基于LIN总线和MAX6675温度传感器改善车辆制动性能

1、引言

国内的大型、重型车辆普遍采用鼓式刹车装置，每年重型车辆在山路下坡行驶时因制动失灵造成的事故频发，刹车鼓温度过热导致制动器的散热不能满足要求是导致制动失灵的主要因素，提高重型车辆制动性能的最佳方案就是加装ABS，尽管国家已发布标准GB7258、GB12676来规定客车和货车必须安装符合要求的防抱死制动装置，以此来增强道路行驶的安全性。但实际配备情况很不理想，因为鼓式刹车换成盘式刹车、配备ABS会使厂商成本增加，所以未来几年内多数大型车辆仍旧采用加装水箱的方式来给刹车鼓降温。

就国内目前实际情况，本文提出的基于LIN总线监测刹车鼓温度、自动控制喷淋系统以及添加安全报警功能的设计是改善现有重型车辆制动性能的一种低成本、便于实施的方案，为大型车辆整体配备ABS过渡提供一种参考方案。

2 、概述

该设计采用MAX6675 K型热电偶温度传感器来监测每个刹车鼓的温度，对监测到的过热的刹车鼓进行喷水降温，温度过高时直接报警提示采取紧急停车等相应措施。该设计与ABS相比成本低得多，是ABS得到真正实施前的一套折衷方案，特别适合大型、重型车辆。系统组成框图如图1所示。

现在重型车辆上都装有水箱，当刹车鼓温度超出温度门限1时，自动开启喷淋系统，给制动系统降温；超过门限2时，点亮报警灯，提示司机停车。另外一些汽车配件厂商提供带有自动喷淋功能的刹车鼓，结合这套系统，他们的产品将更具竞争力。

3 、MAX6675与MCU、LIN的连接

MAX6675与支持LIN总线的微控制器连接，将采集到的数字温度信号传送至微控制器，根据实际应用，设置两个门限温度：自动喷淋温度门限（如120℃）和温度报警输出门限（在200℃至300℃范围内选取）。

3.1 K型热电偶温度传感器MAX6675

在高温检测领域，热电偶是主要的测温元件，MAX6675内部具有信号调节放大器、12位ADC、冷端补偿二极管、模拟开关和数字控制器。测得的环境温度转换成电压量，通过处理热电偶电压和二极管的检测电压，计算出补偿后的热端温度。数字输出是对热电偶测试温度进行补偿后的结果。在0℃至+700℃温度范围内，器件温度误差保持在±9 LSB以内。

如图2所示，T+接K型热电偶的正极，T-接K型热电偶的负极；拉低片选输入CS时启动串行接口，时钟输入SCK和数据输出SO分别连接至MCU（MC90SQL4）的PTA5、PTA4引脚，温度转换后的12位数据通过SPI串口方式输出至MCU。

K型热电偶的正极可预埋在刹车鼓里。负极连接在电路板附近，通过LIN收发器将该系统挂接到LIN总线上，结合LIN主控制器，可实现更多功能。

3.2 8位微控制器

8位微控制器可以选用Freescale的LIN总线微控制器MC908QL4。该微控制器对温度数据进行处理，与设定的两个温度门限（如120℃）进行比较，对应地打开自动喷淋系统，或者点亮报警灯和蜂鸣器，以提示司机目前刹车鼓温度过高，需要停车进行降温。

LIN是一种结构简单、配置灵活、低成本的低速串行总线。在带宽要求不高、功能简单、实时性要求低的场合，如车身电器的控制等方面，使用LIN控制器可有效地简化网络线束、降低成本、提高网络通讯效率和可靠性。

3.3 MAX13021

MAX13021提供LIN主／从协议控制之间的接口。符合LIN 2.0规范，用于具有单主、多从设备的车载子网络。通过LIN收发器将该系统挂接到LIN总线上，结合LIN主控制器，可实现更多的功能。

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