一种基于双MCU芯片的冗余备份EPB防抱死制动系统及方法与流程

一种基于双mcu芯片的冗余备份epb防抱死制动系统及方法
技术领域
1.本发明涉及汽车防抱死制动系统领域，具体涉及一种基于双mcu芯片的冗余备份epb防抱死制动系统及方法。


背景技术：

2.汽车的驻车系统是汽车制动系统中必不可少的系统，为了满足日益增长的驻车制动可靠性要求，并综合各oem需求，陆续推出功能安全等级更高产品，根据法规要求
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gb21670
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2008乘用车制动系统技术要求及试验方法，当电控传输内部除供电线路外的电控单元外部线路发生损坏或控制装置失效时，仍能从驾驶位置进行驻车制动并使满载车辆上、下坡道保持静止，需要车辆在满足冗余功能控制基础上，实现车辆在动态制动过程中能实现防抱死控制，保证车辆行驶过程中，在基础制动失效的情况下，能通过冗余备份epb让车辆减速并停下来，在此基础上，需要保证车辆在应急制动过程中，控制后轮时不能使车轮抱死，否则会导致车辆失控的现象，从而导致意外。


技术实现要素：

3.本发明为了克服上述现有技术存在的问题，提出了一种基于双mcu芯片的冗余备份epb防抱死制动系统及方法，以解决车速较高时应急制动实现后轮防抱死的问题。
4.为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种基于双mcu芯片的冗余备份epb防抱死制动系统，其特征在于，包括epb控制器、汽车轮速信号源、第一汽车蓄电池电源、第二汽车蓄电池电源、epb开关、左epb卡钳和右epb卡钳；所述epb控制器包括第一mcu和第二mcu；所述第一mcu通过spi通讯和所述第二mcu交互；所述汽车轮速信号源引出两路can总线分别与所述第一mcu和第二mcu连接，用于采集汽车各个轮子的车速信号；所述第一汽车蓄电池电源与所述第一mcu连接，用于为所述系统各部件供电；所述第二汽车蓄电池电源与所述第二mcu连接，用于为所述系统各部件供电；所述epb开关与所述第一mcu连接，用于控制所述系统的开关；所述左epb卡钳与所述第一mcu连接，用于对汽车左后轮进行抱紧减速；所述右epb卡钳与所述第二mcu连接，用于对汽车右后轮进行抱紧减速。
5.优选的，所述系统为独立结构，应用于新能源汽车的后驱或者四驱时，系统运行时停止新能源汽车的能量回收。
6.优选的，所述第一汽车蓄电池电源和第二汽车蓄电池电源的正常工作电压为9v~16v。
7.进一步的，所述epb控制器为冗余备份式epb，能实现冗余控制，所述epb控制器还包括ecu单路供电失效、mcu失效或者单路控制驱动电路。
8.本发明还一种基于双mcu芯片的冗余备份epb防抱死制动方法，应用于所述的一种基于双mcu芯片的冗余备份epb防抱死制动系统，所述方法包括：s1.汽车轮速信号源采集汽车四个轮子的轮速信号，并通过两路can总线发送轮速
信号至epb控制器内部的第一mcu和第二mcu；s2.epb控制器内部的第一mcu和第二mcu接收来自汽车轮速信号源的轮速信号，然后判断车辆状态是否需要应急制动，是则第一mcu和第二mcu计算得到汽车左后轮的抱死程度和右后轮的抱死程度，并判断出路面情况；否则回到步骤s1；s3.第一mcu和第二mcu首先控制左epb卡钳和右epb卡钳对汽车后轮施加固定夹紧力，然后第一mcu和第二mcu根据判断出的路面情况控制左epb卡钳和右epb卡钳执行相对应路面情况的夹紧力操作，同时持续计算汽车左后轮的抱死程度和右后轮的抱死程度；s4.第一mcu和第二mcu执行相对应路面情况的夹紧力操作过程中，根据持续计算的汽车左后轮的抱死程度和右后轮的抱死程度，进一步调节左epb卡钳和右epb卡钳的夹紧力操作；s5.判断汽车车速是否小于3km/h、或者汽车是否停止减速度、或者汽车是否达到预先设置的滑移率，是则第一mcu和第二mcu停止控制左epb卡钳和右epb卡钳，否则回到步骤s3。
9.进一步的，所述步骤s2、s3包括公式：δ＝(vt
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va)/vt*100％；该公式用于计算出汽车后轮相对前轮的滑移率；其中δ为实时计算的汽车后轮相对前轮滑移率；vt为汽车行驶时的前轮轮速；va为汽车行驶时的后轮轮速；所述s2、s3还包括公式：a=dv/dt；该公式用于计算出汽车行驶过程中的瞬时减速度；其中a为汽车行驶过程中瞬时减速度；dv为汽车前轮轮速变化值；dt为汽车前轮轮速变化所用时间。
10.进一步的，所述步骤s3、步骤s4中的所述相对应路面情况的夹紧力操作包括高附路面控制逻辑和低附路面控制逻辑；所述高附路面控制逻辑根据持续计算的汽车左后轮的抱死程度和右后轮的抱死程度的过程，具体为：第一mcu和第二mcu控制左epb卡钳和右epb卡钳对汽车后轮逐渐增加夹紧力，直到减速度a大于0.15g，第一mcu和第二mcu控制左epb卡钳和右epb卡钳停止增加夹紧力；所述低附路面控制逻辑根据持续计算的汽车左后轮的抱死程度和右后轮的抱死程度的过程，具体为：第一mcu和第二mcu控制左epb卡钳和右epb卡钳对汽车后轮开始反转释放，直到汽车后轮轮速恢复到与汽车的车速相同，然后第一mcu和第二mcu控制左epb卡钳和右epb卡钳对汽车后轮正转施加制动力，直至汽车车速小于7kph后，第一mcu和第二mcu控制左epb卡钳和右epb卡钳停止所述反转释放。
11.更进一步的，所述步骤s3~s4还包括：判断出的路面情况为高附路面时，第一mcu和第二mcu控制左epb卡钳和右epb卡钳继续进行高附路面控制逻辑的夹紧力操作；判断出的路面情况为低附路面时：第一mcu和第二mcu控制左epb卡钳和右epb卡钳继续进行低附路面控制逻辑的夹紧力操作；判断出的路面情况为对开路面时：第一mcu控制左epb卡钳或第二mcu控制右epb卡
钳对位于高附侧的车轮继续进行高附路面控制逻辑的夹紧力操作，第一mcu控制左epb卡钳或第二mcu控制右epb卡钳对位于低附侧的车轮进行低附路面控制逻辑的夹紧力操作；判断出的路面情况为对接路面
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低附到高附路面时：当汽车行驶到低附路面时，第一mcu和第二mcu控制左epb卡钳和右epb卡钳继续进行低附路面控制逻辑的夹紧力操作，当汽车行驶到高附路面时，第一mcu和第二mcu控制左epb卡钳和右epb卡钳继续进行高附路面控制逻辑的夹紧力操作；判断出的路面情况为对接路面
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高附到低附路面时：当汽车行驶到高附路面时，第一mcu和第二mcu控制左epb卡钳和右epb卡钳继续进行高附路面控制逻辑的夹紧力操作，当汽车行驶到低附路面时，第一mcu和第二mcu控制左epb卡钳和右epb卡钳继续进行低附路面控制逻辑的夹紧力操作。
12.优选的，当所述epb开关处于打开状态且车辆需要紧急制动时，所述第一mcu和第二mcu开始控制左epb卡钳和右epb卡钳，且所述第一mcu通过spi通讯和所述第二mcu交互左epb卡钳和右epb卡钳的控制状态。
13.优选的，当第一mcu、第二mcu、左epb卡钳和右epb卡钳中任一失效时，所述epb开关无法打开。
14.与现有技术相比，本发明的有益效果在于：1、本发明提供的冗余备份epb防抱死制动系统的冗余控制和功能安全要求等级更高，能实现完全备份冗余，包括ecu单路供电失效、mcu失效或者单路控制驱动电路，另测能实现在8%坡道驻车，能满足法规要求。
15.2、本发明算法双mcu单独实现，完全冗余，双mcu采用spi实时通讯，双路卡钳控制延迟低，完全实现车辆防抱死控制，保证应急制动稳定性与安全性。
16.3、本发明冗余备份控制epb属于epb升级版，集成了原有epb的基本功能，并且针对新能源汽车，能取代p档锁止功能。
附图说明
17.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1是本实施例的一种基于双mcu芯片的冗余备份epb防抱死制动系统的结构图。
19.图2是本实施例的一种基于双mcu芯片的冗余备份epb防抱死制动方法的流程图。
具体实施方式
20.下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。
21.以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可
以相互组合。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
22.本发明的具体实施方式如下：如图1所示，本实施例的一种基于双mcu芯片的冗余备份epb防抱死制动系统，包括epb控制器、汽车轮速信号源、第一汽车蓄电池电源、第二汽车蓄电池电源、epb开关、左epb卡钳和右epb卡钳；epb控制器包括第一mcu和第二mcu；第一mcu通过spi通讯和第二mcu交互；汽车轮速信号源引出两路can总线分别与第一mcu和第二mcu连接，用于采集汽车各个轮子的车速信号；第一汽车蓄电池电源与第一mcu连接，用于为系统各部件供电；第二汽车蓄电池电源与第二mcu连接，用于为系统各部件供电；epb开关与第一mcu连接，用于控制系统的开关；左epb卡钳与第一mcu连接，用于对汽车左后轮进行抱紧减速；右epb卡钳与第二mcu连接，用于对汽车右后轮进行抱紧减速。
23.系统为独立结构，针对不同的车型有不同的配置需求，当应用于新能源汽车的后驱或者四驱时，在系统运行时停止新能源汽车的能量回收。
24.第一汽车蓄电池电源和第二汽车蓄电池电源的正常工作电压为9v~16v。
25.epb控制器为冗余备份式epb，能实现冗余控制，所述epb控制器还包括ecu单路供电失效、mcu失效或者单路控制驱动电路。
26.epb开关处于打开状态且车辆需要紧急制动时，第一mcu和第二mcu开始控制左epb卡钳和右epb卡钳；第一mcu通过spi通讯和第二mcu交互左epb卡钳和右epb卡钳的控制状态，左epb卡钳用于对汽车左后轮进行抱紧减速，右epb卡钳用于对汽车右后轮进行抱紧减速；当第一mcu、第二mcu、左epb卡钳和右epb卡钳中任一失效时，epb开关无法打开。
27.本实施例的车辆轮速大于3kph并且冗余备份epb双mcu可用、两路供电正常、电机驱动可用、卡钳无异常且双mcu相互通讯正常时，epb开关通过车辆驾驶员操作保证一直在打开状态，epb控制器执行应急制动且防止后轮抱死。
28.本实施例的epb控制器的设计需要对不同汽车车型进行应急制动时防抱死的数据标定，基于卡钳电机性能差别、卡钳螺杆螺套区别、摩擦片型号、不同的车辆配置不同，控制参数均需要重新标定。
29.安装本实施例的一种基于双mcu芯片的冗余备份epb防抱死制动系统的车辆需要紧急制动时，epb控制器内部的第一mcu检测epb开关状态，通过内部spi实时通讯发送到第二mcu内部校验应急制动指令，两侧mcu内部同时触发epb应急制动功能，第一mcu和第二mcu首先分别同时控制两侧epb卡钳施加固定加紧力（此力需要实车标定，根据电机特性、主缸大小、螺杆螺套、摩擦片等），同时根据两侧轮胎滑移率分别判断双侧轮路面状况。
30.本实施例还提供一种基于双mcu芯片的冗余备份epb防抱死制动方法，应用于本实施例的一种基于双mcu芯片的冗余备份epb防抱死制动系统，如图2所示，方法包括：s1.汽车轮速信号源采集汽车四个轮子的轮速信号，并通过两路can总线发送轮速信号至epb控制器内部的第一mcu和第二mcu；s2.epb控制器内部的第一mcu和第二mcu接收来自汽车轮速信号源的轮速信号，然后判断车辆状态是否需要应急制动，是则第一mcu和第二mcu计算得到汽车左后轮的抱死程度和右后轮的抱死程度，并判断出路面情况；否则回到步骤s1；s3.第一mcu和第二mcu首先控制左epb卡钳和右epb卡钳对汽车后轮施加固定夹紧
力，然后第一mcu和第二mcu根据判断出的路面情况控制左epb卡钳和右epb卡钳执行相对应路面情况的夹紧力操作，同时持续计算汽车左后轮的抱死程度和右后轮的抱死程度；s4.第一mcu和第二mcu执行相对应路面情况的夹紧力操作过程中，根据持续计算的汽车左后轮的抱死程度和右后轮的抱死程度，进一步调节左epb卡钳和右epb卡钳的夹紧力操作；s5.判断汽车车速是否小于3km/h、或者汽车是否停止减速度、或者汽车是否达到预先设置的滑移率，是则第一mcu和第二mcu停止控制左epb卡钳和右epb卡钳，否则回到步骤s3。
31.方法包括公式：公式用于计算汽车后轮相对前轮滑移率；δ＝(vt
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va)/vt*100％；其中δ为实时计算的汽车后轮相对前轮滑移率；vt为汽车行驶时的前轮轮速；va为汽车行驶时的后轮轮速；方法还包括公式：公式用于计算汽车行驶过程中瞬时减速度；a=dv/dt；其中a为汽车行驶过程中瞬时减速度；dv为汽车前轮轮速变化值；dt为汽车前轮轮速变化所用时间。
32.步骤s3、步骤s4中的相对应路面情况的夹紧力操作包括高附路面控制逻辑和低附路面控制逻辑；高附路面控制逻辑根据持续计算的汽车左后轮的抱死程度和右后轮的抱死程度的过程，具体为：第一mcu和第二mcu控制左epb卡钳和右epb卡钳对汽车后轮逐渐增加夹紧力，直到减速度a大于0.15g，第一mcu和第二mcu控制左epb卡钳和右epb卡钳停止增加夹紧力；低附路面控制逻辑根据持续计算的汽车左后轮的抱死程度和右后轮的抱死程度的过程，具体为：第一mcu和第二mcu控制左epb卡钳和右epb卡钳对汽车后轮开始反转释放，直到汽车后轮轮速恢复到与汽车的车速相同，然后第一mcu和第二mcu控制左epb卡钳和右epb卡钳对汽车后轮正转施加制动力，直至汽车车速小于7kph后，第一mcu和第二mcu控制左epb卡钳和右epb卡钳停止所述反转释放。
33.步骤s3~s4还包括：判断出的路面情况为高附路面时，第一mcu和第二mcu控制左epb卡钳和右epb卡钳继续进行高附路面控制逻辑的夹紧力操作；判断出的路面情况为低附路面时：第一mcu和第二mcu控制左epb卡钳和右epb卡钳继续进行低附路面控制逻辑的夹紧力操作；判断出的路面情况为对开路面时：第一mcu控制左epb卡钳或第二mcu控制右epb卡钳对位于高附侧的车轮继续进行高附路面控制逻辑的夹紧力操作，第一mcu控制左epb卡钳或第二mcu控制右epb卡钳对位于低附侧的车轮进行低附路面控制逻辑的夹紧力操作；判断出的路面情况为对接路面
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低附到高附路面时：当汽车行驶到低附路面时，第一mcu和第二mcu控制左epb卡钳和右epb卡钳继续进行低附路面控制逻辑的夹紧力操作，当汽车行驶到高附路面时，第一mcu和第二mcu控制左epb卡钳和右epb卡钳继续进行高附路面
控制逻辑的夹紧力操作；判断出的路面情况为对接路面
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高附到低附路面时：当汽车行驶到高附路面时，第一mcu和第二mcu控制左epb卡钳和右epb卡钳继续进行高附路面控制逻辑的夹紧力操作，当汽车行驶到低附路面时，第一mcu和第二mcu控制左epb卡钳和右epb卡钳继续进行低附路面控制逻辑的夹紧力操作。
34.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中间”、“长度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
35.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
36.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
37.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。