MC9S12DP256芯片实现汽车液压ABS系统的应用方案

1、【Word版本下载可任意编辑】 MC9S12DP256芯片实现汽车液压ABS系统的应用方案 汽车制动性能的好坏，主要从以下3方面开展评价： 1）制动效能，即制动距离与制动减速度; 2）制动效能的恒定性，即抗热或水衰退性能; 3）制动时汽车的方向稳定性，即制动时汽车不发生跑偏、侧滑以及失去转向能力的性能。 通常，汽车在制动过程中存在着两种力：一种是制动器摩擦片与制动鼓或制动盘之间产生的摩擦阻力，这种阻力称为制动系统的阻力，由于它提供制动时的制动力， 因此也称为制动系制动力;另一种力是轮胎与道路表面之间产生的摩擦阻力，也称为轮胎- 道路附着力。如果制动系制动力小于轮胎- 道路附着力，则汽车制动时会

2、保持稳定状态;反之，如果制动系制动力大于轮胎- 道路附着力，则汽车制动时会出现车轮抱死。如果前轮抱死，汽车基本上沿直线向前行驶，汽车处于稳定状态，但汽车失去转向控制能力，这样驾驶员制动过程中躲避障碍物、行人以及在弯道上所应采取的必要的转向操纵控制等就无法实现。如果后轮抱死，汽车的制动方向稳定性变差，在很小的侧向干扰力下，汽车就会发生甩尾，甚至调头等危险现象。尤其是在某些恶劣路况下，诸如路面湿滑或有冰雪，车轮抱死将难以保证汽车的行车安全。另外，由于制动时车轮抱死，从而导致局部急剧摩擦，将会大大降低轮胎的使用寿命。 1 ABS工作原理 汽车防抱死制动系统ABS （Anti - Lock Braki

3、ngSystem）是指在制动过程中，通过控制作用于车轮制动分泵上的制动管路压力，自动调节车轮制动力，防止车轮抱死以取得 制动效能的电子装置，ABS是目前世界上普遍公认的提高汽车制动安全性的有效措施之一。 2 基于MC9S12DP256芯片的液压ABS系统 液压ABS系统主要应用于轿车、微型车与轻型车制动系统。与气动ABS系统不同，大部分液压ABS系统的控制器与调节器是一个集成的系统，尽管制造难度较大，但由于近年国内轿车市场的发展和对交通安全的要求的提高，液压ABS系统越来越受到厂家的关注，许多厂家纷纷开始开展液压ABS系统的开发。 飞思卡尔半导体公司（原摩托罗拉半导体部）的MC9S12DP25

4、6芯片是以速度很高的CPU12内核（Star Core）为 的单片机，总线速度达25MHz.MC9S12DP256单片机由标准片上外围设备组成，包括一个16 位中央处理器（HCS12CPU） 、256K字节的Flash， 4K的EEPROM 、12K字节的RAM。5路CAN总线，温度适用范围为- 40125 ，采用5 V供电，主要用于工业控制，特别适合用在汽车上。基于MC9S12DP256控制的液压ABS系统配置框图如图1所示。 由于MC9S12DP256 芯片的总线内置，抗干扰能力特别强，使用自动编程/擦除算法，提高了性能，而扩展的指令集和寻址模式提高了编码效率，背景调试模式模块（Backg

5、round DebuggingMode， BDM）能够允许全速在线仿真。另外，利用CodeWarrior集成开发环境（Integrated Development Environment，IDE），通过后台调试方式（Background debug mode， BDM） ， 控制程序和修改相关参数，在不干扰目标程序运行情况下，实时监测各存放器和存储器，实现了控制程序的板上在线调试，从而提高了集成系统的开发效率和试验的方便性，可以大大缩短试验周期。 3 液压控制原理 液压ABS系统采用一体化的构造即控制器与调节器集成为一体，可以使系统构造简单， 节省线束。同时，由于采用了MC9S12DP256芯

6、片，足以满足ABS的计算、实时控制和诊断等方面的要求。液压控制部分主要是利用三位三通电磁阀的特点。其调压方式与工作原理如下： （1）正常制动（ABS不工作） 正常制动时制动力较小， 车轮尚未抱死滑移，ABS不起作用， 三位电磁控制阀处于第1种状态，即三位电磁阀的左位。来自制动主缸的制动液经3个电磁控制阀直接进入4个轮缸， 产生制动作用。放松制动踏板解除制动时， 轮缸中的油液仍经电磁控制阀流回主缸。此时， 由于ECU （ABS电子控制单元） 未发出指令， 故电动油泵处于不工作状态。 （2）降压状态当汽车制动使车轮处于即将抱死状态时， ECU根据传感器的信号发出指令，给三位电磁阀的线圈通以较大的电

7、流，使三位电磁阀处于第3种状态，即图中三位电磁阀处于右位工作，通往主缸的油路被关闭，而4个轮缸与储压器相通， 轮缸内的高压油液经电磁阀流入储压器，制动压力降低，防止了车轮抱死，与此同时，受ECU的指令，电动油泵工作，把流入储压器的油液加压后输送回主缸，为下 制动作好准备。 （3）保压状态当制动分 泵减压（或增压）到 制动状态时，根据轮速传感器发出的信号， ECU 发出相应指令，给线圈通以较小的电流，此时，三位电磁阀处于第2种状态，即图中三位电磁阀处于中位工作，各阀口关闭，保持轮缸中的油压处于 制动状态。 （4）升压状态当制动力缺陷时，轮速传感器发出信号， ECU停止向线圈供电，三位电磁阀回到第

8、1种状态，主缸和轮缸再次相通，主缸中的高压制动液经三位电磁阀进入轮缸使制动力迅速上升。 ABS控制上述降压、保压、升压各状态，使之相互交替开展， 从而保证汽车获得 制动效果。ABS系统液压回路如图2所示。 4 仿真试验结果 SIMUL INK 是一个用来对动态系统开展建模、仿真和分析的软件包，它支持线性和非线性系统，连续的和离散的时间模型，或是两者的混合。SIMU2L INK已经在工业控制等领域得到了广泛的应用。汽车的实际制动过程是一个非常复杂的过程，所以要完全 地描述制动过程几乎是不可能的，在仿真之前，可以对汽车的制动过程做适当的简化和假设，经过简化和假设后的汽车实际上成为一个二自由度做直线

9、运动的模型。 制动时车身运动方程式为： 文中采用MATLAB /SIMUL INK软件开展仿真研究，仿真采用五阶变步长Runge - Kutta法开展， 仿真步长为0. 001 s， 仿真步长为0. 01 s。以某型轿车为仿真试验对象，该车的主要参数为：满载质量1 795 kg;轴距2 800 mm;重心距地面高度 655 mm;重心距前轴距离1 430 mm;重心距后轴距离1370 mm;风阻系数0. 4;风阻中心高度965mm;迎风面积1 736 1 490 mm2 ;制动初速度80 km /h;路面为普通水泥路面。仿真结果如图3、图4所示。 5 结论 （1）由仿真结果可以看出，基于飞思卡尔芯片的液压ABS系统在制动过程中，能够使滑移率保持在0.10.3之间，有