CN105867224A - 车辆电子驻车***的电控单元 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车辆电子驻车***的电控单元，包括电源模块、信号处理模块、BDM调试模块、时钟发生模块、电机驱动模块、电源模块U1以及主控芯片U2。本发明具使汽车更安全、更舒适，电子驻车是由按钮来控制的，给车内节省了很多空间，具有自诊断和报警功能，不会出现溜车，在驾驶员忘记驻车时驻车功能也能自动触发或关闭。

Description

车辆电子驻车***的电控单元

技术领域

本发明涉及汽车类电子技术领域，具体为一种车辆电子驻车***的电控单元。

背景技术

目前，市场上大部分汽车使用的是机械式驻车***，俗称“手刹”。其工作原理是通过手柄拉动钢丝使刹车盘工作。随着社会发展，汽车数量的增多，路况也变得更加复杂，使得手刹的操作的不方便性，以及易发生磨损和变形从而导致故障的缺点日益突显出来，这不仅增加了汽车的驾驶难度，同时也使得行车的安全性大大降低。

随着汽车电子的快速发展，汽车的智能化程度越来越高，电子驻车***也应运而生。电子驻车***操作方便，稳定性好，在行车制动失效时也可作为紧急制动，完全能够替代手刹。电子驻车***由装有行星齿轮减速机构和电机的左右制动钳和电控单元组成。通过电子按钮来手动操作，简单省力，提升了汽车的驾驶性能。

然而，现有电子驻车***功能过于单一，不够智能，仅靠按钮操控，不能够根据车辆的状态信息来自动调整电子驻车***的工作模式。也不能准确地控制电机，即不能够根据需要车辆的运行情况来调整电机的输出来控制制动钳，这使得驻车性能不够好、不够智能。这是不利于电子驻车***的推广和普及的。

因此开发一种功能更加完善、更加智能的电子驻车***非常必要。

发明内容

为了克服上述不足，实现上述目的，本发明提供了一种车辆电子驻车***的电控单元：

本发明包括电源模块、信号处理模块、BDM调试模块、时钟发生模块、电机驱动模块、电源模块U1:freescale MC33904以及主控芯片U2:freescale MC9S12XET256，所述电源模块用于将汽车提供的+12V电压转换为接入电路以及接入电路内部元器件能使用的电压；所述信号处理模块用于采集电机的转速和方向信号；所述BDM调试模块用于使复位端口处于高电平状态；所述时钟发生模块用于向主控芯片U2提供时钟参考和以及进行初始化；所述电机驱动模块用于接受主控芯片U2的控制信号并控制电机的转速和方向。

本发明具有以下有益效果：

1.使用更方便，功能更完善，驻车性能更好；

2.设计的小巧，成本合理，PCB设计紧凑合理，元器件采购生产很方便；

3.使汽车更安全、更舒适，电子驻车是由按钮来控制的，给车内节省了很多空间，具有自诊断和报警功能，不会出现溜车，在驾驶员忘记驻车时驻车功能也能自动触发或关闭。

附图说明

图1是本发明涉及的电子驻车***的执行机构示意图。

图2是本发明涉及的电子驻车***的电控单元的电气原理图。

图3是本发明涉及的电子驻车***的电控单元的电源模块的电路图。

图4是本发明除去电源模块的的电路图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例进一步说明本发明。

实施例：本发明包括电源模块、信号处理模块200、BDM调试模块201、时钟发生模块202、电机驱动模块203、电源模块U1:FREESCALE MC33904以及主控芯片U2，所述电源模块用于将汽车提供的+12V电压转换为接入电路以及接入电路内部元器件能使用的电压；所述信号输入和采集模块200用于采集电机的转速和方向信号；所述BDM调试模块201用于使复位端口处于高电平状态；所述时钟发生模块202用于向主控芯片U2提供时钟参考和以及进行初始化；所述电机驱动模块203用于接受主控芯片U2的控制信号并控制电机的转速和方向。所述电源模块包括滤波电容C1、滤波电容C2、滤波电容C3、滤波电容C4、滤波电容C5、滤波电容C6、滤波电容C7、电源转换芯片U1、CAN总线芯片L1以及三极管Q1，所述滤波电容C1、滤波电容C2和滤波电容C3并联后与电源转换芯片U1:FREESCALE MC33904的引脚VSUP1和VSUP2连接，所述三极管Q1的发射极与电源转换芯片U1的引脚VB连接，所述三极管Q1的基极与电源转换芯片U1的引脚VE连接，所述滤波电容C6和滤波电容C7并联后连接到三极管Q1的集电极，所述CAN总线芯片L1与电源转换芯片U1的引脚CANH和引脚CANL相连，所述滤波电容C4和C5并联后与电源转换芯片U1的引脚V-AUX相连。所述信号输入和采集模块200包括端子CZ1、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、P型三极管Q11、三极管Q12、电容C21、电容C22、电容C23、电容C24、电容C25、电容C26、电容C27、电容C39、电容C40、电容C41、速度传感器U41和位移传感器U42，所述P型三极管Q11的发射极与电源VCC相连，所述电阻R11的一端与P型三极管Q11的集电极相连、另一端接地，所述电容C23的一端与P型三极管Q11的集电极相连、另一端接地，所述P型三极管Q11的集电极与主控芯片U2连接，所述电容C21的一端与端子CZ1的引脚EPB相连、另一端接地，所述电阻R10的一端与端子CZ1的引脚EPB相连、另一端与P型三极管Q11的基极相连，所述三极管Q12的发射极接地，所述三极管Q12的集电极与端子CZ1的引脚SwitchLamp相连，所述电容C22的一端与端子CZ1的引脚Switch Lamp相连、另一端接地，所述电阻R12的一端通过电阻R13与三极管Q12的基极相连，所述电阻R12的另一端接地，所述电容C24的一端同时与电阻R13和电阻R12相连，所述电容C24的另一端接地，所述速度传感器U41与主控芯片U2相连、并通过电阻R14、电阻R15、电容C25、电容C26和电容C27稳压和滤波，所述位移传感器U42与主控芯片U2相连，并通过电容C40滤除干扰保证波形不失真以及通过电容C39稳压。所述BDM调试模块201包括BDM调试接口JBDM、电阻R16和电容C30，所述BDM调试接口JBDM的引脚1接入主控芯片U2的调试针脚BKGD，并通过电阻R16以及通过电容C30稳压。所述时钟发生模块202包括晶振X1、电阻R17、电容C28和电容C29，所述晶振X1与电阻R17并联，所述电容C28和电容C29的一端均接地，所述电容C28和电容C29的另一端分别连接至晶振X1两端。所述电机驱动模块203包括半桥电机驱动芯片U31、半桥电机驱动芯片U32、电容C31、电容C32、电容C33、电容C34、电容C35、电容C36、电容C37、电容C38、电阻R21、电阻R23、电阻R24、电阻R25、电阻R26、电阻R27、电阻R29、电阻R30、电阻R31和电阻R32，所述半桥电机驱动芯片U31和半桥电机驱动芯片U32串联、并且半桥电机驱动芯片U31和半桥电机驱动芯片U32上端均接入12V电源、下端接地，12V电源通过并联电容C31、电容C32、电容C33以及电容C36来滤除谐波和稳压，12V电源接入半桥电机驱动芯片U31和半桥电机驱动芯片U32的引脚7，半桥电机驱动芯片U31和半桥电机驱动芯片U32的引脚1均接地，主控芯片U2输出信号IN_A、输出信号INH_A、输出信号IN_B和输出信号INH_B分别通过串联电阻电阻R23、电阻R24、电阻R29、电阻R30输入至半桥电机驱动芯片U31和半桥电机驱动芯片U32，同时经过电阻R25、电阻R26、电阻R31和电阻R32下拉至地，输出的电机驱动信号MA和输出的电机驱动信号MB并联电容C37和电容C38，半桥电机驱动芯片U31和半桥电机驱动芯片U32的电流反馈信号并联电容C34和电容C35、同时接电阻R21和电阻R27。

图1是本发明涉及的电子驻车***的执行机构示意图。其工作原理为：当电控单元接受到驻车按钮的信号或者根据车辆运行状态由软件算法判断到需要驻车时，驱动电机1动作。电机1带动齿轮2转动，并通过两级齿轮减速(2与3，4与5)增大了输出力矩。第二从动齿轮5带动螺杆螺母副运动，将转动转化为螺杆9的直线运动，螺杆9拉动拉索来推动刹车片对刹车盘的制动。图2是本发明涉及的电子驻车***的电控单元的电气原理图。电源模块是将汽车提供的+12V标准电压转换为CPU和传感器所需要的+5V电压，使用的电源芯片还带了CAN收发器功能。本电控单元与整车通过CAN电路完成通信，采集车辆运行状态和将本电控单元的运行状态通过仪表输出。电机驱动电路接受CPU的使能信号驱动电机完成相应的工作。反馈电路包括位移信号和转速信号的采集。晶振及复位电路为CPU提供时钟参考和初始化功能。图3是本发明涉及的电子驻车***的电控单元的电源模块的电路图。此电源模块将车载+12V电压转化为CPU、传感器、接口电路所需的+5V。+12V的信号经过并联的滤波电容C1、C2、C3后进入电源芯片U1，三极管Q1串联U1后漏极输出电压VDD供CPU使用，VDD端并联了电容C6/C7作去耦滤波用。电源芯片U1还具有CAN通信功能，芯片L1、Q1与U1串联可保护CAN总线，确保数据传递少受影响。L1芯片可抑制不对称干扰，Q1芯片可抑制静电和瞬态电流形成的干扰。U1和滤波电容C4、C5并联后输出电压VCC供传感器和接口电路使用。图4是本发明涉及的电子驻车***的电控单元除电源模块外的各主要功能模块的电路原理图。各模块独立，都与U2连接。信号输入和采集模块200中，车载+12V电源、整车CAN信号、驻车开关信号和驻车指示灯信号通过端子CZ1输入。电阻R10、P型三极管Q11、电阻R11连接，三极管Q11与电源模块输出的VCC分别串联然后并联电容C21、C23用来滤波，此电路可以将驻车开关信号转化为主控芯片U2能接受的0V或5V。驻车指示灯信号由主控芯片U2控制三极管Q12的通断来控制，三极管Q12串联电阻R11、R12且并联电容C22、C24、C41用来滤除干扰。此模块还能采集电机转速信号和位移信号。U41为霍尔式转速传感器，通过VCC来供电，并联电容C27起稳压作用。电机转速和方向输出端口接上拉电阻R14、R15，还并联了滤波电容C25、C26。U42为位移传感器，接入VCC供电，使用电容C39来稳压。主控芯片U2采集位移信号，并联电容C40来滤除干扰，保证波形不失真。BDM调试模块201，J0为BDM调试接口，引脚1接入U2的调试针脚BKGD，引脚六加载电源模块输出地VDD电压。调试接口还与U2的复位针脚连接，通过并联电阻R16、VDD使复位端口处于高电平状态，电容C31起稳压作用。时钟发生模块202，晶振X1两端并联电阻R17和电容C28、C29，电阻电容用来调节晶振输出波形，使时钟信号更准确。电机驱动模块203，半桥电机驱动芯片U31、U32串联且上端接入+12V电压、下端接地。+12V并联电容C31、C32、C33、C36用来滤除谐波和稳压。后接入U31/U32的7端，并且U31/U32的1端接地。主控芯片U2输出信号IN_A、INH_A、IN_B、INH_B分别串联电阻R23、R24、R29、R30，输入驱动芯片U31、U32。IN信号可使能芯片，INH信号可使芯片不工作处于低功耗模式，并且经过电阻R25、R26、R31、R32下拉至地，防止驱动芯片误动作。MA、MB为输出的电机驱动信号，并联上了电容C37、C38。驱动芯片U31、U32还能反馈电机电流，电流反馈信号并联了电容C34、C35，接有下拉电阻R21、R27。当因堵转等原因达到电流极限值时，可暂停驱动电路的工作。电源模块是通过电源转换芯片U1:FREESCALE MC33904将汽车提供的+12V电压转换为主控芯片U2、速度传感器U41和位移传感器U42能使用的VDD、VCC。整车的状态信息通过CAN通信电路4输入主控芯片U2，通过电源转换芯片U1:FREESCALE MC33904自带的CAN并串联CAN总线保护芯片L1、Q10来完成CAN通信。电机驱动电路8主要是接受主控芯片U2的控制信号通过带电流反馈的半桥驱动芯片串联U31、U32来控制电机的转速和方向，驱动电路带电流检测电路，也能完成过温和过流保护。电机转速和位移信号输入电路3通过速度传感器U41和位移传感器U42来采集电机的转速和方向。按钮信号输入电路2中通过三极管Q11串联VCC连接来采集按钮的信号，还含有三极管Q12串联电阻R12、R13且并联电容C24、C41用来接受主控芯片U2的信号驱动报警灯。U41通过串联VCC来供电，并联电容C27起稳压作用。电机转速和方向输出端口串上拉电阻R14、R15，还并联了滤波电容C25、C26。U42接入VCC供电，并联电容C39来稳压，并联电容C40来滤除干扰，保证波形不失真。

Claims (6)

1.一种车辆电子驻车***的电控单元，包括电源模块、信号处理模块、BDM调试模块、时钟发生模块、电机驱动模块、电源模块U1以及主控模块U2，其特征在于：所述电源模块用于将汽车提供的+12V电压转换为接入电路以及接入电路内部元器件能使用的电压；所述信号处理模块用于采集电机的转速和方向信号；所述BDM调试模块用于使复位端口处于高电平状态；所述时钟发生模块用于向主控模块U2提供时钟参考和以及进行初始化；所述电机驱动模块用于接受主控芯片U2的控制信号并控制电机的转速和方向。

2.根据权利要求1所述的车辆电子驻车***的电控单元，其特征在于：所述电源模块包括滤波电容C1、滤波电容C2、滤波电容C3、滤波电容C4、滤波电容C5、滤波电容C6、滤波电容C7、电源转换芯片U1、CAN总线芯片L1以及三极管Q1，所述滤波电容C1、滤波电容C2和滤波电容C3并联后与电源转换芯片U1的引脚VSUP1和VSUP2连接，所述三极管Q1的发射极与电源转换芯片U1的引脚VB连接，所述三极管Q1的基极与电源转换芯片U1的引脚VE连接，所述滤波电容C6和滤波电容C7并联后连接到三极管Q1的集电极，所述CAN总线芯片L1与电源转换芯片U1的引脚CANH和引脚CANL相连，所述滤波电容C4和C5并联后与电源转换芯片U1的引脚V-AUX相连。

3.根据权利要求1所述的车辆电子驻车***的电控单元，其特征在于：所述信号处理模块包括端子CZ1、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、P型三极管Q11、三极管Q12、电容C21、电容C22、电容C23、电容C24、电容C25、电容C26、电容C27、电容C39、电容C40、电容C41、速度传感器U41和位移传感器U42，所述P型三极管Q11的发射极与电源VCC相连，所述电阻R11的一端与P型三极管Q11的集电极相连、另一端接地，所述电容C23的一端与P型三极管Q11的集电极相连、另一端接地，所述P型三极管Q11的集电极与主控芯片U2连接，所述电容C21的一端与端子CZ1的引脚EPB相连、另一端接地，所述电阻R10的一端与端子CZ1的引脚EPB相连、另一端与P型三极管Q11的基极相连，所述三极管Q12的发射极接地，所述三极管Q12的集电极与端子CZ1的引脚SwitchLamp相连，所述电容C22的一端与端子CZ1的引脚Switch Lamp相连、另一端接地，所述电阻R12的一端通过电阻R13与三极管Q12的基极相连，所述电阻R12的另一端接地，所述电容C24的一端同时与电阻R13和电阻R12相连，所述电容C24的另一端接地，所述速度传感器U41与主控芯片U2相连、并通过电阻R14、电阻R15、电容C25、电容C26和电容C27稳压和滤波，所述位移传感器U42与主控芯片U2相连、并通过电容C40滤除干扰保证波形不失真以及通过电容C39稳压。

4.根据权利要求1所述的车辆电子驻车***的电控单元，其特征在于：所述BDM调试模块包括BDM调试接口JBDM、电阻R16和电容C30，所述BDM调试接口JBDM的引脚1接入主控芯片U2的调试针脚BKGD、并通过电阻R16以及通过电容C30稳压。

5.根据权利要求1所述的车辆电子驻车***的电控单元，其特征在于：所述时钟发生模块包括晶振X1、电阻R17、电容C28和电容C29，所述晶振X1与电阻R17并联，所述电容C28和电容C29的一端均接地，所述电容C28和电容C29的另一端分别连接至晶振X1两端。

6.根据权利要求1所述的车辆电子驻车***的电控单元，其特征在于：所述电机驱动模块包括半桥电机驱动芯片U31、半桥电机驱动芯片U32、电容C31、电容C32、电容C33、电容C34、电容C35、电容C36、电容C37、电容C38、电阻R21、电阻R23、电阻R24、电阻R25、电阻R26、电阻R27、电阻R29、电阻R30、电阻R31和电阻R32，所述半桥电机驱动芯片U31和半桥电机驱动芯片U32串联、并且半桥电机驱动芯片U31和半桥电机驱动芯片U32上端均接入12V电源、下端接地，12V电源通过并联电容C31、电容C32、电容C33以及电容C36来滤除谐波和稳压，12V电源接入半桥电机驱动芯片U31和半桥电机驱动芯片U32的引脚7，半桥电机驱动芯片U31和半桥电机驱动芯片U32的引脚1均接地，主控芯片U2输出信号IN_A、输出信号INH_A、输出信号IN_B、输出信号INH_B分别通过串联电阻电阻R23、电阻R24、电阻R29、电阻R30输入至半桥电机驱动芯片U31和半桥电机驱动芯片U32、同时经过电阻R25、电阻R26、电阻R31和电阻R32下拉至地，输出的电机驱动信号MA和输出的电机驱动信号MB并联电容C37和电容C38，半桥电机驱动芯片U31和半桥电机驱动芯片U32的电流反馈信号并联电容C34和电容C35、同时接电阻R21和电阻R27。