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车辆电子驻车制动系统（EPB）的软件设计研究

作　者: 赵育良
导　师: 王显会
学　校: 南京理工大学
专　业: 车辆工程
关键词: 线控制动电子驻车制动 CAN总线辅助坡道起步
分类号: U463.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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引　用: 3次
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内容摘要

作为线控制动系统的一类,电子驻车制动系统(EPB,Electronic Parking Brake)是为提高驾驶人员的操作方便性以及行车安全性而研制的一种电控设备。本文对电子驻车制动系统控制策略及软件进行了探索性的研究与开发,并进行了相关实验。对传统驻车制动系统与电子驻车系统的优缺点进行了对比,在分析相关国家标准的基础上,对电子驻车系统的系统功能进行了设计,并详细描述了系统设计的总体方案。在简要介绍本课题硬件总体设计的基础上,针对系统功能设计,提出了常规驻车制动、坡道辅助起步、辅助应急制动、智能自动驻车及智能自动解锁等智能控制策略,根据坡度对驻车所需的驻车制动力进行了验算,并利用提出的控制策略对电子驻车执行机构进行智能控制。系统采用了抗干扰性能更好、可维修性更强的模块化设计理念,并对关键节点进行了冗余设计。系统共设计了8个模拟量采集节点,主要包括:车速采集节点、发动机转速采集节点、驻车坡度采集节点、驻车电流采集节点,驻车制动盘压力采集节点、踏板(行车制动踏板、离合踏板和油门踏板)行程采集节点,通过这些节点实现了与电子驻车制动系统相关的车辆状态信号的采集与处理,并根据指令将采集信号传送给中央控制节点及车轮驻车制动节点,根据设定的安全控制策略进行状态判定。系统利用中央控制节点捕获或查询驻车制动按钮、车门状态开关量、座椅占用开关量等开关量信息,实现对车辆驻车的安全、智能控制。针对根据提出的控制策略和系统功能,完成了中央控制节点、左右车轮驻车制动节点及各参数采集节点的接口逻辑及软件设计、驻车制动直流伺服电机的驱动接口逻辑及软件设计,实现了预期的系统功能。建立了基于CAN总线的通讯网络,定义了CAN总线的应用层协议,根据系统需求,规定了CAN总线的通讯机制及总线传输速率。系统利用建立好的通讯网络,实现了各种驻车制动系统控制时需要的参数信息及驻车控制指令的传输。本文最后对系统的抗干扰措施特别是软件方面的抗干扰措施进行了论述。本系统对CAN总线的数据收发与传输、参数采集节点的数据采集进行了相关实验,并验证了智能控制的正确性,实现了预期的设计功能,验证了课题研制方案的正确、可行性。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
1 绪论  8-16
  1.1 线控技术及其在汽车制动技术中的应用现状及发展趋势  8-13
    1.1.1 线控技术简介  8-9
    1.1.2 线控制动系统简介  9-11
    1.1.3 线控制动系统发展现状及趋势  11-12
    1.1.4 电子驻车制动系统发展现状及趋势  12-13
  1.2 论文研究的意义和主要内容  13-16
    1.2.1 研究电子驻车系统的背景及意义  13-15
    1.2.2 研究的主要目标和内容  15-16
2 电子驻车系统及汽车CAN总线原理研究  16-32
  2.1 线控制动系统原理  16-20
    2.1.1 电子液压制动系统(EHB)  16-17
    2.1.2 电子机械制动系统(EMB)  17-20
  2.2 电子驻车制动系统的关键技术  20-21
  2.3 电子驻车制动系统设计要求及安全相关的性能要求  21-23
    2.3.1 驻车制动系统设计要求  21-22
    2.3.2 驻车制动系统安全相关的性能要求  22-23
  2.4 汽车CAN总线原理研究  23-31
    2.4.1 CAN总线的性能特点  23-24
    2.4.2 CAN总线应用设计  24-25
    2.4.3 CAN总线技术规范  25-31
  2.5 本章小结  31-32
3 系统总体设计方案  32-42
  3.1 国家标准分析及系统功能设计  32-34
  3.2 系统需要采集的参量  34
  3.3 系统解决方案的选择  34-37
    3.3.1 系统实现方案一  34-35
    3.3.2 系统实现方案二  35-36
    3.3.3 系统解决方案的对比与选择  36-37
  3.4 现场总线的选用  37-38
  3.5 系统硬件总体设计方案  38-39
    3.5.1 硬件总体组成  38
    3.5.2 微控制器及CAN接口电路设计  38-39
  3.6 系统软件总体设计方案  39-41
  3.7 本章小结  41-42
4 电子驻车制动系统安全及控制策略研究  42-55
  4.1 电子驻车制动系统制动模式判定及控制策略  42-52
    4.1.1 确定驻车制动力  42-43
    4.1.2 常规驻车制动控制策略  43-45
    4.1.3 坡道辅助起步控制策略  45-49
    4.1.4 辅助应急制动控制策略  49-50
    4.1.5 智能自动驻车制动控制策略  50-51
    4.1.6 智能自动解锁控制策略  51-52
  4.2 驻车制动系统制动锁止时机选择及安全相关策略  52-54
    4.2.1 驻车电机的选择  52
    4.2.2 压力传感器冗余设计原理  52-54
    4.2.3 驻车制动系统制动锁止时机选择  54
  4.3 驻车装置的紧急驻车实施与解除  54
  4.4 本章小结  54-55
5 电子驻车制动系统的软件设计  55-82
  5.1 CAN总线通信软件设计  55-60
    5.1.1 CAN总线应用层协议定义  55-57
    5.1.2 CAN总线通讯的软件设计与实现  57-60
  5.2 中央控制节点ECU软件设计与实现  60-64
  5.3 主要参数节点的软件设计与实现  64-76
    5.3.1 车速与发动机转速采集节点软件设计  64-67
    5.3.2 驻车坡度采集节点软件设计  67-72
    5.3.3 驻车电流采集节点软件设计  72-75
    5.3.4 驻车制动制动盘压力采集节点软件设计  75-76
    5.3.5 离合踏板、制动踏板及油门踏板行程采集节点软件设计  76
  5.4 左、右车轮驻车制动节点ECU软件设计  76-81
    5.4.1 节点接口设置  77
    5.4.2 整体软件设计  77-78
    5.4.3 H桥电机驱动原理及软件设计  78-81
  5.5 本章小结  81-82
6 系统软件抗干扰设计  82-86
  6.1 系统干扰分析  82-83
  6.2 软件抗干扰设计  83-85
    6.2.1 常用数字滤波法  83-84
    6.2.2 本课题的数字滤波算法  84
    6.2.3 RAM数据冗余  84
    6.2.4 程序运行时常的软件抗干扰  84-85
  6.3 本章小结  85-86
7 仿真调试  86-94
  7.1 系统的仿真调试工具及过程  86-87
  7.2 CAN总线仿真调试  87-88
  7.3 参数采集节点的仿真调试  88-91
    7.3.1 车速/发动机转速采集节点的仿真试验调试  88-90
    7.3.2 驻车坡度采集节点的仿真试验调试  90-91
    7.3.3 驻车电流/制动盘压力/踏板行程采集节点的仿真试验调试  91
  7.4 左右电机驱动电路节点的仿真调试  91-92
  7.5 仿真调试结果  92-93
  7.6 本章小结  93-94
8 总结与展望  94-96
  8.1 本文工作总结  94
  8.2 对未来工作的展望  94-96
致谢  96-97
参考文献  97-98

车辆电子驻车制动系统（EPB）的软件设计研究

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