线控制动故障容错系统设计

李 明，张凤登

（上海理工大学光电信息与计算机工程学院，上海 200093）

0 引言

制动性能是检验汽车安全性能的一个重要指标。相较于传统制动方式，线控制动（Brake-by-Wire，BBW）具有显著优势。例如与液压制动系统相比，线控制动系统连接装置大幅度减少，很多机械部件用线束代替，既减轻了车身重量又降低了车辆维修的复杂度［1-4］。然而，由于汽车行驶环境具有不确定性，线控制动系统需要采集并处理大量信息，信息传输的安全性、可靠性与高效性是需要重点关注的问题［5-6］。文献［7］将CAN 总线应用于汽车线控制动系统中，提出了系统以及各节点间的电路设计方案，简化了系统结构，提高了可靠性。由于CAN 通信协议没有冗余性，当通信系统发生故障时，整个系统都会瘫痪，因此系统安全性十分不足［8-11］。文献［12］将FlexRay 总线应用于嵌入式线控制动系统中，设计了2 个FlexRay 节点，可实现对两个电机的制动作用。

本文将具有较高传输速率、较佳安全容错性的FlexRay通信网络运用于汽车线控制动系统中，提出汽车4 个车轮同时制动的硬件设计方案与软件故障容错策略，以提高制动系统的传输速率、安全性以及可靠性，克服液压制动系统的不足。

1 系统方案设计

1.1 硬件冗余方案

系统共设计9 个节点，整体架构如图1 所示，包括中央控制节点（MCU）冗余、总线传输通道冗余、传感器冗余等。该系统使用双模冗余提供备份以增加安全性，其显著特点为在汽车正常行驶过程中，两个MCU 分别控制前后轮制动，其中FMCU 控制前车轮，RMCU 控制后车轮，二者互相监视。……