一種具有整車控制功能的電子防抱死制動集成控制器的製作方法
2023-05-06 23:49:31
專利名稱：一種具有整車控制功能的電子防抱死制動集成控制器的製作方法
技術領域：
本發明涉及電動汽車控制領域，尤其是涉及一種具有整車控制功能的電子防抱死制動集成控制器。
背景技術：
防抱死制動系統(Ant1-lock Brake System,簡稱ABS)在轎車領域已經成為標準配置，其不僅能有效縮短汽車制動距離，防止車輪在制動時抱死，而且能保證車輛的制動方向穩定性，防止其產生側滑和跑偏。整車控制系統是電動汽車內部通信和控制的中心，負責對各零部件電子控制單元進行信息匯總和實施調度，對網絡狀態進行實時監測，並對出現的故障進行診斷和處理。同時，它還要接收所有與驅動和制動相關的駕駛員操作信號，對駕駛意圖進行識別，需要根據車輛運行狀態和駕駛員的操作信息對汽車驅動力進行分配管理。此外，在基於ABS液壓(或氣壓)制動的電動汽車制動系統中，整車控制器還進行制動力分配決策，並與實施再生制動的電機控制器和實施液壓(或氣壓)機械制動的ABS控制器進行實時通信。目前國內尚未有將整車控制系統與電子防抱死制動控制系統(ElectronicAnt1-lock Brake System, EABS)集成方面的專利。
發明內容
本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種集成度高、降低控制器製造成本、提高控制系統穩定性的具有整車控制功能的電子防抱死制動集成控制器。本發明的目的可以通過以下技術方案來實現:—種具有整車控制功能的電子防抱死制動集成控制器，分別連接電機控制器、繼電器、ABS電機和ABS電磁閥,所述的電機控制器連接有電機,所述的ABS電機和ABS電磁閥均與ABS液壓控制單元連接，所述的集成控制器包括整車控制微處理器和EABS控制微處理器，所述的整車控制微處理器通過雙埠 RAM晶片與EABS控制微處理器通信連接，所述的整車控制微處理器分別連接電機控制器和繼電器，所述的EABS控制微處理器分別連接ABS電機和ABS電磁閥；整車控制微處理器根據輸入信號獲取駕駛員驅動轉矩需求，並通過CAN網絡將轉矩需求指令發送給EABS控制微處理器和電機控制器，電機控制器根據整車控制器分配的制動轉矩指令，控制電機實施再生制動，實現再生制動，EABS控制微處理器根據制動轉矩指令，控制ABS電磁閥和ABS電機，調節制動缸壓力，同時EABS控制微處理器接收反饋的制動缸壓力值，實現壓力閉環控制。所述的整車控制微處理器包括第一最小系統、第一電源電路、第一信號處理電路、第一 CAN通信電路、第一 SPI電路和第一驅動電路，所述的第一電源電路分別連接第一最小系統、第一信號處理電路、第一 CAN通信電路、第一 SPI電路和第一驅動電路,所述的第一驅動電路與繼電器連接，所述的第一 CAN通信電路通過CAN網絡與電機控制器連接。所述的EABS控制微處理器包括第二最小系統、第二電源電路、第二信號處理電路、第二 CAN通信電路、第二 SPI電路和第二驅動電路，所述的第二電源電路分別連接第二最小系統、第二信號處理電路、第二 CAN通信電路、第二 SPI電路和第二驅動電路，所述的第二驅動電路分別連接ABS電機和ABS電磁閥，所述的第二 CAN通信電路通過CAN網絡連接第一 CAN通信電路。所述的雙埠 RAM晶片為實現左右埠同時讀寫數據的雙埠靜態RAM晶片IDT70V28。所述的第一最小系統和第二最小系統均為32位數位訊號處理器，所述的數位訊號處理器包括電源濾波電路、復位電路、晶振電路、CPU模式設置電路和調試下載電路。所述的第一信號處理電路的輸入信號包括節氣門位置信號、制動踏板信號、加速踏板信號、操縱手柄信號和鑰匙開關信號；所述的第二信號處理電路的輸入信號包括制動主缸壓力模擬信號、制動輪缸壓力模擬信號和車輪速度脈衝信號。所述的第一驅動電路為高邊驅動電路或低邊驅動電路；所述的第二驅動電路包括一個ABS電機子驅動電路和八個ABS電磁閥子驅動電路。所述的第一 CAN通信電路和第二 CAN通信電路均採用雙CAN總線，所述的第一CAN通信電路的一路總線與高速CAN網絡連接，另一路總線與低速CAN網絡連接；所述的第二 CAN通信電路的一路總線與高速CAN網絡連接，另一路總線預留。所述的第一 SPI電路用於整車控制微處理器的程序下載、變量測量及參數標定；所述的第二 SPI電路用於EABS控制微處理器的程序下載、變量測量及參數標定。所述的第一電源電路和第二電源電路均包括12V轉5V電路、5V轉3.3V/1.9V電路、隔離電源電路和傳感器供電電路。與現有技術相比，本發明具有以下有益效果:1、本發明在同一塊PCB板上實現了整車控制器和電子防抱死制動控制器的有效集成，整車控制微處理器實現對駕駛員意圖的判斷，對車輛實施網絡化管理，並實現整車驅、制動能量管理和優化，EABS控制微處理器實現對ABS電磁閥和電機的驅動，且使用雙埠 RAM晶片與整車控制微處理器進行快速方便和安全可靠的數據通信，不僅具有整車控制、再生制動過程液壓(或氣壓)制動力調整和制動防抱死功能，可為複合制動協調控制的有效實施提供了統一的硬體平臺，而且控制器集成度高，且節省了控制器製造成本；2、本發明的2個主控晶片均採用運算能力強和速度快的DSP，單個EABS控制微處理器就可完成常規ABS雙處理器的工作量，如車輪輪速信號的計算、監測電源電壓、故障診斷、ABS控制邏輯的運行等，同時雙DSP可實現相互監測的作用，提高控制系統穩定性。
圖1為本發明的結構及控制示意圖；圖2為本發明的工作原理示意圖；圖3為模擬信號輸入處理電路示意圖；圖4為檔位信號輸入處理電路示意圖；圖5為鑰匙信號輸入處理電路示意圖6為輪速信號輸入處理電路示意圖；圖7為低邊驅動電路示意圖；圖8為聞邊驅動電路不意圖；圖9為ABS電機驅動電路示意圖；圖10為ABS電磁閥驅動電路示意圖；圖11為CAN總線電路示意圖；圖12為雙埠 RAM晶片電路示意圖；圖13為電源12V轉5V電路示意圖；圖14為隔離電源電路示意圖；圖15為傳感器供電電路示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細說明。如圖1所示，一種具有整車控制功能的電子防抱死制動集成控制器，與車載控制單元連接，所述的車載控制單元包括電機控制器4、繼電器5、ABS電機6和ABS電磁閥7，所述的電機控制器4依次連接電機8和車輪9，所述的ABS電機6和ABS電磁閥7均與ABS液壓控制單元10連接，所述的集成控制器包括整車控制微處理器I和EABS控制微處理器3，所述的整車控制微處理器I通過雙埠 RAM晶片2與EABS控制微處理器3通信連接，所述的整車控制微處理器I分別連接電機控制器4和繼電器5，所述的EABS控制微處理器3分別連接ABS電機6和ABS電磁閥7。如圖1-圖2所示，整車控制微處理器I採集加速踏板信號、擋位操縱手柄信號鑰匙開關信號確定駕駛員驅動轉矩需求，並對驅動轉矩進行分配和擋位進行決策，通過CAN網絡對發動機、電機、變速系統和儀表顯示裝置等車載控制單元進行管理和控制。EABS控制微處理器3採集制動主缸壓力、制動輪缸壓力、車輪轉速信號，通過雙埠 RAM晶片2與整車控制微處理器I快速通信。同時，整車控制微處理器I根據制動踏板信號、車輛狀態等確定製動轉矩需求，根據制動轉矩分配策略確定液壓制動轉矩與再生制動轉矩，並將信號分別發給EABS控制微處理器3與電機控制器4。EABS控制微處理器3根據液壓(或氣壓)制動轉矩需求，控制ABS電磁閥7和ABS電機6，調節制動輪缸壓力，並通過傳感器測量輪缸壓力值，實現精確的輪缸壓力閉環控制。電機控制器4根據整車控制微處理器所分配的再生制動轉矩，控制電機實施再生制動。整車控制微處理器I通過底層通信和信息採集程序，收集駕駛員操作信號和其他整車狀態信息，根據駕駛員意圖識別模塊分析出總的驅動力或制動力需求，經過驅動力分配策略或制動力分配策略計算出不同驅動源或制動源所需提供的力矩，並通過底層通信程序發送給相關子控制單元。EABS控制微處理器3通過底層通信和信息採集程序，採集整車控制微處理器I發出的液壓制動力信息，根據液壓制動力調節策略控制ABS執行機構(ABS電機6和ABS電磁閥7)，並監測車輛是否將發生抱死情況，如有抱死情況發生，則運行ABS防抱死策略，保持車輛穩定性。如圖1所示，所述的整車控制微處理器I包括第一最小系統11、第一電源電路12、第一信號處理電路13、第一 CAN通信電路14、第一 SPI電路15和第一驅動電路16,所述的第一電源電路12分別連接第一最小系統11、第一信號處理電路13、第一 CAN通信電路14、第一 SPI電路15和第一驅動電路16，所述的第一驅動電路16與繼電器5連接，所述的第一CAN通信電路14通過CAN網絡與電機控制器4連接。所述的EABS控制微處理器3包括第二最小系統31、第二電源電路32、第二信號處理電路33、第二 CAN通信電路34、第二 SPI電路35和第二驅動電路36，所述的第二電源電路32分別連接第二最小系統31、第二信號處理電路33、第二 CAN通信電路34、第二 SPI電路35和第二驅動電路36，所述的第二驅動電路36分別連接ABS電機6和ABS電磁閥7，所述的第二 CAN通信電路34通過CAN網絡連接第一 CAN通信電路14。所述的第一最小系統11和第二最小系統31均為德州儀器32位TMS320F28335數位訊號處理器(DSP)，所述的數位訊號處理器包括電源濾波電路、復位電路、晶振電路、CPU模式設置電路和調試下載電路(JTAG)。其中，2個DSP的JTAG接口以「菊花鏈」方式連接，復位電路在系統上電時提供一低電平信號使DSP復位，晶振電路採用頻率為30M的無源晶振，通過DSP內部倍頻提高處理器速度；每個DSP各接一個LED燈，用於顯示程序是否正常運行。所述的第一信號處理電路13的輸入信號包括節氣門位置信號、制動踏板信號、力口速踏板信號、操縱手柄信號和鑰匙開關信號；所述的第二信號處理電路33的輸入信號包括制動主缸壓力模擬信號、制動輪缸壓力模擬信號和車輪速度脈衝信號。信號處理電路包括節氣門位置、加速踏板位置、制動踏板位置、制動主缸壓力、制動輪缸壓力模擬信號處理電路，換擋操縱手柄信號、鑰匙開關信號處理電路，車輪轉速等脈衝信號處理電路。如圖3所示為模擬信號輸入處理電路，制動主缸壓力信號、制動輪缸壓力信號、加速踏板信號以及制動踏板信號經過RC網絡和運放TLV2254AID實現分壓、高頻噪聲濾波以及電壓跟隨，最終送入到DSP的A/D轉換模塊輸入端。如圖4所示為駕駛員操縱換擋杆杆位信號、檔位信號輸入處理電路，其輸入信號電平為0 12V，且在擋時為低電平，經過RC低通濾波後通過達林頓管MC1413實現電平轉換，即實現0 12V到0 3.3V電平轉換，同時實現反相處理，當輸入MC1413的信號為12V時，從MC1413輸出信號為0V，當輸入MC1413的信號為OV時，從MC1413輸出信號為3.3V。如圖5所示鑰匙信號輸入處理電路，通過光耦晶片F0D060L實現電平轉換和光電隔離，鑰匙上電信號KeyOnIn和鑰匙啟動信號KeyStartIn均為0 12V電平，其中KeyOnIn信號12V電平時間遠遠大於OV電平時間，KeyStartIn信號OV電平時間遠遠大於12V電平時間，附圖5所示方案可以保證光耦F0D060L大部分時間工作在截止區，從而降低功耗。如圖6所示輪速信號輸入處理電路，輪速信號首先經過RC濾波和穩壓管穩壓，變為0 3V之間的周期信號，然後通過運放TLV2254AID得到0 3.3V的方波信號，其中參考電壓通過分壓電阻得到，最後經過兩個施密特觸發器SN74VC14整形處理得到規則的0
3.3V方波信號，輸入到DSP的捕捉單元埠。所述的第一驅動電路16為高邊驅動電路或低邊驅動電路。圖7為低邊驅動電路，主驅動晶片為TLE6225，4路輸出，每路驅動電流350mA，控制信號INl IN4單獨控制4路輸出通斷，ENA為晶片使能端，FAULT為錯誤診斷埠，當低電平時表示有錯誤。圖8為高邊驅動電路，主驅動晶片為BTS724，4路輸出，每路驅動電流3.3A，控制信號INl IN4單獨控制4路輸出通斷，STl ST4可進行電路開路、過溫診斷，四路LED。
所述的第二驅動電路36包括一個ABS電機子驅動電路和八個ABS電磁閥子驅動電路。圖9為ABS電機驅動電路，其中主晶片為DRV8432。該晶片為德州儀器公司生產，與
3.3V控制信號兼容，內含4個半橋，通過模式設置可以選擇組成兩個H橋電路，每個H橋的峰值電流可達12A，連續輸出電流可達7A，完全滿足電機正常運轉和堵轉要求。圖10為ABS電磁閥驅動電路，其中主晶片為MC33289，該晶片內含兩個MOSFET管，管腳OLDE為使能信號，當OLDE接高電平時，晶片正常工作，當OLDE接低電平時，晶片停止工作，管腳IN1、IN2為控制信號，分別控制兩個MOSFET的通斷，當為高電平時，MOSFET導通，12V電源通過MOSFET驅動電磁閥，當為低電平時，MOSFET關斷，管腳ST1、ST2為錯誤檢測，可以檢測過溫、過電流、過壓、欠壓等。如圖11所示，第一 CAN通信電路14和第二 CAN通信電路34均採用雙CAN總線，所述的第一 CAN通信電路14的一路總線與高速CAN網絡連接，另一路總線與低速CAN網絡連接；所述的第二 CAN通信電路34的一路總線與高速CAN網絡連接，另一路總線預留，為以後功能升級使用。四路CAN總線電路一致，都經過光耦F0D060L實現光電隔離，CAN收發器為 SN65HVD230Q。所述的雙埠 RAM晶片為實現左右埠同時讀寫數據的雙埠靜態RAM晶片IDT70V28。如圖12所示，雙埠 RAM晶片為IDT70V28，容量為64KX 16bit，地址埠 ALO AL15、AR0 AR15和數據埠 IOLO 10L15、10R0 10R15分別與兩個DSP的XINTF低16位數據總線、地址總線相連，控制信號中的讀/寫信號R/W、片選信號CEO、狀態信號BUSY分別與XINTF的對應控制信號相連，該雙口 RAM映射到DSP的區域6。所述的第一 SPI電路15和第二 SPI電路35分別用於整車控制微處理器和EABS控制微處理器的程序下載、變量測量及參數標定等。所述的第一電源電路12和第二電源電路32均包括12V轉5V電路、5V轉
3.3V/1.9V電路、隔離電源電路和傳感器供電電路。圖13為電源12V轉5V電路，由自恢復保險絲、穩壓二極體和瞬態抑制二極體構成電源的前端保護電路。其中共模扼流線圈消除電源中的共模電流；鋁電解電容、大電流繞線電感構成開關電源的輸入去耦濾波電路；而GM7130為主電源電路的開關電源晶片，需要配置大電流的繞線電感、肖特基二極體MBR360及大電容以提供電感續流迴路，該電源最大輸出電流達3A，完全滿足系統最大負載需求。電源5V轉3.3V/1.9V電路的主晶片為TPS767D301。該電源轉換晶片實現5V轉
3.3V和5V轉1.9V，在晶片輸入端配置電容，以改善負載瞬態響應抑制噪聲；輸出埠 2輸出電壓固定為3.3V，輸出埠 I通過電阻配置為輸出電壓1.9V ;輸出3.3V、1.9V電壓接發光二極體，用於觀察電源電路是否正常；輸出3.3V、1.9V通過電感實現高頻隔離，用作DSP的模擬電源。圖14為隔離電源電路，主晶片為DCP020503SS0-28，實現5V轉3.3V電平轉換，並實現電磁隔離，用於給CAN收發器供電，此電路只需配置電容即可。圖15為傳感器供電電路，主晶片為TL431ACD，ImA IOOmA的灌電流能力，通過配置電阻R42、R47實現5V電壓輸出，電阻R38為配置在IKQ，既可以使晶片穩定工作，又降低功耗，晶片前後分別配置了電容，用於濾波和去耦。以上所述實施例僅表達了本發明的幾種實施方式，其描述較為具體詳細，但並不能因此理解為對本發明專利範圍的限制。應當指出的是，對於本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬於本發明的保護範圍。因此，本發明專利的保護範圍應以所附權利要求為準。
權利要求
1.一種具有整車控制功能的電子防抱死制動集成控制器，分別連接電機控制器、繼電器、ABS電機和ABS電磁閥，所述的電機控制器連接有電機，所述的ABS電機和ABS電磁閥均與ABS液壓控制單元連接，其特徵在於，所述的集成控制器包括整車控制微處理器和EABS控制微處理器，所述的整車控制微處理器通過雙埠 RAM晶片與EABS控制微處理器通信連接，所述的整車控制微處理器分別連接電機控制器和繼電器，所述的EABS控制微處理器分別連接ABS電機和ABS電磁閥； 整車控制微處理器根據輸入信號獲取駕駛員驅動轉矩需求，並通過CAN網絡將轉矩需求指令發送給EABS控制微處理器和電機控制器，電機控制器根據整車控制器分配的制動轉矩指令，控制電機實施再生制動，實現再生制動，EABS控制微處理器根據制動轉矩指令，控制ABS電磁閥和ABS電機，調節制動缸壓力，同時EABS控制微處理器接收反饋的制動缸壓力值，實現壓力閉環控制。
2.根據權利要求1所述的一種具有整車控制功能的電子防抱死制動集成控制器，其特徵在於，所述的整車控制微處理器包括第一最小系統、第一電源電路、第一信號處理電路、第一 CAN通信電路、第一 SPI電路和第一驅動電路，所述的第一電源電路分別連接第一最小系統、第一信號處理電路、第一 CAN通信電路、第一 SPI電路和第一驅動電路,所述的第一驅動電路與繼電器連接，所述的第一 CAN通信電路通過CAN網絡與電機控制器連接。
3.根據權利要求2所述的一種具有整車控制功能的電子防抱死制動集成控制器，其特徵在於，所述的EABS控制微處理器包括第二最小系統、第二電源電路、第二信號處理電路、第二 CAN通信電路、第二 SPI電路和第二驅動電路，所述的第二電源電路分別連接第二最小系統、第二信號處理電路、第二 CAN通信電路、第二 SPI電路和第二驅動電路，所述的第二驅動電路分別連接ABS電機和ABS電磁閥，所述的第二 CAN通信電路通過CAN網絡連接第一CAN通信電路。
4.根據權利要求1所述的一種具有整車控制功能的電子防抱死制動集成控制器，其特徵在於，所述的雙埠 RAM晶片為實現左右埠同時讀寫數據的雙埠靜態RAM晶片IDT70V28。
5.根據權利要求3所述的一種具有整車控制功能的電子防抱死制動集成控制器，其特徵在於，所述的第一最小系統和第二最小系統均為32位數位訊號處理器，所述的數位訊號處理器包括電源濾波電路、復位電路、晶振電路、CPU模式設置電路和調試下載電路。
6.根據權利要求3所述的一種具有整車控制功能的電子防抱死制動集成控制器，其特徵在於，所述的第一信號處理電路的輸入信號包括節氣門位置信號、制動踏板信號、加速踏板信號、操縱手柄信號和鑰匙開關信號；所述的第二信號處理電路的輸入信號包括制動主缸壓力模擬信號、制動輪缸壓力模擬信號和車輪速度脈衝信號。
7.根據權利要求3所述的一種具有整車控制功能的電子防抱死制動集成控制器，其特徵在於，所述的第一驅動電路為高邊驅動電路或低邊驅動電路；所述的第二驅動電路包括一個ABS電機子驅動電路和八個ABS電磁閥子驅動電路。
8.根據權利要求3所述的一種具有整車控制功能的電子防抱死制動集成控制器，其特徵在於，所述的第一 CAN通信電路和第二 CAN通信電路均採用雙CAN總線，所述的第一 CAN通信電路的一路總線與高速CAN網絡連接，另一路總線與低速CAN網絡連接；所述的第二CAN通信電路的一路總線與高速CAN網絡連接，另一路總線預留。
9.根據權利要求3所述的一種具有整車控制功能的電子防抱死制動集成控制器，其特徵在於，所述的第一 SPI電路用於整車控制微處理器的程序下載、變量測量及參數標定；所述的第二 SPI電路用於EABS控制微處理器的程序下載、變量測量及參數標定。
10.根據權利要求3所述的一種具有整車控制功能的電子防抱死制動集成控制器，其特徵在於，所述的第一電源電路和第二電源電路均包括12V轉5V電路、5V轉3.3V/1.9V電路、隔離電源電路 和傳感器供電電路。
全文摘要
本發明涉及一種具有整車控制功能的電子防抱死制動集成控制器，包括整車控制微處理器和EABS控制微處理器，整車控制微處理器通過雙埠RAM晶片與EABS控制微處理器通信連接，整車控制微處理器分別連接電機控制器和繼電器，EABS控制微處理器分別連接ABS電機和ABS電磁閥；整車控制微處理器根據輸入信號獲取駕駛員驅動轉矩需求，並將轉矩需求指令發送給EABS控制微處理器和電機控制器，電機控制器根據整車控制器分配的制動轉矩指令，控制電機實施再生制動，EABS控制微處理器根據制動轉矩指令，控制ABS電磁閥和ABS電機。與現有技術相比，本發明具有集成度高、降低控制器製造成本、提高控制系統穩定性等優點。
文檔編號B60W30/00GK103204157SQ20131013248
公開日2013年7月17日 申請日期2013年4月16日 優先權日2013年4月16日
發明者趙治國, 楊傑, 鄧勇, 王藝帆 申請人:同濟大學