abs電子控制單元硬件電路設(shè)計(jì)-免費(fèi)閱讀
【正文】 圖5－12－1 ABS 控制器原理圖圖5－12－2 ABS控制器電路板圖本文研究了ABS的基本原理和實(shí)現(xiàn)方法，通過(guò)對(duì)ABS基本理論的分析，設(shè)計(jì)出了一種ABS電子控制單元的硬件電路，并使用Protel 99 SE 軟件繪制出了控制電路的原理圖和PCB布線電路板圖。采用一般的低壓差開關(guān)電源模塊就能滿足要求，盡量不使用帶電感的模塊。此模塊能提供最多15個(gè)消息體的全CAN功能。對(duì)于電磁閥的檢測(cè)則充分利用TLE6228的檢測(cè)端子ST進(jìn)行檢測(cè)，如果信號(hào)ST不正常，再使用分壓求分壓的辦法進(jìn)行測(cè)試。在設(shè)計(jì)中，對(duì)ECU進(jìn)行全面的檢測(cè)，系統(tǒng)故障檢測(cè)包括電磁閥短路、斷路，傳感器短路、斷路及信號(hào)幅值過(guò)低，供電電源不正常，ECU故障，報(bào)警燈的故障等。同時(shí)系統(tǒng)帶有硬件Watchdog，軟件每隔一段時(shí)間對(duì)控制定時(shí)器的引腳進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，也是一種安全系統(tǒng)，起到雙保險(xiǎn)的作用。輪速信號(hào)的處理電路具有以下功能：將正弦波轉(zhuǎn)換為同頻率的方波信號(hào)；在低速時(shí)仍然具有較高的靈敏度；當(dāng)傳感器與齒圈間的氣隙在一定的范圍內(nèi)變化時(shí)，仍然能夠正確進(jìn)行波形變換；電磁兼容性較好，能夠抑制車輛噪聲干擾。齒圈的齒數(shù)一般為80至100齒，重型車輪的直徑約為1米，所以車速仍為100公里/小時(shí)時(shí)，輪速信號(hào)的頻率一般低于1000Hz。因此在本設(shè)計(jì)中，采用億恒科技的TLE6228驅(qū)動(dòng)電磁閥，其工作原理圖見圖5－4。C164CI共有8 路數(shù)輸入捕捉，即CC16IO~CC19IO和CC24IO~CC27IO，本系統(tǒng)中采用CC16IO~CC19IO捕捉口作為輪速采集輸入口。圖5－3 C505功能單元圖C505CA單片機(jī)主要特性如下：l 強(qiáng)化C500 CPU核，與80C51/52單片機(jī)兼容；l 時(shí)鐘頻率：20MHz（指令周期：300ns）；l 片內(nèi)ROM：32K字節(jié)（C505CA）；具有ROM保護(hù)功能；OTP型：C505CA4E；l 片內(nèi)RAM：1 K字節(jié)XRAM：C505CA；l 數(shù)據(jù)指針：816位；l 尋址范圍：64K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器；l 定時(shí)/計(jì)數(shù)器：316位；⊙T0、T1；⊙T2；4通道比較/捕捉定時(shí)器CCU：CC0、CCCC2和CC3；PWM功能；l Watchdog定時(shí)器；l A/D轉(zhuǎn)換器：810位（C505CA）；A/D轉(zhuǎn)換輸入端可作數(shù)據(jù)輸入端（PI）；l 串行I/O接口：全雙工串/同步接口USART；可編程波特率發(fā)生器；l 并行I/O接口：48位+2位；48位；P0、PP2和P3；2位：P4；l 中斷：12個(gè)（4個(gè)優(yōu)先級(jí)）；l CAN控制接口：TX/RX移動(dòng)寄存器；位流處理器BSP；循環(huán)校驗(yàn)碼CRC寄存器；出銷管理邏輯EML；位定時(shí)邏輯BTL；智能存儲(chǔ)器CAM/RAM；支持158字節(jié)報(bào)文；l 省電工作方式：慢速方法；空閑方法；軟件掉電方式：可通INTO或RXDC端喚醒；l 快速上電復(fù)位。C 40~125176。獨(dú)立或復(fù)用總線配置；段分配和片選信號(hào)產(chǎn)生；8位或16位數(shù)據(jù)總線；5個(gè)可編程地址空間的總線循環(huán)特征選擇；l 16位優(yōu)先級(jí)中斷系統(tǒng)。本文中選用的憶恒C164單片機(jī)是一款非常優(yōu)秀的16位單片機(jī)，高性能CPU結(jié)合功能豐富的外設(shè)，每秒可執(zhí)行1250萬(wàn)條指令，其功能結(jié)構(gòu)圖如圖5－2。進(jìn)入90年代，已大批量使用帶有ROM、EPROM、EEPROM、FLASH EEPROM和一次寫入(OTP型)的單片機(jī)。一般CPU的邏輯操作，如移位、輸入、輸出的操作都耗時(shí)較少。在尋址方式上，支持間接尋址、擴(kuò)展尋址、相對(duì)尋址和位尋址。早期的汽車控制系統(tǒng)采用八位單片機(jī)，目前已經(jīng)過(guò)渡倒十六位，有些系統(tǒng)如發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)已開始采用32位微機(jī)。單片機(jī)內(nèi)部的微處理芯片將輸入的各個(gè)輪速信號(hào)按一定的算法進(jìn)行計(jì)算，如計(jì)算車輛參考速度和車輪角減速度，根據(jù)這些值的大小確定出相應(yīng)的控制命令，即壓力增加、壓力減小及壓力保持，然后將控制信號(hào)通過(guò)數(shù)字輸出端口DO輸出，經(jīng)過(guò)模擬電路的驅(qū)動(dòng)功率放大就可以直接驅(qū)動(dòng)電磁閥，進(jìn)而控制制動(dòng)壓力。此時(shí)，不僅車輪的縱向附著系數(shù)最大，因而汽車獲得的最大的地面制動(dòng)力最大，制動(dòng)停車距離相對(duì)最短；而且車輪的側(cè)向附著系數(shù)也較大 (側(cè)向附著系數(shù)約為最大側(cè)向附著系數(shù)的50%一 75%)，所以可使汽車獲得轉(zhuǎn)向和防止橫向側(cè)滑所需要的側(cè)向附著力，從而保持制動(dòng)時(shí)的穩(wěn)定性。 所謂滑移率，是指車輪在制動(dòng)過(guò)程中滑移成份在車輪縱向運(yùn)動(dòng)中所占的比例，用S表示。但是，F(xiàn)B已達(dá)Fφ值，因此FB不再隨制動(dòng)器制動(dòng)力的增加而增加。 若把車輪架離地面，這時(shí)阻止車輪轉(zhuǎn)動(dòng)的便是制動(dòng)器的摩擦力矩Mμ。早期的系統(tǒng)控制速率是相當(dāng)?shù)偷模欢S著電子元件的發(fā)展，控制速率可以提高，但是因?yàn)橐簤禾偷年P(guān)系，這個(gè)作用就抵消了。ABS的工作過(guò)程可以分為常規(guī)制動(dòng)，制動(dòng)壓力保持、制動(dòng)壓力減小和制動(dòng)壓力增大等階段。使用ABS消除了在緊急制動(dòng)過(guò)程中抱死的車輪使輪胎遭受不能修復(fù)的損傷，即在輪胎表面形成平斑的可能性。而未配備ABS的車輛緊急制動(dòng)時(shí)容易產(chǎn)生側(cè)滑、甩尾等意外情況，使駕駛員失去對(duì)車輛的控制，增加危險(xiǎn)性。有人說(shuō)制動(dòng)防抱死系統(tǒng)是汽車安全措施中繼安全帶之后的最大進(jìn)展，是提高汽車制動(dòng)安全性的又一重大進(jìn)步。在緊急制動(dòng)狀態(tài)下，ABS能使車輪處于既滾動(dòng)又拖動(dòng)的狀況，拖動(dòng)的比例占20％左右，這時(shí)輪胎與地面的摩擦力最大，即所謂的最佳制動(dòng)點(diǎn)或區(qū)域。電子控制裝置根據(jù)各車輪轉(zhuǎn)速傳感器輸入的信號(hào)對(duì)各個(gè)車輪的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和判定，并形成相應(yīng)的控制指令。制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)循環(huán)的頻率可達(dá)3~20HZ。若ABS系統(tǒng)發(fā)生故障，常規(guī)制動(dòng)裝置仍會(huì)正常工作，只是沒有防止車輪抱死的功能而已。由力矩平衡原理可得到：FB=Mμ/r(Fμ)，制動(dòng)器制動(dòng)力與輪胎道路附著力的關(guān)系如圖3－2所示為不考慮制動(dòng)過(guò)程中附著系數(shù)φ值變化的地面制動(dòng)力FB、制動(dòng)器制動(dòng)力Fμ以及輪胎與道路附著力Fμ三者的關(guān)系。(S)與最佳制動(dòng)狀態(tài) 由上式可知:當(dāng)汽車的實(shí)際車速等于車輪滾動(dòng)時(shí)的圓周速度（VF=VR）時(shí)，滑移率為零(S=O)，車輪為純滾動(dòng)；當(dāng)VR=O時(shí)，S=l00%，車輪完全抱死而作純滑 (移)動(dòng)；當(dāng)0S100%時(shí)，車輪既滾動(dòng)又滑動(dòng)。當(dāng)S=100%時(shí)，車輪抱死滑動(dòng)，側(cè)向附著系數(shù)變得極小，輪胎與路面之間的側(cè)向附著力接近于零，車輪將完全喪失抵抗外界側(cè)向力作用的能力。在變化范圍如此大的道路條件下行駛，要使制動(dòng)接近或達(dá)到最佳制動(dòng)狀態(tài)，單純靠駕駛員操作控制是不可能實(shí)現(xiàn)的，只有機(jī)電一體化的防抱死制動(dòng)系統(tǒng)(ABS)，通過(guò)電子控制器(ECU)，車輪速度傳感器和液壓調(diào)節(jié)器，對(duì)制動(dòng)壓力進(jìn)行瞬時(shí)控
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