18
    2.2.2 电子驻车制动系统的设计要求  18-19
    2.2.3 电子驻车制动系统的功能要求  19-20
    2.2.4 电子驻车制动控制系统的技术要求  20-21
  2.3 电子驻车制动系统的总体方案设计及可行性分析  21-24
    2.3.1 集成式设计方案  21-22
    2.3.2 分离式设计方案  22-23
    2.3.3 系统方案的对比与选择  23
    2.3.4 电子驻车制动系统的方案可行性分析  23-24
  2.4 本章小结  24-26
3 电子驻车制动控制系统硬件设计  26-50
  3.1 电子驻车制动系统控制器  26-38
    3.1.1 电子驻车制动系统的微处理器  27-30
    3.1.2 电源模块  30-31
    3.1.3 存储器  31-33
    3.1.4 EPB输入输出接口设计  33-38
  3.2 电子驻车制动系统的传感器  38-44
    3.2.1 倾角传感器  38-40
    3.2.2 电机转速及转向传感器  40-42
    3.2.3 驻车制动力拉力传感器  42-44
  3.3 电机的选型及驱动电路设计  44-47
    3.3.1 电机的选型  44-45
    3.3.2 电机驱动电路设计  45-47
  3.4 电磁兼容性(EMC)设计  47-48
  3.5 本章小结  48-50
4 电子驻车制动系统控制策略研究与实现  50-64
  4.1 常规驻车基本功能的控制策略研究  50-53
    4.1.1 常规实施驻车控制策略  50-51
    4.1.2 常规解除驻车控制策略  51-53
  4.2 驻车扩展功能的控制策略研究  53-55
    4.2.1 智能自动驻车控制策略  53-54
    4.2.2 坡道辅助起步控制策略  54-55
  4.3 电子驻车制动系统的增强功能  55-58
    4.3.1 行车间应急制动功能控制策略  55-57
    4.3.2 强制解除驻车功能控制策略  57-58
    4.3.3 节能自动关闭控制及唤醒功能实现  58
  4.4 软件设计  58-62
    4.4.1 软件开发环境  58-59
    4.4.2 CAN总线通讯  59-60
    4.4.3 数字滤波  60-62
    4.4.4 电机转速检测  62
  4.5 本章小节  62-64
5 电子驻车制动系统实验台调试与实车验证  64-80
  5.1 实验台结构设计与搭建  64-72
    5.1.1 实验台的结构设计  64-65
    5.1.2 电子驻车制动单元控制部分与机械部分的总成装配  65
    5.1.3 模拟汽车CAN信号  65-66
    5.1.4 电子驻车制动系统电机电流的检测设计  66-67
    5.1.5 电子驻车制动系统驻车拉力的检测设计  67-68
    5.1.6 实验台调试程序设计  68-69
    5.1.7 对电子驻车制动系统的监控  69-72
  5.2 实验台调试及分析  72-73
    5.2.1 电子驻车制动系统基本功能确认  72
    5.2.2 电子驻车制动系统功耗测量  72-73
  5.3 实车安装、测试及结果分析  73-78
    5.3.1 常规实施驻车功能的测试与分析  73-74
    5.3.2 常规解除驻车功能的测试与分析  74-76
    5.3.3 智能自动驻车功能测试与分析  76-77
    5.3.4 坡道辅助起步功能测试及分析  77-78
  5.4 本章小节  78-80
6 总结与展望  80-82
  6.1 总结  80
  6.2 展望  80-82
致谢  82-84
参考文献  84-86

汽车电子驻车制动（EPB）控制系统设计与实现

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