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技术领域

本发明涉及车辆制动系统制造与安全领域，特别是关于一种汽车制动轮缸压力实 时监测与采集系统。

背景技术

随着社会的进步和生活水平的提高，人们对汽车的要求已经不仅仅局限于代步工 具，而对其动力性、操纵稳定性、舒适性、行驶安全性等性能的要求不断提高。近年 来，随着高速公路的发展和汽车制造技术的不断进步，汽车的车速也在不断提高。因 此，汽车的安全性，特别是主动安全性能成为普遍关注的热点，针对主动安全的汽车 产品也越来越多。虽然这些汽车产品由于工作原理不同，需要的控制信号和控制逻辑 各不相同，但是大部分主动安全系统的最终执行机构都离不开制动压力，执行效果的 好坏与轮缸压力的大小和增减压速度息息相关。

汽车主动安全研发部门、整车企业以及针对新车测评的媒体部门，对新车的制动 压力都必须进行检测和标定，特别是ABS(防抱死制动系统)、ESP(汽车电子稳定系 统)的控制系统逻辑开发。ABS、ESP控制系统的开发需要以轮缸压力作为标定变量， 将各个车轮的轮速、轮减速度以及制动压力进行对比，调节液压控制单元的增保减的 控制指令，优化控制参数。然而，传统的压力采集需要将整车制动系统进行更改，必 须通过专业人员在每个车轮的制动管路上加装压力传感器，即将原车制动回路切断加 装三通管路连接压力传感器，连接整个回路后需要对整个制动回路进行排气，排气周 期长并且浪费制动液。此外，压力传感器属于有源传感器，需要改变原车的电路系统 对压力传感器进行供电，并将压力传感器的信号线接到ABS或ESP控制器。因此，传 统的压力采集设备存在安装复杂，技术要求高，安装成本高，对整车制动管路和线束 破坏大等问题。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种改装成本低，简单方便且安全可靠的汽 车制动轮缸压力实时监测与采集系统。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种汽车制动轮缸压力实时监测与 采集系统，其特征在于：它包括一压力采集与发射模块和一数据接收与显示模块；其 中，所述压力采集与发射模块连接汽车制动轮缸的排气口，用于采集汽车各制动轮缸 的压力信号，所述压力采集与发射模块通过无线方式将采集的压力信号发送到所述数 据接收与显示模块，所述数据接收与显示模块用于接收、转化和存储制动轮缸压力数 据，并将轮缸压力数据实时显示；所述压力采集与发射模块包括一制动弯管、一排气 螺栓和一压力采集与发射处理单元；其中，汽车制动轮缸的排气口通过一排气口紧固 螺母与所述制动弯管的一端连接，所述制动弯管的另一端与一三通阀块的输入端连接， 所述三通阀块的两个输出端分别连接所述压力采集与发射处理单元和所述排气螺栓的 一端，所述排气螺栓的另一端与外界连通；所述数据接收与显示模块包括一无线接收 模块、一单片机、一液晶显示屏和一CAN模块；其中，所述无线接收模块用于接收所 述压力采集与发射模块发送的制动轮缸的压力信号，并将压力信号发送给所述单片机， 所述单片机将接收的压力信号转换为CAN信号，并通过所述CAN模块分别发送到所述 液晶显示屏和一USB接口。

所述压力采集与发射处理单元包括一压力传感器、一RC滤波电路、一信号接收处 理单元和一无线发射模块；其中，所述压力传感器设置在三通阀块的一个出口端，用 于采集制动轮缸内的压力信号，并将压力信号发送给所述RC滤波电路进行滤波处理； 所述RC滤波电路将滤波后的压力信号发送到所述信号接收处理单元进行处理后，所述 信号接收处理单元将处理后压力信号通过所述无线发射模块发送到所述数据接收与显 示模块；所述压力采集与发射处理单元还包括一用于为所述压力采集与发射处理单元 内各模块进行供电的电源，所述电源采用12V干电池，当所述电源为所述信号接收处 理单元进行供电时，采用一输出电源模块将所述电源电压转化为信号接收处理单元工 作电压。

所述排气螺栓的出油端设置一单向阀，所述单向阀包括一钢球、一锥形阀座、一 紧固弹簧和一弹簧卡环，所述钢球放置在所述锥形阀座内，所述紧固弹簧的一端与所 述钢球相接触，所述紧固弹簧的另一端通过所述弹簧卡环进行限位。

所述数据接收与显示模块还包括一用于为所述数据接收与显示模块内各模块进行 供电的供电电源，当所述供电电源为所述单片机进行供电时，采用一输出电源模块将 所述供电电源电压转化为所述单片机工作电压。

当所述数据接收与显示模块放置在车外时，所述供电电源采用12V干电池。

当所述数据接收与显示模块放置在车内时，所述供电电源采用车内12V输出电源。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明由于通过制动轮缸的 排气口采集压力信号，不需要专业汽车改装人员对整车制动管路进行更改，对车辆不 做任何改装的前提下采集制动压力，因此节约成本，简单方便，且安全可靠。2、本发 明由于将压力采集系统安装在制动轮缸的排气口，不需要将制动液全部放出，因此可 以节约制动液。3、本发明带有独立的制动管路排气装置，即排气螺栓，且排气螺栓的 出油端上安装有单向阀，具有单向导通功能，在进行连续多次踩下制动踏板对制动管 路进行排气时，避免了每次松开制动踏板前拧紧排气螺栓的工序，使得制动管路排气 可以单人连续操作，因此，减少了排气难度，且制动轮缸进行排气时不必担心气泡回 流，避免制动液的浪费，节约了成本。4、本发明由于在数据接收和显示模块设置有液 晶显示屏和USB接口，因此可以实时显示四个制动轮缸的制动压力，让驾驶员直观了 解车辆的制动状态，同时，CAN数据采集设备可以通过USB接口采集四个车轮的压力 信号，方便实验人员的信号采集。5、本发明由于采用无线传输技术采集车辆四个车轮 的轮缸压力，因此不需要在每个车轮上连接线束。6、本发明采用内置电池对压力传感 器和无线发射模块进行供电，因此不需要改变原车的电路系统对压力传感器进行供电， 避免了对原车制动管路和线束的破坏。本发明可以广泛应用于车辆制动系统制造的过 程中。

附图说明

图1是本发明的压力采集与发射模块结构示意图；

图2是本发明的压力采集与发射模块的工作原理示意图；

图3是本发明的排气螺栓结构示意图；

图4是本发明的数据接收与显示模块的工作原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

本发明的汽车制动轮缸压力实时监测与采集系统包括一压力采集与发射模块1和 一数据接收与显示模块2。其中，压力采集与发射模块1连接汽车制动轮缸的排气口， 用于采集汽车各制动轮缸的压力信号，压力采集与发射模块1通过无线方式将采集的 压力信号发送到数据接收与显示模块2，数据接收与显示模块2放置在车内或者车外， 用于接收、转化和存储制动轮缸压力数据，并将轮缸压力实时显示。

如图1所示，本发明的压力采集与发射模块1包括一制动弯管12、一排气螺栓13 和一压力采集与发射处理单元15；其中，汽车制动轮缸的排气口通过一排气口紧固螺 母11与制动弯管12的一端连接，制动弯管12的另一端与一三通阀块14的输入端连 接，三通阀块14的两个输出端分别连接压力采集与发射处理单元15和排气螺栓13 的一端，排气螺栓13的另一端与外界连通。

在一个优选的实施例中，如图2所示，压力采集与发射处理单元15包括一压力传 感器151、一RC滤波电路152、一信号接收处理单元153和一无线发射模块154；其 中，压力采集与发射处理单元15还包括一用于为压力采集与发射处理单元15内各模 块进行供电的电源，本实施例中电源采用12V干电池，当电源为信号接收处理单元153 进行供电时，采用一输出电源模块将电源电压转化为信号接收处理单元153工作电压； 压力传感器151设置在三通阀块14的一个出口端，用于采集制动轮缸内的压力信号， 并将压力信号发送给RC滤波电路152进行滤波处理；RC滤波电路152将滤波后的压 力信号发送到信号接收处理单元153进行处理后，信号接收处理单元153将处理后压 力信号通过无线发射模块154发送到数据接收与显示模块2。

在一个优选的实施例中，如图3所示，排气螺栓13与现有的排气螺栓结构基本相 同，包括有排气进油口131、紧固螺纹132和排气出油口133，不同之处在于：排气螺 栓13的出油端设置一单向阀，防止气泡由于压差变化再次进入制动管路，排除制动管 路内的气泡，以达到合格的制动系统刚度，其中，单向阀包括一钢球134、一锥形阀 座135、一紧固弹簧136和一弹簧卡环137，钢球134放置在锥形阀座135内，紧固弹 簧136的一端与钢球134相接触，紧固弹簧136的另一端通过弹簧卡环137进行限位。 使用排气螺栓13对制动管路进行排气时，松开排气螺栓13，混有气泡的制动液通过 排气进油口131进入排气螺栓13，由于制动管路中的压强大于排气出油口133的压强， 所以紧固弹簧136收缩，钢球134脱离锥形阀座135，混有气泡的制动液通过锥形阀 座135和钢球134间的缝隙流出，并通过排气出油口133排出制动管路。

在一个优选的实施例中，制动弯管12用于改变压力采集与发射模块1的安装位置， 避免由于制动轮缸的排气口与轮辋距离较小影响安装，制动弯管12的一端设置为蘑菇 头形状，其连接汽车制动轮缸的排气口，另一端端头通过螺栓将排气口紧固螺母11 和三通阀块14紧紧贴合连接。

如图4所示，本发明的数据接收与显示模块2包括、一无线接收模块21、一单片 机22、一液晶显示屏23和一CAN模块24；其中，数据接收与显示模块2还包括一用 于为数据接收与显示模块2内各模块进行供电的供电电源，如果数据接收与显示模块 2放置在车外，供电电源可以采用12V干电池，如果数据接收与显示模块2放置在车 内，供电电源可以采用车内的12V输出电源，当供电电源为单片机22进行供电时，采 用一输出电源模块将供电电源电压转化为单片机工作电压；无线接收模块21用于接收 压力采集与发射模块1发送的制动轮缸的压力信号，并将压力信号发送给单片机22， 单片机22将接收的压力信号转换为CAN信号通过CAN模块24分别发送到液晶显示屏 23和USB接口上，液晶显示屏用于显示轮缸压力值，用户还可以通过USB接口获取制 动轮缸压力值。其中，本实施例中CAN模块24用于接收和发送CAN信号，可以采用 CAN芯片TLE6250；单片机22可以采用XC878CM单片机，其具有两个节点、32个报文 对象的MultiCAN模块，可将接收的压力信息转换成CAN信号。

在一个优选的实施例中，信号接收处理单元153用于将滤波后的压力信号进行A/D 转换,信号接收处理单元153可以采用英飞凌公司的XC878CM 8位单片机，XC878CM具 有独立的A/D转化模块，可将采集的模拟信号直接利用单片机内部的A/D转换模块进 行转换；该单片机采用高性能XC800内核，和标准8051处理器兼容，具有两个时钟的 机器周期结构(快速无等待内存访问)、两个全双工串行接口(UART和UART1)，并且 具有省电模式，能够节约电能

在一个优选的实施例中，无线发射模块154可以采用nRF401无线发射芯片，内部 集成高频接收/发射、PLL合成、FSK调制/解调和双频切换等单元，nRF401无线发射 芯片可以直接与单片机串口连接，nRF401无线发射芯片的发射电流为8～30mA，只需 少量的外围元器件和花费极低的PCB天线,即可实现20kb/s的数据传输率,且无需调试 部件。

在一个优选的实施例中，无线接收模块21可以采用nRF401芯片，通过串口与单 片机22进行数据传递。

本发明的汽车制动轮缸压力实时监测与采集系统在具体工作过程中，包括以下步 骤：

1)将压力采集与发射模块1分别安装在汽车四个车轮的制动轮缸的排气口；其中， 在压力采集与发射模块1与制动轮缸连接时，空气会混入制动管路，产生一定的气泡， 制动管路中的气泡可能会影响制动时的制动强度，因此在安装压力采集与发射模块1 后要对四个车轮的轮缸进行排气；

2)踩下制动踏板，松开排气螺栓13，对制动管路进行排气，排出制动管路中气 泡；

3)如图3所示，压力采集与发射处理单元15通过压力传感器151实时采集制动 轮缸的压力信号，并将采集到的压力信号以电压模拟信号的形式发送到RC滤波电路 152，RC滤波电路152对压力信号进行滤波处理，去除压力信号中的噪声；将滤波处 理后的压力信号发送到信号接收处理单元153，在信号接收处理单元153将滤波后的 压力信号进行A/D转换，并将处理后的压力数字信号通过串口发送给无线发射模块154， 无线发射模块154通过无线传输方式将接收到的压力信号发送到数据接收与显示模块 2的无线接收模块21；

4)如图4所示，无线接收模块21通过串口将压力信号发送到单片机22，单片机 22将接收的压力信息转换为CAN信号，并通过CAN模块24发送到液晶显示屏23，液 晶显示屏23上实时显示四个车轮的制动压力，同时单片机22将CAN信号通过CAN模 块24发送到USB接口，用户通过CAN数据采集设备在USB接口采集压力信号，从而对 车辆制动策略进行分析。

上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都 是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应 排除在本发明的保护范围之外。