CN108284873B - 一种具有角速度can总线数据识别的电液泵ecu - Google Patents

一种具有角速度can总线数据识别的电液泵ecu Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种具有角速度CAN总线数据识别的电液泵ECU，其特点是包括稳压电路、CAN总线电路、温度检测电路、EEPROM存储电路、主控微处理器CPU及外围电路及外围电路、模拟角速度信号输出电路；稳压电路提供可靠的工作电压，CAN总线电路将车载CAN总线数据连接到外围电路作为控制是依据，温度检测电路将工作环境温度变化输入主控微处理器CPU作为温度保护操作，EEPROM存储电路与主控微处理器CPU进行数据交换；主控微处理器CPU将控制变量通过模拟角速度信号输出电路连接到被控电动液压助力转向泵。它使三插式电控液压助力转向泵具有两插式电液泵同样的工作性能，从而实现三插式电液泵对两插式电液泵在轿车上的替代。

Description

一种具有角速度CAN总线数据识别的电液泵ECU
技术领域
本发明涉及汽车控制电子领域，具体涉及一种具有角速度CAN总线数据识别的电液泵ECU。
背景技术
随着中国经济发展和人们生活水平的提高，中国已经成为汽车销量第一大国，绝大多数汽车配有汽车电子转向助力装置，汽车电控助力转向泵能向转向器提供液压助力，使驾驶员转向操作更省力，便于控制，提高了行驶的安全性。
目前，转向泵在各种乘用车上普遍应用，市场上广泛存在同一外形的三插式电液泵与两插式电液泵。只是它们所具有的年代或车型不同，其安装尺寸完全一样。三插式电液泵三个插头分别为控制局域网CAN总线通讯插头、车载电瓶输入插头、转向盘角速度传感器信号接收插头；两插式电液泵只有CAN总线信号通讯插头和车载电瓶输入插头。三插式电液泵的转向盘角速度信号由安装在轿车转向柱上的角速度传感器直接发送到泵体，作为控制泵的转速依据。该角速度传感器电路相对简单，供电电压来自被控电液泵。而原安装两插式电液泵的轿车则不同，其转向盘角速度信号没有直接连接到泵体，该传感器电路相对复杂，供电电压直接取自车载电瓶，角速度传感器本身需要独立的微处理器CPU进行信号处理，微处理器CPU将转向盘转动时的变化值转换成数据包，通过CAN总线的通讯口发送到车载CAN总线上。因为电液泵ECU挂在该CAN总线上，所以当电液泵ECU获得该信号后，就可以控制电液泵的运行。
鉴于如上差异，在应用过程中存在以下不足：
虽然不同车型车载原装的电液泵三插式、两插式同时存在，并且安装尺寸完全一致，但是相互间是不能直接取代的。当三插式电液泵安装在原两插式电液泵的轿车上时，由于该泵电控单元无法识别通过CAN总线传输过来的转向盘角速度信号，自身判定为角速度信号缺失，此时，该三插式电液泵进入一种故障运行模式，在轿车转向发生时虽然电控液压转向助力泵提供助力，但电控转向泵转速不会随转向盘角速度的改变而改变，仅仅维持在低速运行状态，驾驶员既无手感，也不轻便。
目前，汽车配件市场上三插式电液泵存量较多，价格低廉，而含两插式电液泵需求量巨大，适用车型广，无法满足供应。
发明内容
本发明目的旨在为克服现有三插式电液泵和两插式电液泵技术的不足，提供一种具有角速度CAN总线数据识别功能的电液泵ECU，以便使三插式电控液压助力转向泵具有两插式电液泵同样的工作性能，从而实现三插式电液泵对两插式电液泵在轿车上的替代。
为实现上述发明目的，本发明的技术方案是：
一种具有角速度CAN总线数据识别的电液泵ECU，其特征在于：包括汽车点火信号启动稳压电路1、双CAN总线电路2、温度检测电路3、EEPROM存储电路4、主控微处理器CPU及外围电路5、模拟角速度信号输出电路6；汽车点火信号启动稳压电路1提供可靠的工作电压，双CAN总线电路2将CAN总线数据连接到外围电路5作为控制依据，温度检测电路3将工作环境温度变化输入主控微处理器CPU作为温度保护操作，EEPROM存储电路4与主控微处理器CPU进行数据交换；主控微处理器CPU将控制变量通过模拟角速度信号输出电路(6)连接到被控电液泵。
所述各功能模块电路分别为：
汽车点火信号启动稳压电路
选用一专用电源芯片TLE4271-2G，1脚为供电输入端口，外接车载电瓶正极的连接点B，连接点B与地之间跨接电容C33；IG为汽车点火信号，连接电阻R18和电容C58，电阻R18另一端连接该芯片的2脚控制其工作状态；3脚与主控微处理器CPU的62脚相连，同时对地跨接电容C50；4脚接地；5脚接电容C6、C61，电容C6、C61的另一端同时接地；6脚连接主控微处理器CPU的38脚；7脚为输出端，对地接电容C65、C53；
双CAN总线电路
双CAN总线电路是助力控制信号的入口，电液泵ECU通过双总线CAN-H1、CAN-L1两端与车载CAN总线信号线连接；即通过PCA82C250T/YM CAN总线收发器芯片将CAN总线信号转化成串口信号，PCA82C250T/YM CAN总线收发器芯片第1脚、第4脚为串口信号的收发引脚与主控微处理器CPU的第27脚、第35脚连接，实现主控微处理器CPU对CAN总线数据的读取；
温度检测电路
热敏下拉电阻R80、R26将供电Vcc分压，分压信号输入到主控微处理器CPU的第19脚，第19脚为模数转换AD采集引脚；热敏下拉电阻R80采用了负温度系数的参数，通过判定分压值监视电液泵ECU的工作环境温度，起到过温保护的作用；
EEPROM存储电路
EEPROM存储电路采用24C04芯片，用于存储单片机的数据；
主控微处理器CPU及外围电路
主控微处理器CPU采用了XC2336B单片机，是专用的汽车芯片，稳定性和抗干扰性强；主控微处理器CPU与外围电路负责电液泵ECU的数据采集、数据处理及控制输出；
模拟角速度信号输出电路由主控微处理器CPU的P2.3、P2.4口输出脉冲控制信号，经三极管Q1、Q2放大连接到接线端子S1和S2，加到接线端子S1和S2的脉冲信号波形相同，相位相差90°其正负值体现出方向盘旋转的方向，变化率则反应角速度的大小。
由所述汽车点火信号启动稳压电路，输出+5V直流电压为电源，主控微处理器CPU启动，通过双CAN总线电路连续接收CAN总线数据，主控微处理器CPU对CAN总线数据处理分为四步：
首先判断CAN总线数据是否为本执行信号，否则重新接收CAN总线数据；
第二步判断该信号是否有变化，即转向盘是否动作，否则重新接收CAN总线数据；
第三步将变化的CAN总线数据进行采集，经主控微处理器CPU进行数模转换后，使CAN数字信号变成为被控电液泵识别的模拟脉冲信号；
第四步将生成的模拟脉冲信号发送到被控电液泵的角速度信号接收端；完成助力转向。
本发明的突出地实质性特点和显著效果是：
通过将一种具有角速度CAN总线数据识别功能的电液泵ECU与含三插式电控液压助力转向泵的连接，使三插式电控液压助力转向泵完全具有了识别原轿车CAN总线传输的角速度信号的功能，实现了通过CAN总线传输的角速度信号对三插式被控电液泵的有效控制，进而完成对两插式被控电液泵的替换。
由于这两款被控电液泵具有相同的安装尺寸，直接可以安装，在替代过程中避免了安装所引起的不便，便于推广。
所述电液泵ECU功能扩展，只是对转向盘角速度信号两种模式进行了对应的转换，将总线CAN传输的数字信号通过主控微处理器CPU处理转换成为被控电液泵能够识别的对应的模拟脉冲信号，对其内部的电机控制不做更改，保证了控制机理的可靠性和完整性。不会给轿车的运行带来安全隐患。
附图说明
图1为电液泵ECU各部分功能模块总框图。
图2为稳压电路原理图。
图3为双CAN总线电路原理图。
图4为温度检测电路原理图。
图5为EEPROM电路原理图。
图6为微处理器及外围电路原理图。
图7为模拟角速度信号输出电路原理图。
图8为本单元运行过程流程图。
图1中：汽车点火信号启动稳压电路1，双总线CAN电路2，温度检测电路3，EEPROM存储电路4，主控微处理器CPU及外围电路5，模拟角速度信号输出电路6。
具体实施方式
以下结合附图详细叙述本发明的具体实施方式
如图1所示,本发明包含了汽车点火信号启动稳压电路1、双CAN总线电路2、温度检测电路3、EEPROM电路4、主控微处理器CPU及外围电路5、角速度控制输出电路6等六大功能模块；所述汽车点火信号启动稳压电路1提供可靠的工作电压，双CAN总线电路2将CAN总线数据连接到外围电路5作为控制依据，温度检测电路3将工作环境温度变化输入主控微处理器CPU作为温度保护操作，EEPROM电路4与主控微处理器CPU进行数据交换；主控微处理器CPU将模数转换变量通过模拟角速度信号输出电路6连接到被控电液泵。其具体电特性如下：
汽车点火信号启动稳压电路
如图2所示，本汽车点火信号启动稳压电路选用专用电源芯片TLE4271-2G，1脚为供电输入端口，外接车载电瓶正极的连接点B，连接点B与地之间跨接电容C33；IG为汽车点火信号，连接电阻R18和电容C58，电阻R18另一端连接该芯片的2脚控制其工作状态；3脚与主控微处理器CPU的62脚相连，同时对地跨接电容C50；4脚接地；5脚接电容C6、C61，电容C6、C61的另一端同时接地；6脚连接主控微处理器CPU的38脚；7脚为输出端，对地接电容C65、C53。
本汽车点火信号启动稳压电路将车载电瓶电压变换为+5V的稳压，为控制器提供电源。
双CAN总线电路
如图3所示，双CAN总线电路是助力控制信号的入口，电液泵ECU通过双总线CAN-H1、CAN-L1两端与车载总线CAN信号线连接；即通过PCA82C250T/YM CAN总线收发器芯片将CAN总线信号转化成串口信号，PCA82C250T/YM CAN总线收发器芯片第1脚、第4脚为串口信号的收发引脚与主控微处理器CPU的第27脚、第35脚连接，实现主控微处理器CPU对CAN总线数据的交换。
本电液泵ECU包含了两路同样的CAN总线电路和主控微处理器CPU连接，适用与功能扩展。
温度检测电路
如图4所示，热敏下拉电阻R80和R26将供电Vcc分压，分压信号输入到XC2336B单片机的第19脚，第19脚为模数转换AD采集引脚。热敏下拉电阻R80采用了负温度系数的参数，通过判定分压值监视本电液泵ECU的工作环境温度，起到过温保护的作用。
EEPROM存储电路
如图5所示，EEPROM存储电路采用24C04芯片，用于存储单片机的数据。
主控微处理器CPU及外围电路
如图6所示，本主控微处理器CPU采用了XC2336B单片机，是专用的汽车芯片，稳定性和抗干扰性强。主控微处理器CPU与外围电路负责电液泵ECU的数据采集、数据处理及控制输出。
模拟角速度信号输出电路
如图7所示，由主控微处理器CPU的P2.3、P2.4口输出脉冲控制信号，经三极管Q1和Q2放大连接到接线端子S1和S2。加到接线端子S1和S2的脉冲信号波形相同，相位相差90°其正负值体现出方向盘旋转的方向，变化率则反应扭矩的大小。
如图8所示，为本发明一种具有角速度CAN总线数据识别功能的电液泵ECU的工作流程图，其工作过程如下：
首先判断CAN总线数据是否为本执行信号，否则重新接收CAN总线数据；
第二步判断该信号是否有变化，即转向盘是否动作，否则重新接收CAN总线数据；
第三步将变化的CAN总线数据进行采集，经主控微处理器CPU进行数模转换后，使CAN数字信号变成为被控电液泵可识别的角速度信号；
第四步将生成的模拟脉冲信号发送到被控电液泵的角速度信号接收端；完成助力转向。
本发明一种具有角速度CAN总线数据识别的电液泵ECU，由汽车点火信号启动稳压电路，输出+5V直流电压为本控制单元提供电源，主控微处理器CPU启动，通过CAN总线连续接收CAN总线数据，通过程序软件的四步处理，即首先判断该信号是否为执行信号，否则重新接收CAN总线的数据；第二步判断该信号是否有变化，即转向盘是否动作，否则重新接收CAN总线数据；第三步将变化的CAN总线数据进行采集，经主控微处理器CPU进行数模转换后，使采集到的CAN数字信号变成为被控电液泵识别的模拟脉冲信号；第四步将生成的模拟脉冲信号发送到被控电液泵的角速度信号接收端，从而使电液泵ECU驱动被控电液泵完成助力转向。

Claims (2)

1.一种具有角速度CAN总线数据识别的电液泵ECU，包括汽车点火信号启动稳压电路(1)、双CAN总线电路(2)、温度检测电路(3)、EEPROM存储电路(4)、主控微处理器CPU及外围电路(5)、模拟角速度信号输出电路(6)；所述汽车点火信号启动稳压电路(1)提供可靠的工作电压，双CAN总线电路(2)将CAN总线数据连接到外围电路(5)作为控制依据，温度检测电路(3)将工作环境温度变化输入主控微处理器CPU作出温度保护操作，EEPROM存储电路(4)与主控微处理器CPU进行数据交换，主控微处理器CPU将控制变量通过模拟角速度信号输出电路(6)连接到被控电液泵；其特征在于：所述各功能模块电路分别为：
汽车点火信号启动稳压电路
选用一专用电源芯片TLE4271-2G，1脚为供电输入端口，外接车载电瓶正极的连接点B，连接点B与地之间跨接电容C33；IG为汽车点火信号，连接电阻R18和电容C58，电阻R18另一端连接该芯片的2脚控制其工作状态；3脚与主控微处理器CPU的62脚相连，同时对地跨接电容C50；4脚接地；5脚接电容C6、C61，电容C6、C61的另一端同时接地；6脚连接主控微处理器CPU的38脚；7脚为输出端，对地接电容C65、C53；
双CAN总线电路
双CAN总线电路是助力控制信号的入口，电液泵ECU通过双总线CAN-H1、CAN-L1两端与车载CAN总线信号线连接；即通过PCA82C250T/YM CAN总线收发器芯片将CAN总线信号转化成串口信号，PCA82C250T/YM CAN总线收发器芯片第1脚、第4脚为串口信号的收发引脚与主控微处理器CPU的第27脚、第35脚连接，实现主控微处理器CPU对CAN总线数据的读取；
温度检测电路
热敏下拉电阻R80、R26将供电Vcc分压，分压信号输入到主控微处理器CPU的第19脚，第19脚为模数转换AD采集引脚；热敏下拉电阻R80采用了负温度系数的参数，通过判定分压值监视电液泵ECU的工作环境温度，起到过温保护的作用；
EEPROM存储电路
EEPROM存储电路采用24C04芯片，用于存储单片机的数据；
主控微处理器CPU及外围电路
主控微处理器CPU采用了XC2336B单片机，是专用的汽车的芯片，稳定性和抗干扰性强；主控微处理器CPU与外围电路负责电液泵ECU的数据采集、数据处理及控制输出；
模拟角速度信号输出电路
由主控微处理器CPU的P2.3、P2.4口输出脉冲控制信号，经三极管Q1、Q2放大连接到接线端子S1和S2，加到接线端子S1和S2的脉冲信号波形相同，相位相差90°，其正负值体现出方向盘旋转的方向，变化率则反应角速度的大小。
2.根据权利要求1所述一种具有角速度CAN总线数据识别的电液泵ECU，其特征在于：由所述汽车点火信号启动稳压电路，输出+5V直流电压为电源，主控微处理器CPU启动，通过双CAN总线电路连续接收CAN总线数据，主控微处理器CPU对CAN总线数据处理分为四步：
首先判断CAN总线数据是否为本执行信号，否则重新接收CAN总线数据；
第二步判断该信号是否有变化，即转向盘是否动作，否则重新接收CAN总线数据；
第三步将变化的CAN总线数据进行采集，经主控微处理器CPU进行数模转换后，使CAN数字信号变成为被控电液泵识别的模拟脉冲信号；
第四步将生成的模拟脉冲信号发送到被控电液泵的角速度信号接收端；完成助力转向。
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