本發(fā)明涉及電動(dòng)汽車(chē)用智能制動(dòng)系統(tǒng)，尤其涉及一種電動(dòng)汽車(chē)的EMB控制系統(tǒng)及其控制方法。

背景技術(shù)：

目前，汽車(chē)安全方面的提升主要通過(guò)主動(dòng)和被動(dòng)兩種安全技術(shù)解決。被動(dòng)安全技術(shù)以減少傷害為目的。主動(dòng)安全技術(shù)是以預(yù)防為核心，當(dāng)車(chē)輛出現(xiàn)不穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，對(duì)車(chē)輛進(jìn)行穩(wěn)定性控制；或在駕駛員出現(xiàn)誤操作等現(xiàn)象時(shí)，識(shí)別駕駛員真實(shí)意圖，并在不同的行駛環(huán)境中(例如粗糙或光滑地面)，能按照駕駛員的意圖運(yùn)行。所以，主動(dòng)安全技術(shù)的發(fā)展越來(lái)越被重視。

目前，汽車(chē)主動(dòng)安全技術(shù)主要有視覺(jué)增強(qiáng)系統(tǒng)、距離警示系統(tǒng)、PRE-SAFE安全防護(hù)系統(tǒng)、防抱死系統(tǒng)(ABS)、偏離行駛路線警報(bào)系統(tǒng)、車(chē)輛穩(wěn)定控制系統(tǒng)(ESP)、電子剎車(chē)力分布系統(tǒng)(EBD)、電子制動(dòng)輔助系統(tǒng)(EBA)等十余種。

傳統(tǒng)的制動(dòng)系統(tǒng)多采用氣、液、機(jī)械混合制動(dòng)方式，其缺點(diǎn)主要有元件數(shù)量多、制動(dòng)反應(yīng)慢、安全性能低等。例如，常見(jiàn)的大多數(shù)轎車(chē)均采用真空助力液壓制動(dòng)系統(tǒng)。它主要由：充液閥、蓄能器、機(jī)械制動(dòng)踏板、鉗盤(pán)制動(dòng)器、以及制動(dòng)尾燈開(kāi)關(guān)，壓力開(kāi)關(guān)等組成。液壓油經(jīng)由充液閥向蓄能器供油后，一路進(jìn)入腳踏閥，腳踏閥實(shí)際上是一個(gè)腳踩的比例換向閥，然后再進(jìn)入輪胎旁的制動(dòng)器。由此可見(jiàn)，在整個(gè)制動(dòng)過(guò)程中，液壓油經(jīng)油泵出來(lái)，須經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)的液壓管道再傳到制動(dòng)主缸中，會(huì)使制動(dòng)效果滯后。由于受其結(jié)構(gòu)和原理限制，存在的一些固有缺陷無(wú)法通過(guò)技術(shù)手段解決，如液壓壓力建立和消除遲滯，壓力控制不精確等，需要進(jìn)一步提高制動(dòng)效果十分困難，因此，使用傳統(tǒng)技術(shù)難以促使汽車(chē)制動(dòng)安全進(jìn)一步提升。

傳統(tǒng)的液壓驅(qū)動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)在人機(jī)工程學(xué)方面也存在問(wèn)題，在使用這些制動(dòng)系統(tǒng)時(shí)，如果ABS起作用，駕駛員能夠感覺(jué)到機(jī)械制動(dòng)踏板上的壓力振動(dòng)，這樣的振動(dòng)是由于在液壓回路中壓力變化較大引起的，事實(shí)上，液壓驅(qū)動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)與機(jī)械制動(dòng)踏板是相連的，因此，它們的動(dòng)作不可能不受駕駛員踩踏板的影響，而且它們是相互疊加在一起的。

此外，車(chē)輛剎車(chē)時(shí)，車(chē)輪提供給車(chē)輛的制動(dòng)力的大小就為制動(dòng)力系數(shù)。防抱死制動(dòng)系統(tǒng)(ABS)的最終目的，就是盡量使制動(dòng)效果達(dá)到最佳的程度，追求制動(dòng)力系數(shù)的最大值，使其極大的改進(jìn)汽車(chē)在極端環(huán)境下的安全性，能夠在保持輪胎與路面最大縱向附著力的同時(shí)，保持較大的確保汽車(chē)可操縱性能的側(cè)向附著力。傳統(tǒng)的方法有兩個(gè)：

一個(gè)是采用車(chē)輪制動(dòng)力系數(shù)作為控制變量，如果路面情況發(fā)生變化，在不同路面上仍采用車(chē)輪制動(dòng)力系數(shù)η作為控制變量，其動(dòng)態(tài)特性則會(huì)比較差。如果控制變量為標(biāo)準(zhǔn)的線性車(chē)輪制動(dòng)力系數(shù)η，則相應(yīng)的設(shè)定點(diǎn)值即為那么，在不同的附著系數(shù)路面上行駛時(shí)，設(shè)定點(diǎn)的選擇非常關(guān)鍵，并且不可能找到能夠兼顧各種道路條件的唯一的值。因?yàn)椋篈、如果選擇較大的值(如：)，雖然車(chē)輪制動(dòng)力控制在高附著系數(shù)路面能夠提供最佳性能，但在低附著系數(shù)路面車(chē)輪動(dòng)態(tài)特性就不存在任何平衡點(diǎn)；B、如果選擇較低的值(如：)，雖然能夠保證在各種道路條件下找到平衡點(diǎn)，但這對(duì)高附著系數(shù)的路面將導(dǎo)致過(guò)于保守的設(shè)計(jì)。

另一個(gè)是采用了調(diào)節(jié)車(chē)輪滑移率λ作為控制變量，對(duì)其動(dòng)態(tài)特性而言，其具有較好的魯棒性。其一、給定一個(gè)設(shè)定點(diǎn)能夠保證唯一的平衡點(diǎn)；其二、的選擇較容易，能較容易找到在各種不同附著系數(shù)道路下提供非常好結(jié)果的值，這樣就能允許固定結(jié)構(gòu)的恒定增益K的控制器，不需要實(shí)時(shí)識(shí)別和檢測(cè)道路條件；其三、具有固定結(jié)構(gòu)的恒定增益K的控制器，可保證任意值和任何道路條件下閉環(huán)系統(tǒng)的漸近穩(wěn)定性。

但是，采用滑移率控制的主要缺點(diǎn)是車(chē)輪滑移率的測(cè)量相當(dāng)困難并且可靠性差，尤其是在低速條件下。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種電動(dòng)汽車(chē)的EMB控制系統(tǒng)，旨在解決傳統(tǒng)的制動(dòng)系統(tǒng)多采用氣、液、機(jī)械混合制動(dòng)方式，制動(dòng)反應(yīng)慢的問(wèn)題。

為了解決以上技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種電動(dòng)汽車(chē)的EMB控制系統(tǒng)，包括CAN總線、一級(jí)節(jié)點(diǎn)控制系統(tǒng)和四個(gè)二級(jí)節(jié)點(diǎn)控制系統(tǒng)，四個(gè)二級(jí)節(jié)點(diǎn)控制系統(tǒng)分別用于控制四個(gè)車(chē)輪的制動(dòng)。一級(jí)節(jié)點(diǎn)控制系統(tǒng)包括電子制動(dòng)踏板、信號(hào)采集模塊、一級(jí)微控制器和一級(jí)CAN總線收發(fā)器；信號(hào)采集模塊用于采集發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)、車(chē)輪輪速信號(hào)、電子制動(dòng)踏板行程信號(hào)和電子制動(dòng)踏板速度信號(hào)；信號(hào)采集模塊將采集的信號(hào)傳送到一級(jí)微控制器；一級(jí)微控制器將采集的信號(hào)轉(zhuǎn)換為控制信號(hào)，一級(jí)微控制器將控制信號(hào)傳送給一級(jí)CAN總線收發(fā)器。二級(jí)節(jié)點(diǎn)控制系統(tǒng)包括二級(jí)CAN總線收發(fā)器、二級(jí)微控制器、驅(qū)動(dòng)單元和執(zhí)行器電機(jī)；二級(jí)CAN總線收發(fā)器通過(guò)CAN總線接收一級(jí)CAN總線收發(fā)器發(fā)出的控制信號(hào)，二級(jí)微控制器接收來(lái)自二級(jí)CAN總線收發(fā)器發(fā)出的控制信號(hào)；二級(jí)微控制器接收的控制信號(hào)通過(guò)驅(qū)動(dòng)單元傳送給執(zhí)行器電機(jī)，執(zhí)行器電機(jī)控制車(chē)輪的制動(dòng)。

電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)(Electro-Mechanical Braking，簡(jiǎn)稱(chēng)EMB)。EMB系統(tǒng)去除了所有液壓、氣壓系統(tǒng)，它是一種純電氣部件組成的系統(tǒng)，用電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元代替?zhèn)鹘y(tǒng)的執(zhí)行器，由電機(jī)產(chǎn)生制動(dòng)力。當(dāng)檢測(cè)到機(jī)械制動(dòng)踏板被踩下時(shí)，依據(jù)采集的電子制動(dòng)踏板行程值、電子制動(dòng)踏板、踩踏速度、車(chē)輪轉(zhuǎn)速以及發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，控制執(zhí)行器電機(jī)的轉(zhuǎn)速及流過(guò)的最大電流，再把產(chǎn)生制動(dòng)力矩轉(zhuǎn)化為制動(dòng)塊平動(dòng)與制動(dòng)盤(pán)接觸，達(dá)到制動(dòng)的目的。一級(jí)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)通過(guò)CAN總線傳輸?shù)剿膫€(gè)二級(jí)節(jié)點(diǎn)。

進(jìn)一步，一級(jí)微控制器和二級(jí)微控制器均為STM32微控制器，一級(jí)微控制器和二級(jí)微控制器內(nèi)部均集成了bxCAN控制器。

bxCAN控制器符合CAN2.0B標(biāo)準(zhǔn)，與數(shù)據(jù)發(fā)送和接收有關(guān)的所有協(xié)議處理均由該控制器完成，并可使用汽車(chē)CAN總線J1939協(xié)議實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信。優(yōu)選STM32F103嵌入式芯片，STM32F103嵌入式芯片內(nèi)部集成有bxCAN控制器。

進(jìn)一步，信號(hào)采集模塊包括計(jì)數(shù)器脈沖采集單元、位移傳感器和踏板速度傳感器。計(jì)數(shù)器脈沖采集單元包括磁電傳感器、光隔離器和電壓比較器；光隔離器將磁電傳感器采集的車(chē)輪輪速電信號(hào)轉(zhuǎn)為光信號(hào)，光信號(hào)通過(guò)電壓比較器轉(zhuǎn)換為脈沖信號(hào)；一級(jí)節(jié)點(diǎn)控制系統(tǒng)還包括電位器，電位器與電壓比較器的反向輸入端相連。位移傳感器用于采集電子制動(dòng)踏板的行程信號(hào)；踏板速度傳感器用于采集電子制動(dòng)踏板的踩踏速度信號(hào)。一級(jí)節(jié)點(diǎn)控制系統(tǒng)還包括AD轉(zhuǎn)換器，位移傳感器和踏板速度傳感器將采集的信號(hào)通過(guò)AD轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后傳送給一級(jí)微控制器。通過(guò)AD轉(zhuǎn)換測(cè)試踏板行程變化及其速度變化率。

進(jìn)一步，一級(jí)微控制器與一級(jí)CAN總線收發(fā)器之間設(shè)有信號(hào)隔離器。

進(jìn)一步，EMB控制系統(tǒng)還包括用于調(diào)節(jié)信號(hào)采集模塊采集的信號(hào)與一級(jí)微控制器電壓不同的電平轉(zhuǎn)換器。

進(jìn)一步，EMB控制系統(tǒng)還包括用于調(diào)節(jié)信號(hào)采集模塊采集的信號(hào)與一級(jí)微控制器電壓不同的電平轉(zhuǎn)換器。

在電路設(shè)計(jì)過(guò)程中，由于控制芯片STM32與輸入的調(diào)理信號(hào)電壓不相同，計(jì)數(shù)脈沖信號(hào)為5V，STM32為3V。3V器件的輸出是不能可靠地驅(qū)動(dòng)5V的CMOS器件，在最壞的情況下，當(dāng)VDD＝5.5V時(shí)所要求的VIH至少是3.85V(70％VDD)，而3V的器件是不能達(dá)到的。因此，在這種復(fù)雜、高速的數(shù)字系統(tǒng)中，需要進(jìn)行邏輯電平轉(zhuǎn)換。

電平轉(zhuǎn)換器可以采用以下兩種方案中的一種：

第一種方案：電平轉(zhuǎn)換器為雙電源的電平轉(zhuǎn)換器。電平轉(zhuǎn)換器采用74LVC4245，74LVC4245是一種雙電源的電平轉(zhuǎn)換器。74LVC4245采用兩個(gè)供電電源，高電源(5V)接VCCA，低電源(3V)接VCCB，則可實(shí)現(xiàn)5V器件和3V器件的電平轉(zhuǎn)換。74LVC4245的電平移位在其內(nèi)部進(jìn)行。雙電源能保證兩邊端口輸出擺幅都能達(dá)到滿電源幅值，并且有很好的噪聲抑制性能。采用74LVC4245實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換會(huì)在信號(hào)傳輸中產(chǎn)生附加的延時(shí)，而且使用中需要控制信號(hào)的傳輸方向。在輪速信號(hào)采集過(guò)程中，采集信號(hào)傳輸方向是單向的，并且通過(guò)調(diào)節(jié)脈沖寬度，可有效的減少電平轉(zhuǎn)換過(guò)程中，附加延時(shí)的影響，故在輪速采樣過(guò)程中，電路設(shè)計(jì)采用74LVC4245實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換。

第二種方案：電平轉(zhuǎn)換器為高速CMOS總線開(kāi)關(guān)。CMOS總線開(kāi)關(guān)為QS3384，采用QS3384構(gòu)成的電平轉(zhuǎn)換電路不但可以實(shí)現(xiàn)零傳輸延遲時(shí)間，而且不需要控制信號(hào)的傳輸方向。

進(jìn)一步，EMB制動(dòng)系統(tǒng)還包括車(chē)速采集模塊、制動(dòng)力采集模塊、輪胎載荷采集模塊、比例控制器和用于制動(dòng)車(chē)輪的制動(dòng)塊。

車(chē)速采集模塊用于采集車(chē)速信息，制動(dòng)力傳感器用于采集執(zhí)制動(dòng)塊對(duì)車(chē)輪的制動(dòng)力數(shù)據(jù)，輪胎載荷采集模塊用于輪胎與路面接觸點(diǎn)的垂直載荷力，車(chē)速采集模塊、制動(dòng)力采集模塊和輪胎載荷采集模塊均將采集數(shù)據(jù)傳送到一級(jí)微控制器。

EMB制動(dòng)系統(tǒng)根據(jù)車(chē)輪制動(dòng)力系數(shù)與車(chē)輪滑移率的凸組合控制制動(dòng)執(zhí)行器電機(jī)；凸組合獲取方法依次包括以下步驟：

A：在一級(jí)微控制器中，定義輸出控制變量ε，

B、對(duì)控制變量ε進(jìn)行調(diào)節(jié)，控制變量ε經(jīng)過(guò)恒定增益的比例控制器K，再經(jīng)過(guò)傳遞函數(shù)G_η(s)，然后與d_η的疊加得到η；控制變量ε經(jīng)過(guò)傳遞函數(shù)G_λ(s)，再與d_λ疊加得到λ；然后通過(guò)下式得到調(diào)節(jié)后的ε：

ε＝αλ+(1-α)η，α∈[0,1]

其中，d_η為減速度的干擾與噪聲，d_λ為滑移率噪聲；η是車(chē)輪標(biāo)準(zhǔn)減速度，λ為車(chē)輪滑移率；

其中，傳遞函數(shù)G_η(s)為車(chē)輪滑移率與制動(dòng)力矩之間的線性化動(dòng)態(tài)特性傳遞函數(shù)，如下式：

其中，傳遞函數(shù)G_λ(s)為標(biāo)準(zhǔn)化車(chē)輪減速度與制動(dòng)力矩之間的線性化動(dòng)態(tài)特性傳遞函數(shù)，如下式：

傳遞函數(shù)G_η(s)和傳遞函數(shù)G_λ(s)中：J代表車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；F_z表示輪胎與路面接觸點(diǎn)的垂直載荷力；m表示單軸質(zhì)量；表示車(chē)輪的附著系數(shù)；v表示汽車(chē)運(yùn)行速度；r表示車(chē)輪半徑；

C、將調(diào)節(jié)后的ε，返回步驟B，重復(fù)循環(huán)調(diào)節(jié)，直到將ε調(diào)節(jié)該變量到一個(gè)設(shè)定的恒定值，即車(chē)輪制動(dòng)力系數(shù)與車(chē)輪滑移率的凸組合

將車(chē)輪制動(dòng)力系數(shù)與車(chē)輪滑移率兩個(gè)輸出量同時(shí)作為主要調(diào)節(jié)量，調(diào)節(jié)兩個(gè)變量的凸組合。該方法能大大減少因滑移率難以測(cè)量帶來(lái)的不利影響，能繼承滑移率的動(dòng)態(tài)控制特性，并且，可以通過(guò)簡(jiǎn)單改變控制形成凸組合的滑移率與制動(dòng)力系數(shù)之間相對(duì)比例的設(shè)計(jì)參數(shù)，就可以根據(jù)不同路面光滑度條件而突出控制器的不同特性。

滑移率和制動(dòng)力系數(shù)混合控制基于現(xiàn)代電子-機(jī)械制動(dòng)的制動(dòng)控制器，改善了滑移率控制的性能。使用簡(jiǎn)單的比例控制調(diào)節(jié)方案，能夠在制動(dòng)力系數(shù)調(diào)節(jié)與滑移率控制之間無(wú)縫切換，這在復(fù)雜的線控制動(dòng)(BBW)系統(tǒng)中能實(shí)現(xiàn)：在低強(qiáng)度制動(dòng)時(shí)加強(qiáng)減速度控制，在防抱死制動(dòng)條件下加強(qiáng)滑移率控制?；坡屎椭苿?dòng)力系數(shù)混合控制在滑移率控制中具有唯一的平衡點(diǎn)、固定設(shè)置點(diǎn)以及固定結(jié)構(gòu)線性定?？刂破鞅ＷC閉環(huán)穩(wěn)定性，并且克服了單一滑移率控制的主要缺點(diǎn)，即降低了對(duì)滑移率測(cè)量誤差的敏感性，比滑移率控制具有更好的噪聲衰減性能，避免了車(chē)輪滑移率的測(cè)量相當(dāng)困難、可靠性差的問(wèn)題。

一種采用上述電動(dòng)汽車(chē)的EMB控制系統(tǒng)的控制方法，依次包括以下步驟：

A、信號(hào)采集模塊采集發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)、車(chē)輪輪速信號(hào)、電子制動(dòng)踏板行程信號(hào)和電子制動(dòng)踏板速度信號(hào)，判斷電子制動(dòng)踏板是否踩下；

B、若電子制動(dòng)踏板踩下，執(zhí)行器電機(jī)全速正轉(zhuǎn)；若電子制動(dòng)踏板未被踩下返回步驟A；

C、采集電子制動(dòng)踏板行程，判斷電子制動(dòng)踏板是否抬起；若電子制動(dòng)踏板未抬起，進(jìn)入步驟D至N；若電子制動(dòng)踏板抬起，進(jìn)入步驟D1至E1；

D1、通過(guò)CAN總線控制執(zhí)行器電機(jī)全速反轉(zhuǎn)，采集踏板行程，并判斷踏板是否踩下；

E1、若踩下，進(jìn)入步驟B；若未踩下，一級(jí)微控制器判斷是否離開(kāi)距離完畢；若離開(kāi)距離完畢，返回步驟A；若未離開(kāi)距離完畢，返回步驟D1；

D、一級(jí)微控制器判斷電子制動(dòng)踏板間隙是否消除完畢；若電子制動(dòng)踏板間隙消除完畢，進(jìn)入步驟E；若電子制動(dòng)踏板間隙未消除完畢，返回步驟C；

E、采集電子制動(dòng)踏板行程，判斷電子制動(dòng)踏板是否抬起；若電子制動(dòng)踏板未抬起，返回步驟D；若電子制動(dòng)踏板抬起，進(jìn)入步驟F；

F、一級(jí)微控制器根據(jù)采集值設(shè)置PWM，并通過(guò)CAN總線傳輸?shù)剿膫€(gè)二級(jí)節(jié)點(diǎn)控制系統(tǒng)；

G、四個(gè)二級(jí)節(jié)點(diǎn)控制系統(tǒng)接收CAN總線的CAN數(shù)據(jù)，并根據(jù)CAN數(shù)據(jù)設(shè)置PWM；

H、判斷CAN數(shù)據(jù)是否控制電機(jī)正轉(zhuǎn)；若CAN數(shù)據(jù)控制電機(jī)正轉(zhuǎn)，設(shè)置電機(jī)正轉(zhuǎn)值并進(jìn)入步驟K；若CAN數(shù)據(jù)未控制電機(jī)正轉(zhuǎn)，進(jìn)入步驟I；

I、判斷CAN數(shù)據(jù)是否控制電機(jī)正轉(zhuǎn)；若CAN數(shù)據(jù)控制電機(jī)正轉(zhuǎn)，設(shè)置電機(jī)反轉(zhuǎn)值并進(jìn)入步驟K；若CAN數(shù)據(jù)未控制電機(jī)正轉(zhuǎn)，進(jìn)入步驟J；

J、判斷CAN數(shù)據(jù)是否控制電機(jī)正轉(zhuǎn)；若CAN數(shù)據(jù)控制電機(jī)正轉(zhuǎn)，設(shè)置電機(jī)停止并進(jìn)入步驟K；若CAN數(shù)據(jù)未控制電機(jī)正轉(zhuǎn)，進(jìn)入步驟K；

K、讀取反饋電流并反饋到步驟G。

與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：

本發(fā)明采用電驅(qū)動(dòng)元件取代了傳統(tǒng)液壓或氣壓制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，由于制動(dòng)控制與執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)均采用電子技術(shù)，便于實(shí)現(xiàn)線控制動(dòng)(BBW：brake-by-wire)。電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)能夠?yàn)檐?chē)輛內(nèi)部節(jié)省大量的安裝空間，使汽車(chē)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊；而且線控制動(dòng)系統(tǒng)均采用電子控制裝置，更易于融入整車(chē)的電子通訊網(wǎng)絡(luò)，與防抱死制動(dòng)系統(tǒng)(ABS)、電子穩(wěn)定系統(tǒng)(ESP)等其他的主動(dòng)安全的控制技術(shù)相銜接，并且電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可控性好、響應(yīng)速度快，能明顯提高汽車(chē)的主動(dòng)安全性能。

此外，EMB與傳統(tǒng)液壓制動(dòng)系統(tǒng)相比，EMB能允許制動(dòng)力精確的連續(xù)調(diào)節(jié)，即使ABS正在工作時(shí)，電子制動(dòng)踏板也不會(huì)出現(xiàn)壓力振動(dòng)，由于采用電子接口，與其他主動(dòng)控制系統(tǒng)集成無(wú)縫連接，并且不會(huì)由于液壓油等制動(dòng)液造成環(huán)境污染。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，應(yīng)當(dāng)理解，以下附圖僅示出了本發(fā)明的某些實(shí)施例，因此不應(yīng)看作是對(duì)范圍的限定，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它相關(guān)的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例一中，電動(dòng)汽車(chē)的EMB控制系統(tǒng)原理圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例一中，一級(jí)節(jié)點(diǎn)控制系統(tǒng)的系統(tǒng)原理圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例一中，二級(jí)節(jié)點(diǎn)控制系統(tǒng)的系統(tǒng)原理圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例二中，STM32芯片電路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例二中，CAN總線接口電路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本發(fā)明實(shí)施例三中，光隔離電路的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為本發(fā)明實(shí)施例三中，計(jì)數(shù)脈沖采集電路的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8為本發(fā)明實(shí)施例四中，電平轉(zhuǎn)換電路的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9為本發(fā)明實(shí)施例五中，電平轉(zhuǎn)換電路的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖10為本發(fā)明實(shí)施例五中，CAN總線信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖11為本發(fā)明實(shí)施例六中，開(kāi)關(guān)主電路的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖12為本發(fā)明實(shí)施例六中，驅(qū)動(dòng)電路的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖13為本發(fā)明實(shí)施例六中，霍爾傳感器結(jié)構(gòu)安裝示意圖；

圖14為本發(fā)明實(shí)施例六中，轉(zhuǎn)子位置編碼循環(huán)的結(jié)構(gòu)原理圖；

圖15為本發(fā)明實(shí)施例六中，調(diào)制及轉(zhuǎn)向控制電路的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖16為本發(fā)明實(shí)施例六中，過(guò)電流檢測(cè)電路的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖17為本發(fā)明實(shí)施例七中，制動(dòng)力系數(shù)與制動(dòng)滑移率之間關(guān)系的示意圖；

圖18為本發(fā)明實(shí)施例七中，車(chē)輪制動(dòng)力系數(shù)與車(chē)輪滑移率的凸組合獲取原理圖；

圖19為本發(fā)明實(shí)施例八中，EMB控制系統(tǒng)中一級(jí)節(jié)點(diǎn)控制系統(tǒng)的控制方法流程圖；

圖20為本發(fā)明實(shí)施例八中，EMB控制系統(tǒng)中二級(jí)節(jié)點(diǎn)控制系統(tǒng)的控制方法流程圖。

具體實(shí)施方式

在本發(fā)明的描述中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術(shù)語(yǔ)應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接連接，也可以是通過(guò)中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通或兩個(gè)元件的相互作用關(guān)系。對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本發(fā)明中的具體含義。

實(shí)施例一：

參閱圖1、圖2和圖3，一種電動(dòng)汽車(chē)的EMB控制系統(tǒng)，包括CAN總線、一級(jí)節(jié)點(diǎn)控制系統(tǒng)和四個(gè)二級(jí)節(jié)點(diǎn)控制系統(tǒng)，四個(gè)二級(jí)節(jié)點(diǎn)控制系統(tǒng)分別用于控制四個(gè)車(chē)輪的制動(dòng)。

一級(jí)節(jié)點(diǎn)控制系統(tǒng)包括電子制動(dòng)踏板、信號(hào)采集模塊、AD轉(zhuǎn)換器、一級(jí)微控制器和一級(jí)CAN總線收發(fā)器。

信號(hào)采集模塊包括計(jì)數(shù)器模沖采集單元、位移傳感器和速度傳感器。計(jì)數(shù)器模沖采集單元用于采集發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和車(chē)輪的輪速。位移傳感器用于采集電子制動(dòng)踏板的行程信號(hào)；速度傳感器用于采集電子制動(dòng)踏板的踩踏速度信號(hào)。

信號(hào)采集模塊將采集的信號(hào)傳送到一級(jí)微控制器，一級(jí)微控制器將采集的信號(hào)轉(zhuǎn)換為控制信號(hào)，一級(jí)微控制器將控制信號(hào)傳送給一級(jí)CAN總線收發(fā)器。其中，位移傳感器和速度傳感器將采集的信號(hào)通過(guò)AD轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后傳送給一級(jí)微控制器。

二級(jí)節(jié)點(diǎn)控制系統(tǒng)包括二級(jí)CAN總線收發(fā)器、二級(jí)微控制器、驅(qū)動(dòng)單元和執(zhí)行器電機(jī)；二級(jí)CAN總線收發(fā)器通過(guò)CAN總線接收一級(jí)CAN總線收發(fā)器發(fā)出的控制信號(hào)，二級(jí)微控制器接收來(lái)自二級(jí)CAN總線收發(fā)器發(fā)出的控制信號(hào)；二級(jí)微控制器接收的控制信號(hào)通過(guò)驅(qū)動(dòng)單元傳送給執(zhí)行器電機(jī)，執(zhí)行器電機(jī)控制車(chē)輪的制動(dòng)。

圖1中，踏板行程速度傳感器，即指的是位移傳感器和速度傳感器。位移傳感器采集的踏板行程和速度傳感器采集的踏板踩踏速度，通過(guò)AD轉(zhuǎn)換測(cè)試踏板行程變化及其速度變化率，通過(guò)模糊算法控制等技術(shù)，發(fā)出制動(dòng)控制信號(hào)，并通過(guò)CAN總線系統(tǒng)傳輸?shù)蕉?jí)節(jié)點(diǎn)控制系統(tǒng)。

圖1中，驅(qū)動(dòng)單元主要包括驅(qū)動(dòng)電路，這里驅(qū)動(dòng)電路代表驅(qū)動(dòng)單元。

圖1中，主控節(jié)點(diǎn)指的是一級(jí)節(jié)點(diǎn)控制系統(tǒng)中的一級(jí)CAN總線收發(fā)器和一級(jí)微控制器。從節(jié)點(diǎn)1、從節(jié)點(diǎn)2、從節(jié)點(diǎn)3和從節(jié)點(diǎn)4代表四個(gè)二級(jí)節(jié)點(diǎn)控制系統(tǒng)的二級(jí)CAN總線收發(fā)器和二級(jí)微控制器。

實(shí)施例二：

在實(shí)施例一的基礎(chǔ)上，實(shí)施例二對(duì)實(shí)施例一中的內(nèi)容進(jìn)一步優(yōu)化限定：

一級(jí)微控制器和二級(jí)微控制器均采用STM32微控制器，一級(jí)微控制器和二級(jí)微控制器均采用內(nèi)部集成了bxCAN控制器的STM32F103嵌入式芯片，STM32芯片電路結(jié)構(gòu)參閱圖4。

參閱圖5，CAN總線的體系結(jié)構(gòu)主要分為應(yīng)用層、數(shù)據(jù)鏈路層和物理層三層。其中，物理層是實(shí)現(xiàn)ECU(車(chē)載單片機(jī)、電子控制單元)與總線相連的電路，ECU的總數(shù)取決于總線的電力負(fù)載。

CAN總線接口電路設(shè)計(jì)主要針對(duì)物理層進(jìn)行設(shè)計(jì)，其控制器主要實(shí)現(xiàn)CAN總線協(xié)議中數(shù)據(jù)鏈路層的工作，由于STM32F103嵌入式芯片內(nèi)部集成了bxCAN控制器，該控制器符合CAN2.0B標(biāo)準(zhǔn)，與數(shù)據(jù)發(fā)送和接收有關(guān)的所有協(xié)議處理均由該控制器完成，并可使用汽車(chē)CAN總線J1939協(xié)議實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信。

CAN收發(fā)器是在CAN控制器和CAN總線之間起到接口轉(zhuǎn)換作用。在CAN總線設(shè)計(jì)過(guò)程中，一級(jí)和二級(jí)CAN總線收發(fā)器均采用TJA1050，它是PCA82C250高速CAN總線收發(fā)器的后繼產(chǎn)品，速度可達(dá)1Mbaud。STM32中的CAN協(xié)議控制模塊通過(guò)串行數(shù)據(jù)輸出線(TX)和串行數(shù)據(jù)輸入線(RX)連接收發(fā)器。收發(fā)器通過(guò)有差動(dòng)發(fā)送和接收功能的兩個(gè)總線終端CANH和CANL連接到總線電纜。

TJA1050有兩種工作模式，一種是高速模式，一種是靜音模式。主要通過(guò)控制第8引腳S端來(lái)選擇兩種工作方式。當(dāng)S端接地時(shí)，即為高速模式；接電源VCC時(shí)，即為靜音模式，靜音模式是將發(fā)送器禁止，處于接收狀態(tài)，主要為了防止CAN控制器不受控制時(shí)引起網(wǎng)絡(luò)堵塞。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，須將第8引腳S端接GND，選擇高速模式。

為了使控制器局域網(wǎng)CAN協(xié)議控制器與物理總線之間信號(hào)互不干擾，在STM32嵌入式控制芯片與TJA1050收發(fā)器之間，加入信號(hào)隔離器件——高速光電耦合器6N137。

實(shí)施例三：

在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，實(shí)施例三對(duì)上述實(shí)施例中的內(nèi)容進(jìn)一步優(yōu)化限定：

參閱圖6，計(jì)數(shù)器模沖采集單元包括磁電傳感器、光隔離器和電壓比較器；光隔離器將磁電傳感器采集的車(chē)輪輪速電信號(hào)轉(zhuǎn)為光信號(hào)，光信號(hào)通過(guò)電壓比較器轉(zhuǎn)換為脈沖信號(hào)；一級(jí)節(jié)點(diǎn)控制系統(tǒng)還包括電位器，電位器與電壓比較器的反向輸入端相連。

在進(jìn)行車(chē)輪轉(zhuǎn)速采樣過(guò)程中，須通過(guò)磁電傳感器對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行調(diào)理。調(diào)理電路主要用于將磁電傳感器輸出的正弦信號(hào)調(diào)整為STM32能夠識(shí)別的外部計(jì)數(shù)脈沖，通過(guò)光隔離器6N137將電信號(hào)轉(zhuǎn)為光信號(hào)，實(shí)現(xiàn)了信號(hào)的隔離。在通過(guò)電壓比較器LM239轉(zhuǎn)換為脈沖信號(hào)。

輪速采集過(guò)程中的光隔離電路設(shè)計(jì)方式與實(shí)施例二中的CAN收發(fā)電路中的設(shè)計(jì)方式相同，經(jīng)光電耦合器隔離的電信號(hào)通過(guò)電壓比較器LM239轉(zhuǎn)換為脈沖信號(hào)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，將電位器RW1連接到電壓比較器的反向輸入端，通過(guò)調(diào)節(jié)電位器，改變輸出信號(hào)的脈沖寬度，增加信號(hào)的檢測(cè)精確度；并在輸出端增加上拉電阻，提高驅(qū)動(dòng)能力。

參閱圖7，通過(guò)磁電傳感器對(duì)四個(gè)車(chē)輪的轉(zhuǎn)速采樣，經(jīng)光電隔離，信號(hào)調(diào)理后，將計(jì)數(shù)脈沖信號(hào)通過(guò)OUT1～OUT4四個(gè)IO口向控制芯片STM32傳輸。

實(shí)施例四：

在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，實(shí)施例四對(duì)上述實(shí)施例中的內(nèi)容進(jìn)一步優(yōu)化限定：由于控制芯片STM32與輸入的調(diào)理信號(hào)電壓不相同，計(jì)數(shù)脈沖信號(hào)為5V，STM32為3V。3V器件的輸出是不能可靠地驅(qū)動(dòng)5V的CMOS器件，在最壞的情況下，當(dāng)VDD＝5.5V時(shí)所要求的VIH至少是3.85V(70％VDD)，而3V的器件是不能達(dá)到的。因此，在這種復(fù)雜、高速的數(shù)字系統(tǒng)中，需要進(jìn)行邏輯電平轉(zhuǎn)換。EMB控制系統(tǒng)還包括用于調(diào)節(jié)信號(hào)采集模塊采集的信號(hào)與一級(jí)微控制器電壓不同的電平轉(zhuǎn)換器。

參閱圖8，電平轉(zhuǎn)換器為雙電源的電平轉(zhuǎn)換器。電平轉(zhuǎn)換器采用雙電源的74LVC4245。74LVC4245采用兩個(gè)供電電源，高電源(5V)接VCCA，低電源(3V)接VCCB，則可實(shí)現(xiàn)5V器件和3V器件的電平轉(zhuǎn)換。74LVC4245的電平移位在其內(nèi)部進(jìn)行。雙電源能保證兩邊端口輸出擺幅都能達(dá)到滿電源幅值，并且有很好的噪聲抑制性能。

采用74LVC4245實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換會(huì)在信號(hào)傳輸中產(chǎn)生附加的延時(shí)，而且使用中需要控制信號(hào)的傳輸方向。在輪速信號(hào)采集過(guò)程中，采集信號(hào)傳輸方向是單向的，并且通過(guò)調(diào)節(jié)脈沖寬度，可有效的減少電平轉(zhuǎn)換過(guò)程中，附加延時(shí)的影響，故在輪速采樣過(guò)程中，電路設(shè)計(jì)采用74LVC4245實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換。

實(shí)施例五：

與實(shí)施例四的不同之處在于：

參閱圖9，所述電平轉(zhuǎn)換器采用高速CMOS總線開(kāi)關(guān)——QS3384，它能夠簡(jiǎn)易的實(shí)現(xiàn)5V與3.3V之間的電壓隨時(shí)轉(zhuǎn)換。QS3384它由分成兩組的10只增強(qiáng)型NMOS管組成，每組分別由BEA和BEB兩個(gè)引腳控制對(duì)應(yīng)的NMOS管導(dǎo)通情況。

QS3384內(nèi)部的NMOS管采用高性能的CMOS工藝制成的。當(dāng)BEA為低電平時(shí)，內(nèi)部的CMOS反相器輸出高電平VDD(5V)，因此，NMOS管的門(mén)極電壓為5V，管子處于導(dǎo)通狀態(tài)。當(dāng)A端的輸入電壓Vi升高時(shí)，輸出電壓Vo也隨著升高。當(dāng)輸入電壓達(dá)到約4V時(shí)，輸出電壓達(dá)到了最大輸出值4V。繼續(xù)增加輸入電壓，輸出電壓將維持在4V不變。上述分析表明，如果電源電壓為VDD，則輸出端最大輸出電壓約為(VDD-1V)。改變電源電壓，就可改變輸出端最大輸出電壓值。如果電源電壓設(shè)定為4.3V，則輸出端最大輸出電壓為3.3V，從而實(shí)現(xiàn)了將5V電壓到3V電壓的轉(zhuǎn)變。為了得到4.3V的電源電壓，只需在5V電源和器件電源輸入端之間串接一只1N4148的二極管即可。二極管的陰極和地之間接一只10kΩ的電阻，以提供二極管的電流通路。

采用QS3384構(gòu)成的電平轉(zhuǎn)換電路不但可以實(shí)現(xiàn)零傳輸延遲時(shí)間，而且不需要控制信號(hào)的傳輸方向。

參閱圖10，在CAN總線通信過(guò)程中，信號(hào)隔離器件——高速光電耦合器6N137的電源電壓范圍為4.5～5.5V，并且傳輸信號(hào)是一個(gè)雙向傳輸過(guò)程，對(duì)控制信號(hào)的傳輸方向性控制上要求很高，故采用QS3384構(gòu)成的電平轉(zhuǎn)換電路，實(shí)現(xiàn)零傳輸延遲。該電路作為CAN總線收發(fā)電路與嵌入式芯片STM32之間的電平轉(zhuǎn)換銜接電路。由于其具有10路電平轉(zhuǎn)換，因此，4路二級(jí)節(jié)點(diǎn)的CAN總線通信可通過(guò)該電路進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

實(shí)施例六：

在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，實(shí)施例四對(duì)上述實(shí)施例中的內(nèi)容進(jìn)一步優(yōu)化限定：

二級(jí)節(jié)點(diǎn)控制系統(tǒng)，主要負(fù)責(zé)通過(guò)CAN總線網(wǎng)絡(luò)接收一級(jí)控節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)的控制信號(hào)，通過(guò)二級(jí)節(jié)點(diǎn)的驅(qū)動(dòng)電路實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)執(zhí)行器內(nèi)的無(wú)刷直流電機(jī)控制，達(dá)到靈活控制行車(chē)制動(dòng)的目的。

EMB控制單元二級(jí)節(jié)點(diǎn)控制系統(tǒng)主要由4部分組成，它主要包括開(kāi)關(guān)主電路(即逆變電路)、驅(qū)動(dòng)模塊電路、脈寬調(diào)制控制電路以及與一級(jí)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信的CAN總線收發(fā)電路。

其中，CAN總線收發(fā)電路跟一級(jí)控制節(jié)點(diǎn)方式相同，在實(shí)施例二中已經(jīng)詳細(xì)描述，這里不再?gòu)?fù)述。下面針對(duì)開(kāi)關(guān)主電路(即逆變電路)、驅(qū)動(dòng)模塊電路、脈寬調(diào)制控制電路3個(gè)部分進(jìn)行描述。

參閱圖11，開(kāi)關(guān)主電路(即逆變電路)由整流電路、濾波電路、緩沖電路和逆變電路四部分構(gòu)成。本車(chē)載系統(tǒng)的電源部分采用蓄電池供電，將整流部分電路省略。在逆變電路部分的功率開(kāi)關(guān)管T1～T6通常選用GTR、功率MOSFET、IGBT、GTO以及MCT等功率電子器件，也可以為功率集成電路PIC或智能功率模塊IPM所構(gòu)成，本系統(tǒng)選擇使用MOSFET功率管；二極管D1～D6為續(xù)流二極管。

參閱圖12，驅(qū)動(dòng)電路是將控制電路的輸出信號(hào)進(jìn)行功率放大，并向各開(kāi)關(guān)管送去使其飽和導(dǎo)通或可靠關(guān)斷的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。

IR2132(驅(qū)動(dòng)芯片)的1引腳VCC為電源輸入端；12引腳VSS為電源地；2～7引腳HIN1、HIN2、HIN3為逆變器上橋臂驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸入端，LIN1、LIN2、LIN3為逆變器下橋臂的驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸入端；8引腳FALUT是過(guò)流、過(guò)壓、欠壓等保護(hù)輸出端；9引腳ITRIP為過(guò)流信號(hào)檢測(cè)輸入端，可通過(guò)輸入電流信號(hào)來(lái)完成過(guò)流保護(hù)；CAO為電流放大器輸出端，CA-為電流放大器反向輸入端，VSO為驅(qū)動(dòng)地，CAO、CA-、VSO該3引腳可用來(lái)完成電流信號(hào)的檢測(cè)；VB1、VB2、VB3為懸浮電源接地端，通過(guò)自舉電容為3個(gè)上橋臂功率管的驅(qū)動(dòng)器提供內(nèi)部懸浮電源；VS1、VS2、VS3為其對(duì)應(yīng)的懸浮電源地端；LO1、LO2、LO3為三路低側(cè)輸出；HO1、HO2、HO3為三路高側(cè)輸出端。

IR2132驅(qū)動(dòng)高速正常工作時(shí)，6路輸入信號(hào)經(jīng)HIN1～HIN3、LIN1～LIN3進(jìn)入驅(qū)動(dòng)集成電路，從LO1～LO3、HO1～HO3端口輸出6路脈沖。

當(dāng)該三相橋式逆變電路出現(xiàn)過(guò)流現(xiàn)象時(shí)，通過(guò)電流反饋電路，將電流信號(hào)變?yōu)殡妷悍答佇盘?hào)，傳導(dǎo)到第9引腳Itrip，與內(nèi)部的電壓比較器作比較，電壓比較器的內(nèi)部比較端為0.5V，故如高于該值時(shí)，比較器迅速翻轉(zhuǎn)，使第8引腳輸出故障指示信號(hào)，并使輸出全為低電平，讓所有MOSFET管截止，以達(dá)到保護(hù)主開(kāi)關(guān)電路的目的。

電容C1～C3是自舉電容，通過(guò)內(nèi)部電路獲得三路驅(qū)動(dòng)高壓側(cè)MOSFET管的輸出驅(qū)動(dòng)器的電源；D1～D3是為防止上橋臂導(dǎo)通時(shí)，直流電壓母線電壓加到IR2132電源上而使器件損壞，因此D1～D3應(yīng)選快速恢復(fù)二極管。在MOSFET管的柵極和IR2132的輸出間串聯(lián)1/4W、100Ω的無(wú)感電阻，如R1、R3、R5、R7～R9，該電阻為MOSFET管的門(mén)極驅(qū)動(dòng)電阻，主要是由于IR2132內(nèi)部的6個(gè)驅(qū)動(dòng)器輸出阻抗較低，直接驅(qū)動(dòng)MOSFET管會(huì)引起MOSFET管的快速開(kāi)通和關(guān)斷，這樣可能造成MOSFET管的漏源極間電壓的震蕩，通過(guò)該門(mén)極驅(qū)動(dòng)電阻，不僅可減少射頻干擾，而且避免MOSFET管遭受過(guò)高的du/dt。R10、R13和R14組成過(guò)流檢測(cè)電路，其中R10是作為分壓用的可調(diào)電阻。自舉電容為0.1μF，快速恢復(fù)二極管選用FR107。

對(duì)于調(diào)制及轉(zhuǎn)向控制硬件電路。無(wú)刷直流電機(jī)內(nèi)部的3個(gè)霍爾位置傳感元件呈60°角固定在電機(jī)機(jī)座上，7引腳為統(tǒng)一的供電端，8引腳為公共地端，3個(gè)傳感器的信號(hào)感應(yīng)輸出端分別編號(hào)為Ha、Hb、Hc。其霍爾傳感器其結(jié)構(gòu)安裝如圖13所示。

參閱圖14，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)軸移動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子永磁塊的磁力線與霍爾元件對(duì)齊，輸出為“0”，反之，為“1”。轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，3個(gè)霍爾傳感器會(huì)輸出不同的狀態(tài)信號(hào)，該信號(hào)的組合即可構(gòu)成確定轉(zhuǎn)子位置的編碼。以逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)為例，轉(zhuǎn)子準(zhǔn)備進(jìn)入時(shí)，則分別為100，隨電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)子進(jìn)入，則輸出為110，依照該位置編碼依次循環(huán)。

參閱圖15，Ha、Hb、Hc的信號(hào)經(jīng)光電耦合器件隔離，再經(jīng)施密特電路整形。光電隔離器采用6N137高速光電隔離器，施密特觸發(fā)器整形是采用74LS04反相器構(gòu)成，當(dāng)輸入信號(hào)高于某與觸發(fā)位時(shí)，輸出信號(hào)為高電平，當(dāng)輸入信號(hào)低于某與觸發(fā)位時(shí)，輸出信號(hào)為低電平，經(jīng)過(guò)兩個(gè)反相器，觸發(fā)信號(hào)經(jīng)過(guò)兩級(jí)翻轉(zhuǎn)，整形后的脈沖信號(hào)相位不變。Ha、Hb、Hc經(jīng)整形后的信號(hào)H1、H2、H3分兩路送入控制芯片STM32。一路用于測(cè)速，另一路用于確定相順序。

為了得到電機(jī)轉(zhuǎn)速的動(dòng)態(tài)性能，不僅須對(duì)速度進(jìn)行反饋，還需對(duì)主電路電流信號(hào)進(jìn)行采樣反饋，以達(dá)到雙閉環(huán)控制目的。

過(guò)流檢測(cè)電路如圖16所示，運(yùn)算放大器電路采用LM741CN。將R61與R62兩個(gè)電阻串聯(lián)于電源電壓之間，由于運(yùn)放電路的同向端i+為0，故同向端電壓由R61與R62決定，作為限流電壓的最大值，當(dāng)被測(cè)電流流經(jīng)電阻SR時(shí)，在電阻SR上會(huì)產(chǎn)生電壓，又由于運(yùn)放電路反向端i-為0，則反向端的電壓值與電阻SR上電壓相等。

當(dāng)流入的電流越大時(shí)，電阻上檢測(cè)到的電壓就越大，而反向端的電壓值又與電阻SR上電壓相等，如果反向端電壓高于同向端電壓時(shí)，運(yùn)放輸出為0，光電耦合器導(dǎo)通，過(guò)流檢測(cè)端輸出為0，則將低電平信號(hào)反饋到STM32控制芯片，檢測(cè)到電流過(guò)大。允許流過(guò)電流大小的標(biāo)準(zhǔn)主要由電阻SR,R61和R62決定。

實(shí)施例七：

參閱圖18在實(shí)施例一的基礎(chǔ)上，

EMB制動(dòng)系統(tǒng)還包括車(chē)速采集模塊、制動(dòng)力采集模塊、輪胎載荷采集模塊、比例控制器和用于制動(dòng)車(chē)輪的制動(dòng)塊；

車(chē)速采集模塊用于采集車(chē)速信息，制動(dòng)力傳感器用于采集執(zhí)制動(dòng)塊對(duì)車(chē)輪的制動(dòng)力數(shù)據(jù)，輪胎載荷采集模塊用于輪胎與路面接觸點(diǎn)的垂直載荷力，車(chē)速采集模塊、制動(dòng)力采集模塊和輪胎載荷采集模塊均將采集數(shù)據(jù)傳送到一級(jí)微控制器；

EMB制動(dòng)系統(tǒng)根據(jù)車(chē)輪制動(dòng)力系數(shù)與車(chē)輪滑移率的凸組合控制制動(dòng)執(zhí)行器電機(jī)；凸組合獲取方法依次包括以下步驟：

A：在一級(jí)微控制器中，定義輸出控制變量ε，

B、對(duì)控制變量ε進(jìn)行調(diào)節(jié)，控制變量ε經(jīng)過(guò)恒定增益的比例控制器K，再經(jīng)過(guò)傳遞函數(shù)G_η(s)，然后與d_η的疊加得到η；控制變量ε經(jīng)過(guò)傳遞函數(shù)G_λ(s)，再與d_λ疊加得到λ；然后通過(guò)下式得到調(diào)節(jié)后的ε：

ε＝αλ+(1-α)η，α∈[0,1]

其中，d_η為減速度的干擾與噪聲，d_λ為滑移率噪聲；η是車(chē)輪標(biāo)準(zhǔn)減速度，λ為車(chē)輪滑移率；

其中，傳遞函數(shù)G_η(s)為車(chē)輪滑移率與制動(dòng)力矩之間的線性化動(dòng)態(tài)特性傳遞函數(shù)，如下式：

其中，傳遞函數(shù)G_λ(s)為標(biāo)準(zhǔn)化車(chē)輪減速度與制動(dòng)力矩之間的線性化動(dòng)態(tài)特性傳遞函數(shù)，如下式：

傳遞函數(shù)G_η(s)和傳遞函數(shù)G_λ(s)中：J代表車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；F_z表示輪胎與路面接觸點(diǎn)的垂直載荷力，表示輪胎和路面接觸點(diǎn)的垂直載荷力；當(dāng)在準(zhǔn)靜態(tài)條件下，可描述為mg(g為重力加速度)，在制動(dòng)過(guò)程中由于動(dòng)態(tài)軸荷轉(zhuǎn)移，會(huì)有顯著變化；m表示單軸質(zhì)量，該質(zhì)量m的值是按照車(chē)輪載荷分布的，在每個(gè)車(chē)輪上是不同的；表示車(chē)輪的附著系數(shù)；v表示汽車(chē)運(yùn)行速度；r表示車(chē)輪半徑。上方帶橫線的字符，指的是通過(guò)反復(fù)循環(huán)得到的恒定值。

C、將調(diào)節(jié)后的ε，返回步驟B，重復(fù)循環(huán)調(diào)節(jié)，直到將ε調(diào)節(jié)該變量到一個(gè)設(shè)定的恒定值，即車(chē)輪制動(dòng)力系數(shù)與車(chē)輪滑移率的凸組合

參閱圖17，附圖17中縱坐標(biāo)代表車(chē)輪制動(dòng)力系數(shù)，橫坐標(biāo)代表車(chē)輪滑移率。四條不同的實(shí)線分別代表車(chē)輛在不同路面上，制動(dòng)力系數(shù)與車(chē)輪滑移率變化關(guān)系曲線。三條不同的虛線分別代表α取值，函數(shù)關(guān)系線。

當(dāng)α＝1時(shí)，如圖17中的縱虛線，則只有車(chē)輪滑移率起作用，即采用了調(diào)節(jié)車(chē)輪滑移率作為控制變量。這種情況下：采用了調(diào)節(jié)車(chē)輪滑移率作為控制變量，對(duì)其動(dòng)態(tài)特性而言，其具有較好的魯棒性。其一、給定一個(gè)設(shè)定點(diǎn)，能夠保證唯一的平衡點(diǎn)；其二、的選擇較容易，能較容易找到在各種不同附著系數(shù)道路下提供非常好結(jié)果的值，這樣就能允許固定結(jié)構(gòu)的恒定增益K的控制器，不需要實(shí)時(shí)識(shí)別和檢測(cè)道路條件；其三、具有固定結(jié)構(gòu)的恒定增益K的控制器，可保證任意值和任何道路條件下閉環(huán)系統(tǒng)的漸近穩(wěn)定性。但是，采用滑移率控制的主要缺點(diǎn)是車(chē)輪滑移率的測(cè)量相當(dāng)困難并且可靠性差，尤其是在低速條件下。

當(dāng)α＝0時(shí)，則如圖17中的橫向虛線，如果路面情況發(fā)生變化，在不同路面上仍采用車(chē)輪制動(dòng)力系數(shù)η作為控制變量，其動(dòng)態(tài)特性則會(huì)比較差。如果控制變量為標(biāo)準(zhǔn)的線性車(chē)輪制動(dòng)力系數(shù)η，則相應(yīng)的設(shè)定點(diǎn)值即為那么，在不同的附著系數(shù)路面上行駛時(shí)，設(shè)定點(diǎn)的選擇非常關(guān)鍵，并且不可能找到能夠兼顧各種道路條件的唯一的值。

當(dāng)α＝0.9時(shí)，如圖17中的斜虛線，該虛線與每條不同實(shí)線最高點(diǎn)均比較接近，適用于不同的路面。采用簡(jiǎn)單的比例控制調(diào)節(jié)方案，能夠在制動(dòng)力系數(shù)調(diào)節(jié)與滑移率控制之間無(wú)縫切換，這在復(fù)雜的線控制動(dòng)(BBW)系統(tǒng)中能實(shí)現(xiàn)：在低強(qiáng)度制動(dòng)時(shí)加強(qiáng)減速度控制，在防抱死制動(dòng)條件下加強(qiáng)滑移率控制?；坡屎椭苿?dòng)力系數(shù)混合控制在滑移率控制中具有唯一的平衡點(diǎn)、固定設(shè)置點(diǎn)以及固定結(jié)構(gòu)線性定?？刂破鞅ＷC閉環(huán)穩(wěn)定性，并且客服了單一滑移率控制的主要缺點(diǎn)，即降低了對(duì)滑移率測(cè)量誤差的敏感性，比滑移率控制具有更好的噪聲衰減性能，避免了車(chē)輪滑移率的測(cè)量相當(dāng)困難、可靠性差的問(wèn)題。

實(shí)施例八：

參閱圖19和圖20，一種采用上述實(shí)施例的電動(dòng)汽車(chē)EMB控制系統(tǒng)的控制方法，依次包括以下步驟：

A、信號(hào)采集模塊采集發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)、車(chē)輪輪速信號(hào)、電子制動(dòng)踏板行程信號(hào)和電子制動(dòng)踏板速度信號(hào)，判斷電子制動(dòng)踏板是否踩下；

B、若電子制動(dòng)踏板踩下，執(zhí)行器電機(jī)全速正轉(zhuǎn)；若電子制動(dòng)踏板未被踩下返回步驟A；

C、采集電子制動(dòng)踏板行程，判斷電子制動(dòng)踏板是否抬起；若電子制動(dòng)踏板未抬起，進(jìn)入步驟D至N；若電子制動(dòng)踏板抬起，進(jìn)入步驟D1至E1；

D1、通過(guò)CAN總線控制執(zhí)行器電機(jī)全速反轉(zhuǎn)，采集踏板行程，并判斷踏板是否踩下；

E1、若踩下，進(jìn)入步驟B；若未踩下，一級(jí)微控制器判斷是否離開(kāi)距離完畢；若離開(kāi)距離完畢，返回步驟A；若未離開(kāi)距離完畢，返回步驟D1；

D、一級(jí)微控制器判斷電子制動(dòng)踏板間隙是否消除完畢；若電子制動(dòng)踏板間隙消除完畢，進(jìn)入步驟E；若電子制動(dòng)踏板間隙未消除完畢，返回步驟C；

E、采集電子制動(dòng)踏板行程，判斷電子制動(dòng)踏板是否抬起；若電子制動(dòng)踏板未抬起，返回步驟D；若電子制動(dòng)踏板抬起，進(jìn)入步驟F；

F、一級(jí)微控制器根據(jù)采集值設(shè)置PWM，并通過(guò)CAN總線傳輸?shù)剿膫€(gè)二級(jí)節(jié)點(diǎn)控制系統(tǒng)；

G、四個(gè)二級(jí)節(jié)點(diǎn)控制系統(tǒng)接收CAN總線的CAN數(shù)據(jù)，并根據(jù)CAN數(shù)據(jù)設(shè)置PWM；

H、判斷CAN數(shù)據(jù)是否控制電機(jī)正轉(zhuǎn)；若CAN數(shù)據(jù)控制電機(jī)正轉(zhuǎn)，設(shè)置電機(jī)正轉(zhuǎn)值并進(jìn)入步驟K；若CAN數(shù)據(jù)未控制電機(jī)正轉(zhuǎn)，進(jìn)入步驟I；

I、判斷CAN數(shù)據(jù)是否控制電機(jī)正轉(zhuǎn)；若CAN數(shù)據(jù)控制電機(jī)正轉(zhuǎn)，設(shè)置電機(jī)反轉(zhuǎn)值并進(jìn)入步驟K；若CAN數(shù)據(jù)未控制電機(jī)正轉(zhuǎn)，進(jìn)入步驟J；

J、判斷CAN數(shù)據(jù)是否控制電機(jī)正轉(zhuǎn)；若CAN數(shù)據(jù)控制電機(jī)正轉(zhuǎn)，設(shè)置電機(jī)停止并進(jìn)入步驟K；若CAN數(shù)據(jù)未控制電機(jī)正轉(zhuǎn)，進(jìn)入步驟K；

K、讀取反饋電流并反饋到步驟G。