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基于FlexRay通信的汽車線控制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2017-11-02 00:15郭超張鳳登
軟件導(dǎo)刊 2017年10期

郭超++張鳳登

摘要:隨著汽車電氣自動(dòng)化的深入發(fā)展,線控技術(shù)成為汽車控制領(lǐng)域的重要研究課題之一。為提高系統(tǒng)在故障狀態(tài)下的運(yùn)行能力,提高這類強(qiáng)實(shí)時(shí)系統(tǒng)的可靠性、安全性和穩(wěn)定性,提出了汽車在制動(dòng)節(jié)點(diǎn)故障狀態(tài)下的制動(dòng)力分配策略。建立了一種線控制動(dòng)模型,通過(guò)對(duì)線控制動(dòng)系統(tǒng)提出的制動(dòng)力分配策略,對(duì)節(jié)點(diǎn)故障下制動(dòng)力分配策略進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)與分析驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)表明,該制動(dòng)力分配策略可使汽車在節(jié)點(diǎn)故障的情況下順利完成汽車減速或停止動(dòng)作,提高了系統(tǒng)安全性和可靠性。

關(guān)鍵詞:線控制動(dòng);FlexRay;制動(dòng)力分配;故障運(yùn)行

DOIDOI:10.11907/rjdk.171660

中圖分類號(hào):TP319文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):16727800(2017)010011203

0引言

隨著車速和車重的不斷提高,對(duì)汽車制動(dòng)系統(tǒng)的要求也越來(lái)越高,制動(dòng)性能已成為檢驗(yàn)汽車安全可靠性能的一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)[1]。相較于傳統(tǒng)液/氣壓制動(dòng)系統(tǒng),線控制動(dòng)系統(tǒng)具有顯著優(yōu)勢(shì)[2]。在線控制動(dòng)系統(tǒng)中,用導(dǎo)線取代了液壓管路,無(wú)液體媒介參與,因而對(duì)制動(dòng)命令的響應(yīng)速率比液壓制動(dòng)系統(tǒng)快得多,同時(shí),電子執(zhí)行器的響應(yīng)頻率比氣/液壓要高很多。與此同時(shí),響應(yīng)速率的加快,較好地改善了防滑性。由于去掉了液壓配件,失效危險(xiǎn)大大降低,提升了安全性,也減輕了質(zhì)量[3]。

1線控制動(dòng)系統(tǒng)

1.1線控制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

線控制動(dòng)系統(tǒng)共設(shè)計(jì)5個(gè)節(jié)點(diǎn)完成整個(gè)制動(dòng)操作。其中,中央控制節(jié)點(diǎn)1個(gè),制動(dòng)力控制節(jié)點(diǎn)4個(gè)。

1.2制動(dòng)力分配策略

1.2.1三輪制動(dòng)模式

當(dāng)某一制動(dòng)節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障時(shí),汽車必須啟動(dòng)緊急制動(dòng)方案,這時(shí)必然存在一側(cè)單輪制動(dòng),一側(cè)雙輪制動(dòng)[4]。Control of Brake and SteerbyWire Systems During Brake Actuator Failure一文中提到,在三輪制動(dòng)過(guò)程中,單側(cè)車輪制動(dòng)力等于另外一側(cè)雙輪制動(dòng)力之和時(shí)車輛不會(huì)跑偏[5]。在車速很高的情況下,必須在有限保證車輛穩(wěn)定的前提下施加制動(dòng)力。當(dāng)車速降到一個(gè)比較安全的范圍后再逐漸增大雙輪制動(dòng)側(cè)的制動(dòng)力,以便迅速使車輛安全制動(dòng)。這時(shí)車輛兩側(cè)制動(dòng)力分配不均勻,但由于車速較低,可通過(guò)調(diào)整方向盤來(lái)保持車輛穩(wěn)定性。三輪制動(dòng)模式的制動(dòng)力分配曲線如圖1所示。

圖1三輪制動(dòng)力變化曲線

(1)假設(shè)故障輪在左側(cè),則在高速段按如下策略進(jìn)行制動(dòng)力分配:

FL=FRF+FRR(1)

其中,F(xiàn)L為左側(cè)制動(dòng)力,F(xiàn)RF、FRR為施加在右側(cè)前后車輪制動(dòng)力大小。

(2)在過(guò)渡段按如下策略進(jìn)行制動(dòng)力分配:

在故障側(cè)達(dá)到最大附著極限之前制動(dòng)力分配策略同公式(1)。故障側(cè)達(dá)到附著極限以后,緩慢增加右前輪制動(dòng)力:

FRR=FRF·FZRdynFZFdyn(2)

(3)在低速段,F(xiàn)RR制動(dòng)力分配策略同公式(2),F(xiàn)L制動(dòng)力分配策略相同,見(jiàn)公式(1)。

1.2.2兩輪制動(dòng)模式

兩輪制動(dòng)分同軸制動(dòng)和對(duì)角制動(dòng)兩種情況。當(dāng)同軸的兩個(gè)車輪制動(dòng)器發(fā)生故障時(shí),無(wú)故障軸左右兩個(gè)車輪的制動(dòng)力應(yīng)保持相等。隨著制動(dòng)意圖增加,當(dāng)制動(dòng)力達(dá)到最大地面附著極限時(shí),制動(dòng)力保持最大不變。對(duì)角制動(dòng)時(shí),由于前后輪可提供的最大制動(dòng)力不同,隨著制動(dòng)意圖的增大,后輪會(huì)優(yōu)先達(dá)到最大附著極限,后輪制動(dòng)力不再隨著制動(dòng)意圖的增大而增加,這時(shí)可緩慢增大前輪制動(dòng)力,使其達(dá)到前輪附著極限,最大利用地面附著系數(shù)。

(1)同軸制動(dòng)力分配策略如下:

FL=FR≤Fmax(3)

其中FL、FR分別為無(wú)故障左側(cè)、右側(cè)車輪制動(dòng)力,F(xiàn)max為后輪最大制動(dòng)力。

(2)對(duì)角制動(dòng)力分配策略如下:

FR=FF·FZRdynFZFdyn(4)

其中FL、FR分別為無(wú)故障左側(cè)、右側(cè)車輪制動(dòng)力。

1.2.3同側(cè)雙輪與單輪制動(dòng)模式

當(dāng)汽車發(fā)生同側(cè)兩個(gè)節(jié)點(diǎn)故障或三節(jié)點(diǎn)同時(shí)故障時(shí),需要盡可能地應(yīng)對(duì)當(dāng)前危險(xiǎn)狀態(tài)。在單輪制動(dòng)情況,不能單純依靠制動(dòng)節(jié)點(diǎn)制動(dòng),此時(shí)應(yīng)充分發(fā)揮主觀能動(dòng)性,通過(guò)控制方向盤來(lái)保持車體方向。在速度較高情況下,施加較小的制動(dòng)力,隨著車速的降低再逐漸增大汽車制動(dòng)力。可以間歇式施加制動(dòng)力,在保障汽車方向的前提下盡可能讓汽車停止前進(jìn)。

2線控制動(dòng)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1硬件設(shè)計(jì)方案

線控制動(dòng)系統(tǒng)共設(shè)計(jì)5個(gè)節(jié)點(diǎn),系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)如圖2所示。

圖2線控制動(dòng)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.2微控制器MC9S12XF512最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)

線控制動(dòng)系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)采用Freescale公司的16位車用微處理器,可滿足線路板空間有限且又要求具有高性能、高穩(wěn)定性、可靠性的應(yīng)用,具有高速率、高穩(wěn)定性、成本低等特點(diǎn)[7]。

2.3制動(dòng)意圖采集模塊設(shè)計(jì)

采用壓力傳感器模擬駕駛員制動(dòng)意圖信息。壓力傳感器選用電阻應(yīng)變式傳感器,將力學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。壓力傳感器將制動(dòng)意圖(力信號(hào))轉(zhuǎn)化為電信號(hào),再經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換電路,轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)傳給微控制器。微控制器根據(jù)采集到的數(shù)字信號(hào)和制動(dòng)力分配算法來(lái)控制制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作[8]。

3線控制動(dòng)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

3.1系統(tǒng)軟件架構(gòu)

線控制動(dòng)系統(tǒng)軟件架構(gòu)如圖3所示,該圖清晰地描述了整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流向:中央節(jié)點(diǎn)1采集壓力傳感器數(shù)據(jù),以此判斷駕駛員制動(dòng)意圖;根據(jù)其余4個(gè)節(jié)點(diǎn)采集并傳送到中央控制節(jié)點(diǎn)的輪速,由制動(dòng)力分配算法合理分配制動(dòng)力矩,然后傳送到4個(gè)節(jié)點(diǎn);4個(gè)節(jié)點(diǎn)根據(jù)此數(shù)據(jù)控制磁粉制動(dòng)器制動(dòng),以完成可靠有效的停車制動(dòng)。

本系統(tǒng)控制邏輯主要由節(jié)點(diǎn)1完成。節(jié)點(diǎn)1起著故障監(jiān)測(cè)及制動(dòng)力分配的重要作用。節(jié)點(diǎn)1循環(huán)監(jiān)測(cè)制動(dòng)意圖以及故障情況,當(dāng)監(jiān)測(cè)到駕駛員制動(dòng)意圖時(shí)會(huì)迅速判斷節(jié)點(diǎn)故障狀態(tài)。當(dāng)有節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障時(shí),節(jié)點(diǎn)會(huì)根據(jù)相應(yīng)的制動(dòng)力分配策略分配制動(dòng)力[9]。endprint

3.3線控制動(dòng)系統(tǒng)從節(jié)點(diǎn)

本系統(tǒng)通過(guò)控制PWM波實(shí)現(xiàn)磁粉制動(dòng)器的線性控制。從節(jié)點(diǎn)的主要作用就是接收中央控制節(jié)點(diǎn)的制動(dòng)力分配策略,根據(jù)駕駛員制動(dòng)意圖完成汽車減速或者停車。此外制動(dòng)節(jié)點(diǎn)還要實(shí)時(shí)采集當(dāng)前輪速,反饋給中央控制節(jié)點(diǎn),從而更加安全合理地分配制動(dòng)策略。

4實(shí)驗(yàn)及分析

4.1實(shí)驗(yàn)方法

采用TrueTime Simulator & RealTime Debugger進(jìn)行實(shí)驗(yàn)仿真,數(shù)據(jù)采集采用PC端仿真器,制動(dòng)力采集采用輸入磁粉制動(dòng)器兩端電壓進(jìn)行測(cè)量,通過(guò)人為多次改變制動(dòng)意圖,觀測(cè)4個(gè)制動(dòng)力執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出的制動(dòng)力大小[10],通過(guò)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)參數(shù)的變化判斷系統(tǒng)性能。

4.2實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

設(shè)置制動(dòng)節(jié)點(diǎn)故障,此時(shí)系統(tǒng)會(huì)啟動(dòng)相應(yīng)故障狀態(tài)下的制動(dòng)策略。在故障狀態(tài)下,施加制動(dòng)意圖,通過(guò)測(cè)量不同時(shí)速下從施加制動(dòng)意圖到汽車停止的距離得到實(shí)驗(yàn)結(jié)果,如圖4所示?!稒C(jī)動(dòng)車運(yùn)行安全技術(shù)條件》要求汽車緊急制動(dòng)情況下,初始速度在30km/h時(shí)制動(dòng)距離應(yīng)小于38.0m。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明本系統(tǒng)在單節(jié)點(diǎn)故障、兩節(jié)點(diǎn)故障情況下,在初始速度為30km/h時(shí),制動(dòng)距離均小于38.0m,滿足了緊急情況下對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)的要求。系統(tǒng)三節(jié)點(diǎn)故障和同側(cè)兩節(jié)點(diǎn)故障屬于嚴(yán)重故障,此時(shí)可以保障汽車安全停止,但為了優(yōu)先保障安全性,制動(dòng)距離和制動(dòng)時(shí)間有所增加。所以,本系統(tǒng)采用的制動(dòng)策略可以保障汽車在故障狀態(tài)下穩(wěn)定停車。

5結(jié)語(yǔ)

本文論述了基于FlexRay通信的汽車線控制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn),選擇一種汽車線控制動(dòng)方案來(lái)搭建汽車線控制動(dòng)硬件模型,并提出了一種新的制動(dòng)力分配策略,使本系統(tǒng)可以在制動(dòng)節(jié)點(diǎn)故障狀態(tài)下,完成三輪制動(dòng)、兩輪制動(dòng)、單輪制動(dòng),很大程度上提高了系統(tǒng)的可靠性與穩(wěn)定性。

參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn):

[1]曲萬(wàn)達(dá).汽車線控制動(dòng)之硬件系統(tǒng)研究[D].武漢:武漢理工大學(xué),2006.

[2]陳興隆,張鳳登.安全性汽車線控制動(dòng)系統(tǒng)及其控制方法研究[J].通信電源技術(shù),2014,31(4):2527.

[3]林鷹.現(xiàn)代汽車電制動(dòng)新技術(shù)[J].交通與運(yùn)輸,2005(2):12.

[4]黃源,彭曉燕,譚震.線控制動(dòng)系統(tǒng)制動(dòng)力分配策略的研究與仿真[J].計(jì)算機(jī)仿真,2011,8(10):324327.

[5]金紫陽(yáng).FlexRay總線在嵌入式線控制動(dòng)系統(tǒng)的應(yīng)用與實(shí)現(xiàn)[J].電氣應(yīng)用,2015,34(10):103106.

[6]劉祥志,毛成勇,張瑞鋒,等.基于FlexRay的線控制動(dòng)系統(tǒng)的研究[J].山東科學(xué),2010,23(3):3537.

[7]FLEXRAY CONSORTIUM. FlexRay electrical physical layer application[EB/OL].www.flexray.com.

[8]張成利.汽車線控制動(dòng)系統(tǒng)及其控制算法與仿真研究[D].沈陽(yáng):東北大學(xué),2008.

[9]LEE K J, KI Y H, CHEON J S, et al. Approach to functional safetycompliant ECU design for electromechanical brake systems[J]. International journal of automotive technology,2014,15(2):325332.

[10]任靈童.車載網(wǎng)絡(luò)仿真與評(píng)測(cè)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)[D].哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué),2009.

責(zé)任編輯(責(zé)任編輯:杜能鋼)endprint

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