CN203528473U - 商用车电子制动系统控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了商用车电子制动系统控制器，旨在克服现有技术存在的制动效果建立时间长、反应滞后、制动力无法按照实际需求分配的问题。所述的商用车电子制动系统控制器包括轮速信号采集单元、压力信号采集单元、制动信号采集单元、电压转换单元、主控芯片单元、ABS阀驱动单元与PWM驱动单元。轮速信号采集单元、压力信号采集单元与制动信号采集单元的输出端和主控芯片单元的输入端线连接；电压转换单元的输出引脚和主控芯片单元的引脚VDDX、VRH与VDDA线连接，ABS阀驱动单元的引脚IN1、IN2、IN3、IN4和主控芯片单元中的引脚PA0、PA1、PA2、PA3线连接；PWM驱动单元的输入端和主控芯片单元线连接。

Description

商用车电子制动系统控制器

技术领域

本实用新型涉及一种属于汽车电子控制领域的控制器，更确切地说，本实用新型涉及一种商用车电子制动系统控制器。

背景技术

汽车的制动系统是确保安全行驶的关键部件之一。在汽车的制动过程中，制动系统必须保证汽车在安全距离内完成制动，并使车辆保持良好的操控性。对于运送货物或者乘客的商用车辆，安全问题则更加突出，制动系统的好坏是评价其安全性能的重要指标。

目前，商用车基本采用气压制动系统。驾驶员踩下制动踏板后，通过制动踏板的动作使气体从储气罐进入各个车轴上的制动气室，建立压力从而完成制动。现有技术的传统的气压制动系统主要存在以下缺点：

1.由于传统商用车制动系统的传输介质为气体，且气体传输管路较长，会导致气压增长速度缓慢，常产生制动滞后的现象。制动距离的增加会严重降低汽车的制动安全性。

2.传统商用车辆各轴间的制动力按照固定的比例分配。而对于客车和载货车等商用车辆，乘客或货物数量的不同会造成轴荷分配有很大的差别，且在制动过程中也会出现轴荷转移。而传统的商用车各轴间的制动力不能够根据各轴载荷的变化进行实时的调节，会降低车辆在制动过程中的操纵性和稳定性。

3.传统商用车辆的摩擦衬片的磨损差别很大，所有的摩擦衬片不能同时更换，导致车辆经济性能的下降。

基于传统商用车气压制动系统存在的问题，目前各大汽车厂商已将目光投向更为先进的商用车电子制动系统（Electronic Braking System,EBS），电子制动系统具有多种功能，适用车型广泛，能够满足轻型公交、大型载货车、重型半挂车等车型的常规制动和紧急制动工况的要求。目前商用车电子制动系统具有以下优点：

1.商用车电子制动系统将传统商用车制动系统的气压传动改为电线传动，能够在很大程度上缩短制动响应时间，从而缩短了制动距离，大幅度提高了车辆的安全性。

2.商用车电子制动系统能够根据制动过程中各轴载荷的变化情况合理的分配前后轴的制动力，可以使车辆在制动过程中保持良好的操纵性和稳定性。

3.商用车电子制动系统实时采集摩擦衬片的磨损信号，在非紧急制动的情况下可以对各个车轮的制动力进行适当的调整，从而保证所有的制动蹄片可以同时更换，提高了经济性。

4.基于CAN总线的检测和诊断系统可以持续进行自我检查，当发现有影响正常工作的故障发生时，商用车电子制动系统将会提示驾驶员注意。

5.商用车电子制动系统可以方便的与自适应巡航控制（Adaptive CruiseControl,ACC）、轮胎压力监测系统（Tire Pressure Monitoring System,TPMS）等电子系统集成，全面提高车辆的安全性能。

目前，我国尚无商用车电子制动系统控制器方面的专利，对商用车电子制动系统的研究也处在起步阶段，未开发出相应的硬件系统。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是克服了现有技术存在的制动效果建立时间长，反应滞后，制动力无法按照实际需求分配的问题，提供了一种商用车电子制动系统控制器。

为解决上述技术问题，本实用新型是采用如下技术方案实现的：所述的商用车电子制动系统控制器包括轮速信号采集单元、压力信号采集单元、制动信号采集单元、电压转换单元、主控芯片单元、ABS阀驱动单元与PWM驱动单元。

轮速信号采集单元的第一组的输出端OUT1、第一组的输出端OUT2、第二组的输出端OUT1、第二组的输出端OUT2依次和主控芯片单元中的引脚PT0、引脚PT1、引脚PT2、引脚PT3电线连接；压力信号采集单元中的第1组输出端、第2组输出端与第3组输出端和主控芯片单元中的引脚AD0、引脚AD1与引脚AD2电线相连；制动信号采集单元中的第1部分采集电路的输出端和主控芯片单元的引脚PT6、引脚PT7电线连接，制动信号采集单元中的第2部分采集电路的输出端和主控芯片单元的的PA5引脚电线相连；电压转换单元的输出引脚和主控芯片单元的引脚VDDX、引脚VRH与引脚VDDA电线连接，电压转换单元的输出引脚和轮速采集单元中的引脚VCC电线连接，电压转换单元的输出引脚和PWM驱动单元中的引脚VDD电线连接；ABS阀驱动单元的引脚IN1、引脚IN2、引脚IN3、引脚IN4依次和主控芯片单元中的引脚PA0、引脚PA1、引脚PA2、引脚PA3电线连接；PWM驱动单元的第1组输入端引脚LIN、第2组输入端引脚LIN、第3组输入端引脚LIN、第4组输入端引脚LIN与第5组输入端引脚LIN依次和主控芯片单元的引脚PP0、引脚PP1、引脚PP2、引脚PP3与引脚PP5电线连接。

技术方案中所述的主控芯片单元包括型号为MC9S12DG128的单片机、时钟电路与复位电路。时钟电路中的电容C302的一端与型号为MC9S12DG128的单片机的引脚EXTAL电线连接,电容C302的另一端与型号为MC9S12DG128的单片机的引脚XTAL电线连接；复位电路中的电阻R403与电阻R404的一端和型号为MC9S12DG128的单片机的复位引脚RESET电线连接。

技术方案中所述的时钟电路由晶体振荡器Y301、电容C301与电容C302组成。晶体振荡器Y301的一端同时和型号为MC9S12DG128的单片机的引脚EXTAL与电容C302的一端电线连接,晶体振荡器Y301的另一端同时和电容C301的一端与地线端GND电线连接，电容C301的另一端同时和电容C302的另一端与型号为MC9S12DG128的单片机的引脚XTAL电线连接。

技术方案中所述的复位电路由电阻R403、电阻R404、二极管D401、电容C405和复位按钮S401组成。电阻R403的一端与二极管D401的负极端和+5V的电源电线连接，电阻R403的另一端与二极管D401的正极端和型号为MC9S12DG128的单片机的复位引脚RESET、电阻R404的一端与电容C405的一端电线连接，电阻R404的另一端与复位按钮S401的一端电线连接，复位按钮S401的另一端与电容C405的另一端和地线端GND电线连接。

技术方案中所述的电压转换单元由型号为LM2596的芯片、电感L501、电阻R501、发光二极管DS501、电容C501、电容C502、二极管D502与二极管D503。型号为LM2596的1号引脚通过二极管D502与车载电源的+24V极电线连接，型号为LM2596的芯片3号引脚与地线端GND连接，电容C501的一端与型号为LM2596的芯片的1号引脚电线相连，电容C501的另一端与型号为LM2596的芯片的3号引脚电线相连，型号为LM2596的芯片的4号引脚为输出＋5V电压的输出引脚,二极管D503的一端与型号为LM2596的芯片的2号引脚电线连接，二极管D503的另一端与型号为LM2596的芯片的3引脚电线连接，电感L501的一端与型号为LM2596的芯片的2号引脚电线连接，电感L501的另一端与型号为LM2596的芯片的4号引脚电线连接，电容C502的一端与型号为LM2596的芯片的3号引脚电线连接，电容C502的另一端与型号为LM2596的芯片的4号引脚电线连接，电阻R501的一端与型号为LM2596的芯片的4号引脚电线连接，电阻R501的另一端串联发光二极管DS501后与型号为LM2596的芯片的3引脚电线连接。

技术方案中所述的轮速信号采集单元由第一组信号采集装置与第二组信号采集装置组成，第一组信号采集装置与第二组信号采集装置的结构相同。第一组信号采集装置与第二组信号采集装置皆由型号为NCV1124的芯片、电阻R601、电阻R602、电阻R603、电阻R604、电容C601与电容C602组成。型号为NCV1124的芯片的1号引脚通过串接的电阻R602与电阻R601和地线端GND电线连接，型号为NCV1124的芯片的2号引脚与3号引脚依次和电阻R603与电阻R604的一端电线连接，型号为NCV1124的芯片的2号引脚与3号引脚依次和电容C601与电容C602的一端电线连接，电容C601与电容C602的另一端与地线端GND电线连接，型号为NCV1124的芯片的4号引脚与地线端GND电线连接，型号为NCV1124的芯片的6号引脚与7号引脚即输出端OUT1与输出端OUT2和主控芯片单元中的2个引脚电线连接，型号为NCV1124的芯片的8号引脚与+5V电压电线连接。

技术方案中所述的ABS阀驱动单元由型号为BTS724G的芯片、二极管DW701、二极管DW702、二极管DW703与二极管DW704组成。型号为BTS724G的芯片的引脚OUT1、引脚OUT2、引脚OUT3与引脚OUT4依次和二极管DW701、二极管DW702、二极管DW703与二极管DW704的负极端电线连接，型号为BTS724G的芯片的引脚Vbb与+24V电源电线连接，型号为BTS724G的芯片的2号引脚与6号引脚和地线端GND电线连接。

技术方案中所述的PWM驱动单元由第1组PWM驱动装置、第2组PWM驱动装置、第3组PWM驱动装置、第4组PWM驱动装置与第5组PWM驱动装置组成，第1组PWM驱动装置、第2组PWM驱动装置、第3组PWM驱动装置、第4组PWM驱动装置与第5组PWM驱动装置的结构相同。第1组PWM驱动装置、第2组PWM驱动装置、第3组PWM驱动装置、第4组PWM驱动装置与第5组PWM驱动装置皆由型号为IR2110的芯片、电容C801、电容C802、电容C803、电容C804、MOS管Q801、二极管D801与电阻R801组成。型号为IR2110的芯片的引脚SD通过并联的电容C801、电容C802和+24V电源电线连接，型号为IR2110的芯片的引脚SD与地线端GND电线连接，型号为IR2110的芯片的引脚COM通过并联的电容C803、电容C804和+24V电源电线连接，型号为IR2110的芯片的引脚COM与地线端GND电线连接，型号为IR2110的芯片的引脚VSS与地线端GND电线连接，型号为IR2110的芯片的引脚VDD与+5V电源电线连接，型号为IR2110的芯片的引脚LO通过电阻R801与MOS管Q801的G端电线连接，MOS管Q801的S端与地线端GND电线连接，二极管D801连接于+24V电源与MOS管Q801的D端之间。

技术方案中所述的压力信号采集单元由第1组压力信号采集装置、第2组压力信号采集装置与第3组压力信号采集装置组成，第1组压力信号采集装置、第2组压力信号采集装置与第3组压力信号采集装置的结构相同。第1组压力信号采集装置、第2组压力信号采集装置与第3组压力信号采集装置皆由电阻R901、电容C901与电容C902组成。电阻R901一端与电容C902的一端电线连接，电阻R901的另一端与主控芯片单元中的引脚AD电线连接，同时与电容C901的一端电线连接，电容C901与电容C902的另一端电线连接后与地线端GND电线连接。

技术方案中所述的制动信号采集单元由电阻R1001、电阻R1002、电阻R1003和电阻R1004组成。电阻R1001一端与地线端GND电线连接，另一端和电阻R1002与电阻R1003的一端电线连接，电阻R1002的另一端与引脚PEDAL_PWM电线连接，电阻R1003的另一端与主控芯片单元的引脚PT6、引脚PT7电线相连，电阻R1004一端与+5V电源电线连接，另一端分别和引脚PEDAL_STEP与主控芯片单元的引脚PA5电线相连。

与现有技术相比本实用新型的有益效果是：

1.与传统的商用车气压制动系统相比，商用车电子制动系统通过电信号传递制动信号，极大地缩短制动响应时间，提高了制动气室制动压力建立速度，从而缩短了制动距离，大幅度提高了车辆的安全性。本实用新型提供的控制器可最大化商用车电子制动系统的作用，响应迅速，指令明确。

2.传统商用车气压制动系统制动力按固定比例分配，其比例在出厂之时就已确定，无法根据实际工况做出调整，造成制动性能不稳定，本实用新型提供的商用车电子制动系统控制器可满足根据各轴载荷的变化情况合理的分配前后轴的制动力的技术要求，无固定比例关系，可充分发挥制动力效能，从而使车辆在制动过程中保持良好的操纵性和稳定性。

3.本实用新型提供的商用车电子制动系统控制器作为一种硬件平台可通过加载不同的控制策略识别驾驶员制动意图，以进行辅助制动，有效提高在危险工况下整车的安全性。

4.本实用新型可适用于各种商用车，移植性好,无需改变硬件构成，只需通过更改主控芯片单元中的单片机的初始化参数，即可满足各种载荷的商用车的制动需求。

5.本实用新型提供的商用车电子制动系统控制器能够任意比例分配制动力的特性，可根据商用车摩擦衬片磨损程度分配制动力，最大化的利用摩擦衬片，既保证制动稳定性，商用车安全性同时还可减少摩擦衬片的更换次数，提高经济效益。

6.本实用新型采用恰当的芯片,具有很高的集成性，在单一商用车电子制动系统控制器中即可完成信号采集、数据处理、指令发出的全套动作，单一商用车电子制动系统控制器即可同时完成对前轴和后轴制动力的分配与检测。

7.本实用新型所采用的各种元器件均为常见类型,电子器件均为标准件，无加工件，在普通的市场上均能购买到,制作成本低,进行工业化批量生产,成本会更低。

8.本实用新型所述的商用车电子制动系统控制器调试方便可靠性高，商用车电子制动系统控制器留有DBM调试接口，可随时根据工程需要调整初始参数，同时具有较好的电磁兼容性，抗干扰，耐冲击。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明：

图1是本实用新型所述的商用车电子制动系统控制器结构原理框图；

图2是本实用新型所述的商用车电子制动系统控制器中主控芯片单元的单片机引脚图；

图3是本实用新型所述的商用车电子制动系统控制器中主控芯片单元的时钟电路的电路原理图；

图4是本实用新型所述的商用车电子制动系统控制器中主控芯片单元的复位电路的电原理图；

图5是本实用新型所述的商用车电子制动系统控制器中电压转换单元的电路原理图；

图6是本实用新型所述的商用车电子制动系统控制器中轮速信号采集单元的电路原理图；

图7是本实用新型所述的商用车电子制动系统控制器中ABS阀驱动单元的电路原理图；

图8是本实用新型所述的商用车电子制动系统控制器中PWM驱动单元的电路原理图；

图9是本实用新型所述的商用车电子制动系统控制器中压力信号采集单元的电路原理图；

图10-a是本实用新型所述的商用车电子制动系统控制器中制动信号采集单元的第1部分采集电路的电路原理图；

图10-b是本实用新型所述的商用车电子制动系统控制器中制动信号采集单元的第2部分采集电路的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作详细的描述：

本实用新型提供的商用车电子制动系统控制器可以满足商用车电子制动系统在信号采集、数据处理及指令实施等方面的各项要求。该商用车电子制动系统控制器是商用车电子控制系统的核心部件，对进一步研究商用车电子制动系统起着至关重要的作用。

参阅图1,一种基于单片机的商用车电子制动系统控制器包括轮速信号采集单元、压力信号采集单元、制动信号采集单元、电压转换单元、主控芯片单元、ABS阀驱动单元与PWM驱动单元。其中：所述的主控芯片单元采用型号为MC9S12DG128的单片机；电压转换单元采用型号为LM2596的芯片；轮速信号采集单元采用型号为NCV1124的芯片；ABS阀驱动单元采用型号为BTS724G的芯片；PWM驱动单元采用型号为IR2110的芯片；轮速信号采集单元、压力信号采集单元、制动信号采集单元、电压转换单元、主控芯片单元、ABS阀驱动单元与PWM驱动单元安装在一个壳体内。

电压转换单元为主控芯片单元中的单片机、PWM驱动单元和轮速信号采集单元中的芯片的逻辑运算进行供电，主控芯片单元接收来自轮速信号采集单元、压力信号采集单元和制动信号采集单元传送的信号并得出目标制动减速度，然后通过ABS阀驱动单元和PWM驱动单元将指令信号发送给商用车电子制动系统中的各电磁阀。

所述的主控芯片单元包括单片机、时钟电路、复位电路。

主控芯片单元采用的型号为MC9S12DG128的单片机，该单片机为飞思卡尔半导体公司的MC9S12DG128系列的单片机。单片机的封装为112引脚的LQFP封装，总线频率最高可以达到25MHz。该款单片机是飞思卡尔半导体公司在2002年推出的，完全能够满足车用电子系统的需求。MC9S12DG128单片机为16位单片机，其存储器包括2KB的带电可擦写可编程只读存储器(EEPROM)，8KB的随机存储器（RAM），128KB的闪存（Flash）。型号为MC9S12DG128的单片机具有丰富的I/O类接口，包括29路独立的I/O接口，2个8通道10位的A/D转换接口，8位具有输入/输出比较功能的接口，8个可独立编程的PWM接口，2个串行同步外设接口SPI，2个串行异步通信接口SCI，3个CAN2.0协议控制器的接口等。主控芯片单元的单片机的引脚定义参考图2。

参阅图3,主控芯片单元的时钟电路选择科尔皮兹晶振，所述的时钟电路由晶体振荡器Y301、电容C301与电容C302组成。

晶体振荡器Y301的一端同时与型号为MC9S12DG128的单片机的引脚EXTAL和电容C302的一端电线连接,晶体振荡器Y301的另一端通过电容C301与型号为MC9S12DG128的单片机的外部晶振输入引脚XTAL电线连接,电容C301的一端和晶体振荡器Y301一端同时与地线端GND电线连接，电容C302的另一端与电容C301的另一端电线连接。

参阅图4,所述的复位电路由电阻R403、电阻R404、二极管D401、电容C405和复位按钮S401组成。

型号为MC9S12DG128的单片机的复位引脚RESET一端通过并联的电阻R403和二极管D401连接到由电压转换单元提供的+5V的供电电源，复位引脚RESET一端同时通过电阻R404连接到复位按钮S401的一端，复位按钮S401的另一端与地线端GND电线连接，同时电阻R404与复位按钮S401串联后与电容C405并联。当按下复位按钮S401后，型号为MC9S12DG128的单片机的复位引脚RESET变为低电平，型号为MC9S12DG128的单片机复位。其中电阻R403的参数为10KΩ的电阻，电阻R404的参数为51Ω的电阻，晶体振荡器Y401为频率为16M的晶体振荡器，电容C401和电容C402的参数为22Pf/16V的电容，电容C405的参数为0.1μF/16V的电容。

参阅图5，本实用新型所述的商用车电子制动系统控制器工作电压为5V,而商用车的车载电源电压为24V,受蓄电池恶劣的工作环境的影响，供电电压的波动范围较大，会对电子元器件造成破坏。因此，电压转换单元需要将24V的商用车车载电源电压转换成稳定的5V电压，作为主控芯片单元、轮速信号采集单元与PWM驱动单元的供电电压。另外，电压转换单元提供的电流值必须大于各种型号的单片机同时工作时所需要的最大电流值，电压转换单元的电路结构如图中所示。

所述的电压转换单元由型号为LM2596的芯片、电感L501、电阻R501、发光二极管DS501、电容C501、电容C502、二极管D502与二极管D503组成

型号为LM2596的芯片共有5个引脚，其1号引脚通过单向导通二极管D502与商用车的车载电源的+24V高电位连接，二极管D502起防反接保护作用，型号为LM2596的芯片3号引脚与商用车电子制动系统控制器的地线端GND连接，电容C501的一端与型号为LM2596的芯片的1号引脚电线相连，电容C501的另一端与型号为LM2596的芯片的3号引脚电线相连，型号为LM2596的芯片的4号引脚输出＋5V稳定电压依次与主控芯片单元的型号为MC9S12DG128的单片机的引脚VDDX、引脚VRH和引脚VDDA电线相连；型号为LM2596的芯片的4号引脚输出＋5V稳定电压与轮速采集单元中的型号为NCV1124的芯片的引脚VCC电线相连；型号为LM2596的芯片的4号引脚输出＋5V稳定电压与PWM驱动单元中的型号为IR2110的芯片的引脚VDD电线相连,单向导通二极管D503的一端与型号为LM2596的芯片的2号引脚电线连接，单向导通二极管D503的另一端与型号为LM2596的芯片的3引脚电线连接，电感L501的一端与型号为LM2596的芯片的2号引脚电线连接，电感L501的另一端与型号为LM2596的芯片的4号引脚电线连接，电容C502的一端与型号为LM2596的芯片的3号引脚电线连接，电容C502的另一端与型号为LM2596的芯片的4号引脚电线连接，电阻R501的一端与型号为LM2596的芯片的4号引脚电线连接，电阻R501的另一端串联发光二极管DS501后与型号为LM2596的芯片的3引脚电线连接，发光二极管DS501的作用为显示电源是否接通。其中二极管D502、二极管D503为单向导通的型号为IN5824的二极管，电容C501为参数为25V/680μF的电容，电感L501为参数为33μh/3A的功率电感，电容C502为参数为25V/220μF的电容，电阻R501为阻值为3KΩ的电阻。

参阅图6。商用车电子制动系统中的轮速传感器采用无源式轮速传感器，当车轮旋转时，轮速传感器的磁头与齿圈的齿顶和齿底交替相对，磁通量的交替变化产生交变的电流。轮速信号是幅值150mV的正弦信号，该信号的频率随轮速的变化而变化，需要经过本实用新型中提出的轮速信号采集单元，将正弦波变成方波信号后才可以输入到主控芯片单元中的型号为MC9S12DG128的单片机的脉冲采集通道（引脚PT）。本实用新型中轮速信号采集单元采用2组信号采集装置以完成对四个车轮的轮速采集，每组装置结构相同。第1组信号采集装置的输入端(LUN)与外部车轮中的左前轮和右前轮的轮速传感器电线相连，输出端（OUT1、OUT2）与主控芯片单元中的型号为MC9S12DG128的单片机的引脚PT0、引脚PT1电线连接。第2组信号采集装置的输入端(LUN)与外部车轮中的左后轮和右后轮的轮速传感器电线相连，输出端（OUT1、OUT2）与主控芯片单元中的型号为MC9S12DG128的单片机的PT2、PT3引脚电线连接。

每组信号采集装置皆由型号为NCV1124的芯片、电阻R601、电阻R602、电阻R603、电阻R604、电容C601、电容C602组成。

所述的型号为NCV1124的芯片为双通道的轮速信号处理芯片，可以进行两路轮速信号的采集和处理。通过外围电路的设计将采集到的正弦低电压信号转换为标准的方波信号。由于受到传感器的安装以及实际工作环境中的电磁干扰信号的影响，采集到的轮速信号含有大量的高频噪声，如果直接输入到型号为NCV1124的芯片中，会造成轮速估算误差较大。因此，采集到的原始轮速信号需要通过RC滤波电路剔除噪声，将处理后的信号输入到型号为NCV1124的芯片中。型号为NCV1124的芯片共有8个引脚，1号引脚通过串接的电阻R601、电阻R602与商用车电子制动系统控制器的地线端GND电线连接，型号为NCV1124的芯片的2号引脚和3号引脚通过电阻R603、电阻R604与车轮上轮速传感器的信号端相连，4号引脚与商用车电子制动系统控制器的地线端GND电线连接，同时将4号引脚通过电容C601、电容C602依次与2号引脚、3号引脚电线连接，构成RC滤波电路，6号引脚和7号引脚与主控芯片单元中的型号为MC9S12DG128的单片机的2个引脚PT依次电线连接，8号引脚与商用车电子制动系统控制器的+5V电位端电线连接。其中电阻R601为阻值是2KΩ的电阻,电阻R602、电阻R603、电阻R604为阻值皆为15KΩ的电阻，电容C601和电容C602为参数为6.8nF的电容。

参阅图7。所述的ABS阀驱动单元的输入端为和主控芯片单元中的型号为MC9S12DG128的单片机的引脚PA0、引脚PA1、引脚PA2、引脚PA3相连接的引脚IN1、引脚IN2、引脚IN3、引脚IN4，输出端为和型号为BTS724G的芯片的引脚OUT1、引脚OUT2、引脚OUT3、引脚OUT4依次连接的二极管DW701、二极管DW702、二极管DW703与二极管DW704的负极端，二极管DW701与二极管DW702的负极端和车辆左前轮ABS电磁阀的进气控制端引脚和排气控制端引脚电线相连；二极管DW701与二极管DW702的正极端与车辆左前轮ABS电磁阀低电位控制引脚电线连接；二极管DW703与二极管DW704的负极端和车辆右前轮ABS电磁阀的进气控制端引脚和排气控制端引脚电线相连，二极管DW703与二极管DW704的正极端与车辆右前轮ABS电磁阀低电位控制引脚电线连接。

所述的ABS阀驱动单元由型号为BTS724G的芯片、二极管DW701、二极管DW702、二极管DW703与二极管DW704组成。

ABS阀驱动单元采用型号为BTS724G的芯片，该芯片为英飞凌公司设计制作，型号为BTS724G的芯片将COMS晶体管、过压保护电路、电源防反接等电路高度集成在一起，最多可驱动2个电磁阀，即2个进气阀和2个排气阀。其中，引脚PA0、引脚PA1、引脚PA2、引脚PA3为主控芯片单元所采用的型号为MC9S12DG128的单片机的I/O引脚,与ABS阀驱动单元所采用的型号为BTS724G的芯片的引脚IN1、引脚IN2、引脚IN3、引脚IN4依次电线连接。型号为BTS724G的芯片的引脚OUT1、引脚OUT2、引脚OUT3、引脚OUT4依次和二极管DW701、二极管DW702、二极管DW703、二极管DW704的负极电线连接，同时型号为BTS724G的芯片的引脚OUT1、引脚OUT2、引脚OUT3、引脚OUT4也直接与商用车ABS电磁阀的进气控制引脚和排气控制引脚电线连接，二极管DW701、二极管DW702、二极管DW703、二极管DW704的正极和外部车辆ABS电磁阀低电位控制电线连接。型号为BTS724G的芯片的引脚Vbb与商用车车载电源的+24V高电位电线连接。型号为BTS724G的芯片的引脚GND与商用车电子制动系统控制器的地线端GND电线连接。二极管（DW701～DW704）的作用是为了吸收型号为BTS724G的芯片的输出端关闭后震荡回路中的能量。外部车辆的ABS电磁阀的控制方式为高位控制，即电磁阀的三个控制引脚中的一个低电位控制引脚与商用车的车载电源的负极一直接通，另两个控制引脚既进气控制端引脚和排气控制端引脚与型号为BTS724G的芯片的输出端连接。

参阅图8。所述的PWM驱动单元含有5组PWM驱动装置以完成对商用车电子制动系统中的控制四个制动器的2个电磁阀（前桥为比例继动阀，后桥为桥控阀）的控制，每组驱动装置结构相同。第1组PWM驱动装置控制前桥比例继动阀，其输入端为和主控芯片单元中的型号为MC9S12DG128的单片机的引脚PP0连接的第1组输入端引脚LIN，输出端PR1-和PR1+分别与前桥比例继动阀的控制引脚电线连接。第2组PWM驱动装置控制后桥桥控阀的左后轮进气阀，其输入端为和主控芯片单元中的型号为MC9S12DG128的单片机的引脚PP1连接的第2组输入端引脚LIN，输出端PR2-和PR2+分别与后桥桥控阀的左后轮进气阀的控制引脚电线连接。第3组PWM驱动装置控制后桥桥控阀的左后轮排气阀，其输入端为和主控芯片单元中的型号为MC9S12DG128的单片机的引脚PP2连接的第3组输入端引脚LIN，输出端PR3-和PR3+分别与后桥桥控阀的左后轮排气阀的控制引脚电线连接。第4组PWM驱动装置控制后桥桥控阀的右后轮进气阀，其输入端为和主控芯片单元中的型号为MC9S12DG128的单片机的引脚PP3连接的第4组输入端引脚LIN，输出端PR4-和PR4+分别与后桥桥控阀的右后轮进气阀的控制引脚电线连接。第5组PWM驱动装置控制后桥桥控阀的右后轮排气阀，其输入端为和主控芯片单元中的型号为MC9S12DG128的单片机的引脚PP4连接的第5组输入端引脚LIN，输出端PR5-和PR5+分别与后桥桥控阀的右后轮排气阀的控制引脚电线连接。PWM驱动单元采用脉冲宽度调制方法（Pulse WidthModulation，简称PWM），即在一个控制周期内通过改变正负电平所占的比例来调节施加在前桥比例继动阀和后桥桥控阀的控制引脚两端的电压，从而通过不同的驱动电流值控制前桥比例继动阀和后桥桥控阀的开度。前桥比例继动阀和后桥桥控阀的驱动芯片需要考虑到驱动频率问题。通过对前桥比例继动阀和后桥桥控阀的开环测试，发现驱动频率为10K时控制效果较好。

每组PWM驱动装置皆由型号为IR2110的芯片、电容C801、电容C802、电容C803、电容C804、MOS管Q801、二极管D801与电阻R801组成。

型号为IR2110的芯片响应速度快、体积小，兼有电磁隔离和光耦隔离这两种驱动方式的优点。图8中的引脚PP为主控芯片单元所采用的型号为MC9S12DG128的单片机的PWM控制输出引脚，作为主控芯片单元的控制端直接与型号为IR2110的芯片的引脚LIN电线连接。型号为IR2110的芯片的引脚SD通过并联的电容C801、电容C802与商用车的车载电源的+24V电位端电线连接，同时直接与商用车电子制动系统控制器的地线端GND电线连接。型号为IR2110的芯片的引脚COM通过并联的电容C803、电容C804与商用车的车载电源的+24V电位端电线连接，同时直接与商用车电子制动系统控制器的地线端GND电线连接。型号为IR2110的芯片的引脚VSS直接与商用车电子制动系统控制器的地线端GND电线连接。型号为IR2110的芯片的引脚VDD与商用车电子制动系统控制器的+5V电位端电线连接。型号为IR2110的芯片的引脚LO通过电阻R801连接到MOS管Q801的G端。MOS管Q801的S端直接与商用车电子制动系统控制器的地线端GND电线连接。前桥比例继动阀和后桥桥控阀的驱动电路均采用低端控制，即阀体一个控制端与商用车的车载电源的高电平+24V电位端直接电线连接，另一个控制端接到MOS管Q801的D端，二极管D801连接于商用车电子制动系统控制器+24V电位端与MOS管Q801的D端之间，二极管D801是为了吸收型号为IR2110的芯片输出端关闭后震荡回路中的能量。其中电容C801、电容C803为参数为22μF/16V的电容，电容C802和电容C804为参数0.1μF/16V的电容，电阻R801为参数为10Ω的电阻，MOS管Q801为型号为IRF3705的MOS管。

参阅图9。所述的压力信号采集单元包含3组压力信号采集装置以完成对前轴压力信号、左后轮压力信号和右后轮压力信号的采集，每组信号采集装置的结构相同。第1组压力信号采集装置的输入端为商用车电子制动系统控制器的引脚PRESS1，其与前桥制动气室的压力传感器电线相连，输出端与主控芯片单元所采用的型号为MC9S12DG128的单片机的引脚AD0电线相连。第2组压力信号采集装置的输入端为商用车电子制动系统控制器的PRESS2引脚，其与后桥左侧制动气室的压力传感器电线相连，输出端与主控芯片单元所采用的型号为MC9S12DG128的单片机的引脚AD1电线相连。第3组压力采集装置的输入端为商用车电子制动系统控制器的引脚PRESS3，其与后桥右侧制动气室的压力传感器电线相连，输出端与主控芯片单元所采用的型号为MC9S12DG128的单片机的引脚AD2电线相连。由于直接从压力传感器中传回的电压信号受环境干扰较大，直接传递给主控芯片单元中的型号为MC9S12DG128的单片机会因为误差较大影响控制效果，因此本实用新型设计如图9所示的滤波电路以减小压力信号采集误差。电阻R901一端与引脚PRESS电线连接，同时与电容C902的一端电线连接，电阻R901的另一端与引脚AD电线连接，同时与电容C901的一端电线连接，电容C901与电容C902的另一端电线连接后与商用车电子制动系统控制器的地线端GND电线连接。其中电阻R901为阻值为100Ω的电容，电容C901、C902为参数0.1μF/16V的电容。

参阅图10-a与图10-b，所述的制动信号采集单元由第1部分采集电路与第2部分采集电路组成。

第1部分采集电路的信号输入端与电子制动踏板的占空比信号输出引脚PEDAL_PWM电线连接，第1部分采集电路的输出端与主控芯片单元所采用的型号为MC9S12DG128的单片机的引脚PT6、引脚PT7电线相连。第2部分采集电路的信号输入端与电子制动踏板的阶跃信号输出引脚PEDAL_STEP电线连接，第2部分采集电路的输出端与主控芯片单元所采用的型号为MC9S12DG128的单片机的引脚PA5电线相连。

所述的制动信号采集单元由电阻R1001、电阻R1002、电阻R1003和电阻R1004组成。

电阻R1001一端与商用车电子制动系统控制器的地线端GND电线连接，另一端和电阻R1002与电阻R1003的一端电线连接，电阻R1002的另一端与引脚PEDAL_PWM电线连接，电阻R1003的另一端与主控芯片单元所采用的型号为MC9S12DG128的单片机的PT6、PT7引脚电线相连。电阻R1004一端与商用车电子制动系统控制器的+5V电位端电线连接，另一端分别与引脚PEDAL_STEP电线连接和主控芯片单元所采用的型号为MC9S12DG128的单片机的PA5引脚电线相连。电阻R1001和电阻R1004为阻值为1000Ω的电阻，电阻R1002为阻值为3300Ω的电阻，电阻R1003为阻值为10000Ω的电阻。

本实用新型所述的商用车电子制动系统控制器的轮速采集单元与设置在车轮上的轮速传感器相连，轮速信号采集单元将轮速传感器传来的方波信号放大去噪后传输给主控芯片单元中的型号为MC9S12DG128的单片机的4个引脚PT0，PT1，PT2，PT3；设置在制动气室上的压力传感器将模拟压力信号传递给压力信号采集单元，压力信号采集单元将信号去噪之后传递给主控芯片单元中的型号为MC9S12DG128的单片机的AD引脚；电子制动踏板将占空比信号和阶跃信号传递给踏板信号采集单元，踏板信号采集单元将信号处理之后传递给主控芯片单元中的型号为MC9S12DG128的单片机的PT引脚和PA引脚；主控芯片单元中的型号为MC9S12DG128的单片机的通过PWM引脚控制PWM驱动单元；位于前轮的比例继动阀和位于后轮的桥控阀接收来自于PWM驱动单元的占空比信号并将占空比信号转化成控制动作；主控芯片单元中的型号为MC9S12DG128的单片机的通过PA引脚控制ABS驱动单元；位于商用车前轮的ABS电磁阀接收来自于ABS阀驱动单元的开关信号并进行进气、排气动作；电压转换单元与商用车电子制动系统控制器外部的商用车车载电源相连，将商用车的24V电压转换成5V电压，并提供给主控芯片单元、PWM驱动单元和轮速采集单元中的各单片机或芯片使用。需要说明的是，在本实用新型中，+24v电位端直接来自于商用车车载电源的正极，+5V电位端来自于电压转换单元，低电位端直接与商用车车载电源负极相连。

本实用新型通过采集制动踏板信号，运算出目标制动压力，并通过PWM驱动单元控制前桥比例继动阀和后桥桥控阀的开闭，同时通过压力信号采集单元实时监测制动气室压力以保证制动气室压力与目标制动压力相符，形成闭环控制。

Claims (10)

1.一种商用车电子制动系统控制器，其特征在于，所述的商用车电子制动系统控制器包括轮速信号采集单元、压力信号采集单元、制动信号采集单元、电压转换单元、主控芯片单元、ABS阀驱动单元与PWM驱动单元；

轮速信号采集单元的第一组的输出端OUT1、第一组的输出端OUT2、第二组的输出端OUT1、第二组的输出端OUT2依次和主控芯片单元中的引脚PT0、引脚PT1、引脚PT2、引脚PT3电线连接；压力信号采集单元中的第1组输出端、第2组输出端与第3组输出端和主控芯片单元中的引脚AD0、引脚AD1与引脚AD2电线相连；制动信号采集单元中的第1部分采集电路的输出端和主控芯片单元的引脚PT6、引脚PT7电线连接，制动信号采集单元中的第2部分采集电路的输出端和主控芯片单元的的PA5引脚电线相连；电压转换单元的输出引脚和主控芯片单元的引脚VDDX、引脚VRH与引脚VDDA电线连接，电压转换单元的输出引脚和轮速采集单元中的引脚VCC电线连接，电压转换单元的输出引脚和PWM驱动单元中的引脚VDD电线连接；ABS阀驱动单元的引脚IN1、引脚IN2、引脚IN3、引脚IN4依次和主控芯片单元中的引脚PA0、引脚PA1、引脚PA2、引脚PA3电线连接；PWM驱动单元的第1组输入端引脚LIN、第2组输入端引脚LIN、第3组输入端引脚LIN、第4组输入端引脚LIN与第5组输入端引脚LIN依次和主控芯片单元的引脚PP0、引脚PP1、引脚PP2、引脚PP3与引脚PP5电线连接。

2.按照权利要求1所述的商用车电子制动系统控制器，其特征在于，所述的主控芯片单元包括型号为MC9S12DG128的单片机、时钟电路与复位电路；

时钟电路中的电容C302的一端与型号为MC9S12DG128的单片机的引脚EXTAL电线连接,电容C302的另一端与型号为MC9S12DG128的单片机的引脚XTAL电线连接；复位电路中的电阻R403与电阻R404的一端和型号为MC9S12DG128的单片机的复位引脚RESET电线连接。

3.按照权利要求2所述的商用车电子制动系统控制器，其特征在于，所述的时钟电路由晶体振荡器Y301、电容C301与电容C302组成；

晶体振荡器Y301的一端同时和型号为MC9S12DG128的单片机的引脚EXTAL与电容C302的一端电线连接,晶体振荡器Y301的另一端同时和电容C301的一端与地线端GND电线连接，电容C301的另一端同时和电容C302的另一端与型号为MC9S12DG128的单片机的引脚XTAL电线连接。

4.按照权利要求2所述的商用车电子制动系统控制器，其特征在于，所述的复位电路由电阻R403、电阻R404、二极管D401、电容C405和复位按钮S401组成；

电阻R403的一端与二极管D401的负极端和+5V的电源电线连接，电阻R403的另一端与二极管D401的正极端和型号为MC9S12DG128的单片机的复位引脚RESET、电阻R404的一端与电容C405的一端电线连接，电阻R404的另一端与复位按钮S401的一端电线连接，复位按钮S401的另一端与电容C405的另一端和地线端GND电线连接。

5.按照权利要求1所述的商用车电子制动系统控制器，其特征在于，所述的电压转换单元由型号为LM2596的芯片、电感L501、电阻R501、发光二极管DS501、电容C501、电容C502、二极管D502与二极管D503；

型号为LM2596的1号引脚通过二极管D502与车载电源的+24V极电线连接，型号为LM2596的芯片3号引脚与地线端GND连接，电容C501的一端与型号为LM2596的芯片的1号引脚电线相连，电容C501的另一端与型号为LM2596的芯片的3号引脚电线相连，型号为LM2596的芯片的4号引脚为输出＋5V电压的输出引脚,二极管D503的一端与型号为LM2596的芯片的2号引脚电线连接，二极管D503的另一端与型号为LM2596的芯片的3引脚电线连接，电感L501的一端与型号为LM2596的芯片的2号引脚电线连接，电感L501的另一端与型号为LM2596的芯片的4号引脚电线连接，电容C502的一端与型号为LM2596的芯片的3号引脚电线连接，电容C502的另一端与型号为LM2596的芯片的4号引脚电线连接，电阻R501的一端与型号为LM2596的芯片的4号引脚电线连接，电阻R501的另一端串联发光二极管DS501后与型号为LM2596的芯片的3引脚电线连接。

6.按照权利要求1所述的商用车电子制动系统控制器，其特征在于，所述的轮速信号采集单元由第一组信号采集装置与第二组信号采集装置组成，第一组信号采集装置与第二组信号采集装置的结构相同；

第一组信号采集装置与第二组信号采集装置皆由型号为NCV1124的芯片、电阻R601、电阻R602、电阻R603、电阻R604、电容C601与电容C602组成；

型号为NCV1124的芯片的1号引脚通过串接的电阻R602与电阻R601和地线端GND电线连接，型号为NCV1124的芯片的2号引脚与3号引脚依次和电阻R603与电阻R604的一端电线连接，型号为NCV1124的芯片的2号引脚与3号引脚依次和电容C601与电容C602的一端电线连接，电容C601与电容C602的另一端与地线端GND电线连接，型号为NCV1124的芯片的4号引脚与地线端GND电线连接，型号为NCV1124的芯片的6号引脚与7号引脚即输出端OUT1与输出端OUT2和主控芯片单元中的2个引脚电线连接，型号为NCV1124的芯片的8号引脚与+5V电压电线连接。

7.按照权利要求1所述的商用车电子制动系统控制器，其特征在于，所述的ABS阀驱动单元由型号为BTS724G的芯片、二极管DW701、二极管DW702、二极管DW703与二极管DW704组成；

型号为BTS724G的芯片的引脚OUT1、引脚OUT2、引脚OUT3与引脚OUT4依次和二极管DW701、二极管DW702、二极管DW703与二极管DW704的负极端电线连接，型号为BTS724G的芯片的引脚Vbb与+24V电源电线连接，型号为BTS724G的芯片的2号引脚与6号引脚和地线端GND电线连接。

8.按照权利要求1所述的商用车电子制动系统控制器，其特征在于，所述的PWM驱动单元由第1组PWM驱动装置、第2组PWM驱动装置、第3组PWM驱动装置、第4组PWM驱动装置与第5组PWM驱动装置组成，第1组PWM驱动装置、第2组PWM驱动装置、第3组PWM驱动装置、第4组PWM驱动装置与第5组PWM驱动装置的结构相同；

第1组PWM驱动装置、第2组PWM驱动装置、第3组PWM驱动装置、第4组PWM驱动装置与第5组PWM驱动装置皆由型号为IR2110的芯片、电容C801、电容C802、电容C803、电容C804、MOS管Q801、二极管D801与电阻R801组成；

型号为IR2110的芯片的引脚SD通过并联的电容C801、电容C802和+24V电源电线连接，型号为IR2110的芯片的引脚SD与地线端GND电线连接，型号为IR2110的芯片的引脚COM通过并联的电容C803、电容C804和+24V电源电线连接，型号为IR2110的芯片的引脚COM与地线端GND电线连接，型号为IR2110的芯片的引脚VSS与地线端GND电线连接，型号为IR2110的芯片的引脚VDD与+5V电源电线连接，型号为IR2110的芯片的引脚LO通过电阻R801与MOS管Q801的G端电线连接，MOS管Q801的S端与地线端GND电线连接，二极管D801连接于+24V电源与MOS管Q801的D端之间。

9.按照权利要求1所述的商用车电子制动系统控制器，其特征在于，所述的压力信号采集单元由第1组压力信号采集装置、第2组压力信号采集装置与第3组压力信号采集装置组成，第1组压力信号采集装置、第2组压力信号采集装置与第3组压力信号采集装置的结构相同；

第1组压力信号采集装置、第2组压力信号采集装置与第3组压力信号采集装置皆由电阻R901、电容C901与电容C902组成；

电阻R901一端与电容C902的一端电线连接，电阻R901的另一端与主控芯片单元中的引脚AD电线连接，同时与电容C901的一端电线连接，电容C901与电容C902的另一端电线连接后与地线端GND电线连接。

10.按照权利要求1所述的商用车电子制动系统控制器，其特征在于，所述的制动信号采集单元由电阻R1001、电阻R1002、电阻R1003和电阻R1004组成；

电阻R1001一端与地线端GND电线连接，另一端和电阻R1002与电阻R1003的一端电线连接，电阻R1002的另一端与引脚PEDAL_PWM电线连接，电阻R1003的另一端与主控芯片单元的引脚PT6、引脚PT7电线相连，电阻R1004一端与+5V电源电线连接，另一端分别和引脚PEDAL_STEP与主控芯片单元的引脚PA5电线相连。

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