基于CAN總線的汽車電子機械制動系統(tǒng)設計分析

陶春蓮

摘 要：CAN即控制器局域網(wǎng)絡是目前應用最廣泛的總線之一，具有很多優(yōu)良的特性，被廣泛用于醫(yī)療和工業(yè)設備等領域，擁有可靠的錯誤處理和檢錯機制，結構簡單，線束的數(shù)量較少，總線系統(tǒng)數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠，抗干擾能力強，節(jié)點個數(shù)不受限制且各節(jié)點之間可以自由通信。在汽車中應用CAN總線可以減少車身上的線束，較傳統(tǒng)汽車制動系統(tǒng)運行速度快，減少成本。CAN總線充分考慮了汽車上特殊的工作環(huán)境，在汽車制動領域具有良好的發(fā)展前景。

關鍵詞：CAN總線;汽車;電子制動系統(tǒng)

0 引言

2019年1-6月中國汽車產(chǎn)銷量分別完成1213.2萬輛和1232.3萬輛，單就2019年6月中國汽車產(chǎn)銷量分別完成189.5萬輛和205.6萬輛，比上月環(huán)比增長2.5%和7.5%，由此我們可以看出汽車具有巨大的發(fā)展市場。而電子機械制動系統(tǒng)作為汽車的重要構成部分，其設計質量將會直接影響企業(yè)運行穩(wěn)定性。

1 系統(tǒng)的硬件設計和配件選擇

基于CAN總線的汽車電子機械制動系統(tǒng)硬件設計主要是驅動電路和控制電路兩部分?？刂齐娐返墓ぷ髟硎瞧囋隈{駛時由駕駛員施加控制力，通過踏板位移傳感器感受識別傳給電子機械制動系統(tǒng)工作的核心部分-ECU，ECU在對信號進行處理，將處理結果發(fā)給電動機，電機通過減速增力機構使輸出的力矩放大，經(jīng)過處理后發(fā)送給每一個車輪。執(zhí)行器主要包括電機，傳感器等，進行系統(tǒng)硬件的總體設計時需要認真考慮它們的適應能力，綜合比較運行能力，減少成本。合理的硬件設計系統(tǒng)是保證制動系統(tǒng)正常運行的前提。設計人員需要針對不同車型、不同參數(shù)進行準確的設計，保障汽車電子機械制動系統(tǒng)的效果。如驅動電機的選擇，電機的設計性能直接決定了執(zhí)行器的性能。所以設計和選擇合適的電機非常重要。例如電機電源系統(tǒng)的選擇，為維持系統(tǒng)運行，電源電壓應該為42V，峰值電壓為58V，需要滿足降低能耗的要求，保證系統(tǒng)的安全性。

2 控制系統(tǒng)和軟件設計

基于CAN總線的汽車制動控制系統(tǒng)要求能夠準確地對各部位控制，提高控制的速度和效果，以精準的控制方法，減少制動距離。設計人員要熟練掌握科學技術，設計出反應靈敏的控制系統(tǒng)，提高控制系統(tǒng)的可靠性。軟件編程主要是C語言編程，先完成內部總體編程，控制器在運行前需要初始化，CAN接收程序步驟為，判斷緩沖器空閑，然后讀取發(fā)送內容，判斷批文格式是否正確，CAN協(xié)議支持兩種報文格式，標準格式為11位，擴展格式為29位，滿足要求則啟動發(fā)送程序。而接收程序更為復雜，如若發(fā)送程序沒有收到回應，則說明前面有錯誤出現(xiàn)。因此，CAN總線有很好的糾錯系統(tǒng)。

例如ECU的設計，首先要根據(jù)完成系統(tǒng)的結構的綜合描述，建立詳細的系統(tǒng)需求模型，設計要求需要充分考慮ECU的結構形式和尺寸，選擇時要具有接口數(shù)量多，綜合性能好等特性。ECU系統(tǒng)包括輸入處理電路、輸出處理電路、電源電路和微處理器，大部分ECU電路結構沒有差異，汽車中的微處理器要進行高準確度的控制，要對系統(tǒng)實時控制，要具有處理高速度，能力強、實時輸入和輸出、有強大的中斷處理能力等特性。有4位機、8位機、16位機和32位機，現(xiàn)在多選用后兩種。設計人員還要綜合考慮成本因素，選擇具有良好性價比的微處理器。要注意微處理器和接口電路需要在5v電壓下工作，從而保證系統(tǒng)正常運行。如圖所示即為汽車電子機械制動系統(tǒng)結構圖。

3 系統(tǒng)性能測試與實驗研究

基于CAN總線的汽車電子機械制動系統(tǒng)常常出現(xiàn)故障，而根據(jù)統(tǒng)計2019年由汽車電子機械制動系統(tǒng)故障所導致的安全事故占總事故的34.6%，如果設計人員不能夠加強系統(tǒng)性能測試，就可能會增加汽車故障率，所以汽車電子機械制動系統(tǒng)的性能測試非常的重要。而對系統(tǒng)運行環(huán)境進行模擬試驗，包括電機性能、制動性能、間歇調節(jié)功能等測試，檢測設計方案的可行性，檢測能否滿足制動要求，并進一步驗證系統(tǒng)模型正確與否，是保障系統(tǒng)安全運行的基礎，能夠減少安全事故的發(fā)生，降低可能發(fā)生故障的概率，最大程度的發(fā)揮汽車電子機械制動系統(tǒng)的作用。

例如電機性能的檢測試驗，在環(huán)境中組件系統(tǒng)的物理模型，在不連接負載的情況下，通過控制電機驅動電路給電機以電壓-電壓信號，得到實驗數(shù)據(jù)，?利用Curve Fitting工具對電壓轉速曲線進行性能分析，測試電機轉速-電壓圖像，檢驗電機的工作特性。響應性能的測驗，利用實驗室條件對摩擦片進行壓力試驗，所得模型作為制動器的負載模型，以此來分析制動器對不同制動信號的響應。間歇調節(jié)功能測試，間歇調節(jié)功能是指汽車在完成制動之后，下次制動時能夠保持其行程一致性，能夠提高制動器的可靠性能。實驗可以對制動活塞設置不同的制動間隙，模擬摩擦片的不同磨損量，?驗證具有間隙補償功能的制動器可以保證制動行程的一致性與安全性。

4 ?結論

基于CAN總線的汽車電子機械制動系統(tǒng)的設計要求嚴格，必須要對系統(tǒng)性能進行測試，保障駕駛員的生命安全，減少事故的發(fā)生。CAN總線具有很多優(yōu)點，應該被廣泛用于汽車制動系統(tǒng)，我國的研究水平還有待提升，開發(fā)者能夠研究達到安裝水平的高效執(zhí)行器非常的重要，使各系統(tǒng)能夠主動適應條件的變化，滿足車體的控制水平，顯著提高駕駛過程的安全性。

參考文獻：

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