用于真空泵助力装置的控制器集成电路板及控制器总成的制作方法

本实用新型涉及电动真空泵助力控制领域，尤其涉及了用于真空泵助力装置的控制器集成电路板及控制器总成。

背景技术：

汽车动系统主要分为行车制动系统及驻车制动系统，行车制动指在车辆行进过程中用于实施车辆的制动系统。控制器总成主要功能是用来控制电动真空泵对真空助力器抽真空；实现车辆制动时的真空助力，该装置涉及一种汽车智能制动助力的控制方法、故障检测。

中国专利申请号201611085266.6公开了一种真空泵控制器总成的实用新型专利，这种类型的pcb电路板代表了市场中的大多数真空泵控制器。该种电路板的电流一般为5a～6a，该种电路板一般只能适配普通车辆，当大型车辆或者商用车使用时，一般工作电流大于5a～6a，当电流较大时电路板发热情况比较明显，而且容易烧坏，而且现有的电路板抗干扰能力较差。根据以上技术问题，同时为了确保行车制动安全，申请人提出本实用新型。

技术实现要素：

本实用新型的实现通过下述技术方案：

用于真空泵助力装置的控制器集成电路板，集成电路板包括微处理器、真空压力传感器，真空压力传感器与微处理器相连，微处理器包括定时器和用于将采集压力信号格式进行转换的模/数转换器，真空压力传感器用于实时采集真空泵气路口、罐体、助力器气路中的真空压力信号，微处理器根据采集的真空压力信号、定时器工作时间的计时监测向外输出控制真空泵启动或停止的控制信号；集成电路板还包括电流传感器和用于驱动真空泵的第一mos管，电流传感器用于采集真空泵的工作电流，电流传感器与微处理器连接，微处理器根据电流传感器采集的电流信号，控制第一mos管驱动真空泵。微处理器能够根据采集的真空压力信号与设定的压力阙值比较，以此输出控制真空泵启动或停止的信号，使真空助力系统能够持续保持真空，实现车辆制动时的真空助力需求。通过电流传感器实现对真空泵的过流保护、以及故障监测。

作为优选，集成电路板还包括直流电源变换芯片和驱动报警装置的第二mos管，直流电源变换芯片与外部电源连接，用于向集成电路板内部供电，第二mos管与微处理器连接。并且在系统有故障时输出告警信号。

作为优选，集成电路板包括上层元件布置层、下层元件布置层和中部的导通走线层；中部的导通走线层为两层；一层为电源走线层；一层为大电流走线层。两层导线层使得电路板具有散热效果好，散热速度块，抗干扰能力强等优点，而且该种结构的电路板能够满足大电流的需求，从而保证了pcb电路板的使用寿命。

作为优选，真空压力传感器、微处理器和第一mos管、直流电源变换芯片和第二mos管布置在集成电路板的下层元件布置层，电源防反接保护的二极管位于集成电路板的上层元件布置层。

作为优选，第一mos管的型号为英飞凌bts443。

本实用新型还提供一种用于真空泵助力装置的控制器总成，其还包括壳体，壳体包括上述的控制器集成电路板，壳体上设置有真空气压气路采集口，真空气压气路采集口与真空压力传感器进气口相连通，该控制器总成具有集成化程度高，体积小等优点。

作为优选，集成电路板包括上层元件布置层、下层元件布置层和中部的导通走线层，真空压力传感器设置在集成电路板的下层元件布置层，真空气压气路采集口设置在壳体的下方。便于直接与真空气压气路采集口密封配合。

作为优选，真空压力传感器的进气口密封配合在真空气压气路采集口。

作为优选，壳体内设置有固定电路板的插槽，电路板上开设有空域边，电路板通过插入壳体两侧边的插槽固定在壳体上，壳体的端部设置有端盖，端盖与壳体密封配合。壳体上设置有固定耳用于控制器总成固定在储气罐的罐体上，壳体两端的引出导线用于连接真空泵、车载电源及系统故障信号的线路通道。

作为优选，壳体的上侧板上安装有呼吸组件，上侧板上开设有与壳体内部连通的安装孔，安装孔包括位于外侧的圆柱段和位于内侧的圆锥段，安装孔内设置有活塞，活塞的外端面开设有盛放槽，盛放槽内放置有弹簧，安装孔的外端螺纹配合有密封盖，弹簧一端抵触在密封盖的内侧面，另一端抵触在盛放槽的底面上，活塞在弹簧的作用下密封安装孔的内端口，圆柱段的侧面开设有导流槽，密封盖上开设有透气孔。

本实用新型由于采用了以上技术方案，具有以下显著的技术效果：

本实用新型所设计的集成电路板集成了真空压力传感器，从而微处理器根据真空压力传感器采集的真空压力信号与设定的压力阙值比较，以此输出控制真空泵启动或停止的信号，使真空助力系统能够持续保持真空，实现车辆制动时的真空助力需求。而且该集成电路板创新之处：还具有真空泵过流保护、短路保护、比例负载电流检测(热关断期间定义的故障信号)、过温保护以(热关机)及故障自检、故障报警等功能，而且本装置不会出现误判现象。

所设计的控制器总成具有集成化程度高，安全性高，使用寿命长，空间占用低，固定简单等优点。同时该控制器具有呼吸阀组件，用于当控制器总成内温度较高时，进行换气散热，从而延长了电路板的使用寿命。

附图说明

图1是集成电路板的下层元件布置层的电子元器件布置图；

图2是集成电路板的上层元件布置层的电子元器件布置图；

图3是电路气路的控制框图；

图4是控制器总成的爆炸结构示意图。

图5实施例呼吸组件与上侧板连接的结构剖视图。

图6是图5的局部放大图。

以上附图中各数字标号所指代的部位名称如下：其中，1—集成电路板、6—微处理器、5—真空压力传感器、2—第一mos管、3—直流电源变换芯片、4—第二mos管、8—壳体、10一真空气压气路采集口、9—端盖。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步详细描述。

实施例1

如图1至图4所示，用于真空泵助力装置的控制器集成电路板1，该集成电路板1外接真空泵和助力器。集成电路板1包括微处理器6和真空压力传感器5，真空压力传感器5与微处理器6相连，微处理器6包括定时器、采集压力信号的模/数转换器等，真空压力传感器5用于实时采集真空泵气路口、罐体、助力器气路中的真空压力信号，微处理器6根据采集的真空压力信号、定时器工作时间的计时监测向外输出控制真空泵启动或停止的控制信号。

真空压力传感器5实时采集真空助力系统中的气压值，所采集的信号输入给微处理器6，软件根据被测信号计算出最大真空压力，同时根据设置的真空压力门限阈值，当最大真空压力小于/大于门限阈值时，控制真空泵实施/停止抽真空的工作。在真空泵启动后，使助力器中的压力值与外界环境的压力值的压差保证真空助力系统为刹车系统提供足够的助力，在驾驶人刹车时及时刹停汽车。

集成电路板1还包括电流传感器和用于驱动真空泵的第一mos管2，电流传感器用于采集真空泵的工作电流，电流传感器与微处理器6连接，微处理器6根据电流传感器采集的电流信号，控制第一mos管2驱动真空泵，集成电路板1还包括直流电源变换芯片3和驱动告警装置的第二mos管4，直流电源变换芯片3用于与外部电源连接，集成电路板1通过直流电源变换芯片3接通外部电源，第二mos管4与微处理器6连接。其中电流传感器连接在第一mos管2的引脚上。集成电路板1包括上层元件布置层、下层元件布置层和中部的导通走线层；中部的导通走线层为两层；一层为电源走线层；一层为大电流走线层。

所述电流传感器实时采集真空泵工作的电流大小，被测电流信号输入给微处理器6，软件根据被测信号计算出连续工作电流，当电流值超出了设置的门限阈值范围，并且这一现象在一段时间内不会消失，微处理器6便判断定真空泵系统工作出现故障，以此实现过电流保护的功能，切断泵电源停止泵工作，同时驱动第二mos管点亮故障告警灯。

其中，真空压力传感器5的故障检测方法为：由于传感器本身就是产生电信号的，因此，对传感器的故障诊断不需要专门的线路，而只需要在软件中，编制传感器输入信号识别程序即可实现对传感器的故障诊断。故障监测如下：分析判断驱动电机的信号，在微处理器6输出真空泵电机驱动信号时检测开始，当无输出真空泵电机驱动信号则退出监测；如真空压力传感器5的正常输入电压值为0.5-4.7v，对应的真空压力为-100-0kpa。由微处理器6内部12位分辨率的a/d实时采集真空压力传感器5的输入信号并与正常输入电压值比较，当某一信号的电压值未超出这一范围，为正常状态则退出监测，超出这一范围持续记录5次压力传感器的电压值，5次监测所得的记录相同表明被记录的真空压力传感器处于故障状态，并开始记录持续时间，为的是避免干扰而引起的误判，如前后监测的记录不相同是正常工作状态则退出监测，相同诊断程序即判定压力传感器或者其电路存在故障，置位故障标志位同时点亮警告指示系统出现故障见图3。

故障检测方法：真空泵驱动电路故障自诊断，由于微处理器6对电机驱动电路进行的是控制操作，控制信号是输出信号，因此要想对真空泵电机驱动电路工作情况进行诊断，一般要增设故障诊断电路监测泵驱动电路的运行状态，即微处理器发出一个控制信号，要有一条专用回路来向ecu反馈其执行情况。分析判断微处理器6发出一个驱动电机的控制信号，当无输出电机驱动信号则退出监测；在输出电机驱动信号时监测开始，同时微处理器6实时采集电流传感器的输入信号并与正常输入电压值比较，当某一信号的电压值未超出范围，表明为正常工作状态则退出监测，否则表明被记录的泵驱动电路故障处于故障状态，并开始记录持续时间，为的是避免干扰而引起的误判，如前后采集电流传感器的监测记录不相同则退出监测，相同这一现象在一段时间内不会消失，诊断程序即判定电机或者其电路存在故障，置位故障标志位同时发送警告指示。

其中集成电路板1包括上层元件布置层、下层元件布置层和中部的导通走线层，中部的导通走线层为两层，真空压力传感器5、微处理器6、第一mos管2、直流电源变换芯片3、第二mos管4、电流传感器设置在下层元件布置层，电源防反接保护的二极管7位于电路板的上侧。

其中本实施例中所选择的第一mos管2的型号为英飞凌bts443。

实施例2

如图4所示，本实施例提供了一种控制器总成，控制器总成包括壳体8，壳体8内设置有实施例1所述的集成电路板1，壳体8上设置有真空气压气路采集口10，真空气压气路采集口10与真空压力传感器5进气口相连通，具体的是真空气压气路采集口10和真空压力传感器5进气口、真空泵体气路进出口、真空罐进气口、助力器等相互连接组成真空气路，通过真空气压气路采集口实时采集真空助力系统中的真空气压值。

真空压力传感器5设置在集成电路板1下方，真空气压气路采集口10设置在壳体8的下方。真空压力传感器的进气口密封配合在真空气压气路采集口上。

壳体8的左侧内壁和右侧内壁均设置有插槽9，电路板1左边沿和右边沿开设有空域边，集成电路板1的左边沿空白域和右边沿空白域插接在插槽9内，壳体8的前端面设置有端盖12，端盖12与壳体8可拆卸密封配合，壳体8上设置有用于将控制器总成固定在储气罐罐体上的固定耳，壳体的两端设置有引出导线管60用于作为连接真空泵、车载电源及系统故障输出信号的线路通道。

实施例3

如图5和图6所示，本实施例与实施例2的区别之处在于，为了保证壳体的散热效果，本实施例对壳体进行设计，当电路板1发热时会对壳体8内的空气进行加热，从而导致电路板工作在高温条件下，同时壳体8的气压会随气温的升高变大，所以申请人设计一种呼吸组件80。呼吸组件80安装在壳体8的上侧板90上，上侧板80上开设有与壳体8内部连通的安装孔81，安装孔81包括位于外侧的圆柱段82和位于内侧的圆锥段83，安装孔81内设置有活塞，活塞的外端面开设有盛放槽84，盛放槽84内放置有弹簧85，安装孔81的外端螺纹配合有密封盖86，弹簧85一端抵触在密封盖86的内侧面，另一端抵触在盛放槽84的底面上，活塞在弹簧85的作用下密封安装孔81的内端口，圆柱段82的侧面开设有导流槽87，密封盖86上开设有透气孔88。当壳体8内的气压升高时，作用在活塞上，活塞克服弹簧力上移，壳体8内的高温气体从导流槽87向上排出，最终从密封盖86的透气孔88排出，达到呼吸作用，从而实现降温的功能。

总之，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本实用新型专利的涵盖范围。