基于FPGA汽车电子机械制动系统探究

1、基于fpga汽车电子机械制动系统探究摘要科技研究的进步和先进技术的引进，给汽车 行业的发展带来繁荣，同时人们对汽车的要求也在日益提 高，对其安全性能、舒适程度以及外观方面都在不断的追求 完美。目前，汽车的控制系统中加入了大量的电子控制系统, 电子机械制动系统的结构没有太高的难度，体积较小，同时 功能集成性能可靠性较强，因此受到较为广泛的推广应用1 。文章就汽车电子机械制动系统进行研究，结合fpga可 编程逻辑门阵列进行编程数据分析。关键词电子机械制动系统；可编程逻辑门阵列(fpga)； 安全系统中图分类号：tn791文献标识码：a文章编号： 1671-7597 (2014) 10-0028-0

2、1汽车在数字技术不断进步的前提下，已经开始向电子智 能化方向发展，汽车的控制系统设计中越来越多的应用电子 技术，现代汽车一项重要的标志就是汽车电子化的程度。汽 车电子机械制动系统是汽车进行研发创新、完善汽车性能的 重要技术措施。1汽车电子机械制动系统发展要求在汽车制造的过程中传统的液压空气制动技术已经发 展成熟，但是人们生活水平的日益提升，使人们对汽车制动 系统性能的要求越来越高，新型汽车在制造的过程中引进了 全新的电子制动系统。例如，防抱死制动系统已经成功运用 到汽车制动系统中。在制动线路上更多的附加结构被安置 上，传统的液压空气制动系统已经不能够满足复杂的结构程 序需求，管路的设置更加的复

3、杂多变，汽车在设计、制造、 装配、维过程中的难度越来越大，并且汽车中的安全隐患也 面临着大幅度的提升。这与当前的节能环保发展主题不符2。现代汽车对制动系统的要求越来越高，简单精准、功 能全面、反应灵活都是现代汽车制动系统的特点。更加便捷、 结构简单的电子机械制动系统是现代汽车的首选。2汽车电子机械制动系统的优势汽车电子机械制动系统与液压制动系统相比具有明显 的优势，相对液压制动系统汽车电子机械制动系统在机械连 接上能够简化程序操作，在系统运行的过程中不需要使用制 动液，简化制动管路，节省制动油箱。结构简便，体积较小, 并且容易维护，利于对车内进行设计，在系统制造的过程中 不会存在液压泄露的问题

4、，更加环保3。采用汽车电子机 械制动系统能够实现汽车荷载传递的平稳，并且在制动过程 中产生的噪音较小，性能平稳。利用电线对能量进行传递， 这种方式传播信号的速度快，传动率高，并且反应灵活，耐 久性良好。在汽车电子机械制动系统中，电机是连接制动执 行的主要构造，这在传统的液压制动器件是没有的，大大简 化了操作控制过程中的速度，同时提升了制动器的精确度。 由于控制的信号是电信号决定的，所以采用电子机械制动系 统能够实现强大的控制功能，并且通过系统的主要程序以及 相关的参数对制定器的性能进行改进，实现对软件的控制， 更加有利于实现abs等功能，并且能够实现对控制模块的相 应性的软件仿真，对系统程序的

5、控制功能进行验证。电子机 械制动系统中利用电能作为运行能量，电机是动力产生的装 置。在电控单元中系统内部的资源功能强大，有利于对系统 功能进行创新与改进。3汽车电子机械制动系统的整体设计汽车电子机械制定系统运行的时候是一个比较复杂的 过程。当要进行刹车并且踩下制动板的时候，制动板能够通 过电子感应了解到踏板在运动时候的加速度，力的大小，位 移的情况，进而辨别出驾驶人员的制动意图。产生的制动指 令通过相应的模块转化成为信号发送到电控单元中，电控单 元通过传感器的列阵信号以及车辆行驶的状态明确车轮制 动的大小，这样就是电控单元的传输信号4。传输信号通 过隔离电路以及放大电路对开关管进行控制疏导，对

6、无刷直 流电机的转速与输出力矩进行限制，之后再将信号传输到电 机控制器，这样就能够在执行器中产生相应的制动力，实现 了车轮的转动。电机控制器会根据制动传感器、电流传感器 等对信号进行反馈，并且将反馈之后的信号传送到电控单 元，对反馈的信号进行调节，这样就提升了对制动压力的精 确度，实现车辆在行驶过程中的平稳运行。汽车在行驶的过程中，电子机械制动系统的主要功能就是在规定的踏板制动信号控制下通过电控单元实现对无刷 直流电机产生的制动转矩。电子机械制动系统的主要模块组 成部分为电子踏板单元、电控单元ecu,无刷直流电机、车 速采集模块、模数转化模块等，并且在电子机械制动系统中, 电机控制器、无刷直流

7、电机单元、传感器等是被同一个电控 单元控制的。本文中主要是对单一性的车轮控制进行分析说 明，其他的车轮可以通过相似的方法进行设计。4结束语汽车电子制动系统随着科技的不断进步已经成为未来 汽车制动领域发展的重要方向。汽车制动主要有紧急制动与 普通制动两个方面，在紧急制动中更多的会增加abs等控制 模块以及相应的算法。而普通制动中主要是建立fpga作为 主控器的电机控制，采取的主要系统算法是pid模糊算法。 对无刷直流电机中的控制模块进行软件设计与仿真研究，这 样能够证明程序的准确性。但是在实际应用中会受到实现的 限制，模块要在理论研究的基础上进行系统的分析与仿真验 证，没有对整体控制系统进行实际

8、的验证5。因此汽车电 子制动系统在这方面还有待进一步的完善创新。采用fpga 的sopc技术，能够将数据采集模块、控制模块以及模糊pid 算法模块融合在一个系统中，对整体系统进行仿真式检测。 基金项目九江学院校级课题2011kj18用fpga技术产生混沌吸引 子的研究参考文献1 周润景，图雅，张丽敏.基于quartus ii的fpga/cpld 数字系统设计实例m.北京：电子工业出版社，2010 (8)： 408-411.2 李伯全，田洪胜，王瑞，等.基于fpga的emb力矩 电机控制器设计j.江苏大学机械工程学院，2011 (7).3 stevekilts著.高级fpga设计结构、实现、和优化 m.孟宪元译.北京:机械工业出版社，2010 (2)：