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机电信息杂志文章:汽车电子机械制动系统设计分析 |
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摘要：汽车安全性能的保障是未来汽车研发的重要方向之一。文章采用电子机械制动，提高汽车整体制动性能，改变传统汽车制动系统中存在的相应速度慢、线路复杂、制动效果无法达到社会发展的要求等问题，基于CAN总线系统，对汽车电子机械制动系统进行模块化设计，达到智能化、一体化控制的目的，极大地提高了汽车驾驶的安全性。
关键词：CAN总线;电子机械制动系统;汽车
CAN是ControllerAreaNetwork(控制器局域网络)的缩写，属于现场总线的范畴，也可以被认为是一种串行通信协议。自1986年在德国面世以来，经历了数个发展阶段，目前成为广泛应用的国际标准之一。随着其相关技术的不断发展，目前CAN依托于高性能和可靠性的支撑，不仅在汽车行业，而且在工业自动化、船舶、医疗和工业设备等方面也得到了广泛应用。基于CAN总线进行汽车电子机械制动系统进行设计，能降低系统开发的难度，缩短开发周期，达到较好的应用效果，满足大多数汽车生产厂商的需要。
1汽车电子机械制动系统的优势
由于传统手动拉杆操作模式在实际应用中存在多方面的不足，无法适应汽车行业安全性能不断提高的要求，因此汽车制动系统开始向电子-线控模式的方向发展。线控制动系统是电控制动系统的一种，是将微处理器(MCU)和电控技术应用于汽车制动的一种模式，在实际使用中，其根据制造成本和结构分为机械线控制动和液压线控制动系统两种，前者多见于中低档车型，后者则应用于高端车型之中[1]。线控制动系统的作用是通过电线线路进行作用，能更加合理地分配各个车轮上的制动力大小，具有更高安全性能。没有机械性的装置减少了制动液和润滑液的使用，具有良好的环保效应。此外，在CAN总线的作用下，其还减少了线束数量，加强了数据信息在总线网络总的交流通讯功能，增加了汽车安全运行和研究的数据。文章研究的对象，即这两种分类中的前者，也是应用最为广泛的一种系统。加大对汽车电子机械制动系统的深入研究，做好硬件选配和软件的设计工作，是电子机械制动系统设计研究的关键环节，通过实验找出在设计过程中需要注意的要点，对促进其研究水平的提高具有极大的推动作用。
2系统总体设计方案
2.1汽车电子机械制动系统的组成部分
在现行的设计和实际运用中，通常将汽车电子机械制动系统分为八个组成部分，其中前端组成部分主要包括电子制动踏板模块、驻车制动器和轮速传感器，这三个模块会在相应的人为操作下产生相应的信号并将信号传入整个系统的中枢部分，也就是中央电子控制单元(ECU)中，在对应信号管理单元和电源管理的作用下，对车轮的制动模块发生作用，其中电源管理发生持续性的作用，需要电源模块的支持。其具体的作用流程如图1所示。
2.2汽车电子机械制动系统的设计方案
传统的汽车制动模式最大的特点就是制动滞后的问题，由此造成其制动效果无法适应汽车运行过程中的实际要求。采用线控技术与传统制动模式最大的区别就是其行为的运作过程没有经过机械-液压驱动，而是通过电控单元来发生作用，这种方式不仅是在汽车制动方式发生改变，在一定程度上来说，也提高了汽车在保持低速运行时的制动能力。
3硬件电路设计
3.1汽车电子机械制动系统的工作流程
根据汽车运行和制动系统的作用原理，其制动系统的工作流程主要包含以下几个步骤：制动踏板受到外力作用，传感器对位移信号进行识别并产生识别结果，ECU接收信号并进行信号处理，接下来信号处理将会产生两个方面的作用，在控制电动机进行力矩输出的同时，使执行机构产生制动力，在两方面共同作用下，最终将制动效果显示在车轮上。由于电子机械制动系统作用的发挥是基于所有车轮同步作用，因此必须在每个车轮上都必须安装独立的传感器和制动器，保持每个车轮的独立性和闭环，否则将会造成严重的后果。在实际制动作用中，车轮的转向角度和路面的不同情况都会对制动力大小产生直接的影响作用。
3.2根据要求需要选择合适的ECU
ECU设备是汽车电子机械制动系统工作的核心部分，其通过对各个传感器进行数据收集和整理，进而对信号进行处理和分析。ECU的选择，需要考虑多方面的因素，既要考虑电子机械制动系统对电动机驱动性能的要求，又要使电动机本身的运行能稳定。受工作环境的影响，还要考虑其抗干扰性能和工作温度等方面的影响。选择功耗与性能之间都能符合要求并达到平衡状态、具有多个串行接口、经济性较高的ECU设备，是确保整个系统达到符合要求的工作状态的基本条件[2]。
3.3CAN总线控制线路
常规的CAN总线控制线路包括三个组成部分，分别是CAN控制器、收发器和微控制器。由于汽车电子技术发展速度不断加快，越来越多的汽车元件都开始采用电子式的控制方式，这就使得汽车本身的控制系统变得更加复杂。在三个部分的芯片选择过程中，不仅要注意其自身性能能达到预计的目的，还要确保芯片和各个组成之间保持较好的兼容性，避免浪涌和干扰的产生使元件和线路出 |
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