一種汽車胎壓監測及爆胎自動制動系統的電控單元的製作方法

2023-11-05 04:14:17

專利名稱：一種汽車胎壓監測及爆胎自動制動系統的電控單元的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種汽車胎壓監測及爆胎自動制動系統，尤其涉及一種汽車胎壓監測及爆胎自動制動系統的電控單元。
背景技術：
據相關統計資料數據表明，目前我國高速公路上70%的交通事故為輪胎問題引 發，其中46%為爆胎事故，爆胎引發的重特大交通事故佔全部交通事故的35%，而時速在 160公裡以上發生爆胎死亡率接近100%，因此，如何減少道路交通事故，特別是爆胎引起 的惡性交通事故已經是擺在我們面前緊迫而嚴肅的課題。目前，世界上的防爆產品主要有輪胎氣壓監測系統(簡稱TPMS)和PRX防爆輪胎。 TPMS的核心技術是對輪胎內的氣壓和溫度進行實時檢測，並通過顯示器實時顯示出來，在 輪胎壓力和溫度超出正常範圍可以進行報警，以此提醒駕駛員，但是在像爆胎等的突發性 事故中無法實施補救，只能任由事故的發展，而駕駛員在此情況下也是很難做出及時反應， 尤其在高速行駛時，甚至都來不及反應，往往已經車毀人亡。PRX防爆輪胎技術核心是降 低輪胎高度，增強胎側支持剛度，減輕爆胎後車輪高度下降量，在輪胎洩氣後用圈箍支撐輪 胎，降低爆胎事故的風險程度，其無法避免爆胎，對爆胎後果也無救助作用，何況不僅降低 了輪胎的減震性能，汽車的舒適度性也大大下降，且輪胎製造成本大幅增加。
實用新型內容本實用新型的目的在於針對現有技術的不足，提供一種汽車胎壓監測及爆胎自動 制動系統的電控單元。本實用新型解決其技術問題採用的技術方案是一種汽車胎壓監測及爆胎自動制 動系統的電控單元，它包括了胎壓監控模塊、無線接收處理模塊和爆胎制動模塊。其中，所 述無線接收處理模塊和爆胎制動模塊之間有線連接，每個輪胎內的胎壓監控模塊採集各自 輪胎內的氣壓和溫度，判斷識別出過高壓、偏高壓、正常、偏低壓、過低壓、溫度過高和爆胎 等信息，並利用射頻技術將以上信息信號發送給無線接收處理模塊；無線接收處理模塊一 旦接收到爆胎信號則將其發送給爆胎制動模塊，否則對接收到的其它信號，進行相應的顯 示或報警處理；爆胎制動模塊一旦接收到爆胎信號，即對汽車實施穩定製動。進一步地，所述胎壓監控模塊包括胎壓監控晶片、低頻輸入模塊、天線匹配網絡、 發送天線、電源模塊、時鐘電路模塊和BDM調試接口模塊。其中胎壓監控晶片負責採集汽車 輪胎內氣壓和溫度等數據並判斷識別出過高壓、偏高壓、正常、偏低壓、過低壓、溫度過高和 爆胎等信息，繼而產生相應的信號；低頻輸入模塊是接收低頻信號在必要時將胎壓監控傳 感器激活；天線匹配網絡是將發射機輸出的高頻功率有效而無損的輸送到天線；發送天線 的作用是把高頻信號電流能量轉換為電磁能量，以電滋波形式發送出去；電源模塊是提供 給胎壓監控晶片工作電壓；時鐘電路模塊提供給胎壓監控晶片內部電路所需的時鐘信號； BDM調試接口模塊是通過特定電腦編程軟體對晶片進行控制程序的燒寫和調試。進一步地，所述無線接收處理模塊包括射頻收發器、接收天線、天線匹配網絡、接 收微控晶片、顯示模塊、報警模塊、時鐘模塊、電源模塊和BDM調試接口模塊。其中射頻收發器是接收傳輸過來的無線信號或者在車速達到或低於門限值時發送低頻信號給胎壓監控 模塊；接收天線是把接收到的電滋波轉換為高頻電流能量；天線匹配網絡是將無線信號有 效無損地輸送到另一端；接收微控晶片是讀取射頻收發器接收的信號，一旦接收到爆胎信 號則將其發送給爆胎制動模塊，否則對接收到的信號，進行相應的顯示或報警處理；顯示模 塊是用於輪胎內氣壓、溫度數值、車輛當前檢測的輪胎ID、自檢信息以及各種報警標誌的顯 示；報警模塊是在不正常或危險情況下發出報警聲，提醒駕駛員。進一步地，所述爆胎制動模塊包括制動微控晶片、電源與復位晶片、電源指示模塊、JTAG調試接口模塊、輪速傳感器模塊、電磁閥驅動模塊、電機驅動模塊、時鐘模塊。其中 爆胎制動微控晶片是在車啟動時控制爆胎制動模塊進行自檢，發送自檢是否通過信號，在 爆胎時接收無線接收處理模塊傳送過來的爆胎制動信號，然後通過不同控制策略算法對汽 車實施穩定製動；電源與復位晶片是用於提供給爆胎制動微控晶片工作電壓和復位信號； 電源指示模塊是用於指示提供給晶片的電壓是否正常JTAG調試接口模塊用於爆胎制動 微控晶片的在線調試和燒寫；輪速傳感器模塊是用於檢測輪速大小以提供給爆胎微控晶片 判斷當前行駛狀態；電磁閥驅動模塊是實現對電磁閥的驅動，此電磁閥被用於對液壓制動 力增壓、減壓調整；電機驅動模塊是提供給蓄能器電機以驅動。本實用新型具有的有益效果是1.能對行駛過程中的汽車輪胎判斷識別出過高壓、偏高壓、正常、偏低壓、過低壓、 溫度過高各種情況並進行相應顯示報警，及時提醒駕駛員目前汽車輪胎所處的工作狀態以 讓駕駛員進行適當處理，預防爆胎危險的發生。2.採用智能化自動控制系統，彌補駕駛員不能及時反應，或者反應後不能有效控 制車輛的局限，在爆胎後的最短時間內替代駕駛員實施行車制動，徹底化解爆胎風險，保障 行車安全。

圖1為汽車胎壓監測及爆胎自動制動系統的電控單元的整體結構示意框圖；圖2為汽車胎壓監測及爆胎自動制動系統的電控單元的胎壓監控模塊框圖；圖3和圖4為汽車胎壓監測及爆胎自動制動系統的電控單元的無線接收處理模塊 結構框圖；圖5和圖6為汽車胎壓監測及爆胎自動制動系統的電控單元爆胎制動模塊的結構 框圖。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步描述，本實用新型的目的和效 果將變得更加明顯。如附圖1所示，本實用新型所涉及的汽車胎壓監測及爆胎自動制動系統的電控單 元，包括胎壓監控模塊、無線接收處理模塊和爆胎制動模塊。整個電控單元的工作原理為 當汽車啟動後，制動微控晶片先進行爆胎制動模塊的自檢，自檢通過則傳輸自檢通過信號 到無線接收處理模塊，否則傳輸自檢未通過信號，無線接收處理模塊接收到這一信號後進 行顯示，以告訴駕駛員。當胎壓監控模塊檢測到車速高於設定值時，激活在停車時處於低功耗狀態的胎壓監控晶片進入正常工作。此後胎壓監控晶片採集汽車輪胎內氣壓和溫度等數 據並判斷識別出過高壓、偏高壓、正常、偏低壓、過低壓、溫度過高和爆胎等信息，並利用射 頻技術將以上信息信號發送給無線接收處理模塊；無線接收處理模塊一旦接收到爆胎信號 則將其發送給爆胎制動模塊，否則對接收到的其它信號，進行相應的顯示或報警處理；爆胎 制動模塊一旦接收到爆胎信號，則對汽車實施穩定製動。如圖2所示，胎壓監控模塊包括胎壓監控晶片201、低頻輸入模塊202、天線匹配 網絡203、發送天線204、電源模塊205、時鐘電路模塊206和BDM調試接口模塊207，其中，低 頻輸入模塊202、天線匹配網絡203、發送天線204、電源模塊205、時鐘電路模塊206和BDM 調試接口模塊207分別與胎壓監控晶片201相連。具體連接關係如下低頻輸入模塊202由電容C12和電感L5並聯組成，同時接至胎壓監控晶片201的15和14管腳，主要是在必要時接收低頻信號將胎壓監控晶片201從低功耗狀態激活，使其 進入正常工作。天線匹配網絡203由電容06丄5、04丄3、(16和電感1^1丄2、1^3組成，06—端接天 線，另一端接C5和L3的連接節點，C5另一端接地，L3另一端接C3和C4的連接節點，C3另 一端接Ll和L2的連接節點，L2繼續接至胎壓監控晶片201的管腳6，Ll另一端分兩部分 除接到胎壓監控晶片201的管腳7外還接到C16上然後C16的另一端接地。此模塊保證發 射機輸出的高頻功率有效而無損的輸送到天線。電源模塊205由鋰電池提供3.3V的電壓，經過電容C10、C11濾波後接至胎壓監控 晶片201的管腳16、17。此模塊是提供給晶片工作電壓。時鐘電路模塊206由晶振和電容C1、C2組成，晶振管腳3接Cl和C2的連接節點， Cl另一端接地，C2的另一端接胎壓監控晶片201的管腳3，晶振管腳1接到胎壓監控晶片 201的管腳4，晶振管腳4接地。此模塊提供給晶片內部電路所需的時鐘信號。BDM調試接口模塊207由胎壓監控晶片201的管腳18、16、17、11組成。此模塊通 過特定電腦編程軟體對晶片進行控制程序的燒寫和調試。胎壓監控晶片201除和以上各模塊的管腳連接外，管腳8連接電容C14，然後接地， 管腳1、2、5、9、12、13、17直接接地。如圖3和圖4所示，無線接收處理模塊包括射頻收發器301、接收天線302、天線 匹配網絡303、時鐘模塊307、接收微控晶片304、顯示模塊305、報警模塊306、電源模塊308 和BDM調試接口模塊207。其中，天線302與天線匹配網絡303相連，天線匹配網絡303、時 鐘模塊307分別與射頻收發器301相連，顯示模塊305、報警模塊306、電源模塊308和BDM 調試接口模塊207分別與接收微控晶片304相連。具體連接關係如下天線匹配網絡303包括電容C1、C2、C3、C4、C5，電阻R1、R2，電感L1、L2。C4和C5 的連接節點接至天線，C5另一端接地，C4另一端接Li，Ll串聯R1、R2、C3，C3另一端分為三 路，一路接射頻收發器301的管腳7，一路接電容C2後再接至射頻收發器301的管腳3，最 後一路先連接電感L2，電感L2另一端再分兩路，一路接電源，另一路接電容Cl，然後接地。， 此模塊保證將通過的無線信號有效無損地輸送到另一端。時鐘模塊307由晶振和C14、C15組成，晶振一端通過電容C15接到射頻收發器301 的管腳10，另一端除直接接到射頻收發器301的管腳19外，還通過電容C14接地。此模塊 提供給晶片內部電路所需的時鐘信號。[0030]射頻收發器301除與以上模塊有管腳連接外，管腳2、5、12和30分別接通過電容 C9、CIO、C7、Cll接地，並且這四個管腳連接到一起；管腳11、26接到分別通過電容C6、C13 接地的電源上；管腳28、14分別通過電容C12、C8接地；管腳15通過電阻R3接地；管腳18 直接接電源；管腳4、6、8、16、17、25、29、32直接接地；管腳20 24分別和接收微控晶片304 的管腳6、8、9、10、7連接。顯示模塊305主要由液晶驅動器、背光燈和顯示屏組成，管腳1 3分別連接接收 微控晶片304的管腳15、14、13，管腳4接地，管腳5接電源。此模塊用於顯示輪胎內氣壓、 溫度等數據以及不同的報警信息。報警模塊306主要由蜂鳴器組成，連接到接收微控晶片304的管腳5，用以提供不 同的報警信號以提醒駕駛員。電源模塊308將汽車電瓶提供的+12V電壓轉化為+3V後經電容C16、C17、C18濾 波。此模塊用以提供給晶片的工作電壓。BDM調試接口模塊207分別接到接收微控晶片304的管腳1、2、3、4，其中管腳3為 接電源，管腳4為接地，此模塊用以對晶片進行控制程序的燒寫和調試。接收微控晶片304除和以上各模塊的管腳連接外，管腳12和制動微控晶片401的 管腳13相連，管腳16和管腳9相連，管腳3接電源，管腳4接地。如圖5和圖6所示，爆胎制動模塊包括制動微控晶片401、電源與復位晶片402、電 源指示模塊403、JTAG調試接口模塊404、輪速傳感器模塊405、電磁閥驅動模塊406、電機 驅動模塊407、時鐘模塊408 ；其中，制動微控晶片401、電源指示模塊403、JTAG調試接口模 塊404、輪速傳感器模塊405、電磁閥驅動模塊406、電機驅動模塊407和時鐘模塊408分別 與電源與復位晶片402相連。JTAG調試接口模塊404、輪速傳感器模塊405、電磁閥驅動模 塊406、電機驅動模塊407、時鐘模塊408分別與制動微控晶片401相連。電源與復位晶片402管腳1 一路通過電容C2接地，另一路連接到由輸入電壓12V 電壓經Dl穩壓和Cl濾波之後提供的電壓上；管腳12 —路通過電容C3接地，另一路通過電 阻R6連接到輸入電壓12V電壓經Dl穩壓和Cl濾波之後提供的電壓上；管腳8 一路通過電 阻R9接地，另一路同通過電阻R7連接到輸入電壓12V電壓經Dl穩壓和Cl濾波之後提供 的電壓上；管腳2直接通過電阻R8連接到輸入電壓12V電壓經Dl穩壓和Cl濾波之後提 供的電壓上；管腳5通過電阻RlO接地；管腳3輸出通過電阻Rll提供+5V電壓，並且輸出 的+5V經過電容C5接地進行濾波；管腳10輸出通過電阻R12提供+2. 6V電壓，並且輸出的 +2. 6V電壓經過電容C4接地進行濾波；管腳4通過電阻R13連接到+5V電壓；管腳7通過 電阻R14接地；管腳6和管腳11、管腳13接地；管腳9總共分成四路，一路通過電容C6接 地，一路通過開關Sl接地，一路連接到制動微控晶片401的管腳2，另外一路通過電阻R15 連接到三極體Q4的基級，三極體Q4的發射級連接+5V電壓，集電極通過電阻R16和發光二 極管D6接地；此模塊用於提供晶片的工作電壓和復位信號。電源指示模塊403由電阻R18、R19，發光二極體D2、D3組成，電源與復位晶片402 得到的+2. 6V電壓通過電阻R18和發光二極體D2接地，電源與復位晶片402得到的+5V電 壓通過電阻R19和發光二極體D3接地。此模塊分別指示+2. 6V和+5V的電壓供電。JTAG調試接口模塊404第1腳連接到制動微控晶片401的管腳23，第2腳連接 +5V，第3腳連接到制動微控晶片401的管腳22，第5腳連接到制動微控晶片401的管腳35，第7腳連接到制動微控晶片401的管腳21，第8腳連接到制動微控晶片401的管腳2，第9 腳連接到制動微控晶片401的管腳3，第10腳連接到制動微控晶片401的管腳24，第11腳 連接到制動微控晶片401的管腳20，第13腳連接到制動微控晶片401的管腳33，第4腳、 第6腳、第12腳接地，其餘管腳懸空，其中第1、7、11、13腳還分別通過電阻R4、R3、R2、R1連 接到+5V，管腳9通過電阻R5接地。此模塊用以對晶片進行控制程序的燒寫和調試。 時鐘模塊408由晶振和電容C7、C8組成，晶振的一端除通過電容C8接地外，還連 接到制動微控晶片401的管腳48，晶振的另一端除通過電容C7接地外，還通過電阻R29連 接到制動微控晶片401的管腳47。此模塊提供給晶片內部電路所需的時鐘信號。制動微控晶片401除與以上各模塊連接外，管腳46連接到+2. 6V電壓，管腳45接 地，且管腳46和46間連接一個電容C9，管腳44接+5V，管腳43接地，且管腳43和44間連 接一個電容ClO，管腳42接地，管腳1通過電阻R28接+5V，管腳13連接到接收微控晶片304 的管腳12，管腳13和電機驅動模塊407中的光電隔離模塊第2腳連接，管腳6 9和輪速 傳感器模塊405中的光電隔離模塊的第3腳連接，管腳25 32和電磁閥驅動模塊406中 的光電隔離模塊的第2腳連接。輪速傳感器模塊405總共有4個，分別測4個輪胎的輪速(圖中只畫出一個)，每 一個模塊中的光電隔離模塊的第2腳連接傳感器的信號線，第1腳通過電阻R17接到+5V 電壓上，第4腳接地，第3腳接到制動微控晶片401的管腳6 9。其中傳感器除一根信號 線外，還有一根電源線連接到+12V電壓上。此模塊用於檢測輪速大小以提供給微控晶片判 斷當前行駛狀態。電磁閥驅動模塊406總共有8個(圖中只畫出一個)，每一個模塊中的光電隔離 模塊的第2腳連接制動微控晶片401的管腳25 32，第1腳通過電阻R20連接到+5V電 壓上，第3腳通過電阻R21連接到+12V電壓上，第4腳輸出分為二路，一路通過電阻R22接 地，一路通過電阻R24連接到MOS管Ql的G端，MOS管Ql的D端接電磁閥的低電壓端，MOS 管Ql的S端接地。電磁閥的另一端接+12V電壓，並並聯續流二極體D5以供保護電磁閥。 此模塊實現對電磁閥的驅動，此電磁閥被用於對液壓制動力增壓、減壓調整。電機驅動模塊407中的光電隔離模塊的第2腳連接制動微控晶片401的管腳11， 第1腳通過電阻R30連接到+5V電壓上，第3腳通過電阻R26連接到+12V電壓上，第4腳 輸出分為二路，一路通過電阻R27接地，一路通過電阻R29連接到MOS管Q2的G端，MOS管 Q2的D端接電機的低電壓端，MOS管Q2的S端接地。電機的另一端接+12V電壓，並並聯續 流二極體D7以供保護電機。此模塊提供給蓄能器電機以驅動。上述實施例是對本實用新型的說明，不是對本實用新型的限定，任何在本實用新 型基礎上簡單變換後的電路均屬於本實用新型的保護範圍。
權利要求一種汽車胎壓監測及爆胎自動制動系統的電控單元，其特徵在於，它包括胎壓監控模塊、無線接收處理模塊和爆胎制動模塊；所述胎壓監控模塊和無線接收處理模塊之間通過天線無線通訊；所述無線接收處理模塊和爆胎制動模塊之間有線連接。
2.根據權利要求1所述汽車胎壓監測及爆胎自動制動系統的電控單元，其特徵在於， 所述胎壓監控模塊包括胎壓監控晶片(201)、低頻輸入模塊(202)、天線匹配網絡(203)、 發送天線(204)、電源模塊(205)、時鐘電路模塊(206)和BDM調試接口模塊(207)，其中， 低頻輸入模塊(202)、天線匹配網絡(203)、發送天線(204)、電源模塊(205)、時鐘電路模塊 (206)和BDM調試接口模塊(207)分別與胎壓監控晶片(201)相連。
3.根據權利要求1所述汽車胎壓監測及爆胎自動制動系統的電控單元，其特徵在於， 所述無線接收處理模塊包括射頻收發器(301)、接收天線(302)、天線匹配網絡(303)、時 鐘模塊(307)、接收微控晶片(304)、顯示模塊(305)、報警模塊(306)、電源模塊(308)和 BDM調試接口模塊(207)；其中，接收天線(302)與天線匹配網絡(303)相連，天線匹配網絡 (303)、時鐘模塊(307)分別與射頻收發器(301)相連，顯示模塊(305)、報警模塊(306)、電 源模塊(308)和BDM調試接口模塊(207)分別與接收微控晶片(304)相連。
4.根據權利要求1所述汽車胎壓監測及爆胎自動制動系統的電控單元，其特徵在於， 所述爆胎制動模塊包括制動微控晶片(401)、電源與復位晶片(402)、電源指示模塊(403)、 JTAG調試接口模塊(404)、輪速傳感器模塊(405)、電磁閥驅動模塊(406)、電機驅動模塊 (407)、時鐘模塊(408)；其中，制動微控晶片(401)、電源指示模塊(403)、JTAG調試接口模 塊(404)、輪速傳感器模塊(405)、電磁閥驅動模塊(406)、電機驅動模塊(407)和時鐘模 塊(408)分別與電源與復位晶片(402)相連JTAG調試接口模塊(404)、輪速傳感器模塊 (405)、電磁閥驅動模塊(406)、電機驅動模塊(407)、時鐘模塊(408)分別與制動微控晶片 (401)相連。
專利摘要本實用新型公開了一種汽車胎壓監測及爆胎自動制動系統的電控單元，它包括胎壓監控模塊、無線接收處理模塊和爆胎制動模塊；每個輪胎內的胎壓監控模塊採集各自輪胎內的氣壓和溫度，判斷識別出過高壓、偏高壓、正常、偏低壓、過低壓、溫度過高和爆胎等信息，並利用射頻技術將以上信息信號發送給無線接收處理模塊；無線接收處理模塊一旦接收到爆胎信號則將其發送給爆胎制動模塊，否則對接收到的其它信號，進行相應的顯示報警處理；爆胎制動模塊一旦接收到爆胎信號，則對汽車實施穩定製動。本實用新型能在最短時間裡對行駛過程中的汽車發生爆胎現象後自動進行最有效的平穩制動以及胎壓異常顯示，可以避免或減輕汽車交通事故。
文檔編號B60C23/00GK201552987SQ20092012294
公開日2010年8月18日 申請日期2009年6月25日 優先權日2009年6月25日
發明者張正兵, 張鵬, 李亮成, 郭立書, 鮑慶坤, 黃勝波 申請人:浙江亞太機電股份有限公司