CN109910847A - 液压和气压结合的汽车防抱死制动电子控制单元及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种液压和气压结合的汽车防抱死制动电子控制单元，包括：输入电路、微型计算机、液压驱动电路、气压驱动电路，输入电路与微型计算机电连接，微型计算机分别与液压驱动电路、气压驱动电路电连接，所述的输入电路将轮速传感器采集到的模拟信号经过滤波、限流以及信号放大处理，并将其传送给微型计算机进行处理、计算，根据处理、计算的结果，通过液压驱动电路、气压驱动电路对相应的车轮电磁阀进行控制。本发明不仅实现液压和气压相结合制动的防抱死电控功能，而且满足了制动力需求及优化了制动效果；集成于该电子控制单元内节省了微型计算机的安装空间；使制动获得更佳效果，能在现有液压制动或气压制动的基础上进行改进来实现。

Description

液压和气压结合的汽车防抱死制动电子控制单元及方法

技术领域

本发明属于汽车电控类技术领域，可实现防抱死制动电控功能，具体涉及一种液压和气压结合的汽车防抱死制动电子控制单元及方法。

背景技术

目前商用车市场已有成熟的汽车防抱死制动电控系统，有液压制动和气压制动两类，但是对汽车前油后气制动系统还没能实现防抱死电控系统。

现有的液压ABS系统，配置为4S4M系统，即4个传感器和4个电磁阀；现有的气压ABS系统，配置较丰富，主要有2S/2M、4S/3M、4S/4M、6S/6M系统。但是针对市场上的液压刹车和气压刹车相结合的车辆，适用于该类车型的防抱死制动电子控制单元，现仍然是空白。

纵观市场需求，推动行业发展，本发明提出了一款液压和气压结合的汽车防抱死制动电子控制单元，满足液压和气压结合制动车辆配置的同时，优化了制动效果及制动力需求，填补了这一领域的空白。

发明内容

为了能够满足液压和气压结合制动车辆的配置，本发明提供一种前液后气的液压和气压结合的汽车防抱死制动电子控制单元(ECU)。本发明所采用的技术方案如下：

液压和气压结合的汽车防抱死制动电子控制单元，包括：输入电路、微型计算机、液压驱动电路、气压驱动电路，输入电路与微型计算机电连接，微型计算机分别与液压驱动电路、气压驱动电路电连接，所述的输入电路将轮速传感器采集到的模拟信号经过滤波、限流以及信号放大处理，并将其传送给微型计算机进行处理、计算，微型计算机根据处理、计算的结果，通过液压驱动电路、气压驱动电路对相应的车轮电磁阀进行控制。

优选地，所述的微型计算机由A/D转换模块、I/O接口模块、内存和CPU组成，其中，A/D转换模块电连接至I/O接口模块实现单向通讯，I/O接口和内存分别电连接至CPU实现双向通讯。输入电路与A/D转换模块电连接，I/O接口模块分别与液压驱动电路、气压驱动电路电连接。

优选地，所述的液压驱动电路中，采用两片低边驱动开关芯片IPG20N06S2L，分别用来控制左前轮和右前轮的电磁阀动作，芯片的输入引脚分别接到微型计算机的I/O引脚，微型计算机通过控制相应I/O引脚的高低电平从而来控制车轮电磁阀的动作。

优选地，所述的气压驱动电路中，采用高边驱动开关芯片BTS724G，分别用来控制左后轮和右后轮的电磁阀动作，芯片的输入引脚分别接到微型计算机的I/O引脚，微型计算机通过控制相应I/O引脚的高低电平从而来控制相应车轮电磁阀的动作。

液压和气压结合的汽车防抱死制动电子控制单元的信号采集方法，包括以下步骤：

步骤1、A/D转换模块初始化；

步骤2、判断A/D转换模块初始化是否已经完成、可以开始进行信号采集，如果是、转下一步，如果否、重复步骤2；

步骤3、判断该AD通道是否正在采集信号，如果是、转下一步，如果否、启用下一AD通道并转步骤2；

步骤4、发送该AD通道地址给CPU；

步骤5、判断A/D转换模块是否忙碌中，如果是、重复步骤5，如果否、转下一步；

步骤6、判断该AD通道是否正在采集信号，如果是、转下一步，如果否、转步骤10；

步骤7、判断该AD通道采集信号是否完毕，如果是、转下一步，如果否、步骤9；

步骤8、停止该AD通道采集信号，清除采集完毕标志，取消采集标志，设置可读取标志，转步骤2；

步骤9、开始采集，设置采集完毕标志，转步骤2；

步骤10、判断该AD通道采集信号是否可读取，如果是、转下一步，如果否、转步骤2；

步骤11、判断该AD通道采集信号是否已读取完，如果是、转下一步，如果否、转步骤13；

步骤12、停止读取，消除读完标志，设置采集标志，清除可读取标志，转步骤2；

步骤13、发送读取命令，设置读完标志，转步骤2。

本发明的有益效果：

1、汽车防抱死制动电子控制单元不仅实现液压和气压相结合制动的防抱死电控功能，而且满足了制动力需求及优化了制动效果。

2、液压驱动控制和气压驱动控制电路全部集成于该电子控制单元内，节省了微型计算机的安装空间。

3、在满足液压和气压结合的制动防抱死功能的同时，使制动获得更佳的效果，能够在现有液压制动或气压制动的基础上进行改进来实现。

附图说明

图1是本发明实施例的系统架构和工作原理示意图；

图2是本发明实施例的电子控制单元结构示意图；

图3是本发明实施例的液压调节器驱动电路示意图；

图4是本发明实施例的气压调节器驱动电路示意图；

图5是本发明实施例的串口电路示意图；

图6是本发明实施例的CAN通讯电路示意图；

图7是本发明实施例的电源管理电路示意图；

图8是本发明实施例的复位电路示意图；

图9是本发明实施例的指示灯控制电路示意图；

图10是本发明实施例的A/D转换流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图，具体说明本发明的实施方式。

如图1所示，是本发明实施例的系统架构和工作原理示意图。图中介绍了整个系统的信号输入模块到处理计算模块，再到输出控制模块。由汽车电源为电子控制单元(ECU)供电，齿圈与轮速传感器产生的轮速信号为模拟信号，轮速信号发送到电子控制单元后、通过ECU将其转换为数字信号。电子控制单元对轮速信号进行数据处理，分别通过双通道液压调节器总成、气压调节器控制其各自连接的制动车轮(分泵)，实现液压和气压相结合制动的防抱死电控功能。电子控制单元还连接有指示灯，指示灯主要是指示ABS的一个故障状态，即为ABS故障指示灯。

如图2所示，是本发明实施例的电子控制单元结构示意图。整个ECU电子控制单元的核心部分为一台由A/D转换模块、I/O接口模块、内存和CPU组成的微型计算机，其中，A/D转换模块电连接至I/O接口模块实现单向通讯，I/O接口和内存分别电连接至CPU实现双向通讯。

整个ECU电子控制单元由输入电路、微型计算机、串口电路、CAN通讯电路、电源管理电路、复位电路、液压驱动电路、气压驱动电路、指示灯控制电路组成。其中，输入电路是将轮速传感器采集到的模拟信号经过滤波、限流以及信号放大处理等，并将其传送给微型计算机进行处理、计算，输入电路与A/D转换模块电连接；

串口电路用于引出串口接口，如果有需要，利用特定工具可通过串口接口读取ECU内部数据；

CAN通讯电路主要用于实现与整车CAN通讯，支持CAN2.0A和CAN2.0B两种报文格式；

电源管理电路增加了电源反接处理策略，避免反向电流对系统元器件造成损坏；

复位电路主要是用于：1、在系统刚上电时，按照一个确定的软硬件初始状态进行工作；2、当整个系统程序运行出错时，可以对其进行复位，使系统重新按照初始状态进行工作；

指示灯控制电路主要由继电器构成，主要用于对灯的一个亮灭进行控制。

液压驱动电路、气压驱动电路、指示灯控制电路分别与I/O接口电连接，串口电路、CAN通讯电路、电源管理电路、复位电路分别与微型计算机的相应I/O接口相连接。

本申请重点对液压驱动电路、气压驱动电路进行了技术改进，下面具体介绍各电路结构如下：

如图3所示，是本发明实施例的液压调节器驱动电路示意图。在液压驱动电路中，采用两片低边驱动开关芯片IPG20N06S2L，分别用来控制左前轮和右前轮的电磁阀动作，其工作原理是芯片的输入引脚分别接到微型计算机的I/O引脚，微型计算机通过控制相应I/O引脚的高低电平从而来控制车轮电磁阀的动作。比如当微型计算机控制P46引脚输出高电平、P47引脚输出低电平时，此时输出引脚JO2将接地、JO3悬空，线圈B1将进行工作、线圈K1不工作，从而实现了左前轮减压阀打开、增压阀关闭，最终达到左前轮减压的功能。右前轮则通过控制P44引脚和P45引脚的高低电平状态，从而来实现右前轮的增压、保压及减压功能。

如图4所示，是本发明实施例的气压调节器驱动电路示意图。在气压调节器驱动电路中，采用高边驱动开关芯片BTS724G，分别用来控制左后轮和右后轮的电磁阀动作，其工作原理是芯片的输入引脚分别接到微型计算机的I/O引脚，微型计算机通过控制相应I/O引脚的高低电平从而来控制相应车轮电磁阀的动作。比如当微型计算机控制P42引脚输出低电平、P43引脚输出高电平时，此时输出引脚JO2将悬空、JO3将接到电源，线圈B1将进行不工作、线圈K1工作，从而实现了左后轮排气阀关闭、进气阀关闭，最终达到左后轮保压的功能。右后轮则通过控制P40引脚和P41引脚的高低电平状态，从而来实现右后轮的增压、保压及减压功能。

如图5所示，是本发明实施例的串口电路示意图。该电路模块主要使用TRS3232EQPWRQ1芯片，其中RXD0和TXD0引脚与微型计算机的相应I/O接口相连接，用于实现与微型计算机的串行通讯。

如图6所示，是本发明实施例的CAN通讯电路示意图。该电路模块主要使用SN65HVDA1040AQDRQ1芯片，其中TXCAN和RXCAN引脚与微型计算机的相应I/O接口相连接，用于实现与微型计算机的之间的CAN通讯。

如图7所示，是本发明实施例的电源管理电路示意图。该电路模块主要使用IRF740芯片和TLE4275QKTTRQ1芯片将外部输入的直流12V或24V电压转换为供ECU使用的5V电压。

如图8所示，是本发明实施例的复位电路示意图。复位电路的目的就是在上电的瞬间提供一个与正常工作状态下相反的电平。一般利用电容电压不能突变的原理，将电容与电阻串联，上电时刻、电容没有充电，两端电压为零，此时提供复位脉冲，电源不断地给电容充电，直至电容两端电压为电源电压，电路进入正常工作状态。

如图9所示，是本发明实施例的指示灯控制电路示意图。该电路模块主要使用IRF740场效应管来驱动指示灯工作。

本实施例中，微型计算机通过接收输入电路发送过来的轮速模拟信号，进而通过A/D转换模块将其轮速信号进行A/D转换；模拟信号转换成数字信号后，通过I/O接口模块发送给CPU，CPU则对其进行一系列的计算和分析，根据四个轮速传感器的轮速来进行计算、得出当前的整车减速度和滑移率，判断出当前每个车轮的抱死状况，从而通过I/O接口模块来控制对应液压驱动电路、气压驱动电路，进而控制车轮电磁阀的打开和关闭。该计算方法是现有的ABS技术方法，已经成熟运用于现有ABS产品中，在此不再详细供述。

如图10所示，是本发明实施例的A/D转换流程示意图。液压和气压结合的汽车防抱死制动电子控制单元的信号采集方法，包括以下步骤：

步骤1、A/D转换模块初始化；

步骤2、判断A/D转换模块初始化是否已经完成、可以开始进行信号采集，如果是、转下一步，如果否、重复步骤2；

步骤3、判断该AD通道是否正在采集信号，如果是、转下一步，如果否、启用下一AD通道并转步骤2；

步骤4、发送该AD通道地址给CPU；

步骤5、判断A/D转换模块是否忙碌中，如果是、重复步骤5，如果否、转下一步；

步骤6、判断该AD通道是否正在采集信号，如果是、转下一步，如果否、转步骤10；

步骤7、判断该AD通道采集信号是否完毕，如果是、转下一步，如果否、步骤9；

步骤8、停止该AD通道采集信号，清除采集完毕标志，取消采集标志，设置可读取标志，转步骤2；

步骤9、开始采集，设置采集完毕标志，转步骤2；

步骤10、判断该AD通道采集信号是否可读取，如果是、转下一步，如果否、转步骤2；

步骤11、判断该AD通道采集信号是否已读取完，如果是、转下一步，如果否、转步骤13；

步骤12、停止读取，消除读完标志，设置采集标志，清除可读取标志，转步骤2；

步骤13、发送读取命令，设置读完标志，转步骤2。

本发明中，AD转换模块使用多个AD通道进行数模转换，AD转换是现有的电路知识，在此不再详细描述。

整的来说，电子控制单元对接收到的轮速信号进行处理、计算，进而对相应的车轮电磁阀进行控制，最后实现前液后气制动防抱死的电控功能。

Claims (7)

1.液压和气压结合的汽车防抱死制动电子控制单元，包括：输入电路、微型计算机、液压驱动电路、气压驱动电路，输入电路与微型计算机电连接，微型计算机分别与液压驱动电路、气压驱动电路电连接，其特征在于，所述的输入电路将轮速传感器采集到的模拟信号经过滤波、限流以及信号放大处理，并将其传送给微型计算机进行处理、计算，微型计算机根据处理、计算的结果，通过液压驱动电路、气压驱动电路对相应的车轮电磁阀进行控制。

2.根据权利要求1所述的液压和气压结合的汽车防抱死制动电子控制单元，其特征在于，所述的微型计算机由A/D转换模块、I/O接口模块、内存和CPU组成，其中，A/D转换模块电连接至I/O接口模块实现单向通讯，I/O接口和内存分别电连接至CPU实现双向通讯。

3.根据权利要求2所述的液压和气压结合的汽车防抱死制动电子控制单元，其特征在于，输入电路与A/D转换模块电连接，I/O接口模块分别与液压驱动电路、气压驱动电路电连接。

4.根据权利要求1所述的液压和气压结合的汽车防抱死制动电子控制单元，其特征在于，所述的液压驱动电路中，采用两片低边驱动开关芯片IPG20N06S2L，分别用来控制左前轮和右前轮的电磁阀动作，芯片的输入引脚分别接到微型计算机的I/O引脚，微型计算机通过控制相应I/O引脚的高低电平从而来控制车轮电磁阀的动作。

5.根据权利要求1所述的液压和气压结合的汽车防抱死制动电子控制单元，其特征在于，所述的气压驱动电路中，采用高边驱动开关芯片BTS724G，分别用来控制左后轮和右后轮的电磁阀动作，芯片的输入引脚分别接到微型计算机的I/O引脚，微型计算机通过控制相应I/O引脚的高低电平从而来控制相应车轮电磁阀的动作。

6.根据权利要求2－5任一项所述的液压和气压结合的汽车防抱死制动电子控制单元，其特征在于，还包括：串口电路、CAN通讯电路、电源管理电路、复位电路、指示灯控制电路；

串口电路用于引出串口接口，如果有需要，利用特定工具可通过串口接口读取ECU内部数据；

CAN通讯电路主要用于实现与整车CAN通讯，支持CAN2.0A和CAN2.0B两种报文格式；

电源管理电路增加了电源反接处理策略，避免反向电流对系统元器件造成损坏；

复位电路用于当整个系统程序运行出错时，可以对其进行复位，使系统重新按照初始状态进行工作；

指示灯控制电路由继电器构成，用于对灯的一个亮灭进行控制，指示灯控制电路与I/O接口模块电连接；

串口电路、CAN通讯电路、电源管理电路、复位电路分别与微型计算机的相应I/O接口相连接。

7.液压和气压结合的汽车防抱死制动电子控制单元的信号采集方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、A/D转换模块初始化；

步骤2、判断A/D转换模块初始化是否已经完成、可以开始进行信号采集，如果是、转下一步，如果否、重复步骤2；

步骤3、判断该AD通道是否正在采集信号，如果是、转下一步，如果否、启用下一AD通道并转步骤2；

步骤4、发送该AD通道地址给CPU；

步骤5、判断A/D转换模块是否忙碌中，如果是、重复步骤5，如果否、转下一步；

步骤6、判断该AD通道是否正在采集信号，如果是、转下一步，如果否、转步骤10；

步骤7、判断该AD通道采集信号是否完毕，如果是、转下一步，如果否、步骤9；

步骤8、停止该AD通道采集信号，清除采集完毕标志，取消采集标志，设置可读取标志，转步骤2；

步骤9、开始采集，设置采集完毕标志，转步骤2；

步骤10、判断该AD通道采集信号是否可读取，如果是、转下一步，如果否、转步骤2；

步骤11、判断该AD通道采集信号是否已读取完，如果是、转下一步，如果否、转步骤13；

步骤12、停止读取，消除读完标志，设置采集标志，清除可读取标志，转步骤2；

步骤13、发送读取命令，设置读完标志，转步骤2。