汽车防抱死系统电子控制器技术方案

本实用新型专利技术公开了一种汽车防抱死系统电子控制器，包括轮速检测电路、轮速调理电路、主控单片机、辅助控制单片机、电机驱动电路、电磁阀驱动电路，由于采用大规模集成电路制造的单片机和驱动电路，功能强大，系统集成度高，外围电路设计简单，稳定性得到极大保证。本实用新型专利技术应用模糊控制理论，不需要系统数学模型，增强了系统的冗余能力，简化了设计过程，使本实用新型专利技术易于实现，且响应速度快。应用ＣＡＮ总线，使得车速的数值可以为其它汽车模块所用，简化了汽车其它部件的设计。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种用于汽车防抱死系统的电子控制器。
技术介绍
目前比较实用的汽车防抱死系统主要有电子式液压防抱死系统和机械式液压防抱死系统。电子式防抱死系统主要采用经典逻辑控制方法，即门限控制方法。通过计算轮速的加速度和滑移率，不断和预先设置好的门限值比较判断出需要调节的制动压力，控制方法一般是现代控制理论的最优控制、鲁棒控制等方法，这些方法强烈依赖于系统的数学模型，但实际上很难获得汽车精确的数学模型，从而使得这种方法难以普及。机械式防抱死系统特点在于在制动管路中增加了一个可扩张的油囊，通过油囊的伸缩调节轮胎抱死时的制动压力，从而达到防抱死的目的。机械式防抱死系统缺陷在于只能针对单一路面进行有限范围内的调节，对于复杂路况制动效果不太理想。
技术实现思路
本技术的目的就是为了解决以上问题，提供一种可靠性高、控制性能优的汽车防抱死系统电子控制器。为实现上述目的，本技术提出一种汽车防抱死系统电子控制器，包括轮速检测电路、轮速调理电路、主控单片机、辅助控制单片机、电机驱动电路、电磁阀驱动电路，所述轮速检测电路输出端分别与所述轮速调理电路、辅助控制单片机连接，所述轮速调理电路输出端与所述主控单片机连接，所述电磁阀驱动电路、电机驱动电路输入端分别与所述主控单片机、辅助控制单片机输出端连接。上述的控制器，还增设通讯接口电路，与所述主控单片机连接。增设故障指示电路，与所述辅助控制单片机连接。所述通讯接口电路优选CAN通讯接口电路。所述轮速检测电路包括电磁式传感器，其信号输出端与所述辅助控制单片机、轮速调理电路分别连接。所述轮速调理电路包括过零比较器，其信号输入端与所述轮速检测电路的输出端连接，信号输出端与所述主控单片机连接。所述电磁阀驱动电路包括智能低端开关，其控制端与所述主控单片机、辅助控制单片机分别连接，其输出端用于连接电磁阀的控制端。由于采用了以上的方案，带来如下的有益效果由于采用大规模集成电路制造的单片机和驱动电路，功能强大，系统集成度高，外围电路设计简单，稳定性得到极大保证。本技术应用模糊控制理论，不需要系统数学模型，增强了系统的冗余能力，简化了设计过程，使本技术易于实现，且响应速度快，控制的鲁棒性好。应用CAN总线，使得车速的数值可以为其它汽车模块所用，例如汽车仪表，发动机管理系统，自动变速系统等，简化了汽车其它部件的设计；使控制器与汽车的ECU等进行及时通讯，交换、共享数据。附图说明下面通过具体的实施例并结合附图对本专利技术作进一步详细的描述。图1是本技术电路结构框图，图2是本技术控制流程图。具体实施方式如图1所示，本技术的汽车防抱死系统电子控制器，包括16位的主控单片机、8位的辅助控制单片机、轮速检测电路、轮速调理电路、电磁阀驱动电路、CAN总线通讯电路、电机驱动电路。本技术采用经典的参数(加速度，滑移率)结合模糊控制理论进行控制，能在汽车紧急制动时保证车轮不会抱死，以及车辆在各种复杂路面(例如冰雪路面，沙石路面，高、低附着系数对开、对接路面等)制动的平稳性，并且保证紧急情况下的转向能力。主控单片机主要用来将滑移率控制在15％左右，辅助控制单片机主要用来监测各个模块信号的正确性，若发生错误，将会报警并且停止防抱死作用，并且在主控单片机失效的时候切断电磁阀和电机的电源，保留原车制动效果。CAN通讯接口电路，能以最大1M/s的波特率进行通讯，使控制器与汽车的ECU等进行及时通讯，交换、共享数据。本技术的控制器在检测到制动信号产生(刹车踏板踩下)后，不断计算车轮的减速度和滑移率，当到达启动的门限时启动系统。减速度和滑移率在经过处理并且模糊化以后，送入主控单片机进行模糊处理，得到的输出经过解模糊后送给驱动电路输出，并与轮速检测一起构成闭环，以保证系统鲁棒性。本技术在保证制动防抱死的前提下，增加了对不同路面的制动效能调整模块，使之在复杂的路面下制动仍然能取得良好的制动效果。针对冰雪路面，沙石路面，高、低附着系数对开、对接路面等恶劣工况进行单独优化。其原理是对于不同的工况，在保持目标滑移率15％的基础上，通过对轮胎增、减、保压的时间t和轮胎加速度a、滑移率s的累计比较，由于轮胎对于同一种路面的输出和加速度，滑移率均在一定范围内，若超出范围则表示路面附着系数已经变化，故可以进行相应调整。控制方式仍然采用模糊控制，参数为滑移率，加速度和电磁阀零点输出偏移，输出数据为电磁阀零点矫正偏移(T1)。考虑到单片机的计算能力有限，输入参数模糊化后的语言值分为正大(PL)，正小(PS)，零(ZO)，负小(NS)，负大(NL)。模糊输入量经过模糊推理后即可得到模糊输出，推理的规则是通过不断进行的路试和台架试验，技术人员不断的总结和分析得出25条经验规则，查询规则表得出对应模糊域的模糊值，并通过重心法解得实际的输出时间值。本系统具有完善的故障自诊断功能。系统的各个模块均有监测电路，辅助控制单片机在系统上电后不断监测系统各个模块的状态，每种故障均有相应的故障代码，一旦某个模块发生故障，辅助控制单片机会通过故障指示电路指示故障，并且切断系统的输出以确保电磁阀不乱动作，确保系统安全、可靠。为实现本技术的功能，汽车防抱死系统的执行机构包括通用的真空助力器，制动总泵，mk20系列电磁阀，制动油管，制动分泵和盘式刹车片等。单片机选用摩托罗拉公司的mc9s12系列芯片。电磁阀驱动电路采用智能低端开关，集成度高，而且可以通过SPI接口进行故障检测；电磁阀单元中有8个开关，对应每个通道的进液，排液，并且组成增压，减压，保压，阶增，阶减等不同状态，响应时间为5ms，及时性好，系统响应速度更快。如图2所示控制流程图，轮速检测电路的速度传感器采用电磁式传感器，通过齿圈切割磁力线获得周期的正弦波信号。由于正弦波不能直接为单片机测量速度所用，所以首先要将其变换成等周期的方波信号，轮速信号经过变换处理后变成脉冲信号，然后由主控单片机进行软件低通滤波，并且计算每个轮子的角减速度及滑移率。轮速调理电路可以用过零比较器来实现。当检测到制动踏板踩下且车速高于8km/h时不断的判断车轮是否趋于抱死。当满足条件时启动防抱死系统。启动系统后首先判断路面情况，根据不同的路面情况执行相对应的模糊控制程序。将计算所得的滑移率和加速度进行模糊化处理后，送至规则判断模块，得到模糊输出后，通过重心法解模糊，从而得到应该对电磁阀控制的时间值。此阶段执行完毕后立即返回轮速处理阶段，从而形成闭环系统，使得轮胎滑移率稳定在期望值(15％-20％)左右。与此同时也不断进行路面判断，根据路面状况的变化随时更改控制策略，从而实现控制的智能化和响应的及时性。系统在上电以后辅助控制单片机不断监测系统各个模块状态及轮速状态，包括轮速信号异常、轮速调理电路异常、驱动电路异常等。当异常情况发生时，辅助控制单片机根据故障等级分别作出警告，终止系统等处理，同时存储故障代码并且打开故障指示灯。应用实例在3.6m宽对开路面试车道，左边为低u路面，附着系数为0.20，右边为高u路面，附着系数为0.80，汽车以50km/h的时速进行刹车，在0.3s时刻左前轮和左后轮均出现滑移率过大的情况，判断为左边路面附着系数过低，此时停止系统增压，并且确定此时刻为电磁阀工作零点。对左前本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种汽车防抱死系统电子控制器，其特征是：包括轮速检测电路、轮速调理电路、主控单片机、辅助控制单片机、电机驱动电路、电磁阀驱动电路，所述轮速检测电路输出端分别与所述轮速调理电路、辅助控制单片机连接，所述轮速调理电路输出端与所述主控单片机连接，所述电磁阀驱动电路、电机驱动电路输入端分别与所述主控单片机、辅助控制单片机输出端连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李维宏，钟国华，鲍海宝，
申请(专利权)人：比亚迪股份有限公司，
类型：实用新型
国别省市：94[中国|深圳]