CN117388517A - 轮速信号处理电路、车辆及方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及汽车工业领域，特别涉及一种轮速信号处理电路、车辆及方法。其中，电路包括：用于采集车轮转动时的电流信号的采集组件；用于将电流信号转化为数字脉冲信号和数字脉冲信号对应的模拟信号的处理组件；与处理组件相连的控制组件，用于根据数字脉冲信号和数字脉冲信号对应的模拟信号生成车轮的当前轮速和轮速方向。由此，通过该轮速信号处理电路，解决了现阶段信号处理方式难以用单独模拟电路摘出进行设计以及采用元器件数目较多，导致布局难度较大等问题，实现轮速信号的质量控制，减少元器件数量，降低了成本，同时提高了信号处理的准确度。

Description

轮速信号处理电路、车辆及方法

技术领域

本申请涉及汽车工业领域，特别涉及一种轮速信号处理电路、车辆及方法。

背景技术

随着汽车制动系统安全性、可靠性的要求越来越高，在汽车电子控制器应用中，轮速信号的采集与处理成为非常重要的一部分，目前市场上T3轮速传感器慢慢替代了原有的常规霍尔传感器，T3传感器包含轮速信号、方向信号以及各类诊断信息，由于汽车控制器对轮速信号的准确率要求较高，所以轮速信号的处理尤为关键。

相关技术中，对于T3轮速传感器基本采用电压跟随方式的供电方案，12V供电系统通过LDO(Low Dropout Regulator，低压差线性稳压器)完成电压转化直接输入到轮速传感器的正极，轮速信号处理方案基本是采用电流镜法或者双比较器法。

然而，电流镜法主要放在集成芯片内部，难以用单独模拟电路摘出进行设计；而双比较器法采用两个比较器对三个不同幅值的电流信号进行处理，器件数目较多，PCB(Printed Circuit Board，印制电路板)布局难度大，亟待解决。

发明内容

本申请提供一种轮速信号处理电路、车辆及方法，以解决现阶段信号处理方式难以用单独模拟电路摘出进行设计以及采用元器件数目较多，导致布局难度较大等问题，实现轮速信号的质量控制，减少元器件数量，降低了成本，同时提高了信号处理的准确度。

为达到上述目的，本申请第一方面实施例提出一种轮速信号处理电路，包括：

采集组件，用于采集车轮转动时的电流信号；

处理组件，用于将所述电流信号转化为数字脉冲信号和所述数字脉冲信号对应的模拟信号；以及

控制组件，所述控制组件与所述处理组件相连，用于根据所述数字脉冲信号和所述数字脉冲信号对应的模拟信号生成所述车轮的当前轮速和轮速方向。

根据本申请的一个实施例，所述采集组件为T3轮速传感器。

根据本申请的一个实施例，所述轮速信号处理电路，还包括：

供电组件，所述供电组件与所述采集组件相连，用于为所述采集组件供电。

根据本申请的一个实施例，所述供电组件包括：

第一二极管，所述第一二极管的阳极与第一电源相连；

第一三极管，所述第一三极管的集电极与所述第一二极管的阴极相连；

第一电阻，所述第一电阻的一端与所述第一三极管的发射极相连，所述第一电阻的另一端与所述采集组件相连；

第二电阻，所述第二电阻的一端与所述第一二极管的阴极相连，所述第二电阻的另一端接地；

第二二极管，所述第二二极管的阳极与所述第二电阻的另一端相连，所述第二二极管的阴极与所述第一三极管的基极相连；

第二三极管，所述第二三极管的基极与所述第一三极管的发射极相连，所述第二三极管集电极与所述第一电阻的另一端相连，所述第二三极管的发射极与所述第二二极管的阳极相连。

根据本申请的一个实施例，所述供电组件，还包括：

电容，所述电容的一端接地，所述电容的另一端分别与所述第一电阻的另一端和第二电源相连。

根据本申请的一个实施例，所述第一三极管和所述第二三极管均为PNP三极管。

根据本申请的一个实施例，所述处理组件，包括：

第三电阻，所述第三电阻的一端与所述采集组件相连，所述第三电阻的另一端接地；

第四电阻，所述第四电阻的一端与所述第三电阻的另一端相连，所述第四电阻的另一端与所述控制组件相连；

比较器，所述比较器的同相输入端与所述采集组件相连，所述比较器的反相输入端与第三电源相连，所述比较器的输出端与所述控制组件相连，所述比较器的电源输入端与直流电源相连；

第五电阻，所述第五电阻的一端与所述比较器的第一输入端相连，所述第五电阻的另一端与所述电源输入端相连。

根据本申请的一个实施例，所述控制组件，包括：

解析单元，用于解析所述数字脉冲信号的频率、占空比和时间，得到频率解析结果、占空比解析结果和时间解析结果；

识别单元，用于识别所述数字脉冲信号对应的模拟信号的幅值，得到幅值识别结果；

控制单元，用于根据所述频率解析结果、所述占空比解析结果、所述时间解析结果和所述幅值识别结果生成所述当前轮速和所述轮速方向。

根据本申请实施例提出的轮速信号处理电路，通过采集组件可以采集车轮转动时的电流信号，通过处理组件可以将电流信号转化为数字脉冲信号和数字脉冲信号对应的模拟信号，通过控制组件可以根据数字脉冲信号和数字脉冲信号对应的模拟信号生成车轮的当前轮速和轮速方向。由此，通过该轮速信号处理电路，解决了现阶段信号处理方式难以用单独模拟电路摘出进行设计以及采用元器件数目较多，导致布局难度较大等问题，实现轮速信号的质量控制，减少元器件数量，降低了成本，同时提高了信号处理的准确度。

为达到上述目的，本申请第二方面实施例提出一种车辆，包括第一方面实施例所述的轮速信号处理电路。

为达到上述目的，本申请第三方面实施例提出一种轮速信号处理方法，采用第一方面实施例所述的轮速信号处理电路，包括以下步骤：

通过所述采集组件采集车轮转动时的电流信号；

通过所述处理组件将所述电流信号转化为数字脉冲信号和所述数字脉冲信号对应的模拟信号；以及

通过所述控制组件根据每个所述车轮对应的所述数字脉冲信号和所述数字脉冲信号对应的模拟信号生成所述车轮的当前轮速和轮速方向。

根据本申请实施例提出的轮速信号处理方法，解决了现阶段信号处理方式难以用单独模拟电路摘出进行设计以及采用元器件数目较多，导致布局难度较大等问题，实现轮速信号的质量控制，减少元器件数量，降低了成本，同时提高了信号处理的准确度。

本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本申请实施例提供的一种轮速信号处理电路的方框示意图；

图2为根据本申请的一个实施例的供电组件的整体拓扑示意图；

图3为根据本申请的一个实施例的供电组件部分的电路的连接示意图；

图4为根据本申请的一个实施例的处理组件部分的电路的连接示意图；

图5为根据本申请的一个实施例的轮速信号处理流程的方框示意图；

图6为根据本申请的一个实施例的轮速信号处理电路的连接示意图；

图7为根据本申请实施例的轮速信号处理方法的流程图。

附图标记：10-轮速信号处理电路、100-采集组件、200-处理组件、300-控制组件、400-供电组件、401-微控制单元、402-MOS管、403-电源转换单元、404-诊断单元、D1-第一二极管、Q1-第一三极管、R1-第一电阻、R2-第二电阻、D2-第二二极管、Q2-第二三极管、C1-电容、R3-第三电阻、R4-第四电阻、U1-比较器、R5-第五电阻。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

下面参照附图描述根据本申请实施例提出的轮速信号处理电路、车辆及方法，首先将参照附图描述根据本申请实施例提出的轮速信号处理电路。

图1是本申请一个实施例的轮速信号处理电路的方框示意图。

如图1所示，该轮速信号处理电路10包括：采集组件100、处理组件200和控制组件300。其中，采集组件100，用于采集车轮转动时的电流信号；处理组件200，用于将电流信号转化为数字脉冲信号和数字脉冲信号对应的模拟信号；控制组件300与处理组件200相连，用于根据数字脉冲信号和数字脉冲信号对应的模拟信号生成车轮的当前轮速和轮速方向。

其中，在一些实施例中，采集组件100为T3轮速传感器。

具体而言，特别是在ABS(Anti-lock Brake System，防抱死制动系统)或ESC(Electronic-Stability-Controller，车身电子稳定控制系统)或EPBI(ElectricalParkbrake Brake Integrated，集成化电子驻车制动系统)等制动系统中，T3轮速传感器(即采集组件100)可以采集车轮转动时的电流信号，用于整体系统的信号输入，处理组件200可以将电流信号转化为控制组件300能够识别的数字脉冲信号(如图1所示的方波)和数字脉冲信号对应的模拟信号(如图1所示的模拟信号)，控制组件300可以根据数字脉冲信号和数字脉冲信号对应的模拟信号实现对电流信号的解析，得到车轮的当前轮速和轮速方向。

此外，在一些实时例中，轮速信号处理电路10还包括：与采集组件100相连的供电组件400，用于为采集组件100供电。

如图2所示，图2为供电组件400的整体拓扑示意图，供电组件400由微控制单元401、MOS管402、电源转换单元403和诊断单元404组成，其中，MOS管402的第一输入端、电源转换单元403的输入端和诊断单元404的输入端均与微控制单元401的输出端电性连接，微控制单元401的输入端与点火信号(即第一电源)电性连接，MOS管402的第二输入端与常电12V(即第二电源)电源电性连接。

具体地，为便于本领域技术人员可以进一步了解本申请实施例中的供电组件400的电路结构，下面参照图3做详细说明。

图3为供电组件部分的电路的连接示意图，如图3所示，供电组件400自建分立的线性稳压电路，该电路包括：第一二极管D1、第一三极管Q1、第一电阻R1、第二电阻R2、第二二极管D2和第二三极管Q2。其中，第一二极管D1的阳极与第一电源相连；第一三极管Q1的集电极与第一二极管D1的阴极相连；第一电阻R1的一端与第一三极管Q1的发射极相连，第一电阻R1的另一端与采集组件100相连；第二电阻R2的一端与第一二极管D1的阴极相连，第二电阻R2的另一端接地；第二二极管D2的阳极与第二电阻R2的另一端相连，第二二极管D2的阴极与第一三极管Q1的基极相连；第二三极管Q2的基极与第一三极管Q1的发射极相连，第二三极管Q2集电极与第一电阻R1的另一端相连，第二三极管Q2的发射极与第二二极管D2的阳极相连。

其中，在一些实施例中，第一三极管Q1和第二三极管Q2均为PNP三极管。

此外，在一些实施例中，供电组件400还包括电容C1，电容C1的一端接地，电容C1的另一端分别与第一电阻R1的另一端和第二电源相连。

需要说明的是，第一电源VBAT为点火信号产生的，第二电源V_SUP为常电12V电源；第一二极管D1为防反二极管，第二二极管D2为稳压二极管，通过改变不同稳压值可以实现电路不同电压的输出配置，以满足不同传感器的电气需求，达到对传感器电气要求的高兼容、全范围适应的特点；第一三极管Q1为调整管，第二三极管Q2为开关三极管，可以实现T3传感器供电通断的自动控制；第一电阻R1为过流门限设置电阻，通过改变阻值大小可以实现整个T3传感器供电回路的过流阈值调整，从而进一步提升电路的兼容性和安全性。

进一步地，在一些实施例中，如图4所示，处理组件200以比较器U1为核心构建的轮速传感器信号处理电路，包括：第三电阻R3、第四电阻R4、比较器U1和第五电阻R5。其中，第三电阻R3的一端与采集组件100相连，第三电阻R3的另一端接地；第四电阻R4的一端与第三电阻R3的另一端相连，第四电阻R4的另一端与控制组件300相连；比较器U1的同相输入端与采集组件100相连，比较器U1的反相输入端与第三电源相连，比较器201的输出端与控制组件300相连，比较器201的电源输入端与直流电源相连；第五电阻R5的一端与比较器U1的第一输入端相连，第五电阻R5的另一端与电源输入端相连。

其中，第三电源Vref可以提供比较阈值电压，通过配比此引脚串并联的电阻来改变电压值，不同的电压值可以实现对于不同传感器的比较门限配置；直流电源VCC为比较器U1进行供电，通过改变供电电压值大小可以实现对不同控制组件300的采集电压兼容；第三电阻R3可以实现电流信号到电压信号(即数字脉冲信号和数字脉冲信号对应的模拟信号)的转化，第四电阻R4和第五电阻R5起到分压的作用，实现数字脉冲信号与模拟信号之间的对应。

进一步地，在一些实施例中，控制组件300包括：解析单元、识别单元和控制单元。其中，解析单元用于解析数字脉冲信号的频率、占空比和时间，得到频率解析结果、占空比解析结果和时间解析结果；识别单元用于识别数字脉冲信号对应的模拟信号的幅值，得到幅值识别结果；控制单元用于根据频率解析结果、占空比解析结果、时间解析结果和幅值识别结果生成当前轮速和轮速方向。

为便于本领域技术人员可以进一步了解本申请实施例中的信号处理过程，接下来结合图5做进一步说明。

具体而言，如图5所示，处理组件200可以接收采集组件100采集的电流信号，并将电流信号转化为数字脉冲信号和数字脉冲信号对应的模拟信号，也就是说，处理组件200将单个车轮转动时的电流信号转化为第一路信号(即数字脉冲信号)和第二路信号(即数字脉冲信号对应的模拟信号)，其中，第一路信号为捕获采集信号，第二路信号为AD采集信号。比较器U1可以输出第一路信号发送至控制组件300，第一路信号可以捕获信号的上升沿和下降沿，通过解析单元对第一路信号的频率、占空比和时间进行解析，以得到频率解析结果、占空比解析结果和时间解析结果，第二路信号在捕获信号的上升沿后，通过识别单元模拟“看门狗”或者设置阈值的方式识别信号的电压幅值，得到幅值识别结果，最终通过控制单元基于频率解析结果、占空比解析结果、时间解析结果和幅值识别结果得到当前轮速和轮速方向。

处理组件200的信号处理方式为在定周期的轮询中，通过对数字脉冲信号中的上升沿或下降沿的计数计算瞬时的轮速；在判断出电压幅值为ICCM时，同样通过轮询的方式实现，对AK协议信号进行采集时，通过脉冲捕获的计数器值来解析AK协议，以得到轮速方向。

综上，轮速处理信号电路10的整体连接示意图可以参照图6，T3传感器(即采集组件100)的供电电源前级(即供电组件400)采用开关控制整版供电，安全可靠，同时采用自搭的稳压电路，能够实现稳定的传感器供电，器件成本低，易于调整、普适性强；处理组件200通过电阻进行电流信号到电压信号的转化，合理配置电阻电容数值，实现T3传感器轮速信号的质量控制，以满足不同的电气环境要求；并且在单比较器的硬件基础上，采用硬件可调的电压阈值触发，将电源电压调节为信息信号的电压最大值，并作为阈值电压与比较器的负极相连，通过比较器实现速度信号和信息信号的区分，节省元器件数量、成本的同时提高了控制组件300对轮速信号进行解析的准确度。

根据本申请实施例提出的轮速信号处理电路，通过采集组件可以采集车轮转动时的电流信号，通过处理组件可以将电流信号转化为数字脉冲信号和数字脉冲信号对应的模拟信号，通过控制组件可以根据数字脉冲信号和数字脉冲信号对应的模拟信号生成车轮的当前轮速和轮速方向。由此，通过该轮速信号处理电路，解决了现阶段信号处理方式难以用单独模拟电路摘出进行设计以及采用元器件数目较多，导致布局难度较大等问题，实现轮速信号的质量控制，减少元器件数量，降低了成本，同时提高了信号处理的准确度。

本申请实施例还提供一种车辆，该车辆包括如图1实施例的轮速信号处理电路。

综上，本申请实施例提出的车辆，通过轮速信号处理电路，解决了现阶段信号处理方式难以用单独模拟电路摘出进行设计以及采用元器件数目较多，导致布局难度较大等问题，实现轮速信号的质量控制，减少元器件数量，降低了成本，同时提高了信号处理的准确度。

其次参照附图描述根据本申请实施例提出的轮速信号处理方法。

图7是本申请一个实施例的轮速信号处理方法的流程图，该方法采用图1实施例的轮速信号处理电路。

如图7所示，该轮速信号处理方法包括以下步骤：

步骤S701，通过采集组件采集车轮转动时的电流信号。

步骤S702，通过处理组件将电流信号转化为数字脉冲信号和数字脉冲信号对应的模拟信号。

步骤S703，通过控制组件根据每个车轮对应的数字脉冲信号和数字脉冲信号对应的模拟信号生成车轮的当前轮速和轮速方向。

需要说明的是，前述对轮速信号处理电路实施例的解释说明也适用于该实施例的轮速信号处理方法，此处不再赘述。

根据本申请实施例提出的轮速信号处理方法，解决了现阶段信号处理方式难以用单独模拟电路摘出进行设计以及采用元器件数目较多，导致布局难度较大等问题，实现轮速信号的质量控制，减少元器件数量，降低了成本，同时提高了信号处理的准确度。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“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。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不是必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种轮速信号处理电路，其特征在于，包括：

采集组件，用于采集车轮转动时的电流信号；

处理组件，用于将所述电流信号转化为数字脉冲信号和所述数字脉冲信号对应的模拟信号；以及

控制组件，所述控制组件与所述处理组件相连，用于根据所述数字脉冲信号和所述数字脉冲信号对应的模拟信号生成所述车轮的当前轮速和轮速方向。

2.根据权利要求1所述的轮速信号处理电路，其特征在于，所述采集组件为T3轮速传感器。

3.根据权利要求1或2所述的轮速信号处理电路，其特征在于，还包括：

供电组件，所述供电组件与所述采集组件相连，用于为所述采集组件供电。

4.根据权利要求3所述的轮速信号处理电路，其特征在于，所述供电组件包括：

第一二极管，所述第一二极管的阳极与第一电源相连；

第一三极管，所述第一三极管的集电极与所述第一二极管的阴极相连；

第一电阻，所述第一电阻的一端与所述第一三极管的发射极相连，所述第一电阻的另一端与所述采集组件相连；

第二电阻，所述第二电阻的一端与所述第一二极管的阴极相连，所述第二电阻的另一端接地；

第二二极管，所述第二二极管的阳极与所述第二电阻的另一端相连，所述第二二极管的阴极与所述第一三极管的基极相连；

第二三极管，所述第二三极管的基极与所述第一三极管的发射极相连，所述第二三极管集电极与所述第一电阻的另一端相连，所述第二三极管的发射极与所述第二二极管的阳极相连。

5.根据权利要求4所述的轮速信号处理电路，其特征在于，所述供电组件，还包括：

电容，所述电容的一端接地，所述电容的另一端分别与所述第一电阻的另一端和第二电源相连。

6.根据权利要求5所述的轮速信号处理电路，其特征在于，所述第一三极管和所述第二三极管均为PNP三极管。

7.根据权利要求1所述的轮速信号处理电路，其特征在于，所述处理组件，包括：

第三电阻，所述第三电阻的一端与所述采集组件相连，所述第三电阻的另一端接地；

第四电阻，所述第四电阻的一端与所述第三电阻的另一端相连，所述第四电阻的另一端与所述控制组件相连；

比较器，所述比较器的同相输入端与所述采集组件相连，所述比较器的反相输入端与第三电源相连，所述比较器的输出端与所述控制组件相连，所述比较器的电源输入端与直流电源相连；

第五电阻，所述第五电阻的一端与所述比较器的第一输入端相连，所述第五电阻的另一端与所述电源输入端相连。

8.根据权利要求1所述的轮速信号处理电路，其特征在于，所述控制组件，包括：

解析单元，用于解析所述数字脉冲信号的频率、占空比和时间，得到频率解析结果、占空比解析结果和时间解析结果；

识别单元，用于识别所述数字脉冲信号对应的模拟信号的幅值，得到幅值识别结果；

控制单元，用于根据所述频率解析结果、所述占空比解析结果、所述时间解析结果和所述幅值识别结果生成所述当前轮速和所述轮速方向。

9.一种车辆，其特征在于，包括：如权利要求1-8中任一项所述的轮速信号处理电路。

10.一种轮速信号处理方法，其特征在于，采用如权利要求1-8中任一项所述的轮速信号处理电路，其中，所述方法包括以下步骤：

通过所述采集组件采集车轮转动时的电流信号；

通过所述处理组件将所述电流信号转化为数字脉冲信号和所述数字脉冲信号对应的模拟信号；以及

通过所述控制组件根据每个所述车轮对应的所述数字脉冲信号和所述数字脉冲信号对应的模拟信号生成所述车轮的当前轮速和轮速方向。