專利名稱：一種電渦流緩速器制動(dòng)力矩?zé)o級控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于汽車的電渦流緩速器的控制器，尤其是一種適合車輛的電渦流緩速器制動(dòng)力矩?zé)o級控制器。
背景技術(shù)：
目前裝在公路運(yùn)輸車輛上的電渦流緩速器通常用兩種形式的控制器，即分級控制和無級控制器，這兩種控制器對電渦流緩速器的本體的要求是一致的。電渦流緩速器定子部分有8只勵(lì)磁線圈，分成四組并聯(lián)使用。定子由支架固定于殼體上，殼體用螺栓固定在車架上。電渦流緩速器的轉(zhuǎn)子在定子中間或兩端，并串接在傳動(dòng)軸上。
電渦流緩速器的分級控制通常將電渦流緩速器的定子繞組分成四組，每組設(shè)置繼電器控制其工作與否。當(dāng)駕駛員在較長距離進(jìn)行減速制動(dòng)或下長坡進(jìn)行恒速制動(dòng)時(shí)，可通過四檔的腳控開關(guān)或手控開關(guān)控制四個(gè)繼電器的依次導(dǎo)通，如圖2所示，對電渦流緩速器逐步增加工作的勵(lì)磁線圈的數(shù)目，使緩速器的輸出力矩隨控制開關(guān)的檔位增加而增加，參見圖3。
電渦流緩速器的分級控制存在如下問題1、在控制開關(guān)檔位變化時(shí)，因勵(lì)磁線圈分四組逐步參與工作，各組線圈的工作幾率不同，影響線圈的平均工作壽命；2、各組勵(lì)磁線圈的工作幾率不同，會導(dǎo)致線圈的發(fā)熱不均衡，也會影響線圈的工作壽命；3、由于勵(lì)磁線圈受繼電器控制，要么參與工作，要么不參與工作，造成電渦流緩速器的輸出力矩呈階躍變化，影響汽車的制動(dòng)平穩(wěn)性；4、電渦流緩速器的工作需駕駛員進(jìn)行操作，增加了駕駛員的勞動(dòng)強(qiáng)度；5、繼電器的觸點(diǎn)容易在使用中燒蝕。
目前，電渦流緩速器的無級控制采用PWM波形發(fā)生器通過光電耦合器控制大功率開關(guān)管，從而控制電渦流緩速器勵(lì)磁線圈中的平均工作電流。采用這種方法，雖然大功率開關(guān)管因開啟和關(guān)斷時(shí)電壓的升降變化會改變原來PWM控制波形的形狀，但其開關(guān)的頻率與PWM控制信號是一致的。由于PWM的重復(fù)頻率較高，調(diào)節(jié)PWM波形的占空比可以使電渦流緩速器的輸出力矩成無級變化，使汽車獲得平穩(wěn)的制動(dòng)性。但是，這種電渦流緩速器的無級控制方式通常存在如下問題1、由于要求自動(dòng)控制程度較高，實(shí)現(xiàn)的難度增加；2、沒有考慮電渦流緩速器的本身的特性，即電渦流緩速器的力矩和轉(zhuǎn)速呈非線性關(guān)系以及電渦流緩速器的熱力學(xué)特性，導(dǎo)致電渦流緩速器的工作效率和控制效果與預(yù)期設(shè)計(jì)的差距較大；3、僅對電渦流緩速器本身實(shí)施力矩控制，而沒有和其他制動(dòng)裝置一起實(shí)施聯(lián)合控制，仍需要駕駛員進(jìn)行操作，且由于無級控制時(shí)電渦流緩速器的力矩變化不明顯增加了駕駛員操作的判斷難度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對目前使用的電渦流緩速器制動(dòng)力矩?zé)o級控制器在實(shí)際應(yīng)用中暴露的一系列問題，提供一種新的電渦流緩速器制動(dòng)力矩?zé)o級控制器。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種電渦流緩速器制動(dòng)力矩?zé)o級控制器，其特征在于電渦流緩速器制動(dòng)力矩?zé)o級控制器由微型計(jì)算機(jī)(1)、驅(qū)動(dòng)芯片(7)、功率開關(guān)模塊(10)、電流反饋檢測電路(8)、電壓反饋檢測電路(9)、電渦流緩速器勵(lì)磁線圈(14)以及聲報(bào)警電路(6)和光報(bào)警電路(5)組成，微型計(jì)算機(jī)(1)的輸入/輸出接口(2)接收所需的各種監(jiān)視信號，經(jīng)過中央處理器CPU(3)運(yùn)算后再輸出脈寬調(diào)制信號或報(bào)警信號，其中所述的各種監(jiān)視信號包括驅(qū)動(dòng)芯片(7)的輸出反饋信號S1～S4、行車速度S5、制動(dòng)氣壓S6、電渦流緩速器轉(zhuǎn)子盤溫度S7、加速踏板信號S8、ABS信號S9和蓄電池低電壓信號S10；所述的輸出四路脈寬調(diào)制信號由驅(qū)動(dòng)芯片(7)通過功率開關(guān)模塊(10)分別控制四組電渦流緩速器勵(lì)磁線圈(14)；所述的報(bào)警信號分別驅(qū)動(dòng)聲報(bào)警電路(6)和光報(bào)警電路(5)；在每組電渦流緩速器勵(lì)磁線圈(14)的電路中設(shè)置了電流檢測電路(8)和電壓檢測電路(9)，檢測結(jié)果反饋到驅(qū)動(dòng)芯片(7)。
在本發(fā)明中所述的監(jiān)視信號中行車速度S5為頻率隨行車速度成正比的方波，制動(dòng)氣壓S6為與制動(dòng)管路壓力成正比的模擬電壓信號，電渦流緩速器轉(zhuǎn)子盤溫度S7為與轉(zhuǎn)子盤溫度成正比的模擬電壓信號，而加速踏板信號S8、ABS信號S9和蓄電池低電壓信號S10均為開關(guān)信號，其中制動(dòng)氣壓S6和電渦流緩速器轉(zhuǎn)子盤溫度S7從輸入/輸出接口的第二功能摸數(shù)轉(zhuǎn)換接口輸入；所述的功率開關(guān)模塊(10)選擇功率場效應(yīng)管。
在本發(fā)明中所述的功率開關(guān)模塊(10)的輸入和輸出端并聯(lián)有阻容二極管保護(hù)電路。
在本發(fā)明中實(shí)施過流、過壓保護(hù)的電流檢測電路(8)和電壓檢測電路(9)的輸出端接在驅(qū)動(dòng)芯片(7)的輸入端。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于由微型計(jì)算機(jī)根據(jù)驅(qū)動(dòng)芯片的輸出反饋信號以及行車速度、制動(dòng)氣壓、電渦流緩速器轉(zhuǎn)子盤溫度、加速踏板信號、ABS信號和低電壓信號實(shí)時(shí)調(diào)整控制信號PWM的占空比的大小，使汽車前后地面制動(dòng)力的大小適合理想的制動(dòng)力分配，保證汽車制動(dòng)的穩(wěn)定性，一旦出現(xiàn)異常，微型計(jì)算機(jī)可以通過報(bào)警信號分別驅(qū)動(dòng)聲報(bào)警電路(6)報(bào)警電路和光報(bào)警電路(5)。


圖1是本發(fā)明電渦流緩速器制動(dòng)力矩?zé)o級控制器的工作原理圖。
圖2是本發(fā)明中驅(qū)動(dòng)芯片的邏輯原理圖。
圖3是本發(fā)明中微型計(jì)算機(jī)的邏輯方框圖。
圖4本發(fā)明對電渦流緩速器轉(zhuǎn)子盤溫度采取控制的效果圖。
圖5本發(fā)明在緊急制動(dòng)時(shí)汽車前后地面制動(dòng)力分配圖。
附圖中1、微型計(jì)算機(jī)；2、輸入輸出接口；3、CPU；4、內(nèi)部總線；5、指示燈；6、蜂鳴器；7、驅(qū)動(dòng)芯片；8、電流檢測電路；9、電壓檢測電路；10、功率開關(guān)模塊；11、二極管；12、電阻，13、電容，14、電渦流緩速器勵(lì)磁線圈，15、隨機(jī)存儲器，16、只讀存儲器；S1～S4、驅(qū)動(dòng)芯片IC輸出端反饋信號；S5、行車速度信號；S6、制動(dòng)氣壓信號；S7、轉(zhuǎn)子盤溫度信號；S8、加速踏板信號；S9、ABS信號；S10、蓄電池低電壓信號。
具體實(shí)施例方式
附圖非限制性地公開了本發(fā)明的具體實(shí)施例的實(shí)施方式，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步地描述。
由圖1可見，電渦流緩速器制動(dòng)力矩?zé)o級控制器包括微型計(jì)算機(jī)1、驅(qū)動(dòng)芯片7、功率開關(guān)模塊10、電流反饋檢測電路8、電壓反饋檢測電路9、電渦流緩速器勵(lì)磁線圈14以及聲報(bào)警電路6和光報(bào)警電路5組成，所述的微型計(jì)算機(jī)1含有中央處理器CPU 3、內(nèi)部數(shù)據(jù)總線4、輸入/輸出接口2和隨機(jī)存儲器15、只讀存儲器16，工作中，由微型計(jì)算機(jī)1的輸入/輸出接口2接收所需的各種監(jiān)視信號，通過內(nèi)部數(shù)據(jù)總線4由中央處理器CPU 3運(yùn)算后再輸出脈寬調(diào)制信號或報(bào)警信號，其中所述的各種監(jiān)視信號包括驅(qū)動(dòng)芯片7的輸出反饋信號S1～S4、行車速度S5(頻率隨行車速度成正比的方波)、制動(dòng)氣壓S6(與制動(dòng)管路壓力成正比的模擬電壓信號，從輸入/輸出接口的第二功能摸數(shù)轉(zhuǎn)換接口輸入)、電渦流緩速器轉(zhuǎn)子盤溫度S7(與轉(zhuǎn)子盤溫度成正比的模擬電壓信號，從輸入/輸出接口的第二功能摸數(shù)轉(zhuǎn)換接口輸入)、加速踏板信號S8(開關(guān)信號)、ABS信號S9(開關(guān)信號)和蓄電池低電壓信號S10(開關(guān)信號)；所述的輸出四路脈寬調(diào)制信號由驅(qū)動(dòng)芯片IC 7通過功率開關(guān)模塊10分別控制四組電渦流緩速器勵(lì)磁線圈14；微型計(jì)算機(jī)1輸出的報(bào)警信號分別驅(qū)動(dòng)聲報(bào)警電路6和光報(bào)警電路5；在每組電渦流緩速器勵(lì)磁線圈14的電路中設(shè)置了電流檢測電路8和電壓檢測電路9，檢測結(jié)果反饋到驅(qū)動(dòng)芯片7。在本實(shí)施例中，所述的驅(qū)動(dòng)芯片7選擇UC1852，功率開關(guān)模塊10選擇功率場效應(yīng)管IRF3205，同時(shí)，在功率場效應(yīng)管輸入和輸出端并聯(lián)由電阻12和二極管11組成的有阻容二極管保護(hù)電路。
本發(fā)明采用的驅(qū)動(dòng)芯片7的IC芯片UC1852(虛線框)使用中如圖2中的所示汽車蓄電池的電壓經(jīng)升線圈和阻容二極管升壓電路接到第七引腳，為驅(qū)動(dòng)芯片7提供電源。控制信號PWM經(jīng)引腳8COMP端引到內(nèi)部的PWM比較器，PWM比較器的輸出端接到內(nèi)部RS觸發(fā)器的復(fù)位端，當(dāng)PWM控制信號為高電平時(shí)，RS觸發(fā)器的Q輸出端為高電平，由此PWM控制信號可通過放大器接到第六引腳輸出輸出，以控制功率場效應(yīng)管。外部的電壓檢測電路的輸出端接入驅(qū)動(dòng)芯片7的第一引腳，經(jīng)內(nèi)部誤差放大器后也可連接到內(nèi)部的RS觸發(fā)器。當(dāng)電壓過高時(shí)，驅(qū)動(dòng)芯片7的控制信號輸出截止。外部的電流檢測電路的輸出接入驅(qū)動(dòng)芯片的第二引腳，一旦外部發(fā)生短路或過流，驅(qū)動(dòng)芯片7的輸出控制都會被內(nèi)部RS觸發(fā)器截止。
由圖3可見本發(fā)明的實(shí)施例采用的微型計(jì)算機(jī)1包含一個(gè)CPU內(nèi)核，16KB內(nèi)部ROM，512B內(nèi)部RAM，2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，6路模/數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC，2路PWM輸出信號，一個(gè)串行UART收發(fā)器，32個(gè)輸入/輸出口(P0～P3)等可利用片上資源。本設(shè)計(jì)的程序可固化在內(nèi)部ROM中，各種信號通過輸入/輸出(I/O)口經(jīng)內(nèi)部總線傳送到CPU內(nèi)核。在本實(shí)施例中制動(dòng)氣壓S6和電渦流緩速器轉(zhuǎn)子盤溫度S7從輸入/輸出接口P0進(jìn)入第二功能摸數(shù)轉(zhuǎn)換接口，而加速踏板信號S8、ABS信號S9和蓄電池低電壓信號S10從輸入/輸出接口P1輸入，報(bào)警信號從輸入/輸出接口P1輸出，計(jì)算結(jié)果通過PWM0輸出引腳控制驅(qū)動(dòng)芯片7，驅(qū)動(dòng)芯片7的反饋信號S1～S4從輸入/輸出接口P2輸入。由輸入/輸出接口P1輸出的報(bào)警信號驅(qū)動(dòng)聲報(bào)警電路6和光報(bào)警電路5。
本發(fā)明的工作過程是微型計(jì)算機(jī)1檢測汽車的速度信號S5和制動(dòng)氣壓信號S6，并通過行車速度信號S5計(jì)算出汽車的瞬時(shí)加速度，再結(jié)合汽車的固有參數(shù)，計(jì)算出汽車需要的制動(dòng)力的大小，及時(shí)轉(zhuǎn)換成適當(dāng)占空比的PWM控制信號，經(jīng)內(nèi)部總線由輸入/輸出接口2傳輸?shù)津?qū)動(dòng)芯片7控制各個(gè)功率場效應(yīng)管的通斷，從而控制電渦流緩速器各組勵(lì)磁線圈14中的平均電流。具體過程如下當(dāng)微型計(jì)算機(jī)1檢測出下列情況之一時(shí)，通過輸入/輸出接口2輸出占空比為0的PWM控制信號，結(jié)果會使電渦流緩速器的輸出力矩為01、汽車的行車速度S5高于或低于設(shè)定的界限值；2、汽車的加速踏板S8被踩下；3、ABS控制器發(fā)出的汽車驅(qū)動(dòng)輪滑轉(zhuǎn)的信號S9；4、汽車蓄電池的電壓S10低于設(shè)定值。
當(dāng)微型計(jì)算機(jī)1檢測到電渦流緩速器的轉(zhuǎn)子盤的溫度S7高于設(shè)定的界限值時(shí)，會輸出較小占空比的PWM信號，使電渦流緩速器的力矩輸出較小，以保證電渦流緩速器的轉(zhuǎn)子盤的溫度不會過高。
當(dāng)微型計(jì)算機(jī)1通過S6獲得汽車處于緊急制動(dòng)工況時(shí)，實(shí)時(shí)調(diào)整控制信號PWM的占空比的大小，使汽車前后地面制動(dòng)力的大小適合理想的制動(dòng)力分配，保證汽車制動(dòng)的穩(wěn)定性。
為了保護(hù)勵(lì)磁線圈14回路免遭過電流、過電壓損害，在功率場效應(yīng)管的輸出端設(shè)立了電流檢測回路8和電壓檢測回路9，并將檢測結(jié)果通過驅(qū)動(dòng)芯片7的輸出端反饋到微型計(jì)算機(jī)1的輸入/輸出接口2，當(dāng)反饋信號長時(shí)間處于低電平狀態(tài)時(shí)，微型計(jì)算機(jī)1通過輸入/輸出接口2輸出占空比為0的PWM控制信號，使電渦流緩速器輸出力矩為0。
當(dāng)電渦流緩速器四組線圈中任一組出現(xiàn)短路、工作電壓過低或過高時(shí)，電流檢測回路和電壓檢測回路可控制驅(qū)動(dòng)芯片7，使其輸出不再是由微型計(jì)算機(jī)1輸出的占空比一定的PWM控制信號，而是低電平信號，并且微型計(jì)算機(jī)1在接收到該低電平信號時(shí)，會發(fā)出報(bào)警信號分別驅(qū)動(dòng)聲報(bào)警電路6和光報(bào)警電路5，指示電渦流緩速器發(fā)生故障的線圈回路。
由圖4可見，當(dāng)微型計(jì)算機(jī)1檢測到電渦流緩速器的轉(zhuǎn)子盤的溫度S7高于設(shè)定的界限值時(shí)，會輸出較小占空比的PWM信號，使電渦流緩速器的力矩輸出較小，以保證電渦流緩速器的轉(zhuǎn)子盤的溫度保持在設(shè)定的范圍之內(nèi)。
由圖5可見，當(dāng)汽車處于緊急制動(dòng)工況時(shí)，由微型計(jì)算機(jī)1實(shí)時(shí)調(diào)整控制信號PWM的占空比的大小，使汽車前后地面制動(dòng)力的大小適合理想的制動(dòng)力分配，保證汽車制動(dòng)的穩(wěn)定性。
權(quán)利要求
1.一種電渦流緩速器制動(dòng)力矩?zé)o級控制器，其特征在于電渦流緩速器制動(dòng)力矩?zé)o級控制器由微型計(jì)算機(jī)(1)、驅(qū)動(dòng)芯片(7)、功率開關(guān)模塊(10)、電流反饋檢測電路(8)、電壓反饋檢測電路(9)、電渦流緩速器勵(lì)磁線圈(14)以及聲報(bào)警電路(6)和光報(bào)警電路(5)組成，微型計(jì)算機(jī)(1)的輸入/輸出接口(2)接收所需的各種監(jiān)視信號，經(jīng)過中央處理器CPU(3)運(yùn)算后再輸出脈寬調(diào)制信號或報(bào)警信號，其中所述的各種監(jiān)視信號包括驅(qū)動(dòng)芯片(7)的輸出反饋信號S1～S4、行車速度S5、制動(dòng)氣壓S6、電渦流緩速器轉(zhuǎn)子盤溫度S7、加速踏板信號S8、ABS信號S9和蓄電池低電壓信號S10；所述的輸出四路脈寬調(diào)制信號由驅(qū)動(dòng)芯片(7)通過功率開關(guān)模塊(10)分別控制四組電渦流緩速器勵(lì)磁線圈(14)；所述的報(bào)警信號分別驅(qū)動(dòng)聲報(bào)警電路(6)和光報(bào)警電路(5)；在每組電渦流緩速器勵(lì)磁線圈(14)的電路中設(shè)置了電流檢測電路(8)和電壓檢測電路(9)，檢測結(jié)果反饋到驅(qū)動(dòng)芯片(7)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電渦流緩速器制動(dòng)力矩?zé)o級控制器，其特征在于所述的監(jiān)視信號中行車速度S5為頻率隨行車速度成正比的方波，制動(dòng)氣壓S6為與制動(dòng)管路壓力成正比的模擬電壓信號，電渦流緩速器轉(zhuǎn)子盤溫度S7為與轉(zhuǎn)子盤溫度成正比的模擬電壓信號，而加速踏板信號S8、ABS信號S9和蓄電池低電壓信號S10均為開關(guān)信號，其中制動(dòng)氣壓S6和電渦流緩速器轉(zhuǎn)子盤溫度S7從輸入/輸出接口的第二功能摸數(shù)轉(zhuǎn)換接口輸入；所述的功率開關(guān)模塊(10)選擇功率場效應(yīng)管。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電渦流緩速器制動(dòng)力矩?zé)o級控制器，其特征在于所述的功率開關(guān)模塊(10)的輸入和輸出端并聯(lián)有阻容二極管保護(hù)電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的電渦流緩速器制動(dòng)力矩?zé)o級控制器，其特征在于實(shí)施過流、過壓保護(hù)的電流檢測電路(8)和電壓檢測電路(9)的輸出端接在驅(qū)動(dòng)芯片(7)的輸入端。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電渦流緩速器制動(dòng)力矩?zé)o級控制器。包括微型計(jì)算機(jī)(1)、驅(qū)動(dòng)芯片(7)、功率開關(guān)模塊(10)、電流反饋檢測電路(8)、電壓反饋檢測電路(9)、電渦流緩速器勵(lì)磁線圈(14)以及聲報(bào)警電路(6)和光報(bào)警電路(5)組成，微型計(jì)算機(jī)(1)的輸入/輸出接口(2)接收反饋信號，經(jīng)過中央處理器CPU(3)運(yùn)算后再輸出脈寬調(diào)制信號或報(bào)警信號，其中脈寬調(diào)制信號由驅(qū)動(dòng)芯片(7)通過功率開關(guān)模塊(10)分別控制四組電渦流緩速器勵(lì)磁線圈(14)，報(bào)警信號分別驅(qū)動(dòng)聲報(bào)警電路(6)和光報(bào)警電路(5)，每組電渦流緩速器勵(lì)磁線圈(14)的電路中設(shè)置了檢測電路。
文檔編號B60T8/00GK101030754SQ20071002036
公開日2007年9月5日 申請日期2007年2月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月12日
發(fā)明者何仁, 趙迎生, 陳步高 申請人:鹽城市步高汽配制造有限公司