摘 要： 针对传统电子辅助制动方法需要结合驾驶员操纵来实现制动操作，研究了一种实时电子辅助制动系统，该系统采用电子感应传感器与高速芯片组成硬件系统，使用OMAP⁃L137芯片作为中央处理器，使用MSP430F169芯片作为制动等功能模块的实时处理器，OMAP⁃L137芯片与各个MSP430F169芯片之间通过CAN总线进行数据传输。同时使用基于考虑车辆安全性能和舒适性能的发动机辅助接入时机控制策略、BSG电机和离合器协调
策略以及TM电机的转矩控制策略作为实时电子辅助制动系统的核心控制策略。最后，通过实验对研究的实时电子辅助制动系统的性能进行实验研究，结果表明在使用了该系统后，对于提高乘坐舒适性以及提高汽车驱动系统寿命都是十分有益的。
关键词： 实时电子辅助制动； CAN总线； 发动机辅助制动； 数据传输
中图分类号： TN876⁃34 文献标识码： A 文章编号： 1004⁃373X（2016）01⁃0153⁃04
0 引 言
在汽车的发展史上，不同时期对于汽车的性能要求各不相同，在这种情况下衍生出来的汽车制动控制技术就需要不断进行提高。现在，人们对于汽车控制技术已经达到了一个比较高的程度，而要想突破这种物理极限，就需要结合其他控制技术，从而达到提升汽车制动控制技术的目的。在现实生活中，出现过各种汽车制动控制技术，有利用电子、气压、液压等对汽车进行制动控制。在这些媒介当中，电子制动控制因其具有灵活、精确、舒适等特点，被大多数汽车制造商采用。而科学的高度发展使得电子技术在汽车制动控制技术方面得到了广泛应用，其占用空间小、处理速度快、传感精确等特点更是为其提供了一定的优势，使其
在汽车制动控制技术中占据着不可替代的地位。在汽车电子制动控制系统中，通过对汽车运动时其整体各种性能的检测，对汽车的安全性问题做出评估，从而全面了解汽车的应用性[1]。
对于汽车的动力控制系统，在其内部进行数据传输、信息交流、资源共享时，汽车电子控制系统都起着至关重要的作用。但是电子控制系统在发挥其优越性的同时，也带来了人们对汽车安全性、实时可靠性方面的思考，也就是说，构建安全汽车电子制动系统，就需要充分考虑汽车的实时处理，从而实现安全高效的汽车电子制动控制[2]。
1 电子辅助制动控制系统组成
本文以混合动力汽车的实时电子辅助制动控制系统为研究对象。实时电子辅助制动控制系统主要由车轮转速采集传感器模块、车轮制动执行模块、方向盘转角采集传感器模块、车辆加速度传感器模块、车辆速度传感器模块、刹车踏板压力采集模块、车辆姿态检测模块、BSG电机转速检测模块、发动机制动转矩检测模块、离合器工作状态检测模块以及相关控制器等组成[3]。
2 电子辅助制动控制系统硬件设计
本文研究的实时电子辅助制动控制系统的硬件部分主要包括车轮转速采集传感器模块、车轮制动执行模块、方向盘转角采集传感器模块、车辆加速度传感器模块、车辆速度传感器模块、刹车踏板压力采集模块、车辆姿态检测模块、BSG电机转速检测模块、发动机制动转矩检测模块、离合器工作状态检测模块以及嵌入式系统模块等。其中嵌入式系统模块包括ARM&DSP和单片机等处理器单元、通信接口、UART等。
在ARM的调配下，7个单片机发出汽车车轮制动的命令以及发动机辅助制动、BSG电机和离合器工作指令，其余单片机将调理器通道获得的数据信息传递给DSP，接收到信息后，信号处理器利用一定的电子处理方法对其实时处理，并将得到的结果传递回去。这些制动信息在ARM的调配下，在控制系统中逐层传递，作用于相应部件，从而使得控制系统发挥作用[4]。
本文设计的处理系统，在充分考虑了汽车运行的稳定性及中央控制单元设计要求的情况下，利用ARM926EJ⁃S结合TMS320C6747的双核芯片作为内部单元，可以使其最高频率达到433 MHz。使用TI公司的OMAP⁃L137处理器，负责车轮的制动信息传递以及人际交互的应用，而DSP则主要是接收信息及处理相应的制动控制。
在汽车辅助制动控制系统中，处理器联系越紧密，通信速率越高，系统的响应速度也就越快。在对整个系统实时性以及安全度综合考虑的情况下，就需要设计出高性能的总线接口。
汽车的实时处理系统包括1个OMAP⁃L137和15个MSP430F169，并通过它们的信息交换实现汽车的制动控制，所以其对系统的运行速度和性能有着至关重要的作用。两者之间的总线接口，有CAN总线方式、RS 485扩展串口方式、无线网络通信方式等接口方式[5]。
CAN总线方式是采用一对双绞线的共模作用，针对数据通信的高效安全性而设计的半双工差分通信构架。若应用到处理系统中，就能够在一定程度上，使数据通信线路不过于复杂，提高系统优化的能力，便于高效操作。同时，它还能够促进系统内部构件的控制，使系统内部联系密切，从而提高系统多处理器的功能，其具体的通信接口如图1所示。
汽车电子控制系统 在本设计中，对于线路中多处理器的通信接口设置，CAN总线方式以其独特的优势被采纳，应用在此项设计中。在某些比较严格的工作环境中，CAN总线会降低响应速度，此时可以通过系统的车轮制动模块来影响控制频率，从而达到系统的有效制动。同时利用差分传输和纠错能力使CAN总线接口与处理器一一对应，保证数据传输的实时性与安全性。在本设计
中，通过CAN总线接口来链接平台的MCU之间的信息交换。
对于处理系统的硬件接口，其总线控制是由一个 MCP2515 和一个 TJA1050构成，并利用总线控制器与 MCU一一对应以及OMAP⁃L137对多个MSP430F169 的设计方式，从而实现系统的实时通信。
这种总线控制接口方式基于MCP2515，能够实时对串行数据缓冲存储，且达到设定值时，会通过中断信号来实现与MCU之间的信息传递，从而保障数据传输的实时可靠。若MCP2515与MCU不是一一对应传输，就可能使数据传输延迟。同时，这种处理系统的设计也使得系统各部件的联系更加紧密，提高数据传输的安全性。
因此，总线控制内部控制部件与MCU只有一种可靠的连接方式，而且大多数时候，MCU对总线控制的信号交换也有一定影响。与此同时，也正因为MCU的差别才导致了起连接作用的引脚不一样，至于信号中断后的接收接口和通信使用的接口也都是OMAP⁃L137提供的，分别是专用的引脚GPIO1_0与引脚GPIO。除此之外，MCP2515如果想正常使用，最终的总线电压信号也是必不可少的，这是由TJA1050提供支持的。OMAP⁃L137端用来发送相应数据的硬件结构[5]，如图2所示。
图2中的MCU_1就是ARM92EJ⁃S，它负责实时发送相关数据；MCP2515是一种有特定功能的控制器，使用的是CAN协议，而使用这个协议的接收器也是TJA1050结构，其性能很高，是一种具有高性能的CAN收发器，CGND为TJA1050的一种控制开关。图3所示的硬件结构图就是OMAP⁃L137端用来实时接收相关数据的接口。
OMAP⁃L137内部的DSP和ARM之间也是采用统一标准的接口GPIO连接起来[6]。
3 电子辅助制动控制系统软件设计
本文研究的实时电子辅助制动系统的软件部分主要针对发动机辅助接入时机控制策略、BSG电机和离合器协调策略以及TM电机的转矩控制策略三部分。其中，发动机辅助接入时机控制策略的研究从安全性能的角度进行考虑；BSG电机和离合器协调策略从舒适性能的角度进行考虑，以降低发动机辅助接入时的冲击为目标；TM电机的转矩控制策略主要针对车速进行控制。
3.1 发动机辅助接入时机控制策略
经过调查研究发现：车辆在下坡时产生滑行事故的主要原因是用来起辅助作用的制动转
矩不足进而使得速度无法掌控造成的，所以本文提出的方法是辅助制动的转矩是否足够是判断辅助制动是否合格的主要指标，简单来说就是当电机的辅助制动转矩不足时可以用发动机辅助制动。
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