ABS控制器硬件的框图.docx

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1、1 ABS控制器硬件的框图 图6-5为ABs控制器的控制框图。它由车轮转速输入电路、开关量输入电路、泵电动机驱动电路、电磁阀驱动电路、CAN总线通信接口和微处理器等部分组成。由轮速传感器输出的信号一般要经过滤波电路、削波电路和施密特电路整形后输入到微处理器的时钟计数输入端。ABS控制器对车轮速度的检测要求响应速度快,因为ABS控制器不仅要实时地检测出车轮速度,而且还要实时地计算出车轮加速度。因此ABS控制器对微处理器的时钟功能模块要求较高。ABS控制器的泵电动机是单向运行,控制比较简单。电磁阀的驱动一般多采用专用的驱动

2、模块。2轮速传感器信号的采集磁电感应式传感器简称感应式传感器,也称为电动式传感器。它是利用导体和磁场发生相对运动而在导体两端输出感应电动势的。它是一种机一电能量变换型传感器,不需要供电电源,电路简单,性能稳定,输出阻抗小,又具有一定的频率响应范围,适用于振动、转速、转矩等测量。因此目前车辆上多采用磁电感应式传感器作为轮速传感器,如图6-6所示。 1.轮速传感器工作原理分析磁电感应式传感器是以电磁感应原理作为基础的,根据这个原理,可将磁电感应式传感器分为恒定磁通式和变磁通式两类。其中变磁通式传感器又称为变磁阻磁电感应式传

3、感器或变气隙磁电感应式传感器,常用来测量旋转物体的角速度,因此车体上使用的是此种工作方式的磁电感应式传感器。变磁通式传感器主要由线圈、永久磁铁等组成。其工作原理如图6-7所示。由电磁感应定律可知,当通过回路面积的磁通量发生变化时,在回路中就会产生感应电动势,其大小与磁通量的变化率成正比,即在汽车行驶过程中,车轮带动齿盘旋转,齿盘上的齿和间隙交替通过永久磁铁的磁场,改变磁路的磁阻,整个回路的磁通量随之变化,在线圈中产生感应电动势。感应电动势的幅值和频率与转轴的角速度成正比,因此通过对感应电动势的波形进行测量,即可计算获得

4、车辆的轮速。传感器输出的感应电动势波形如图6-8所示。感应电动势的频率随轮速的变化而变化,由此推导出轮速计算公式为以捷达车型左前轮为例,其齿盘齿数为43个,当控制轮毂速度为18km/h时,传感器输出信号为114Hz,幅值约为1V;当速度为236km/h时,传感器输出信号为1.5kHz,幅值约为6.8V。2.传感器信号处理电路   (1)限幅电路 传感器输出的感应电动势波形幅值随着车轮转速的变化而变化,其幅值在变化过程中可能超过主CPU(主CPU采用Infineon公司的.XCl64CS)所能接受的TTL电平范围,因此输

5、出的正弦信号不能直接输入主CPU,必须经过限幅电路。限幅电路如图6-9所示。当Ui≥4.7V时,U1输出为4.7V;当Ui<4.7v目.Ui>0V时,U输出为Ui;当Ui≤0V时,U1输出接近0V;保证U1始终小于4.7V,符合单片机接口电平要求。(2)滤波电路 从轮速传感器输出的信号成分复杂,并非是纯净的正弦波信号,这主要是因为:①齿轮加工所产生的毛刺、传感器安装及环境干扰等因素的影响;②汽车在运行过程中路面平面度误差的影响,轮速检测装置也容易发生振动。这将会在传感器输出信号上叠加一定的高频干扰,所以在信号输入单片机

6、前还需要进行滤波处理。图6-10为典型的低通滤波电路,用于滤除高频干扰信号。其电压放大倍数Au和截止频率fd为式中,当输入信号频率f远远小于fD时,放大倍数的模为1,信号可以无失真地通过;而当.厂远远大于fp时,放大倍数的模接近于0,高频信号会被滤除。这里我们选定R2=10kΩ,C1=0.001μF,则fp=8kHz。当最高车速为565km/h,传感器输出信号频率为3.58kHz,远远小于截止频率fp,因此传感器信号可以完全不失真地通过,而高频干扰信号将被滤除。(3)整形电路 为了便于单片机的计数采集,采用施密特整形电

7、路将传感器的输出的正弦波感应电动势信号转换为方波信号。经过限幅、滤波、整形后波形如图6-1l所示。这样经过一系列的处理,轮速传感器输出的信号便以一定频率的方波信号的形式输入到微处理器,微处理器根据采集到的一定时间内的脉冲个数来计算出车轮转速,进而推算出滑移率的大小。3电源电路电源电路是ABS控制器的重要组成部分,通常车载电源为12V,微处理器工作电压为5V,而具有内核单独供电的微处理器其内核电压一般为2.5V。因此12V需要转变为两种幅值的电压。电源电压转换电路如上图6-12所示。TLE4275芯片是专门为车载电源设计

8、的电源转换芯片,它的工作原理是利用比较器来实现电平转化的,输出电压为5.0V。它最高输入电压为45V,这样当车载12V电源上串入一高幅值(大于12V,小于45V)电平干扰时,也不会对主CPU产生影响,并且它还具有短路保护、过电流保护、过热保护等功能。图中,C14和C15为输入电容,用于作线性补偿;C17为输出电容,用于保持内部调节

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