基于双CPU的汽车稳定性控制系统电控单元设计

论文摘要

以ABS为代表的汽车安全系统在20世纪80年代开始得到广泛的应用,目前在国外已经发展成为一种非常成熟的技术,现在已经基本成为乘用车的标配。然而随着人们对主动安全系统的要求不断提高,电子稳定性程序（ESP）应运而生。本论文描述的项目是由国家发改委审批的,由上海交通大学与上海交大神州汽车公司合作的项目。笔者所做的工作主要是ECU的软、硬件开发和改进。本文介绍了ESP系统的特点、发展演变过程以及国内外的ESP系统的研究应用现状和趋势,分析了ESP系统的组成、功能。文中提出了ESP系统电控单元的双CPU的详细解决方案并开发出了功能样机。详细介绍了基于双CPU的汽车稳定性控制系统的软、硬件设计和实现。作者针对前期开发的单CPU的ESP系统提出了改进的方案,主要工作有:设计了以MC68376为主CPU,以MC9S12DG128为协处理器的ECU模块;设计并实现了协处理器控制板,协处理器负责实时监督传感器信号、实时与主CPU通信以确定其无故障、在主CPU故障之后,切断主CPU系统,夺取控制权之后实现基于逻辑门限值的ABS算法;针对驱动回路,设计并实现了电源模块欠压和过压、电磁阀及电机过流、12路电磁阀的短路、断路等故障诊断电路的软、硬件;搭建了基于美国国家仪器公司（National Instruments）的Labview软件和凌华科技公司（ADLINK）的DAQ-2213数据采集卡的测试系统。双CPU的结构符合国际上流行的ESP的电控单元的结构,测试系统的搭建也为ESP系统向实现产业化迈进了一步。文章的最后对研究工作进行了总结,提出了诸多尚待解决的问题,为今后的完善研究确定了目标。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 ESP 系统简介
• 1.2 国内外研究概况
• 2 ESP 系统的基本工作原理
• 2.1 汽车稳定性控制系统的组成
• 2.2 ESP 系统的工作原理
• 2.2.1 车轮抱死时汽车发生侧滑和失控的基理
• 2.2.2 ESP 系统实现车身稳定的原理
• 3 电控单元的硬件设计
• 3.1 电控单元硬件总体介绍
• 3.2 主控电路设计
• 3.2.1 主处理器介绍
• 3.2.2 存储器扩展
• 3.2.3 轮速信号采集电路
• 3.3 驱动板硬件设计
• 3.3.1 高侧开关
• 3.3.2 电磁阀低侧开关TLE6228
• 3.3.3 驱动板故障诊断电路
• 3.4 协处理器控制板电路设计
• 3.4.1 协处理器的选型
• 3.4.2 轮速信号处理模块自检电路
• 3.4.3 控制信号仲裁电路
• 3.4.4 CAN 总线通信电路设计
• 3.5 控制板电磁兼容性设计
• 3.5.1 电磁兼容性的概念和意义
• 3.5.2 ESP 模块电磁兼容性设计的内容及方法
• 4 电控单元的软件设计
• 4.1 软件设计介绍
• 4.2 软件开发工具介绍
• 4.3 主处理器程序设计介绍
• 4.3.1 主处理器程序架构
• 4.3.2 轮速计算模块软件设计
• 4.4 主控制器CAN 模块的程序设计
• 4.4.1 CAN 介绍
• 4.4.2 CAN 标称位速率的确定
• 4.4.3 CAN 模块消息缓冲区的分配
• 4.5 ECU 的在线检测与标定
• 4.6 协处理器程序设计
• 4.6.1 协处理器ABS 算法介绍
• 4.6.2 协处理器软件实现
• 5 电控单元测试系统设计
• 5.1 电控单元测试系统介绍
• 5.1.1 系统总体介绍
• 5.1.2 DAQ-2213 的特点
• 5.1.3 虚拟仪器及Labview 的特点
• 5.2 ESP 模块输入测试软件设计
• 5.2.1 主程序设计
• 5.2.2 测试参数设定模块设计
• 6 结论
• 6.1 总结
• 6.2 遗留的问题和展望
• 参考文献
• 附录1
• 附录2
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文