专利名称：电子式汽车制动防抱死装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种汽车安全装置，特别是涉及一种电子式汽车制动防抱死装置。
背景技术：
汽车制动防抱死简称防抱死系统，英文简写为ABS，迄今为止，ABS构造中的几大部件之一的控制器在计算车速参数时全部是估算出来的，用它计算出来的滑移率存在很大误差。
实用新型内容本实用新型的目的在于克服现有技术不足，提供一种对车速计算精度高，使制动效果更好的电子式汽车制动防抱死装置。
为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是一种电子式汽车制动防抱死装置，包括轮速传感器、控制器和调节器，轮速传感器包括前桥轮速传感器8和后桥轮速传感器9，调节器为前进气阀6和后进气阀16以及前排气阀7和后排气阀17，前进气阀6串联在制动总泵3与前制动气室4的制动管路上，后进气阀16串联在制动总泵3与后制动气室5的制动管路上，前排气阀7安装在前进气阀6与前制动气室4的中间，后排气阀17安装在后进气阀16与后制动气室5的中间，所述控制器包括以555集成电路IC为核心组成的整形放大电路、以微型计算机为中心的计算系统、以惯性式减速度计G和电位器W组成的分压电路和以比较器LM324为中心的电压比较电路，轮速脉冲信号经整形放大电路整形放大后，其一路输出经A/D转换器接微型计算机的输入，另一路输出经电阻R1接比较器LM324的同相输入端，微型计算机的另一个输入端经A/D转换器接减速度电压信号，微型计算机的输出经D/A转换器接分压电路的电位器W1，惯性减速度计G接电位器W滑动端，分压电路输出接比较器LM324的反相输入端，电压比较电路的输出端一路接前进气阀6和后进气阀16，另一路经定时开关K2接前排气阀7和后排气阀17。
所述电压比较电路包括比较器LM324，比较器LM324的输出端1脚经电阻R2接三极管BG基极，三极管BG集电极接继电器J和续流二极管D2。
本实用新型与现有技术相比具有以下优点本实用新型防抱死精度高、性能好、制造时比同类产品简单。
图1为本实用新型电子式ABS控制器的结构示意图。
图2为本实用新型电子式ABS布局示意图。
图3是电子式ABS控制的制动车轮制动过程图。
具体实施方式
如图1和图2所示，本实用新型包括轮速传感器、控制器和调节器，轮速传感器包括前桥轮速传感器8和后桥轮速传感器9，调节器为前进气阀6和后进气阀16以及前排气阀7和后排气阀17，前进气阀6串联在制动总泵3与前制动气室4的制动管路上，后进气阀16串联在制动总泵3与后制动气室5的制动管路上，前排气阀7安装在前进气阀6与前制动气室4的中间，后排气阀17安装在后进气阀16与后制动气室5的中间，制动总泵3通过气源通道与储气筒1和压气机2相连通，储气筒1上安装有气压表10，所述控制器包括以555集成电路IC为核心组成的整形放大电路、以微型计算机为中心的计算系统、以惯性式减速度计G和电位器W组成的分压电路和以比较器LM324为中心的电压比较电路，轮速脉冲信号经整形放大电路整形放大后，其一路输出经A/D转换器接微型计算机的输入，另一路输出经电阻R1接比较器LM324的同相输入端，微型计算机的另一个输入端经A/D转换器接减速度电压信号，微型计算机的输出经D/A转换器接分压电路的电位器W1，惯性减速度计G接电位器W滑动端，分压电路输出接比较器LM324的反相输入端，电压比较电路的输出端一路接前进气阀6和后进气阀16，另一路经定时开关K2接前排气阀7和后排气阀17。前桥轮速传感器8和后桥轮速传感器9为电磁感应式符号V轮，它在汽车行驶中产生感应脉冲信号；减速度传感器符号为g，在汽车进行制动的过程中产生减速度电压信号，最大值为10.7米/秒2时的数字信号是10.7V，最大值为0米/秒2时的数字信号是0V，通过A/D转换器后数字信号最大值为10.7，最小值为0。
如图1所示，所述控制器共由四部份组成(1)以555集成电路IC为核心组成的脉冲信号整形放大电路，其功能是将轮速传感器产生的感应脉冲信号整形放大变成电压信号，在本实用新型中，将车速为160公里/小时感应脉冲信号变成16V的电压信号，将车速为8公里/小时的感应脉冲信号变成0.8V的电压信号。通过A/D转换器后将最大值为16V的电压信号转换成44.444的数字信号，将最小值为0.8V的电压信号转换成2.222的数字信号。555集成电路IC的1脚接地，其2脚接电阻R5、R7、电容C1，电阻R4与电容C1串联，二极管D1和稳压管DW并接在电阻R4和电容C1之间，555集成电路IC的3脚接电位器W2，电容C4接电位器W2滑动端，其5脚接电容C2，其6、7脚接电阻R6和电容C3，其4、8脚接电源VD。
(2)以微型计算机为中心的计算系统，其功能是在减速度g的作用下，随着时间的延续，将V轮变成V车的计算，在汽车制动过程中，当驾驶员踩下制动踏板，在消失制动踏板自由行程这一瞬间，制动踏板自由行程开关K1闭合，V轮脉冲信号通过555整形放大后输出电压信号，在图1中的O点分为两路，其一路通过A/D转换器转换成数字信号后输入微机的输入端，另一路经电阻R1接比较器LM324的同相输入端3脚，这时在同一时间减速度传感器产生的电压信号经A/D转换器转换后接微机的输入端，当微机接到V轮和g两个信号后，开始进行每秒50次的运算，每次所占用时间为0.02秒。由于减速度g×时间t＝速度，那么0.02g就是在0.02秒末时减速度为g时减下来的车速，由于这一瞬时的V轮与车速相等，那么就把这时的V轮作为本次制动时的原始即时车速，符号为V车，也就是V车＝V轮，因为在这时汽车并未产生减速度，滑移率为0，所以V车-0.02g的差设为C1的话，得出等式V车-0.02g＝C1，该等式的含义是汽车在制动时原始初速度为V车、减速度为g在0.02秒末时的汽车车速，这是微机所做的首次运算。接着微机将运算结果C1分作两路，一路去输出端把C1进行D/A转换成电压信号经电位器W1分压后到比较器LM324的2脚反相端，另一路再“返回”微机的有关寄存器，作为下一次运算的输入值，每次运算的模式都是如此。即计算公式如下 当Cx+1的值等于或小于2.222时作为微机运算最后一次输出值，它不再变成微机进行Cx+2次运算的输入值，微机停止工作。
微机通过每秒50次的运算，减速度g由0开始上升，根据制动力时轮胎与道路之间的附着系数的不同而进行不同的增大，随着时间的推移，车辆减速度达到最大后就不再增大。又随着时间的推移，车辆产生减速度后，汽车原始即时车速V车通过微机运算后，依次变成C1、C2、C3……Cx，并且一个比一个小，也就是说每秒出现50个汽车即时车速，它由大到小的变化就是汽车车速的变化。总的说来，微机的计算过程是汽车原始即时速度在减速度g的作用下，以每秒50次运算，变为制动过程中车速下降的过程，这样高精度的运算给计算ABS滑移率提供必不可少的数据。
(3)以惯性式减速度计G和电位器W组成的分压电路。在制动时根据轮胎与道路间附着系数的高低不同，惯性式减速度计G产生的惯性力大小不同，向前移动的距离有大有小，当附着系数高时向前移动距离大，它带动电位器W1，将微机输出的经D/A转换的电压信号V车分压为0.85V车，当附着系数低时向前移动距离小，将V车分压为0.75V车。
(4)以比较器LM324为中心的电压比较电路，比较器LM324的2脚反相端输入的是微机输出的经D/A转换器转换成电压信号，又经惯性减速度计G带动电位器W1分压后的(0.75～0.85)V车，(0.75～0.85)V车是在汽车制动时的数值。这里必须说明，电压比较器LM324的2脚反相端的输入电压之所以需要(0.75～0.85)V车的原因，根据公式滑移率S＝(V车-V轮)/V车，面出现峰值附着系数时的最优滑移率是15％～25％，又因高附着系数路面制动时的最优滑移率比在低附着系数路面制动时的最优滑移率低，所以在高附着系数路面制动时的最优滑移率是15％，在低附着系数路面制动时的最优滑移率是25％。根据(V车-V轮)/V车＝15％～25％，可以得出V轮＝(0.75～0.85)V车，这就是说，在高附着系数路面制动时出现峰值附着系数的V轮＝0.85V车，在低附着系数路面制动时出现峰值附着系数的V轮＝0.75V车。比较器LM324的性质是当3脚同相端电压高于2脚反向端的电压时，比较器LM324不工作，但反向端电压一旦高于同相端电压时，比较器LM324马上翻转，在1脚输出电源电压，经电阻R2到三极管BG2的基极，导通继电器J的电源电压回路，转换触点，继电器J的常闭触点断开，信号灯LED熄灭，另一个触点闭合，使图2中的调节器获得电源电压，调节器工作，续流二极管D2与继电器J并联。
调节器是二位二通电磁阀，进气阀为常开式，排气阀为常闭式。前进气阀6串联在制动总泵3与前制动气室4的制动管路上，后进气阀16串联在制动总泵3与后制动气室5的制动管路上，前排气阀7安装在前进气阀6与前制动气室4的中间，后排气阀17安装在后进气阀16与后制动气室5的中间，当控制器中的电压比较器LM324翻转时，继电器J开始工作，常闭触点断开，信号灯LED熄灭，另一个触点闭合，使同一车桥的进气阀和排气阀获得电源电压，常开进气阀变成关闭，常闭排气阀开启，制动气室压力进行压力下降的调节。当压力降到一定程度时，与排气阀相串联的定时器K开始工作，定时时间一到，排气阀因电压电源中断而关闭，这时进气阀仍在关闭，制动气室压力进入压力保持阶段。定时时间的长短当排气阀排气孔孔径足够大时应为30～40ms，液压制动所需时间为20ms左右，定时时间为可调式，以制动距离最短为准。
如图3所示，图中上方平滑电线V车(微机工作时输出的电压)是制动时车速下降曲线；图中在V车下面与V车相平行的粗实线是(0.75～0.85)V车曲线，该曲线是经图1中的惯性式减速计G带动电位器W1在制动过程中产生减速度后分压而获得的；图中与(0.75～0.85)V车曲线相交叉的上下波动很大的曲线是V轮电压变化曲线，该曲线上的各点能表明在制动时各个瞬时时间的车轮滑移率；图中最下方是制动室压力变化曲线t1时间是制动初期ABS未工作、车轮滑移率未达到最优以前(即V轮曲线上A点以前)制动气室压力上升时间；t2时间是车轮滑移率已达到最优，控制器令进气阀关闭排气阀开启二者叠开制动气室压力暂短的压力保持时间；(即V轮曲线上A与B之间)；t3是控制器令进气阀继续通电完全关闭，排气阀继续通电完全开启，制动气室压力下降时间，排气阀开启的时间用可调定时开关K2调正(即V轮曲线B、G之间)；t4时间是进气阀继续通电关闭，排气阀在定时开关K2的作用下断电关闭，制动气室压力保持阶段(V轮曲线上G、C之间)；t5时间是压力保持阶段结束后，进气阀断电开始开启但还在微开或半开阶段，由于这时的制动气室的压力很低，加上进气阀微开，制动气室压力上升很不明显，接近短时间的压力保持状态(V轮曲线上C、D之间)；t6时间是进气阀断电后已经完全开启，制动器室压力又重新上升时间(V轮曲线上D、E之间)；t7、t8、t9又重复上一次压力循环。凡处在(0.75～0.85)V车曲线上面的V轮曲线上的各点是制动车轮运动状态的稳定区；下面的V轮曲线上的各点是制动车轮运动状态的非稳压区。
本实用新型ABS的工作过程，以气制动为例驾驶员需要制动踩下踏板后，在制动踏板自由行程内，图1中的制动踏板自由行程开关1闭合，以IC555为中心的整形放大电路、微型计算机、LM342比较器、三极管BG和减速度传感器分别获得电源电压，IC555获得V轮感应脉冲信号经整形放大后在O点分成两路，其一路通过A/D转换器转换成数字信号后输入微机的输入端，另一路经电阻R1接比较器LM324的同相输入端3脚，这时在同一时间减速度传感器产生的电压信号经A/D转换器转换后接微机的输入端，当微机同时获得V轮和g两个信号后，用V轮作为该此制动的原始即时车速，以每秒50次的速度进行运算。最后微机每秒输出了50个汽车即使车速，该信号通过D/A转换成电压信号进入比较器LM324的2脚反相端，经电位器W1，随着制动时间的推移，微机输出值逐渐减小。随着汽车制动时轮胎与道路之间的附着系数的不同，使惯性式减速度计G带动电位器W1，对微机输出的V车进行分压。当减速度g不大时，惯性式减速度计G向前的位移小，它所带动的电位器W1分压后，使LM324反相端获得的电压远远低于同相端，比较器LM324不工作。随着制动力的增长，惯性式减速度计G向前移动的距高逐渐增大，当增大到一定程度后不再增大，使比较器LM324反相端电压逐渐增高到一定程度不再增高，此时比较器LM324反相端电压(以在最高附着系数路面制动为例)最大值是085V车，同时由于制动力的增长使V轮迅速下降。再看图3，由于0.85V车下降慢，V轮下降迅速，使大于0.85V车的V轮迅速向0.85V车靠近，这时ABS工作在T1时间，当0.85V车曲线与V轮相交于A点，也就是0.85V车＝V轮，在较短的瞬间后0.85V车小于V轮，制动车轮运动状态由稳定区进入非稳定区，也就是当图1中比较器LM324的3脚同相端电压低于2脚反相端电压，这时比较器LM324马上翻转，在它的1脚输出电源电压，经电阻R2至三极管BG的基极导通继电器J，使它的常闭触点分离，信号灯LED熄灭，另一个触点闭合，同一车桥的进气阀和排气阀获得电源电压后，在进气阀微开、排气阀微关的瞬间，ABS工作在图3中的t2时间-进气阀孔和排气阀孔叠开时间(A、B间)。当排气阀获得电源电压的瞬间，与它串联的可调定时开关K2可调定时时间开始，进气阀完全关闭，排气阀完全开启，制动气室压力下降，在图1中定时开关K2的作用下，当定时时间一到，排气阀关闭，制动气室压力下降结束，ABS工作在t3时间(图3中的B、G之间)。由于进、排气阀都在关闭，制动气室压力进入压力保持阶段，ABS工作在图3中的t4时间(G、C之间)，在此阶段由于制动气室压力很低，使V轮由原来的下降趋势变为上升趋势，由于0.85V车仍平缓下降，V轮快速上升，到一定程度后，又出现0.85V车＝V轮，即0.85V车与V轮相交于C点，这时制动车轮出现了一定的加速度，制动车轮运动状态在非稳定区结束(G、C之间)，V轮继续上升过C点后V轮大于0.85V车，这时图1中的电压比较器LM324停止翻转，三极管BG的基极信号中断，继电器J触点又恢复常态，常闭触点闭合，信号灯LED燃亮，进、排气阀同时中断了电源电压，定时开关K2的定时电路清零，下一次的定时时间从头计算。图2中的进气阀开始开启，到V轮运转到图3中的D点，由于进气阀由微开变全开，加上制动气室压力原来很低，所以在C、D间制动气室压力上升很小，所以这段时间也应该认为是压力保持时间，即ABS工作在t5时间(C、D之间)，到此为止，制动气室压力保持阶段结束。接着又是制动器室压力上升的t6时间。在以后的t7、t8、t9的时间又重复前一个循环。随着一个个压力循环的延续使微机输出的数字信号一次次降低，当微机输出数字信号小于2.222时，通过D/A转换后的电压信号小于0.8V时，微机停止运算，ABS停止工作，这时的车速是每小时8公里，车轮出现抱死现象。
以上所述是最高附着系数路面制动时，ABS执行的15％的滑移率。如果在最低附着系数路面制动时，惯性式减速度计G带动图1中的电位器W1把V车分压为0.75V车，ABS执行的是25％的滑移率。这就是本实用新型电子式ABS控制的制动车轮工作的全部过程。
液压制动汽车可以完全使用这个模式。
权利要求1.一种电子式汽车制动防抱死装置，包括轮速传感器、控制器和调节器，轮速传感器包括前桥轮速传感器(8)和后桥轮速传感器(9)，调节器为前进气阀(6)和后进气阀(16)以及前排气阀(7)和后排气阀(17)，前进气阀(6)串联在制动总泵(3)与前制动气室(4)的制动管路上，后进气阀(16)串联在制动总泵(3)与后制动气室(5)的制动管路上，前排气阀(7)安装在前进气阀(6)与前制动气室(4)的中间，后排气阀(17)安装在后进气阀(16)与后制动气室(5)的中间，其特征在于所述控制器包括以555集成电路IC为核心组成的整形放大电路、以微型计算机为中心的计算系统、以惯性式减速度计G和电位器W组成的分压电路和以比较器LM324为中心的电压比较电路，轮速脉冲信号经整形放大电路整形放大后，其一路输出经A/D转换器接微型计算机的输入，另一路输出经电阻R1接比较器LM324的同相输入端，微型计算机的另一个输入端经A/D转换器接减速度电压信号，微型计算机的输出经D/A转换器接分压电路的电位器W1，惯性减速度计G接电位器W滑动端，分压电路输出接比较器LM324的反相输入端，电压比较电路的输出端一路接前进气阀(6)和后进气阀(16)，另一路经定时开关K2接前排气阀(7)和后排气阀(17)。
2.根据权利要求1所述的电子式汽车制动防抱死装置，其特征在于所述电压比较电路包括比较器LM324，比较器LM324的输出端1脚经电阻R2接三极管BG基极，三极管BG集电极接继电器J和续流二极管D2。
专利摘要本实用新型提供了一种电子式汽车制动防抱死装置，包括轮速传感器、控制器和调节器，把汽车制动时减速度传感器产生的一定大小的电压信号和这时的轮速信号作为原始车速信号，二者同时输入微机，以一定的规律每秒进行数十次运算，其输出值作为车速信号，在惯性式减速度计的作用下，计算出滑移率后将车速信号和轮速信号输入比较器电路，比较器电路输出电源电压时使调节器工作，对制动室压力进行调节，防止车轮抱死。本实用新型防抱死精度高、性能好、制造时比同类产品简单。
文档编号G05B15/02GK2871324SQ20062007852
公开日2007年2月21日 申请日期2006年3月6日 优先权日2006年3月6日
发明者庞宗元 申请人:庞宗元