基于高频PWM的ABS电磁阀控制电路制造技术

基于高频PWM的ABS电磁阀控制电路，本实用新型专利技术涉及一种汽车ABS电子控制单元电路，包括主控制模块，电机和电磁阀驱动模块，电源管理模块，外围输入/输出模块，通讯模块等。本实用新型专利技术的重点是电磁阀驱动模块，其特征在于，对ABS电磁阀线圈的驱动采用高频（2KHz—4KHz）脉宽调制方式来实现，即高频PWM方式来驱动高速开关电磁阀线圈，能够使控制更加平稳，最大限度的实现类似于比例阀和伺服阀的线性控制，而高速开关阀成本仅为比例阀的十分之一左右，实现了低成本的高效控制。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及ABS电子控制单元的电路，尤其是基于高频PWM的ABS电磁阀控制电路。
技术介绍
ABS系统通过电磁阀和回油泵来完成对制动器轮缸压力的精细调节，以防止过度制动使车轮抱死。由于ABS工作环境十分恶劣，为保证电磁阀响应的高效性和可靠性，除了与电磁阀本身的参数相关外，电磁阀的驱动方式也直接决定了电磁阀响应的高效性和可靠性。用开关方式和低频PWM控制电磁阀，虽然控制策略比较简单，但是控制不稳定，制动压力非线性增长，阀芯完全开闭时不断动作带来的压力波动也会造成一定的噪声，压力波动还会给驾驶员制动时带来不好的踏板感觉，而且不可能实现对开关电磁阀的线性控制。因此本技术采用高频PWM方式控制高速开关电磁阀，动态响应好，同时又降低了压力增大速度，使控制更为稳定，更接近线性。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种基于高频PWM的ABS电磁阀控制电路，其特征在于，采用高频PWM方式控制开关电磁阀，使该电磁阀驱动方式的高效性和可靠性更强，进一步提高了系统的控制精度。该驱动方式不仅保证了高速开关阀的阀芯位置控制在某一开度，还实现了压力的线性增大，同时又降低了压力增长速度，使得控制更为稳定，实现了类似于比例阀的线性开关功能。本技术基于高频PWM的ABS电磁阀控制电路，主要包括主芯片XC2364B，电磁阀驱动芯片TLE6228，ABS专用集成IC TLE6212，外围输入/输出模块，通讯模块，其特征在于，选用高速开关电磁阀和驱动芯片TLE6228，每片TLE6228驱动4路电磁阀线圈工作，Vs端口外接VCC给芯片提 供电压；输入端口 INl — IN4接收主芯片的高频PWM控制信号，控制输出端以驱动4路电磁阀线圈工作；0UT1、0UT2端口的最大驱动能力为5 A，连接ABS的减压阀线圈SOLl和S0L2 ;0UT3和0UT4端口最大驱动能力为3 A，连接ABS的增压阀线圈S0L3和S0L4，不可接反；TLE6228还可监测每个通道的输出状态，通过STl — ST4端口输出，与主芯片反馈用于实时通讯；STBY端口为低功耗的备用模式，与主芯片连接，能通过MCU快速关闭芯片。以下结合附图和具体实施方式对本技术的技术方案作进一步具体说明。附图说明图1为电磁阀驱动电路原理图。图2为8路电磁阀线圈电路图。图3为电磁阀线圈公共高端驱动电路图。图4 为 XC2364B 与 TLE6212 通讯接口图。图5为主芯片XC2364B的部分连接图。具体实施方式经实验测得，一般ABS压力调节器的4个减压电磁阀最大起动电流约为3.6 A，4个增压电磁阀最大起动电流约为2.4 4，而11^6228的工作电压4.8 32 V，两路通道内阻0.2 Ω，最大负载电流3 A;另两路内阻0.3 Ω，最大负载电流5 A，因此选用TLE6228恰好能满足ABS增压和减压电磁阀的驱动电流要求，而且有较低的导通内阻又能保证低功耗。如图1所示，TLE6228芯片为智能低边开关，是典型的低边驱动。每片TLE6228能驱动4个电磁阀线圈。8路高速开关电磁阀的线圈由两片TLE6228芯片驱动。以SUl为例，Vs端口外接VCC给芯片提供电压；输入端口 INl — IN4与图5中主芯片XC2364B相连，接收主芯片的2KHz — 4KHz高频PWM控制信号，控制输出端以驱动4路电磁阀线圈工作；0UT1、0UT2端口的最大驱动能力为5 A，连接ABS的减压阀线圈SOLl和S0L2 ；0UT3和0UT4端口最大驱动能力为3 A，连接ABS的增压阀线圈S0L3和S0L4，不可接反；TLE6228还可监测每个通道的输出状态，通过STl — ST4端口输出，与主芯片反馈，把各个电磁阀的状态信号返回给主芯片，用于实时通讯；STBY端口为低功耗的备用模式，与主芯片连接，能通过MCU快速关闭芯片。芯片SU2同理控制ABS的减压阀线圈S0L5和S0L6，以及增压阀线圈S0L7和S0L8。如图2所示，增压阀的两端并联1N5817型续流二极管，电磁阀为感性负载，其外接反向续流二极管，可以给负载提供持续的电流，断电后就会通过续流二极管回路放电，以免发生突变，起到了平滑电流的作用，因此阀的开度变化较为平缓，驱动控制也更加平稳高效；另外线圈产生的感应电动势通过二极管和线圈构成的回路做功而消耗掉，丛而保护了电路中其它元器件的安全。如图3所示，12V电通过两个N沟道MOS管(IPB80N04S3-H4)驱动电磁阀的线圈高端，为8路电磁阀提供公共高端电 压S0LC0M12V。如图4所示，集成IC TLE6212为ABS的专用芯片，与主芯片XC2364B通过SPI串口通讯，实施执行主芯片的指令，通过S0L_RL端口控制N沟道MOS管的关断，从而驱动电磁阀线圈的闻端电路。PWM控制就是对输入脉冲的宽度进行调制，通过对一系列脉冲的宽度进行调制来等效地获得所需要信号。其输入信号为电流，当控制信号的值大于载波信号时，电磁阀开启，否则使电磁阀关闭。在一个循环周期内，电磁阀开启的时间与总时间之比称为脉冲宽度调制率(也称占空比)。典型的PWM控制是在低频下对电磁阀的占空比调节，该调制频率集中在10—IOOHz范围内。在这一范围内，通过寻找最优的PWM控制频率范围，调整PWM控制的占空t匕，控制高速开关阀开或关的时间比例，而使阀芯的平均开度保持在一个水平，从而控制制动压力。但是这一过程并不是实际意义上的线性控制，因为在这种控制方式下，虽然实现了高速开关阀的平均开度一定，但实际上高速开关阀还是间开间闭的。高速开关阀的动态响应时间一般为2ms左右，在IO— IOOHz范围内的PWM控制，一个调制周期T内阀芯可以运动到极限位置也可以完全恢复到初始位置。本技术，电磁阀输入电压为12V，常温23摄氏度时增、减压阀线圈电阻均约为7欧姆，在2KHz—4KHz的高频控制下，通过改变PWM控制的占空比，就可以实现阀芯开度的近线性调节。经试验得到当占空比在36% — 50%之间时，都可以保证高速开关阀的阀芯在某一位置悬浮，因此占空比需要控制在这一范围。这一在高频PWM控制下，高速开关阀的阀芯运动特性接近线性，在一定程度上已经是比例阀。虽然低频PWM控制在ABS/ ESP制动控制中的阶梯增压阶段应用较多，但是也将被高频PWM占空比直接控制的增压策略所取代，使得制动压力的增加过程能够更加平稳有度。随着汽车主动安全技术的不断进步，电液控制技术在汽车主动安全系统上的应用越来越多，高速开关电磁阀作为一种性能优异的电液控制元件，不仅响应时间快，成本也仅为比例阀的十分之一左右，研究闻速开关电磁阀的闻频PWM控制，可以进一步拓宽了闻速开关阀的功能应用范围，为系统的精密控制起到了关键性的作用。最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本技术的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本技术进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本技术的技术方案进 行修改或者等同替换，而不脱离本技术技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本技术的权利要求范围当中。权利要求1.基于高频PWM的ABS电磁阀控制电路，主要包括主芯片XC2364B，电磁阀驱动芯片TLE6228，ABS专用集成IC TLE6212，外围本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于高频PWM的ABS电磁阀控制电路，主要包括主芯片XC2364B，电磁阀驱动芯片TLE6228，ABS专用集成IC?TLE6212，外围输入/输出模块，通讯模块，其特征在于，选用高速开关电磁阀和驱动芯片TLE6228，每片TLE6228驱动4路电磁阀线圈工作，Vs端口外接VCC给芯片提供电压；输入端口IN1—IN4接收主芯片的高频PWM控制信号，控制输出端以驱动4路电磁阀线圈工作；OUT1、OUT2端口的最大驱动能力为5?A，连接ABS的减压阀线圈SOL1和SOL2；OUT3和OUT4端口最大驱动能力为3?A，连接ABS的增压阀线圈SOL3和SOL4，不可接反；TLE6228还可监测每个通道的输出状态，通过ST1—ST4端口输出，与主芯片反馈用于实时通讯；STBY端口为低功耗的备用模式，与主芯片连接，能通过MCU快速关闭芯片。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：童幸源，王伟玮，王磊，杨璐，王利双，田玮，祝军军，王华宾，王瑞华，薛磊，
申请(专利权)人：武汉元丰汽车电控系统有限公司，
类型：实用新型
国别省市：