CN201914234U - 一种应用于汽车防抱死系统的电子控制单元 - Google Patents

Abstract

本实用新型揭示了一种应用于汽车防抱死系统的电子控制单元，包括：主连接接口模块、ABS主控制器、CAN收发器、数据存取器、马达高边驱动、电磁阀高边驱动、电磁阀低边驱动、马达、电磁阀和ABS系统集成芯片，所述的ABS系统集成芯片内设有轮速处理模块、轮速输出模块、系统供电模块、马达高边驱动模块和电磁阀高边驱动模块，所述的ABS主控制器内设有电磁阀低边驱动控制及反馈模块。电路采用模块化设计，各个模块间相对独立，整体性能更可靠，单独模块的升级不会影响其他模块的工作，具有自诊断功能，和发动机、变速器共用故障诊断仪，通过故障诊断仪读取故障码，进行诊断。

Description

一种应用于汽车防抱死系统的电子控制单元

技术领域

本实用新型属于车辆控制和控制系统领域，具体地说其涉及一种汽车防抱死系统的电子控制系统。

背景技术

从汽车诞生时起，车辆制动系统在车辆的安全方面就扮演着至关重要的角色。近年来，随着车辆技术的进步和汽车行驶速度的提高，这种重要性表现得越来越明显。众多的汽车工程师在改进汽车制动性能的研究中倾注了大量的心血。目前关于汽车制动的研究主要集中在制动控制方面，包括制动控制的理论和方法，以及采用新的技术。

最原始的制动控制只是驾驶员操纵一组简单的机械装置向制动器施加作用力，这时的车辆的质量比较小，速度比较低，机械制动虽已满足车辆制动的需要，但随着汽车自身质量的增加，助力装置对机械制动器来说已显得十分必要。这时，开始出现真空助力装置。

随着科学技术的发展及汽车工业的发展，尤其是军用车辆及军用技术的发展，车辆制动有了新的突破，液压制动是继机械制动后的又一重大革新。克莱斯勒的四轮液压制动器于1924年问世。通用和福特分别于1934年和1939年采用了液压制动技术。到20世纪50年代，液压助力制动器才成为现实。

20世纪80年代后期，随着电子技术的发展，世界汽车技术领域最显著的成就就是防抱制动系统(ABS)的实用和推广。这时电子控制系统在防抱死方面起着非常重要的作用。并且代替了过去的机械制动。现有ABS电子控制单元具有以下几个方面的不足：

(1)电路方面没有采用模块化设计，各个电路虽然联系紧密，但只要有电路的一个部分出现问题，便会影响电路其它部分，硬件电路的可靠性降低；

(2)硬件和软件相对独立，没有用软件程序去检测硬件故障。电路较复杂，集成化程度不够高，成本高。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是实现一种整体性能可靠且能够联系紧密，各个模块间的兼容性强，硬件与软件业相对独立，同时还具有检测功能的防抱死控制系统。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：一种应用于汽车防抱死系统的电子控制单元，包括：主连接接口模块、ABS主控制器、CAN收发器、数据存取器、马达高边驱动、电磁阀高边驱动、电磁阀低边驱动、马达、电磁阀和ABS系统集成芯片，所述的ABS系统集成芯片内设有轮速处理模块、轮速输出模块、系统供电模块、马达高边驱动模块和电磁阀高边驱动模块，所述的ABS主控制器内设有电磁阀低边驱动控制及反馈模块。

所述的主连接接口模块主要由电源供电电压、点火信号、轮速传感器信号，刹车信号，CAN通信信号，诊断信号，ABS报警灯信号组成，其与ABS系统集成芯片连接并输出四路轮速信号、电池供电及点火信号予ABS系统集成芯片，同时主连接接口模块与CAN收发器连接并接收、反馈CAN信号。

所述的ABS系统集成芯片将接收的轮速信号经轮速处理模块处理后由轮速输出模块将信号输出至ABS主控制器；ABS系统集成芯片的系统供电模块分别与ABS主控制器和电磁阀低边驱动连接提供电源，同时检测电源电压；ABS系统集成芯片的马达高边驱动模块和电磁阀高边驱动模块分别与马达高边驱动和电磁阀高边驱动连接，接收ABS系统集成芯片和ABS主控制器的信号控制马达高边驱动、电磁阀高边驱动驱动马达和电磁阀。

所述的ABS系统集成芯片与ABS主控制器间由SPI通信线路连接。

所述的ABS主控制器与数据存取器通过SPI通信线路连接，同时与CAN收发器连接并接收、反馈CAN信号，ABS主控制器内的电磁阀低边驱动控制及反馈模块与电磁阀低边驱动连接输出驱动信号和接收反馈信号。

所述的电磁阀低边驱动与电磁阀连接输出电磁阀低边控制信号。

所述的系统供电模块将蓄电池电压转换为5V，3.3V，1.8V三种电压，将3.3V，1.8V输送至ABS主控制器，将5V输送至电磁阀低边驱动。

本实用新型的优点在于：

1、电路采用模块化设计，各个模块间相对独立，整体性能更可靠，单独模块的升级不会影响其他模块的工作。

2、电路所选元器件电气性能好，价格低。

3、电路采用4层板PCB设计，使用表贴元件，双面贴片，结构更紧凑，集成度高，系统小型化更容易。

4、具有自诊断功能，和发动机、变速器共用故障诊断仪，通过故障诊断仪读取故障码，进行诊断。

5、带有CAN总线数据传输模块，与汽车发动机、变速器通信更容易。

附图说明

下面对本实用新型说明书各幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1为本实用新型结构框图；

上述图中的标记均为：

1、主连接接口模块；2、轮速处理模块；3、轮速输出模块；4、系统供电模块；5、马达高边驱动模块；6、电磁阀高边驱动模块；7、ABS系统集成芯片；8、电磁阀低边驱动控制及反馈模块；9、ABS主控制器；10、CAN收发器；11、数据存取器；12、马达高边驱动；13、电磁阀高边驱动；14、电磁阀低边驱动；15、马达；16、电磁阀。

具体实施方式

如图1所示的一种应用于汽车防抱死系统的电子控制单元结构框图可知，此控制单元主要由主连接接口模块1、ABS主控制器9、CAN收发器10、数据存取器11、马达高边驱动12、电磁阀高边驱动13、电磁阀低边驱动14、马达15、电磁阀16和ABS系统集成芯片7。

所述的主连接接口模块1主要由电源供电电压、点火信号、轮速传感器信号，刹车信号，CAN通信信号，诊断信号，ABS报警灯信号组成，在主连接接口模块1的各针脚处接有滤波电容，而且每个信号之间的距离设计合理，抗干扰性强，信号较稳定。主连接接口模块1与ABS系统集成芯片7连接并输出四路轮速信号、电池供电及点火信号予ABS系统集成芯片7，同时主连接接口模块1与CAN收发器10连接并接收、反馈CAN信号。

ABS系统集成芯片7内集成有轮速处理模块2、轮速输出模块3、系统供电模块4、马达高边驱动模块5和电磁阀高边驱动模块6。ABS系统集成芯片7与主连接接口模块1连接并接收电池供电及点火信号和四路轮速传感器信号，这些轮速信号经轮速处理模块2处理后发送给轮速输出模块3，然后由轮速输出模块3将轮速信号进一步处理后发送给ABS主控制器9。ABS系统集成芯片7的系统供电模块4分别与ABS主控制器9和电磁阀低边驱动14连接提供电源。ABS系统集成芯片7的马达高边驱动模块5与马达高边驱动12连接传递控制信号，马达高边驱动模块5将受ABS集成芯7片以及ABS主控制器9的双重控制，通过开关动作，进而控制马达15的动作。电磁阀高边驱动模块6与电磁阀高边驱动13连接，接收ABS系统集成芯片7和ABS主控制器9的信号控制电磁阀高边驱动13驱动电磁阀16，其模块主要由MOS管，二极管，电阻，电容等组成，MOS的栅极受ABS集成芯片7控制，起着开关的作用，同时考虑到MOS管极间电容充放电的影响，所以在它们的栅极和源极间加一个阻值较大的电阻，构成充放电回路；其次考虑到电压的波动，所以在控制端加上二极管起到稳压作用；再次，为了避免在车辆维护过程中，操作人员不小心将电池接反而损坏电控单元，进行了防反电路设计。ABS系统集成芯片7与ABS主控制器9间由SPI通信线路连接。

ABS主控制器9内设有电磁阀低边驱动控制及反馈模块8与电磁阀低边驱动14连接输出驱动信号和接收反馈信号，电磁阀低边驱动控制及反馈模块8接受ABS主控制器9发送过来的电磁阀低边驱动信号，同时将得到5V供电电压，然后作出开关动作，最终控制电磁阀16的动作；与此同时，ABS主控制器9实时监控电磁阀低边反馈信号，判断系统是否处于正常工作状态，一旦有异常，则根据故障的严重程度进行不同模块的动作，保证系统处于安全状态。ABS主控制器9与数据存取器11通过SPI通信线路连接，所述数据存取器11，相当于ABS主控制器9的片外存取器，结构简单，它将存取ABS主控制器9的故障码和其它一些历史信息，更重要的是，在点火信号突然丢失时，ABS集成芯片7将进入Keep alive状态，留出一定的时间，让数据存取器11将系统的状态记录下来。ABS主控制器9同时与CAN收发器10连接并接收、反馈CAN信号，

CAN收发器10负责ABS主控制器9与外围设备通信。为了使信号抗干扰能力强，信号更好地传输，CAN通信使用差分信号传输，同时为了实现信号的远距离传输，所以在板上考虑阻抗匹配问题，另外为了防止外界有瞬间的高电压影响，对CAN信号使用稳压管进行稳压。

马达高边驱动12，由MOS管，二极管，电阻等一些元器件组成，结构简单，功能强大，电路稳定性好。能有效的进行马达15的自检测试，马达15开路，堵转等故障的监控。

电磁阀低边驱动14由三极管组成的复合管，MOS管，线圈，二极管等组成，其与电磁阀16连接输出电磁阀低边控制信号，通过对MOS管的控制达到对线圈的通断控制，为有效防止频繁的通断，导致MOS管过热，降低MOS管的寿命，在每个线圈上均并联了一个二极管，与线圈构成放电回路；同时系统对每一个线圈均进行监控，由ABS主控制器9检测其状态，在出现异常的情况下，能迅速的做出判断，并及时通知其他模块。

系统运作时，当点火开关和线圈的开关闭合，ABS集成芯片7和ABS主控制器9开始工作，首先ABS集成芯片7将接受轮速传感器发送过来的信号，并且对其处理，然后将其发送给ABS主控制器9。同时ABS集成芯片7将检测本系统三种电压(5V，3.3V，1.8V)，由系统供电控制模块4将控制3.3V，1.8V电压，给ABS主控制器9供电；将控制5V电压，给电磁阀低边驱动14供电，同时检测这三种电压是否正常，其次ABS集成芯片7将接受主连接器接口电路1发送过来的信号，并通过SPI与ABS主控制器通信9。当ABS主控制器9命令ABS集成芯片7去控制电磁阀和马达的高边时，ABS集成芯片7会通过马达高边驱动模块5和电磁阀高边驱动模块6去控制马达15和电磁阀16。ABS主控制器9通过控制电磁阀低边驱动模块14去控制电磁阀低边。与此同时，CAN收发器10将ABS主控制器9的信息传输到车辆总线上，与车辆其他模块之间进行通信；并由CAN收发器10进行故障诊断。

Claims (8)

1.一种应用于汽车防抱死系统的电子控制单元，包括：主连接接口模块(1)、ABS主控制器(9)、CAN收发器(10)、数据存取器(11)、马达高边驱动(12)、电磁阀高边驱动(13)、电磁阀低边驱动(14)、马达(15)和电磁阀(16)，其特征在于：此控制单元还包括：ABS系统集成芯片(7)，所述的ABS系统集成芯片(7)内设有轮速处理模块(2)、轮速输出模块(3)、系统供电模块(4)、马达高边驱动模块(5)和电磁阀高边驱动模块(6)，所述的ABS主控制器(9)内设有电磁阀低边驱动控制及反馈模块(8)。

2.根据权利要求1所述的应用于汽车防抱死系统的电子控制单元，其特征在于：所述的主连接接口模块(1)主要由电源供电电压、点火信号、轮速传感器信号，刹车信号，CAN通信信号，诊断信号，ABS报警灯信号组成，其与ABS系统集成芯片(7)连接并输出四路轮速信号、电池供电及点火信号予ABS系统集成芯片(7)，同时主连接接口模块(1)与CAN收发器(10)连接并接收、反馈CAN信号。

3.根据权利要求1所述的应用于汽车防抱死系统的电子控制单元，其特征在于：所述的ABS系统集成芯片(7)将接收的轮速信号经轮速处理模块(2)处理后由轮速输出模块(3)将信号输出至ABS主控制器(9)；ABS系统集成芯片(7)的系统供电模块(4)分别与ABS主控制器(9)和电磁阀低边驱动(14)连接提供电源，同时检测电源电压；ABS系统集成芯片(7)的马达高边驱动模块(5)和电磁阀高边驱动模块(6)分别与马达高边驱动(12)和电磁阀高边驱动(13)连接，接收ABS系统集成芯片(7)和ABS主控制器(9)的信号控制马达高边驱动(12)、电磁阀高边驱动(13)驱动马达(15)和电磁阀(16)。

4.根据权利要求1或3所述的应用于汽车防抱死系统的电子控制单元，其特征在于：所述的ABS系统集成芯片(7)与ABS主控制器(9)间由SPI通信线路连接。

5.根据权利要求1所述的应用于汽车防抱死系统的电子控制单元，其特征在于：所述的ABS主控制器(9)与数据存取器(11)通过SPI通信线路连接，同时与CAN收发器(10)连接并接收、反馈CAN信号，ABS主控制器(9)内的电磁阀低边驱动控制及反馈模块(8)与电磁阀低边驱动(14)连接输出驱动信号和接收反馈信号。

6.根据权利要求5所述的应用于汽车防抱死系统的电子控制单元，其特征在于：所述的电磁阀低边驱动(14)与电磁阀(16)连接输出电磁阀低边控制信号。

7.根据权利要求3所述的应用于汽车防抱死系统的电子控制单元，其特征在于：所述的系统供电模块(4)将蓄电池电压转换为5V，3.3V，1.8V三种电压，将3.3V，1.8V输送至ABS主控制器(9)，将5V输送至电磁阀低边驱动(14)。

8.根据权利要求1或2所述的应用于汽车防抱死系统的电子控制单元，其特征在于：所述的主连接接口模块(1)各针脚处接有滤波电容。