电动汽车自主紧急制动系统控制器开发.pdf

摘 要 近年来汽车数量的急剧增加，道路交通安全问题愈发严峻。自主紧急制动 控制系统可以在车辆行驶过程中对潜在的行车追尾事故进行有效识别，及时自 动触发制动系统，避免事故发生，有利于保障乘车人员的生命安全。本文将围 绕车辆紧急制动控制器进行研究，利用传感器采集的信息对行车工况进行判别， 当危险工况来临时，控制器将代替驾驶员触发制动系统，在车轮防抱死制动控 制的作用下获取最短制动距离，最终起到行车避撞的效果或者减小碰撞伤害。 首先，使用飞思卡尔DSP 进行控制器的应用开发。硬件部分以MC56F8346 数字信号处理器为核心，设计DSP 的最小系统电路，根据使用需求，设计了DSP 与雷达传感器传输信号的CAN 通信电路、DSP 与PC 之间信号传输的SCI 通信 电路、采集制动踏板位置信号的A/D 信号调理电路、采集车轮转速的信号调理 电路、以及制动系统电磁阀驱动电路等，在Altium Designer 软件中绘制相关电 路，制作完整的控制器电路原理图与PCB 图；软件部分在CodeWarrior 8.0 中对 所需模块应用程序进行开发，包括A/D 信号采集程序、Capture 捕获程序、SCI 串行通信程序、CAN 通信程序以及PWM 控制信号输出程序等。使控制器具有 相关的信号输入与输出的基本功能。 其次，围绕自主紧急制动对相关控制策略与算法进行研究。通过安全距离 模型设定自主制动触发条件，当车辆危险系数达到设定的阈值时，制动系统将 自动触发；基于权重类比的思想利用典型路面的附着特性曲线对未知路面的附 着特性进行识别，有助于对制动控制系统中的参数进行设定。为了在制动过程 中防止车轮抱死，利用模糊控制算法对车轮制动力矩进行控制，使滑移率稳定 在最佳值附近。 最后，将控制系统的数学模型分别放在 Simulink 与dSPACE 环境下进行仿 真。改变自车与前车之间的相对速度关系，观察两车行驶过程中的运动状态。 仿真结果表明，本文自主紧急制动系统可以在多种工况下实现自车紧急制动防 碰撞的功能，在车辆安全辅助驾驶方面具有应用价值。 关键词：汽车；紧急制动；MC56F8346 ；防抱死；避撞；dSPACE 目 录 第一章 绪 论1 1.1 课题的研究背景与意义 1 1.2 自主紧急制动系统的国内外研究现状4 1.2.1 国外研究现状4 1.2.2 国内研究现状5 1.3 主要研究内容7 第二章 系统总体方案设计与建模9 2.1 自主紧急制动系统方案设计9 2.1.1 自主紧急制动系统功能分析9 2.1.2 系统方案设计9 2.2 安全距离模型的建立 10 2.2.1 车载传感器测速测距原理 10 2.2.2 几种常见的安全距离模型 12 2.2.3 直线道路行驶下的安全距离模型 12 2.3 车辆制动数学模型的建立 16 2.3.1 车辆与车轮动力学模型 16 2.3.2 滑移率模型 19 2.3.3 路面附着系数模型 19 2.3.4 制动器制动力矩模型22 2.3.5 电磁阀压力控制模型23 2.4 本章小结24 第三章 自主紧急制动系统控制器开发25 3.1 DSP 主控芯片的选型及简介25 3.2 DSP 控制器硬件电路设计26 3.2.1 DSP 最小系统设计26 3.2.2 异步串行通信电路设计29 3.2.3 CAN 总线通信电路设计29 3.2.4 踏板传感器信号调理电路设计30 3.2.5 转速传感器信号调理电路设计31 -I- 3.2.6 电磁阀驱动电路设计32 3.2.7 光耦隔离电路设计32 3.2.8