基于CAN总线的电子机械式制动系统电控单元的实现

　　1、引言

　　随着机电技术的发展，电子技术也渗入到了汽车制动系统中，出现了称为“电子制动系统”的新技术。与传统的汽车制动系统不同，电子制动系统以电子元件替代了大部分液压和机械元件，减少了制动系统机械传动的滞后时间。它根据驾驶员进行制动操作时，踏板行程传感器探知驾驶员的制动意图，进而对各轮制动力进行精确的控制，缩短了制动距离，从而增加了交通安全性[1]。

　　2、EMB

　　线控制动系统目前分为两种类型,一种为电液制动系统EHB (Electro-hydraulic Brake),另一种为电子机械制动系统EMB (Electro-Mechanical Brake)[2]。本文主要讨论的内容是后者。

　　相比传统制动控制系统，电子机械式制动系统有如下优点[3]：

　　①　系统结构简单,省去大量管路系统及部件;

　　②　制动响应时间短,提高了制动性能;

　　③　系统制造、装配、测试简单快捷,采用模块化结构,维护简单;

　　④　采用电线连接,系统耐久性能良好;

　　⑤　易于改进,略加变化即可增设各种电控制功能。

　　电子机械制动系统包含如下部分：

　　①　电源：采用车载电源。

　　②　电制动器：采用可连续堵转的力矩电机。

　　③　电制动控制单元(ECU)：由二部分构成，主控节点和从控节点。主控节点负责接收制动踏板传感器发出的信号，经过一定的算法计算，将数据发送给从节点，控制制动器制动;接收车轮传感器信号，识别车轮是否抱死、打滑等。从控节点负责接收发自主节点的数据报文，根据数据报文内容驱动力矩电机转动方向和转动力矩。

　　④　轮速传感器：使用霍尔传感器在车轮转动过程中产生脉冲，由ECU采集。

　　3、EMB系统的硬件设计

图1 系统示意图

　　3.1 主节点硬件结构

　　考虑到主节点需要处理的数据比较多，对响应的实时性要求比较高，因此采用运算能力较强的16位微控制器，这里我们采用了英飞凌公司的XC164CM8F40F。它采用高性能16位带5级流水线的C166S V2 CPU，提供较好的DSP性能和中断处理以及外设集和高性能可靠的片内闪存，40MHz CPU时钟的单指令时间25ns，以及16级优先中断系统多达75个中断源。

　　外设方面，它具有14路ADC，多功能通用计时器单元，片内TwinCAN接口，47个GPIO，通过JTAG接口支持在片调试等丰富的外设资源。

　　XC164CM内含两组共五个通用定时/计数器，使用其中一个作为定时器，用来计算车速和踏板行程变化率;使用其余四个作为计数器采集安装在车轮部的霍尔传感器发出的脉冲信号。