ABS控制器的制作方法

本实用新型涉及汽车防抱死制动技术。

背景技术：

汽车防抱死制动系统（Anti-lock Braking System，ABS）可以有效防止车辆在制动过程中出现车轮抱死的状况，从而避免因车轮抱死而导致的转向失灵和甩尾等危险，保证车辆的安全制动。汽车防抱死制动系统主要由轮速传感器、ABS控制器和制动压力调节器组成。以四通道的ABS系统为例，四通道ABS系统采用四个轮速传感器分别检测四个车轮的轮速信号，ABS控制器接收轮速信号输入并采用一定的算法进行计算，将计算所得的控制指令分别输出给制动压力调节器的四个调压电磁阀，以控制制动器压力从而防止车轮抱死。

在汽车防抱死制动系统中，ABS控制器是整个系统的控制核心，也是ABS系统开发过程中的关键所在。目前的ABS控制器普遍采用单MCU结构， MCU除了要完成制动防抱死控制的功能外，还担负着对系统软硬件监测的任务，对MCU的运算速度、接口资源有较高的要求；并且由于只有一片MCU，可靠性不高。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种硬件成本低、可靠性高的ABS控制器。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：

一种ABS控制器，包括电源电路、多个轮速信号调理电路、电磁阀驱动电路、CAN总线接口、故障指示灯电路、主MCU以及从MCU；电源电路的输出端分别与主MCU的电源输入端、从MCU的电源输入端、多个轮速信号处理电路的电源输入端、电磁阀驱动电路的电源输入端和故障指示灯电路的电源输入端电连接，电源电路用于将外部的输入电压转换为主MCU、从MCU、多个轮速信号处理电路、电磁阀驱动电路和故障指示灯电路所需的工作电压；多个轮速信号调理电路的输出端分别与主MCU的输入端电连接，各轮速信号调理电路用于将接收到的转速传感器输出的轮速信号进行信号调理后输出给主MCU；电磁阀驱动电路的输入端与主MCU的控制输出端电连接，用于控制电磁阀的开启和关闭；CAN总线接口与主MCU通信连接,CAN总线接口用于与CAN总线连接，以实现主MCU与发动机控制单元之间的数据通信；从MCU与主MCU通信连接，且从MCU的控制输出端与故障指示灯电路的输入端电连接。

上述的ABS控制器，其中，轮速信号调理电路包括电压跟随电路、低通滤波电路、信号放大电路、整形电路和光耦隔离电路；电压跟随电路、低通滤波电路、信号放大电路、整形电路和光耦隔离电路依次相连，光耦隔离电路的输出端与主MCU的输入端电连接。

上述的ABS控制器，其中，包括降噪电路，降噪电路包括LC滤波电路和相互并联连接的两个去耦电容；LC滤波电路包括滤波电感和滤波电容，滤波电感的一端与电源电路的输出端电连接，滤波电感的另一端与滤波电容的一端电连接，滤波电容的另一端接地；两个去耦电容的一端分别与滤波电容的一端以及主MCU的电源输入端电连接，两个去耦电容的另一端接地。

本实用新型至少具有以下优点和特点：

1、根据本实用新型一实施例的ABS控制器使用了两个MCU，由主MCU实现对轮速信号的采集，生成对ABS系统的制动压力调节器的电磁阀的控制指令，而从MCU在接收到主MCU发送的故障信息时会驱动故障指示灯点亮，提醒驾乘人员尽快排除ABS系统发生的故障，从而避免了因系统故障造成错误的控制后果。主MCU可以采用性能较好的MCU，而从MCU可以采用性能较弱的MCU，这样有利于节约硬件成本，并获得了更加稳定、可靠的故障保护；

2、根据本实用新型一实施例的ABS控制器在电源电路的输出端与主MCU的电源输入端之间设有降噪电路，可去除高频噪声，降低系统的高频干扰，在轮速信号调理电路中，在低通滤波之前采用了电压跟随电路，获得了更好的低通滤波效果，从而提高了产品的稳定性和可靠性。

附图说明

图1示出了根据本实用新型一实施例的ABS控制器的原理框图。

图2示出了根据本实用新型一实施例的降噪电路的电路原理图。

图3示出了根据本实用新型一实施例的轮速信号调理电路的电路原理图。

图4示出了根据本实用新型一实施例的故障指示灯电路的电路原理图。

图5示出了根据本实用新型一实施例的电磁阀驱动电路的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。

图1示出了根据本实用新型一实施例的ABS控制器的原理框图。请参阅图1，根据本实用新型一实施例的ABS控制器包括电源电路1、多个轮速信号调理电路2、电磁阀驱动电路3、CAN总线接口4、故障指示灯电路5、主MCU61以及从MCU62。

电源电路1的输出端分别与主MCU61的电源输入端、从MCU62的电源输入端、多个轮速信号处理电路2的电源输入端、电磁阀驱动电路3的电源输入端和故障指示灯电路5的电源输入端电连接，用于将外部的输入电压转换为主MCU61、从MCU52、多个轮速信号处理电路2、电磁阀驱动电路3和故障指示灯电路5所需的工作电压。在本实施例中，电源电路1用于将汽车蓄电池输出的24V直流电压转换为5V直流电压，以向主MCU61、从MCU52、多个轮速信号处理电路2、电磁阀驱动电路3和故障指示灯电路5供电。

由于汽车上电源工作环境恶劣，不仅电压变动范围大，而且混杂有大量干扰信号及尖峰脉冲。如果电源质量差，会明显影响电子元件的正常工作，甚至导致控制器的误动作。为此，在一种较佳的实施方式中，可在电源电路1的输出端与主MCU61的电源输入端之间设置一降噪电路。该降噪电路的电路原理图如图2所示。降噪电路包括LC滤波电路和相互并联连接的两个去耦电容。LC滤波电路包括滤波电感L1和滤波电容C1，滤波电感L1的一端与电源电路1的输出端电连接，滤波电感L1的另一端与滤波电容C1的一端电连接，滤波电容C1的另一端接地。两个去耦电容C2和C3的一端分别与滤波电容C1的一端以及主MCU61的电源输入端电连接，两个去耦电容C2和C3的另一端接地。LC滤波电路可以克服电源的波动对MCU正常工作造成不良的影响，去耦电容C2和C3可去除高频噪声，降低系统的高频干扰，改善系统的电磁兼容性。

多个轮速信号调理电路2的输出端分别与主MCU61的输入端电连接，各轮速信号调理电路2用于将接收到的转速传感器输出的轮速信号进行信号调理后输出给主MCU61。

请参阅图3。在本实施例中，轮速信号调理电路2包括电压跟随电路21、低通滤波电路22、信号放大电路23、整形电路24和光耦隔离电路25；电压跟随电路21、低通滤波电路22、信号放大电路23、整形电路24和光耦隔离电路25依次相连，光耦隔离电路25的输出端与主MCU61的输入端电连接。

电压跟随电路21主要由运算放大器U1构成。低通滤波电路22主要运算放大器U2、电容C4、电容C5、电阻R1、电阻R2、电阻R9和电阻R10组成。信号放大电路23主要由运算放大器U3、电阻R3、电阻R4、电阻R4和电阻R5组成。运算放大器U1、U2和U3的型号均可采用LM224AD。整形电路24由施密特触发器构成，型号可采用74LS14D。光耦隔离电路25的型号可采用TLP521-1GR。

电压跟随电路21的输入电压和输出电压不仅大小相同，而且相位相同。电压跟随电路的主要作用是增大电路的输入电阻，在低通滤波之前加入电压跟随电路，可以增强低通滤波的效果。轮速信号经过低通滤波电路22，可以滤去信号中的杂波。低通滤波电路设定一个截止频率，低于该截止频率的信号可以通过，高于该截止频率的信号被衰减，低通滤波电路在尽可能的保留有用的轮速信号的前提下滤除噪声。经过低通滤波后的轮速信号经过信号放大电路23，将微弱的轮速信号进行放大，然后由整形电路24整形成标准的方波信号。在轮速信号进入主MCU之前，经过光耦隔离电路25光电隔离，可提高系统的抗干扰能力。

电磁阀驱动电路3的输入端与主MCU61的控制输出端电连接，用于控制电磁阀的开启和关闭。

CAN总线接口4与主MCU61通信连接,CAN总线接口61用于与CAN总线连接，以实现主MCU61与发动机控制单元（ECU)之间的数据通信。从MCU62与主MCU61通信连接，且从MCU62的控制输出端与故障指示灯电路5的输入端电连接。

在主MCU61接收到发动机控制单元发送的轮速传感器故障信息时，会转发给从MCU62，从MCU接收到轮速传感器故障信息时，控制故障指示灯电路5，使故障指示灯点亮。轮速传感器故障信息表明轮速传感器发生了故障。

在本实施例中，主MCU的型号为MC9S12DP512，其是由飞思卡尔公司制造的汽车专用的16位MCU，从MCU的型号为MC68HC908AZ60，其是由摩托罗拉公司制造的8位MCU。

在本实施例中，如图4所示，故障指示灯电路5包括第一限流电阻R17、第二限流电阻R18、LED故障指示灯D3以及NPN三极管Q1。第一限流电阻R17的一端与从MCU62的控制输出端连接，第一限流电阻R17的另一端与NPN三极管Q1的基极连接。第二限流电阻R18的一端与电源电路1的输出端电连接，第二限流电阻R18的一端与LED故障指示灯D3的正极电连接；LED故障指示灯D3的负极与NPN三极管Q1的集电极电连接，NPN三极管Q1的发射极接地。

故障指示灯电路中的NPN三极管Q1工作于非线性状态，基极为低电平时NPN三极管Q1截止，从MCU62发出高电平控制信号时，NPN三极管Q1饱和导通，LED故障指示灯D3点亮, 提醒驾驶员 ABS系统发生故障需要尽快排除。

图1的示例是以四通道的ABS系统为例举例说明。四通道ABS系统采用四个轮速传感器分别检测汽车的左前轮、右前轮、左后轮和右后轮的轮速信号，并采用了四个电磁阀分别调节左前轮、右前轮、左后轮和右后轮的制动压力。相应地，ABS控制器设有四个轮速信号调理电路2。在本实施例中，电磁阀驱动电路3采用了两片智能功率芯片，每一智能功率芯片智能功率芯片内分别集成有两路电磁阀驱动电路，以驱动两个电磁阀。请参考图5。图5仅仅示出了其中一块智能功率芯片U8及其外围电路的结构，其型号为BTS621L1，由英飞凌公司制造。智能功率芯片U8还能对每一电磁阀的工作状态进行诊断，并输出诊断信号给主MCU61。主MCU61根据该诊断信号可以知道电磁阀是否发生了故障，并将电磁阀故障信息转发给从MCU62，从MCU62接收到电磁阀故障信息时，控制故障指示灯电路5，使故障指示灯点亮。

智能功率芯片U8具有两个控制信号输入端IN1、IN2、两个控制信号输出端OUT1、OUT2以及两个诊断信号输出端ST1、ST1。智能功率芯片U8的两个控制信号输入端IN1、IN2分别通过一光耦隔离电路与主MCU61的控制输出端电连接，两个控制信号输出端OUT1、OUT2分别与两个电磁阀电连接，两个诊断信号输出端ST1、ST1分别与主MCU61的诊断信号输入端电连接。光耦隔离电路U6、U7的工作电压为5V，光耦隔离电路U6、U7的电源输入端与电源电路1的输出端连接。智能功率芯片U8的工作电压为24V，可从汽车蓄电池取电。

根据本实用新型实施例的ABS控制器适合应用于24V供电环境，可主要用于大客车及载重汽车的紧急刹车制动控制。