- 基于單片機(jī)的電動車電液復(fù)合制動系統(tǒng)控制器

2012-12-19 14:55:50 上傳

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2.2 MCU

電液復(fù)合制動系統(tǒng)控制器需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時處理，由于數(shù)據(jù)量大，對數(shù)據(jù)處理速度要求很高，因此，MCU1和MCU2均選用飛思卡爾MC9S12XDT512控制器芯片。該芯片為16 bit高性能芯片，除了強(qiáng)大的運(yùn)算能力外，其還含有16路A/D轉(zhuǎn)換通道、8路脈沖計時器和8路PWM波輸出，剛好符合控制器的高性能要求。

2.3 控制輸出

ECU的輸出信號主要用于控制預(yù)載電磁閥的通斷，控制高壓泵的電機(jī)轉(zhuǎn)動使預(yù)載單元內(nèi)的液體壓力上升到一定高壓范圍，控制升壓閥和減壓閥的開啟頻率和回液泵電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。因此，通過MCU2的普通IO口控制預(yù)載電磁閥的通斷和高壓泵電機(jī)、回液泵電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，通過MCU2的PWM口控制升壓閥和減壓閥的開啟頻率。電磁閥驅(qū)動芯片選用TLE6216[2]，電機(jī)的驅(qū)動芯片選用BTS6144[3]。二者均有相應(yīng)的電流或電壓反饋，以對電機(jī)和電磁閥進(jìn)行故障識別，因此，將故障識別信號輸入板一的MCU1進(jìn)行判斷。電機(jī)驅(qū)動電路如圖5所示。圖中，芯片BTS6144的IN口為驅(qū)動信號輸入端；OUT口輸出經(jīng)放大的功率信號，用于驅(qū)動電機(jī)；IS口輸入電機(jī)電流的反饋信號。

2012-12-19 14:55:51 上傳

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電磁閥驅(qū)動電路如圖6所示。圖中，PWM口為驅(qū)動信號輸入端，OUT口輸出經(jīng)放大的電磁閥驅(qū)動信號，ST口輸入電磁閥電流的狀態(tài)反饋信號。

3 控制器軟件設(shè)計

電液復(fù)合制動系統(tǒng)控制器軟件基于C語言設(shè)計，其主要包括兩個單元：制動意圖識別單元和液壓制動控制單元。

3.1 制動意圖識別

制動工況主要分為緊急制動和一般制動。制動意圖識別通過對制動踏板角位移和制動踏板角速度的處理實(shí)現(xiàn)。以制動踏板角速度作為目標(biāo)制動工況識別的參數(shù)，先對兩種工況設(shè)置特定的踏板角速度閾值(80°/s)，在一段較短時間內(nèi)對踏板角速度取平均值，若該平均值在閾值內(nèi)，則判定汽車進(jìn)入相應(yīng)制動工況；以制動踏板角位移作為目標(biāo)制動強(qiáng)度識別的參數(shù)，先設(shè)定一個踏板角位移判斷閾值(5°)，超過該閾值說明制動行為已經(jīng)發(fā)生。另外，針對每個工況制定一個查詢表，表中包含踏板角位移和相應(yīng)目標(biāo)制動減速度的對應(yīng)信息，當(dāng)制動行為發(fā)生時，通過查詢該表就可以計算出目標(biāo)制動減速度。制動意圖識別程序流程圖如圖7所示。

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3.2 液壓制動控制

在采用盤式制動器的情況下，制動力和制動輪缸壓力具有一定的正比關(guān)系[4]。因此，控制相應(yīng)制動輪缸內(nèi)的液體壓力就能控制車輪上的制動力。

電液復(fù)合制動系統(tǒng)ECU通過調(diào)節(jié)PWM波脈寬來控制升壓閥和減壓閥的開閉頻率，從而調(diào)節(jié)制動輪缸中的壓力大小。設(shè)定PWM波脈寬調(diào)節(jié)時間間隔為40 ms，即每隔40 ms進(jìn)行一次PWM波脈寬調(diào)節(jié)，并制定一個查詢表，該表包含PWM波脈寬和輪缸目標(biāo)壓差間的相互關(guān)系。一體式主缸壓力控制在13 MPa，對應(yīng)最大制動力的輪缸最大壓力為0.9 MPa，一般情況下進(jìn)行3次PWM波脈寬調(diào)節(jié)便可達(dá)到目標(biāo)壓力。若目標(biāo)壓差大于0，則常閉閥關(guān)閉，針對常開閥查表并對其進(jìn)行相應(yīng)PWM波控制；若目標(biāo)壓差小于0，則常開閥關(guān)閉，針對常閉閥查表并對其進(jìn)行相應(yīng)PWM波控制。

另外，電液復(fù)合制動系統(tǒng)ECU還將通過電機(jī)和電磁閥驅(qū)動芯片的反饋信號判斷系統(tǒng)是否發(fā)生故障。若發(fā)生故障，則讓所有執(zhí)行器處于初始狀態(tài)，利用一體式主缸的機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行常規(guī)制動。由于篇幅限制，本文不進(jìn)行詳細(xì)描述。

本文針對一種新型電液復(fù)合制動系統(tǒng)進(jìn)行控制器設(shè)計。在硬件電路方面，對相應(yīng)傳感器信號進(jìn)行了處理，并對相應(yīng)執(zhí)行器進(jìn)行了驅(qū)動設(shè)計；在軟件控制方面，對各信號進(jìn)行了數(shù)據(jù)分析和駕駛員制動意圖判斷，并對執(zhí)行器進(jìn)行了較為精確的控制。軟、硬件均能達(dá)到電動汽車電液復(fù)合制動系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理和控制要求，為整個系統(tǒng)的實(shí)車驗(yàn)證打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1] 鄒素瑞, 岳繼光, 蘇永清,等.基于MC9S12DP256B的客車ABS控制器設(shè)計[J]. 電子技術(shù)應(yīng)用, 2006,32(10):
102-104.   
[2] 劉佃瑞, 邱緒云 .一種大型車輛防抱死控制器設(shè)計及仿真[J].重型汽車, 2008(4):6-8.
[3] 楊其校,劉昭度,齊志權(quán),等. 汽車ABS電機(jī)故障診斷[J].儀器儀表學(xué)報, 2005,26(z1):771-772.
[4] 譚川.電液復(fù)合制動系統(tǒng)制動力分配方法研究[D].上海：同濟(jì)大學(xué)中德學(xué)院, 2007.