一种汽车用电涡流缓速系统的制作方法

本实用新型涉及一种汽车用缓速制动器，特别涉及一种汽车用电涡流缓速系统，属于汽车缓速制动技术领域。

背景技术：

随着高速公路的发展，以及人们对驾乘舒适度、安全性要求的提高，对汽车缓速器提出了越来越高的要求。

重载车辆在频繁制动减速，以及长距离下坡制动的情况下，可以启用缓速器，实现平稳减速，免去使用刹车而造成的磨损和发热。缓速器不仅可以提高汽车行驶的安全可靠性，还可以减少汽车刹车蹄块和轮毂的磨损及降低维修费用，从而得到汽车厂家和汽车用户的欢迎。市场上缓速器主要由电涡流缓速器、液力缓速器等几种类型。

电涡流缓速器由于工作过程产生的热量无法及时有效地散掉，且电涡流缓速器工作过程产生的热量使缓速器的温度远超过100℃，电涡流缓速器的壳体甚至由于过高的温度而变成火球。

现有电涡流缓速器的控制器有利用四个电磁继电器给四个励磁线圈供电。一档时，四个继电器中的一个继电器接通，一个励磁线圈工作；二档时，四个继电器中的两个继电器接通，两个励磁线圈工作；三档时，四个继电器中的三个继电器接通，三个励磁线圈工作；四档时，四个继电器全接通，四个励磁线圈工作。这种结构形式的控制器，不能够做到无极变换档位。

液力缓速器接合时的时间滞后较长，分离之后的滞后时间也长；不工作时的功率损失较大；机械传动部分复杂，特别是用于挂车时结构更加复杂，车辆低速行驶时，缓速器工作实效。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于，克服现有技术中存在的问题，提供一种汽车用电涡流缓速系统，可以利用发动机的冷却系统及时将缓速制动产生的热量散发出去，不但可以节省投资，而且可以节省汽车宝贵的安装空间。

为解决以上技术问题，本实用新型的一种汽车用电涡流缓速系统，包括电涡流缓速器，所述电涡流缓速器包括定子1、转子2、转子轴3和励磁线圈lx，励磁线圈lx嵌于定子1的内腔；定子1的壳体中设有冷却液流道1c，定子1的外壳上设有定子冷却液入口1a和定子冷却液出口1b；定子冷却液出口1b与定子冷却液出口管gd3相连，定子冷却液出口管gd3与与散热器8的入口相连，散热器8设有对其进行风冷的风扇8a，散热器8的出口与冷却液泵b1的入口相连，冷却液泵b1的出口与发动机冷却液入口管gd1相连，发动机冷却液出口管gd2与定子冷却液入口1a相连，发动机冷却液出口管gd2及定子冷却液出口管gd3上分别连接有排气膨胀管gd4，排气膨胀管gd4的上端出口分别与膨胀箱10的上部入口相连，膨胀箱10的底部出液口通过膨胀箱出口管gd5与散热器8的底部补液口相连。

相对于现有技术，本实用新型取得了以下有益效果：缓速器冷却液与发动机冷却液共同循环，共同由散热器8进行冷却，风扇8a高速旋转对散热器8进行风冷，冷却液降温后由冷却液泵b1送入发动机冷却液入口管gd1，对发动机9进行冷却后，冷却液从发动机冷却液出口管gd2流出，从定子冷却液入口1a进入电涡流缓速器的冷却液流道1c，对定子1进行冷却，冷却液温度再次升高，通过定子冷却液出口管gd3进入散热器8进行循环冷却。冷却液温度变化带来的体积膨胀及少量的气体溢出，均通过排气膨胀管gd4进入膨胀箱10进行调节，气态物质冷凝后重新进入膨胀箱的液相，并通过膨胀箱出口管gd5向散热器8的底部补液。本实用新型不需要另设冷却液循环冷却系统，而是与发动机共用散热器8、风扇8a及冷却液泵b1，不但节约了投资，而且大大节省了汽车的安装空间。

作为本实用新型的改进，cpu的脉宽调制信号输出端一cpu-pwm1与第六光耦g6的输入端相连，第六光耦g6的输出端与缓速器驱动模块u3的控制脉冲输入端u3-in相连，缓速器驱动模块的驱动脉冲输出端u3-ho分别与各励磁驱动igbt的栅极相连；各励磁驱动igbt的集电极均与电池正极相连，励磁线圈lx连接在各励磁驱动igbt的发射极与电池负极之间；各励磁驱动igbt的发射极与电池负极之间连接有多个相互并联的励磁单元续流二极管。由于励磁线圈lx的最大工作电流超过100a，甚至可以达到150a，单个igbt的额定工作电流虽然能够达到150a，但是实际应用中igbt的散热不能够达到最理想的状态；igbt的针脚不能够长时间承受大电流；过高的电流使得igbt的内阻发热严重。igbt打开和关断过程产生的热量严重影响控制器的安全运行。针对电涡流缓速器在工作过程中，励磁线圈lx的工作电压较低、工作电流较高的问题，本实用新型采用多个相互并联的igbt1、igbt2至igbtn驱动电涡流缓速器的励磁线圈lx，并采用多个相互并联的励磁单元续流二极管ejg1、ejg2至ejgn进行续流。当igbt1、igbt2至igbtn关断时，励磁线圈lx自感电动势产生的自感电流可以通过励磁单元续流二极管ejg1、ejg2至ejgn在励磁线圈lx内部消耗。cpu的脉宽调制信号输出端一cpu-pwm1输出的占空比信号经过第六光耦g6的高、低压隔离，送入缓速器驱动模块u3的控制脉冲输入端u3-in，经缓速器驱动模块u3放大后，由驱动脉冲输出端u3-ho输出占空比信号，经过限流电阻xlr1、xlr2至xlrn限流后，控制igbt1、igbt2至igbtn的占空比，从而实现对励磁线圈lx的电流调节。

作为本实用新型的进一步改进，电涡流缓速器的换挡手柄设有自动挡开关k0、一挡开关k1、二挡开关k2、三挡开关k3和四挡开关k4，自动挡开关k0串联在第一光耦g1的输入端，第一光耦g1的输出端与cpu的pa0端口相连；一挡开关k1串联在第二光耦g2的输入端，第二光耦g2的输出端与cpu的pa1端口相连；二挡开关k2串联在第三光耦g3的输入端，第三光耦g3的输出端与cpu的pa2端口相连；三挡开关k3串联在第四光耦g4的输入端，第四光耦g4的输出端与cpu的pa3端口相连；四挡开关k4串联在第五光耦g5的输入端，第五光耦g5的输出端与cpu的pa4端口相连。采用具有五个档位的换挡手柄作为换挡信号输入元件，档位开关的工作电压为+24v，而控制系统cpu的工作电压为+5v，采用光耦进行高、低压隔离，第一光耦g1至第五光耦g5均可采用光耦pab817。换挡手柄拨至一挡时，自动挡开关k0和一挡开关k1闭合，其余挡位开关均处于断开状态，cpu的pa0为逻辑“1”，pa1为逻辑“1”，pa2为逻辑“0”，pa3为逻辑“0”，pa4为逻辑“0”，cpu的脉宽调制信号输出端一cpu-pwm1输出的占空比为1/4，对应的励磁线圈lx电流为37a。换挡手柄拨至二挡时，自动挡开关k0、一挡开关k1和二挡开关k2闭合，其余挡位开关均处于断开状态，cpu的pa0为逻辑“1”，pa1为逻辑“1”，pa2为逻辑“1”，pa3为逻辑“0”，pa4为逻辑“0”，cpu的脉宽调制信号输出端一cpu-pwm1输出的占空比为2/4，对应的励磁线圈lx电流为74a。换挡手柄拨至三挡时，自动挡开关k0、一挡开关k1、二挡开关k2和三挡开关k3闭合，四挡开关k4处于断开状态，cpu的pa0为逻辑“1”，pa1为逻辑“1”，pa2为逻辑“1”，pa3为逻辑“1”，pa4为逻辑“0”，cpu的脉宽调制信号输出端一cpu-pwm1输出的占空比为3/4，对应的励磁线圈lx电流为101a。换挡手柄拨至四挡时，自动挡开关k0、一挡开关k1、二挡开关k2、三挡开关k3和四挡开关k4均闭合，cpu的pa0为逻辑“1”，pa1为逻辑“1”，pa2为逻辑“1”，pa3为逻辑“1”，pa4为逻辑“1”，cpu的脉宽调制信号输出端一cpu-pwm1输出的占空比为4/4，对应的励磁线圈lx电流为148a。下长坡时，当车速大于10km/h，可以将换挡手柄拨至自动挡，自动挡开关k0闭合，其余挡位开关均处于断开状态；管脚pa0从逻辑“0”变为“1”，pa1为逻辑“0”，pa2为逻辑“0”，pa3为逻辑“0”，pa4为逻辑“0”，启动巡航控制模式，cpu读取车辆运行速度值，利用pid算法，调节pwm1的占空比，对igbt1、igbt2至igbtn的占空比进行调节，使车辆运行速度恒定。自动挡模式下，脉宽调制信号输出端一cpu-pwm1输出的占空比大于一挡的占空比，小于等于四挡的占空比。

作为本实用新型的进一步改进，电池正极与热敏电阻rm及二极管d6依次串联后与降压芯片一u1的电压输入端一u1-vin相连，热敏电阻rm与电池负极之间串联有压敏电阻ym，降压芯片一u1的电压输入端一u1-vin与电池负极之间并联连接有续流二极管d7和电容c1；降压芯片一u1的电压输出端一u1-sw通过滑动变阻器一hr1与cpu-gnd相连，滑动变阻器一hr1上端的引脚向cpu提供+5v电源，滑动变阻器一hr1的中间端与降压芯片一u1的反馈引脚一u1-fb相连；降压芯片二u2的电压输入端二u2-vin与降压芯片一u1的电压输入端一u1-vin并联，降压芯片二u2的电压输出端二u2-sw通过滑动变阻器二hr2与电池负极相连，滑动变阻器二hr2的上端向各驱动模块提供+15v电源，滑动变阻器二hr2的中间端与降压芯片二u2的反馈引脚二u2-fb相连；降压芯片一u1及降压芯片二u2均采用xl4016模块，电池负极与cpu-gnd之间通过电感l1相互连接。本实用新型中cpu用的电源电压为+5v，驱动模块用的电源电压为+15v；励磁线圈lx的最大电流超过100a，使得电池的端压下降较多，导致端压不稳定。热敏电阻rm为正温度系数，可以有效地缓冲电池端电压较大变化时对xl4016模块的输入电压冲击；压敏电阻ym可以进一步缓冲由于igbt关断时，励磁线圈lx产生的过高自感电动势对xl4016模块的冲击；当电池的端电压降低到低于xl4016模块的允许输入电压之后，二极管d6可以有效防止电流倒流；电容c1起到稳压作用，在较长一段时间内使xl4016模块的输入电压仍然高于最低允许输入电压。降压芯片一u1的电压输出端一u1-sw经过滑动变阻器一hr1的阻值调节，可以精确输出+5v电压供cpu使用。降压芯片二u2的电压输出端二u2-sw经过滑动变阻器二hr2的阻值调节，可以精确输出+15v电压供各驱动模块使用。电感l1可以减小电池端压变化对cpu所用电压的影响。

作为本实用新型的进一步改进，cpu的脉宽调制信号输出端一cpu-pwm1通过限流电阻r19与第六光耦g6的输入正极相连，第六光耦g6的输入负极与cpu-gnd相连，第六光耦g6的输入正负极之间连接有下拉电阻r20；第六光耦g6的输出端集电极与+15v电源相连，第六光耦g6的输出端发射极与缓速器驱动模块u3的控制脉冲输入端u3-in相连，控制脉冲输入端u3-in通过下拉电阻r21与电池负极相连，第六光耦g6的输出端并联有续流二极管d10；缓速器驱动模块u3的工作电源端u3-vcc与+15v电源相连，缓速器驱动模块u3的输入地端u3-com与电池负极相连且通过电容c10与+15v电源相连，励磁线圈lx的上端与输出级参考地端u3-vs相连，输出级参考地端u3-vs通过电容c11与输出级工作电源端u3-vb相连，输出级工作电源端u3-vb通过二极管d11与+15v电源相连；励磁线圈lx的两端串联有电阻r22与电容c12。cpu的脉宽调制信号输出端一cpu-pwm1输出的占空比信号经限流电阻r19限流后送至第六光耦g6的输入端，下拉电阻r20确保cpu-pwm1输出逻辑电平“0”时，第六光耦g6的输入端电平也为逻辑“0”，发光二极管确保能够可靠地截止；当缓速器驱动模块u3的控制脉冲输入端u3-in的电压突然升高时，续流二极管d10进行续流；电容c10作为稳压电容，电容c11和二极管d11组成自举电路，产生vb电压；电阻r22与电容c12构成储能电路一。缓速器驱动模块u3将控制脉冲输入端u3-in输入的占空比信号放大后，由驱动脉冲输出端u3-ho输出相同的占空比，控制igbt1、igbt2至igbtn的通断。

作为本实用新型的进一步改进，各励磁驱动igbt的集电极与发射极之间连接有继电器jd1的常开触头，继电器jd1的线圈连接在电池正负极之间且串联有温控开关wk，温控开关wk安装在电路板上；继电器jd1的线圈与温控开关wk之间连接有检测支路，检测支路包括相互串联的检测电阻r31和检测电阻r32，检测电阻r31与检测电阻r32之间与cpu的pad1端口相连，检测电阻r32的下端与cpu-gnd相连。当电路板的温度超过设定值，例如超过120℃时，常开式的温控开关wk闭合，继电器jd1的线圈得电使常开触头闭合，igbt1、igbt2至igbtn集电极与发射极之间的电压差值降至0v，使电路板的温度降低。当温控开关wk闭合时，检测电阻r31与检测电阻r32之间的电压值发生变化，cpu的pad1端口接收到电路板过热的信号，cpu使脉宽调制信号输出端一cpu-pwm1输出的占空比为0，使igbt1、igbt2至igbtn停止工作，进一步保护电路板。

作为本实用新型的进一步改进，cpu的脉宽调制信号输出端三cpu-pwm3通过限流电阻r23与第七光耦g7的输入正极相连，第七光耦g7的输入负极与cpu-gnd相连，第七光耦g7的输入正负极之间连接有下拉电阻r24；第七光耦g7的输出端集电极与+15v电源相连，第七光耦g7的输出端发射极与刹车灯驱动模块u4的控制脉冲输入端u4-in相连，控制脉冲输入端u4-in通过下拉电阻r25与电池负极相连，第七光耦g7的输出端并联有续流二极管d12；刹车灯驱动模块u4的工作电源端u4-vcc与+15v电源相连，刹车灯驱动模块u4的输入地端u4-com与电池负极相连且通过电容c13与+15v电源相连，刹车灯lp1的上端与输出级参考地端u4-vs相连，输出级参考地端u4-vs通过电容c14与输出级工作电源端u4-vb相连，输出级工作电源端u4-vb通过二极管d13与+15v电源相连；刹车灯驱动模块u4的驱动脉冲输出端u4-ho通过限流电阻xlrn+1与刹车灯驱动igbtn+1的栅极相连，刹车灯驱动igbtn+1的集电极与电池正极相连，刹车灯lp1连接在刹车灯驱动igbtn+1的发射极与电池负极之间；刹车灯驱动igbtn+1的发射极与电池负极之间连接有刹车单元续流二极管ejgn+1，刹车灯lp1两端之间串联有电阻r26和电容c15。汽车通常设有六个刹车灯，总功率为144w，总的额定工作电流为4a。制动时，制动档位开关被拨动，使cpu的管脚pa0变为逻辑“1”时，cpu的脉宽调制信号输出端三cpu-pwm3输出4/4占空比信号，经限流电阻r23限流后送至第七光耦g7的输入端，下拉电阻r24确保cpu-pwm3输出逻辑电平“0”时，第七光耦g7的输入端电平也为逻辑“0”，发光二极管确保能够可靠地截止；当刹车灯驱动模块u4的控制脉冲输入端u4-in的电压突然升高时，续流二极管d12进行续流。电容c13作为稳压电容，电容c14和二极管d13组成自举电路，产生vb电压；电阻r26与电容c15构成储能电路二。经过第七光耦g7的隔离，4/4占空比信号被送入刹车灯驱动模块u4的控制脉冲输入端u4-in，经刹车灯驱动模块u4放大后，由驱动脉冲输出端u4-ho输出4/4占空比信号，控制igbtn+1接通，从而点亮刹车灯。igbtn+1可以选用额定工作电流为40a的npn型igbt管。

作为本实用新型的进一步改进，cpu的脉宽调制信号输出端五cpu-pwm5通过限流电阻r27与第八光耦g8的输入正极相连，第八光耦g8的输入负极与cpu-gnd相连，第八光耦g8的输入正负极之间连接有下拉电阻r28；第八光耦g8的输出端集电极与+15v电源相连，第八光耦g8的输出端发射极与电机驱动模块u5的控制脉冲输入端u5-in相连，控制脉冲输入端u5-in通过下拉电阻r29与电池负极相连，第八光耦g8的输出端并联有续流二极管d14；电机驱动模块u5的工作电源端u5-vcc与+15v电源相连，电机驱动模块u5的输入地端u5-com与电池负极相连且通过电容c16与+15v电源相连，冷却液泵电机m1的上端与输出级参考地端u5-vs相连，输出级参考地端u5-vs通过电容c17与输出级工作电源端u5-vb相连，输出级工作电源端u5-vb通过二极管d15与+15v电源相连；电机驱动模块u5的驱动脉冲输出端u5-ho通过限流电阻xlrn+2与电机驱动igbt的栅极相连，电机驱动igbt的集电极与电池正极相连，冷却液泵电机m1及风扇电机m2并联连接在电机驱动igbt的发射极与电池负极之间；电机驱动igbt的发射极与电池负极之间连接有电机单元续流二极管ejgn+2，冷却液泵电机m1两端之间串联有电阻r30和电容c18。冷却液泵电机m1的额定功率为约为120w，额定工作电流为5a；风扇电机m2的额定功率约为72w，额定工作电流为3a；igbtn+2可选用额定工作电流为80a的npn型igbt管。汽车启动后，cpu的脉宽调制信号输出端五cpu-pwm5输出4/4占空比信号，经限流电阻r27限流后送至第八光耦g8的输入端，下拉电阻r28确保cpu-pwm5输出逻辑电平“0”时，第八光耦g8的输入端电平也为逻辑“0”，发光二极管确保能够可靠地截止；当电机驱动模块u5的控制脉冲输入端u5-in的电压突然升高，续流二极管d14进行续流；电容c16作为稳压电容，电容c17和二极管d15组成自举电路，产生vb电压；电阻r30与电容c18构成储能电路三。经过第八光耦g8的隔离，4/4占空比信号被送入电机驱动模块u5的控制脉冲输入端u5-in，经电机驱动模块u5放大后，由驱动脉冲输出端u5-ho输出4/4占空比信号，控制igbtn+2接通，从而启动冷却液泵电机m1和风扇电机m2。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明，附图仅提供参考与说明用，非用以限制本实用新型。

图1为本实用新型中电涡流缓速器的结构剖视图。

图2为本实用新型中电涡流缓速器的立体原理示意图。

图3为本实用新型中冷却系统的流程图。

图4为本实用新型中换挡手柄切换到不同档位的输入信号工作原理图。

图5为本实用新型中cpu的外围电路图。

图6为本实用新型控制系统用+5v/+15v电源的电气原理图。

图7为本实用新型中车速检测支路图。

图8为本实用新型中电涡流缓速器的定子冷却液温度检测支路图。

图9为本实用新型中励磁线圈驱动电路及电路板过热保护电路原理图。

图10为本实用新型中刹车灯的驱动电路原理图。

图11为本实用新型中冷却液泵电机及风扇电机的驱动电路原理图。

图中：1.定子；1a.定子冷却液入口；1b.定子冷却液出口；1c.冷却液流道；2.转子；2a.凸极；3.转子轴；4.轴承；5.花键套；5a.转子法兰；6.压盖；7.转子连接板；8.散热器；8a.风扇；9.发动机；10.膨胀箱；b1.冷却液泵；gd1.发动机冷却液入口管；gd2.发动机冷却液出口管；gd3.定子冷却液出口管；gd4.排气膨胀管；gd5.膨胀箱出口管；lx.励磁线圈。

具体实施方式

如图1、图2所示，本实用新型的汽车用电涡流缓速系统包括电涡流缓速器，所述电涡流缓速器包括定子1、转子2、转子轴3和励磁线圈lx，转子2固定于转子轴3上，转子轴3的中段通过轴承4支撑在定子1的中心孔中，励磁线圈lx嵌于定子1的内腔，定子1的壳体中设有冷却液流道1c，定子1的外壳上设有定子冷却液入口1a和定子冷却液出口1b。

电涡流缓速器启动时，励磁线圈lx通电，在转子2与定子1的缝隙内产生强磁场，当转子2随汽车传动轴旋转时，强磁场也跟着旋转，在定子1内表面产生电涡流，从而产生制动阻力，实现无接触式辅助制动，既环保又延长轮胎寿命，提高车辆行驶的安全性，制动渐进、平稳、无冲击，提高驾乘的舒适性。电涡流产生的热量通过冷却液流道内的冷却液带走，传统电涡流缓速器的热衰退达50%以上，本实用新型的液冷电涡流缓速器的热衰退小于10%，使用冷却液循环可大幅度降低缓速器的热衰退，制动力更稳定，持续工作时间更长，可以满足汽车行业众多车型对缓速器的要求。

转子轴3的两端对称设有花键且分别套装有花键套5，两花键套5的外端外周分别设有转子法兰5a，两花键套5外端的内台阶孔中分别压有压盖6，两压盖6分别通过螺钉固定在转子轴3的两端；两转子法兰5a背面的凸台上分别固定有转子连接板7，两转子连接板外缘的内端面分别与转子2固定连接，两转子2分别位于励磁线圈lx的外侧，两转子2的圆周上均匀设有多个呈放射状分布的凸极2a。花键套5与转子轴3之间通过花键传递扭矩，压盖6使花键套5与转子轴3之间实现轴向定位，转子法兰5a与汽车传动轴相连，汽车传动轴通过转子法兰5a带动转子轴3转动，转子轴3通过转子连接板7驱动转子2转动，实现电涡流缓速制动。液冷电涡流缓速器的转子离定子1最近的部位为凸极形状，可以有效地聚磁，使得磁场的工作效率得到极大的提高，制动力矩大、可长时间、大功率制动，尤其适合长下坡。

如图3所示，定子冷却液出口1b与定子冷却液出口管gd3相连，定子冷却液出口管gd3与与散热器8的入口相连，散热器8设有对其进行风冷的风扇8a，散热器8的出口与冷却液泵b1的入口相连，冷却液泵b1的出口与发动机冷却液入口管gd1相连，发动机冷却液出口管gd2与定子冷却液入口1a相连，发动机冷却液出口管gd2及定子冷却液出口管gd3上分别连接有排气膨胀管gd4，排气膨胀管gd4的上端出口分别与膨胀箱10的上部入口相连，膨胀箱10的底部出液口通过膨胀箱出口管gd5与散热器8的底部补液口相连。

缓速器冷却液与发动机冷却液共同循环，共同由散热器8进行冷却，风扇8a高速旋转对散热器8进行风冷，冷却液降温后由冷却液泵b1送入发动机冷却液入口管gd1，对发动机9进行冷却后，冷却液从发动机冷却液出口管gd2流出，从定子冷却液入口1a进入电涡流缓速器的冷却液流道1c，对定子1进行冷却，冷却液温度再次升高，通过定子冷却液出口管gd3进入散热器8进行循环冷却。

冷却液温度变化带来的体积膨胀及少量的气体溢出，均通过排气膨胀管gd4进入膨胀箱10进行调节，气态物质冷凝后重新进入膨胀箱的液相，并通过膨胀箱出口管gd5向散热器8的底部补液。缓速器可以与发动机共用冷却液泵、散热器与风扇，也可以缓速器独立配套冷却液泵、散热器与风扇。

如图4所示，自动挡开关k0与限流电阻r1串联在电池正极与第一光耦g1的输入正极之间，第一光耦g1的输入负极与电池负极相连，第一光耦g1的输入正负极之间连接有下拉电阻r2，第一光耦g1的输出端集电极与cpu的+5v电源相连，第一光耦g1的输出端发射极与cpu的pa0端口相连且通过下拉电阻r3与cpu的gnd相连；第一光耦g1的输出端并联有续流二极管d1。

一挡开关k1与限流电阻r4串联在电池正极与第二光耦g2的输入正极之间，第二光耦g2的输入负极与电池负极相连，第二光耦g2的输入正负极之间连接有下拉电阻r5，第二光耦g2的输出端集电极与cpu的+5v电源相连，第二光耦g2的输出端发射极与cpu的pa1端口相连且通过下拉电阻r6与cpu的gnd相连；第二光耦g2的输出端并联有续流二极管d2。

二挡开关k2与限流电阻r7串联在电池正极与第三光耦g3的输入正极之间，第三光耦g3的输入负极与电池负极相连，第三光耦g3的输入正负极之间连接有下拉电阻r8，第三光耦g3的输出端集电极与cpu的+5v电源相连，第三光耦g3的输出端发射极与cpu的pa2端口相连且通过下拉电阻r9与cpu的gnd相连；第三光耦g3的输出端并联有续流二极管d3。

三挡开关k3与限流电阻r10串联在电池正极与第四光耦g4的输入正极之间，第四光耦g4的输入负极与电池负极相连，第四光耦g4的输入正负极之间连接有下拉电阻r11，第四光耦g4的输出端集电极与cpu的+5v电源相连，第四光耦g4的输出端发射极与cpu的pa3端口相连且通过下拉电阻r12与cpu的gnd相连；第四光耦g4的输出端并联有续流二极管d4。

四挡开关k4与限流电阻r13串联在电池正极与第五光耦g5的输入正极之间，第五光耦g5的输入负极与电池负极相连，第五光耦g5的输入正负极之间连接有下拉电阻r14，第五光耦g5的输出端集电极与cpu的+5v电源相连，第五光耦g5的输出端发射极与cpu的pa4端口相连且通过下拉电阻r15与cpu的gnd相连；第五光耦g5的输出端并联有续流二极管d5。

采用具有五个档位的换挡手柄作为换挡信号输入元件，档位开关的工作电压为+24v，而控制系统cpu的工作电压为+5v，采用光耦进行高、低压隔离，第一光耦g1至第五光耦g5均可采用光耦pab817。

换挡手柄拨至一挡时，自动挡开关k0和一挡开关k1闭合，其余挡位开关均处于断开状态，cpu的pa0为逻辑“1”，pa1为逻辑“1”，pa2为逻辑“0”，pa3为逻辑“0”，pa4为逻辑“0”，cpu的脉宽调制信号输出端一cpu-pwm1输出的占空比为1/4，对应的励磁线圈lx电流为37a。

换挡手柄拨至二挡时，自动挡开关k0、一挡开关k1和二挡开关k2闭合，其余挡位开关均处于断开状态，cpu的pa0为逻辑“1”，pa1为逻辑“1”，pa2为逻辑“1”，pa3为逻辑“0”，pa4为逻辑“0”，cpu的脉宽调制信号输出端一cpu-pwm1输出的占空比为2/4，对应的励磁线圈lx电流为74a。

换挡手柄拨至三挡时，自动挡开关k0、一挡开关k1、二挡开关k2和三挡开关k3闭合，四挡开关k4处于断开状态，cpu的pa0为逻辑“1”，pa1为逻辑“1”，pa2为逻辑“1”，pa3为逻辑“1”，pa4为逻辑“0”，cpu的脉宽调制信号输出端一cpu-pwm1输出的占空比为3/4，对应的励磁线圈lx电流为101a。

换挡手柄拨至四挡时，自动挡开关k0、一挡开关k1、二挡开关k2、三挡开关k3和四挡开关k4均闭合，cpu的pa0为逻辑“1”，pa1为逻辑“1”，pa2为逻辑“1”，pa3为逻辑“1”，pa4为逻辑“1”，cpu的脉宽调制信号输出端一cpu-pwm1输出的占空比为4/4，对应的励磁线圈lx电流为148a。

下长坡时，当车速大于10km/h，可以将换挡手柄拨至自动挡，自动挡开关k0闭合，其余挡位开关均处于断开状态；管脚pa0从逻辑“0”变为“1”，pa1为逻辑“0”，pa2为逻辑“0”，pa3为逻辑“0”，pa4为逻辑“0”，启动巡航控制模式，cpu读取车辆运行速度值，利用pid算法，调节pwm1的占空比，对igbt1、igbt2至igbtn的占空比进行调节，使车辆运行速度恒定。自动挡模式下，脉宽调制信号输出端一cpu-pwm1输出的占空比大于一挡的占空比，小于等于四挡的占空比。

如图5、图6所示，电池正极与热敏电阻rm及二极管d6依次串联后与降压芯片一u1的电压输入端一u1-vin相连，降压芯片一u1的旁路电容引脚一u1-vc通过电容c2与电压输入端一u1-vin相连，热敏电阻rm与电池负极之间串联有压敏电阻ym，降压芯片一u1的电压输入端一u1-vin与电池负极之间并联连接有续流二极管d7和电容c1，降压芯片一u1的接地引脚一u1-gnd与电池负极相连；降压芯片一u1的电压输出端一u1-sw依次通过电感l2通过滑动变阻器一hr1与cpu-gnd相连，电感l2通过滑动变阻器一hr1之间的引脚向cpu提供+5v电源，滑动变阻器一hr1的中间端与降压芯片一u1的反馈引脚一u1-fb相连；降压芯片一u1的电压输出端一u1-sw与cpu-gnd之间连接有续流二极管d8，电感l2的下端与cpu-gnd之间并联连接有电容c3及电容c4。

降压芯片二u2的电压输入端二u2-vin与降压芯片一u1的电压输入端一u1-vin并联，降压芯片二u2的旁路电容引脚二u2-vc通过电容c5与降压芯片二u2的电压输入端二u2-vin相连，降压芯片二u2的接地引脚二u2-gnd与电池负极相连；降压芯片二u2的电压输出端二u2-sw依次通过电感l3通过滑动变阻器二hr2与电池负极相连，电感l3通过滑动变阻器二hr2之间的引脚向缓速器驱动模块u3提供+15v电源，滑动变阻器二hr2的中间端与降压芯片二u2的反馈引脚二u2-fb相连；降压芯片二u2的电压输出端二u2-sw与电池负极之间连接有续流二极管d9，电感l3的下端与电池负极之间并联连接有电容c6及电容c7，降压芯片一u1及降压芯片二u2均采用xl4016模块。

本实用新型中cpu用的电源电压为+5v，驱动模块用的电源电压为+15v；励磁线圈lx的最大电流超过100a，使得电池的端压下降较多，导致端压不稳定。热敏电阻rm为正温度系数，可以有效地缓冲电池端电压较大变化时对xl4016模块的输入电压冲击；压敏电阻ym可以进一步缓冲由于igbt关断时，励磁线圈lx产生的过高自感电动势对xl4016模块的冲击；当电池的端电压降低到低于xl4016模块的允许输入电压之后，二极管d6可以有效防止电流倒流；电容c1起到稳压作用，在较长一段时间内使xl4016模块的输入电压仍然高于最低允许输入电压。

降压芯片一u1的电压输出端一u1-sw经过滑动变阻器一hr1的阻值调节，可以精确输出+5v电压供cpu使用。电感l2与电容c3及电容c4构成降压芯片一u1输出端的滤波电路和稳压电路，可以使cpu用的+5v电压更加稳定；cpu-gnd的电压突然升高时，续流二极管d8进行续流。

降压芯片二u2的电压输出端二u2-sw经过滑动变阻器二hr2的阻值调节，可以精确输出+15v电压供各驱动模块使用。电感l3与电容c6及电容c7构成降压芯片二u2输出端的滤波电路和稳压电路，可以使各驱动模块用的+15v电压更加稳定，电池负极的电压突然升高时，续流二极管d9进行续流。

电池负极与cpu-gnd之间通过电感l1相互连接，可以减小电池端压变化对cpu所用电压的影响。

如图7所示，汽车的变速箱速度传感器s1的速度信号输出端通过限流电阻r16与cpu的速度信号输入端pj6相连，速度信号输入端pj6与cpu+5v电源之间串联有上拉电阻r17，变速箱速度传感器s1的接地端与cpu-gnd相连，cpu的速度信号输入端pj6与cpu-gnd之间设有电容c8。本实用新型采用变速箱速度传感器s1输出的车速信号作为缓速器控制系统的速度检测用信号，cpu利用具有外部中断功能的pj6口读取霍尔信号值，为巡航模式提供速度信号。

如图8所示，电涡流缓速器定子的冷却液流道1c中安装有冷却液温度传感器的t1，冷却液温度传感器的t1的温度信号输出端与cpu的温度信号输入端pad0相连，温度信号输入端pad0与cpu+5v电源之间串联有上拉电阻r18，冷却液温度传感器的t1的接地端与电池负极相连，cpu的温度信号输入端pad0与电池负极之间设有电容c9。冷却液温度传感器的t1为负温度系数，100℃时的电阻值为4.52kω，20℃时的电阻值为42.16kω；cpu读取pad0的值，通过插值法，就可计算出缓速器的定子冷却液温度值。

如图5及图9所示，电涡流缓速系统可以共用汽车控制系统的cpu，也可以单独用cpu，单独cpu可以采用mc9s12xs128maa单片机，也可以采用其它名称的单片机，本文仅以mc9s12xs128maa单片机作为举例。cpu的脉宽调制信号输出端一cpu-pwm1与第六光耦g6的输入端相连，第六光耦g6的输出端与缓速器驱动模块u3的控制脉冲输入端u3-in相连，缓速器驱动模块的驱动脉冲输出端u3-ho通过限流电阻xlr1、xlr2至xlrn与励磁驱动igbt1、igbt2至igbtn的栅极相连，励磁驱动igbt1、igbt2至igbtn的集电极均通过熔断器rx与电池正极相连，励磁线圈lx连接在励磁驱动igbt1、igbt2至igbtn的发射极与电池负极之间；励磁驱动igbt1、igbt2至igbtn的发射极与电池负极之间连接有多个相互并联的励磁单元续流二极管ejg1、ejg2至ejgn。励磁驱动igbt1、igbt2至igbtn相互并联，励磁单元续流二极管ejg1、ejg2至ejgn相互并联。

由于励磁线圈lx的最大工作电流超过100a，甚至可以达到150a，单个igbt的额定工作电流虽然能够达到150a，但是实际应用中igbt的散热不能够达到最理想的状态；igbt的针脚不能够长时间承受大电流；过高的电流使得igbt的内阻发热严重。igbt打开和关断过程产生的热量严重影响控制器的安全运行。

针对电涡流缓速器在工作过程中，励磁线圈lx的工作电压较低、工作电流较高的问题，本实用新型采用多个相互并联的igbt1、igbt2至igbtn驱动电涡流缓速器的励磁线圈lx，并采用多个相互并联的励磁单元续流二极管ejg1、ejg2至ejgn进行续流。当igbt1、igbt2至igbtn关断时，励磁线圈lx自感电动势产生的自感电流可以通过励磁单元续流二极管ejg1、ejg2至ejgn在励磁线圈lx内部消耗。

cpu的脉宽调制信号输出端一cpu-pwm1输出的占空比信号经过第六光耦g6的高、低压隔离，送入缓速器驱动模块u3的控制脉冲输入端u3-in，经缓速器驱动模块u3放大后，由驱动脉冲输出端u3-ho输出占空比信号，经过限流电阻xlr1、xlr2至xlrn限流后，控制igbt1、igbt2至igbtn的占空比，从而实现对励磁线圈lx的电流调节。

cpu的脉宽调制信号输出端一cpu-pwm1通过限流电阻r19与第六光耦g6的输入正极相连，第六光耦g6的输入负极与cpu-gnd相连，第六光耦g6的输入正负极之间连接有下拉电阻r20；第六光耦g6的输出端集电极与+15v电源相连，第六光耦g6的输出端发射极与缓速器驱动模块u3的控制脉冲输入端u3-in相连，控制脉冲输入端u3-in通过下拉电阻r21与电池负极相连，第六光耦g6的输出端并联有续流二极管d10。

缓速器驱动模块u3的工作电源端u3-vcc与+15v电源相连，缓速器驱动模块u3的输入地端u3-com与电池负极相连且通过电容c10与+15v电源相连，励磁线圈lx的上端与输出级参考地端u3-vs相连，输出级参考地端u3-vs通过电容c11与输出级工作电源端u3-vb相连，输出级工作电源端u3-vb通过二极管d11与+15v电源相连；励磁线圈lx的两端串联有电阻r22与电容c12。

cpu的脉宽调制信号输出端一cpu-pwm1输出的占空比信号经限流电阻r19限流后送至第六光耦g6的输入端，下拉电阻r20确保cpu-pwm1输出逻辑电平“0”时，第六光耦g6的输入端电平也为逻辑“0”，发光二极管确保能够可靠地截止；当缓速器驱动模块u3的控制脉冲输入端u3-in的电压突然升高时，续流二极管d10进行续流；电容c10作为稳压电容，电容c11和二极管d11组成自举电路，产生vb电压；电阻r22与电容c12构成储能电路一。缓速器驱动模块u3将控制脉冲输入端u3-in输入的占空比信号放大后，由驱动脉冲输出端u3-ho输出相同的占空比，控制igbt1、igbt2至igbtn的通断。

如图9所示，各励磁驱动igbt的集电极与发射极之间连接有继电器jd1的常开触头，继电器jd1的线圈连接在电池正负极之间且串联有温控开关wk，温控开关wk安装在电路板上。当电路板的温度超过设定值，例如超过120℃时，常开式的温控开关wk闭合，继电器jd1的线圈得电使常开触头闭合，igbt1、igbt2至igbtn集电极与发射极之间的电压差值降至0v，使电路板的温度降低。

继电器jd1的线圈与温控开关wk之间连接有检测支路，检测支路包括相互串联的检测电阻r31和检测电阻r32，检测电阻r31与检测电阻r32之间与cpu的pad1端口相连，检测电阻r32的下端与cpu-gnd相连。当温控开关wk闭合时，检测电阻r31与检测电阻r32之间的电压值发生变化，cpu的pad1端口接收到电路板过热的信号，cpu使脉宽调制信号输出端一cpu-pwm1输出的占空比为0，使igbt1、igbt2至igbtn停止工作，进一步保护电路板。

如图10所示，cpu的脉宽调制信号输出端三cpu-pwm3通过限流电阻r23与第七光耦g7的输入正极相连，第七光耦g7的输入负极与cpu-gnd相连，第七光耦g7的输入正负极之间连接有下拉电阻r24；第七光耦g7的输出端集电极与+15v电源相连，第七光耦g7的输出端发射极与刹车灯驱动模块u4的控制脉冲输入端u4-in相连，控制脉冲输入端u4-in通过下拉电阻r25与电池负极相连，第七光耦g7的输出端并联有续流二极管d12。

刹车灯驱动模块u4的工作电源端u4-vcc与+15v电源相连，刹车灯驱动模块u4的输入地端u4-com与电池负极相连且通过电容c13与+15v电源相连，刹车灯lp1的上端与输出级参考地端u4-vs相连，输出级参考地端u4-vs通过电容c14与输出级工作电源端u4-vb相连，输出级工作电源端u4-vb通过二极管d13与+15v电源相连；刹车灯驱动模块u4的驱动脉冲输出端u4-ho通过限流电阻xlrn+1与刹车灯驱动igbtn+1的栅极相连，刹车灯驱动igbtn+1的集电极与电池正极相连，刹车灯lp1连接在刹车灯驱动igbtn+1的发射极与电池负极之间；刹车灯驱动igbtn+1的发射极与电池负极之间连接有刹车单元续流二极管ejgn+1，刹车灯lp1两端之间串联有电阻r26和电容c15。

汽车通常设有六个刹车灯，总功率为144w，总的额定工作电流为4a。制动时，制动档位开关被拨动，使cpu的管脚pa0变为逻辑“1”时，cpu的脉宽调制信号输出端三cpu-pwm3输出4/4占空比信号，经限流电阻r23限流后送至第七光耦g7的输入端，下拉电阻r24确保cpu-pwm3输出逻辑电平“0”时，第七光耦g7的输入端电平也为逻辑“0”，发光二极管确保能够可靠地截止；当刹车灯驱动模块u4的控制脉冲输入端u4-in的电压突然升高时，续流二极管d12进行续流。电容c13作为稳压电容，电容c14和二极管d13组成自举电路，产生vb电压；电阻r26与电容c15构成储能电路二。

经过第七光耦g7的隔离，4/4占空比信号被送入刹车灯驱动模块u4的控制脉冲输入端u4-in，经刹车灯驱动模块u4放大后，由驱动脉冲输出端u4-ho输出4/4占空比信号，控制igbtn+1接通，从而点亮刹车灯。igbtn+1可以选用额定工作电流为40a的npn型igbt管。

如图11所示，cpu的脉宽调制信号输出端五cpu-pwm5通过限流电阻r27与第八光耦g8的输入正极相连，第八光耦g8的输入负极与cpu-gnd相连，第八光耦g8的输入正负极之间连接有下拉电阻r28；第八光耦g8的输出端集电极与+15v电源相连，第八光耦g8的输出端发射极与电机驱动模块u5的控制脉冲输入端u5-in相连，控制脉冲输入端u5-in通过下拉电阻r29与电池负极相连，第八光耦g8的输出端并联有续流二极管d14。

电机驱动模块u5的工作电源端u5-vcc与+15v电源相连，电机驱动模块u5的输入地端u5-com与电池负极相连且通过电容c16与+15v电源相连，冷却液泵电机m1的上端与输出级参考地端u5-vs相连，输出级参考地端u5-vs通过电容c17与输出级工作电源端u5-vb相连，输出级工作电源端u5-vb通过二极管d15与+15v电源相连；电机驱动模块u5的驱动脉冲输出端u5-ho通过限流电阻xlrn+2与电机驱动igbt的栅极相连，电机驱动igbt的集电极与电池正极相连，冷却液泵电机m1及风扇电机m2并联连接在电机驱动igbt的发射极与电池负极之间；电机驱动igbt的发射极与电池负极之间连接有电机单元续流二极管ejgn+2，冷却液泵电机m1两端之间串联有电阻r30和电容c18。

冷却液泵电机m1的额定功率为约为120w，额定工作电流为5a；风扇电机m2的额定功率约为72w，额定工作电流为3a；igbtn+2可选用额定工作电流为80a的npn型igbt管。

汽车启动后，cpu的脉宽调制信号输出端五cpu-pwm5输出4/4占空比信号，经限流电阻r27限流后送至第八光耦g8的输入端，下拉电阻r28确保cpu-pwm5输出逻辑电平“0”时，第八光耦g8的输入端电平也为逻辑“0”，发光二极管确保能够可靠地截止；当电机驱动模块u5的控制脉冲输入端u5-in的电压突然升高，续流二极管d14进行续流；电容c16作为稳压电容，电容c17和二极管d15组成自举电路，产生vb电压；电阻r30与电容c18构成储能电路三。经过第八光耦g8的隔离，4/4占空比信号被送入电机驱动模块u5的控制脉冲输入端u5-in，经电机驱动模块u5放大后，由驱动脉冲输出端u5-ho输出4/4占空比信号，控制igbtn+2接通，从而启动冷却液泵电机m1和风扇电机m2。

以上所述仅为本实用新型之较佳可行实施例而已，非因此局限本实用新型的专利保护范围。除上述实施例外，本实用新型还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型要求的保护范围内。本实用新型未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述。