一种电涡流缓速器控制器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及汽车控制技术领域，具体为一种电涡流缓速器控制器及其控制方法。
【背景技术】
[0002]目前，大型车辆的行车制动，普遍采用电涡流缓速器来提高车辆在行驶过程中的制动力，电涡流缓速系统分为两个部分，控制电路和执行机构，执行机构是一组励磁线圈及相应的机械结构组成的机械总成，控制电路通过向执行机构的励磁线圈通入电流，在执行机构的转轴(传动轴)上产生相应的制动力，对车辆执行制动。传统的电涡流缓速器控制器普遍采用分档式控制方式，如图1所示，根据操纵开关(手制动或脚制动信号)的变化，对多组励磁线圈L1、L2、L3、L4进行分批次接通或断开电源，来调节行车制动力；开关管普遍采用英飞凌公司的BTS550功率器件，在开关管导通的瞬间，由于冲击电流较大，使得制动时流过功率器件的电流变化率较大，不利于功率驱动器件的长时间使用，在功率器件长时间通电后，控制器内部工作温度升高，影响产品使用寿命，且使用过程中无法根据载荷变化对电涡流缓速器的制动力做出调整，在车辆轻载及空载时使用效果较差，降低了行车制动的稳定性。
[0003]专利名称为:电涡流缓速器制动力矩的控制方法及驱动控制器【专利号:ZL201010146019.9】中提到了通过微处理器实时采集车速信号、转子温度信号，当温度正常时，微处理器根据当前档位输出占空比为定值的PWM控制信号，对电涡流缓速器制动力矩实行开环控制；当温度超限时，微处理器实行闭环控制，将转子温度控制在门限温度附近，该方法中以温度限值为开环或闭环控制限值，并在分档控制中加入PWM控制，且多级分档加上PWM控制后，其产生的制动力矩较小，系统受温度影响较大，当车辆重负荷后，电制动不能提前介入，会产生制动力不足现象，制动效果较差。
[0004]采用类似控制方案，专利名称为:联合制动系统电涡流缓速器控制器及控制方法【专利号:ZL201010590330.2】中提到了控制器在制动踏板被踩下后，根据PWM控制信号、踏板位置、汽车速度变化，计算出汽车实时制动力，然后计算汽车所处的坡度，再查表得到制动力比例，对缓速器电磁线圈施加相应占空比的PWM控制信号，实现辅助制动。该方案通过相关信号输入后，计算出汽车的实时制动力，然后再对制动系统施加制动力，在实际应用过程中，汽车行驶制动力，不仅与车速有关，还与汽车行驶道路等级，道路交通状况(山路、高速、雨、雪)、汽车的载荷状态(空载、重载)等因素相关，由于汽车在平路、爬坡、下坡的加速或制动过程中所需要的制动力各不相同，该方案的实际应用效果会因参数计算偏差，其输出的制动效果会受到明显的影响。
【发明内容】
[0005]为克服上述不足，本发明提供了一种结构简单、性能可靠的电涡流缓速器控制器及其控制方法，通过采集发动机转速、节气门开度、车速和温度等信息，判断当前的车辆载荷状况及制动需求量进行输出控制的电涡流缓速器控制器。
[0006]本发明的技术方案如下:一种电涡流缓速器控制器，包括单片机和连接于单片机的信号输入模块、指示灯、CAN通讯接口，其特征在于:所述控制器还包括驱动电路和电流采样电路，所述驱动电路包括与门电路U3和IGBT模块，所述与门电路U3与单片机相连；所述电流采样电路包括采样电阻R3、缓速器线圈组L、过流保护电路U4和采样信号调理电路U5 ;所述缓速器线圈组L与驱动电路的IGBT模块输出端相连接；所述缓速器线圈组L还与采样电阻R3和过流保护电路U4相连接；所述过流保护电路U4与电流采样电路U5相连接，并分别与单片机相连。
[0007]优选的，所述CAN通讯接口与与车身发动机CAN网络相连接。
[0008]优选的，所述信号输入模块包括:制动电压采样电路、制动开关、速度传感器和温度传感器，所述制动电压采样电路与制动踏板相连，所述制动开关与制动气压回路相连，所述速度传感器和温度传感器分别与缓速器定子线圈相连。
[0009]优选的，所述缓速器线圈组L由4组缓速器线圈(L1、L2、L3、L4)并联组成，所述缓速器线圈组L的一端与IGBT模块的输出端相连，另一端与采样电阻R3的非接地端相连。
[0010]优选的，所述过流保护电路包括电压比较器U4和输入与门电路U3，与门电路U3的输入端31与单片机的控制输出端相连，与门电路U3的另一输入端32与电压比较器的输出端相连。
[0011]优选的，所述IGBT模块由输入保护电路与驱动三极管Q1、Q2、驱动电阻Rl和IGBT模块Q3的门极相连接。
[0012]优选的，所述输入保护电路由电阻R2和双向电压抑制器D并联，再与IGBT模块的电阻Rl串联组成。
[0013]优选的，所述指示灯为光柱或光条显示。
[0014]一种电涡流缓速器控制器的控制方法，包括以下步骤:
[0015](I)在车辆行驶过程中，单片机通过CAN通讯接口接收发动机的转速、节气门开度等相关信息和速度传感器传递给单片机的车速信号，判断当前的车辆载荷状态；并根据轻载、正常、重载三种不同状态的特性，通过对应的控制斜率生成一个输出频率固定、占空比可调的PWM号，作为输出控制量；
[0016](2)单片机输出的PWM号，通过与门电路U3加载到IGBT模块Q3的门极，使IGBT模块输出一个PWM电压，当IGBT模块Q3输出PWM电压信号时，由于电涡流缓速器线圈的4路线圈并联在一起，此电压同时加载到缓速器的4路线圈上，单片机通过改变PWM信号的输出占空比，实现对这4路线圈的电流调节，从而调节缓速器产生的制动力；
[0017](3)当缓速器线圈中有电流输入时，其电流经过采样电阻，并在采样电阻上产生一个电压，此电压信号同时输入到电流采样电路和过流保护电路，单片机读取采样电压，并结合当前采集到的温度信号，适时调节输出占空比；
[0018](4)当单片机检测到缓速器温度过高时，缓速器控制器会自动降低输出PWM信号的占空比，降低电涡流缓速器的输出功率；当缓速器线圈发生过流现象时，流过采样电阻的电流增加，电压也随之增加，当采样电压增加到设定的保护值后，过流保护电路输出一个保护信号，直接关断驱动电路的输入端，使IGBT模块输出关闭，防止IGBT模块因过流而损坏，保护了系统的安全。
[0019]本发明的有益效果:通过采集发动机转速、节气门开度、车速和温度等信息，判断当前的车辆载荷状况及制动需求量等，自行调节IGBT模块输出占空比，使流过缓速器线圈的电流发生变化，以产生不同的制动力，实现行车制动；当检测到缓速器温度过高时，控制器自动降低输出制动力，提高车辆制动的可靠性，保障行车安全。
【附图说明】
[0020]图1为现有技术方案中的分档控制示意图。
[0021]图2为本技术方案中的结构组成示意图。
[0022]图3为本技术方案中的电路结构示意图。
[0023]图4为不同的控制斜率曲线。
[0024]图5为输出占空比。
[0025]附图中:1、信号输入模块；2、指示灯；3、CAN通讯接口 ；4、驱动电路；5、电流采样电路；11、制动开关；12、制动电压采样电路；13、速度传感器；14、温度传感器；
[0026]U3、与门电路；U4、过流保护电路；U5、电流采样电路；D、双向电压抑制器
[0027]R2、电阻；R3、采样电阻；L1_L4缓速器线圈；L缓速器线圈组；
[0028]31-32、与门电路U3的输入端；33与门电路U3的输出端
【具体实施方式】
[0029]下面结合附图对本发明做进一步说明。
[0030]如图2和图3所示，一种电涡流缓速器控制器，包括单片机和连接于单片机的信号输入模块1、指示灯2、CAN通讯接口 3、驱动电路4和电流采样电路5。
[0031]其中信号输入模块I包括:制动电压采样电路11、制动开关12、速度传感器13和温度传感器14，所述制动电压采样电路11与制动踏板相连、所述制动开关12与制动气压回路相连，所述速度传感器13和温度传感器14分别与缓速器定子线圈相连；指示灯2为光柱或光条显示，其点亮的变化范围与PWM波的输出占空比相对应；CAN通讯接口 3的一端与单片机实现交互式信号连接，另一端与车身发动机CAN网络相连接；驱动电路4包括与门电路U3和IGBT模块Q3，与门电路U3与单片机相连，与门电路U3输出端通过驱动三极管Q1、Q2和驱动电阻Rl连接到IGBT模块Q3的门极，电阻R2和双向电压抑制器D并联，再与Rl串联组成IGBT模块的门极输入保护电路，IGBT模块的输出端与缓速器线圈组L相连接，缓速器线圈组L与采样电阻R3和过流保护电路U4、采样信号调理电路U5相连接。其中缓速器线圈组L由4组缓速器线圈(L1、L2、L3、L4)并联组成，所述缓速器线圈组L的一端与IGBT模块的输出端相连，另一端与采样电阻R3的非接地端相连；电流采样电路5包括采样电阻R3、缓速器线圈组L、过流保护电路U4和采样信号调理电路U5 ;所述过流保护电路U4和与门电路U3、电流采样电路U5相连接，并分别与单片机相连。
[0032]如图3所示，制动电压信号是由车辆制动踏板输出的信号，当驾驶员踩下制动踏板时，随着踏板的踩下角度，有相应的电压变化。其电压变化范围为O?5V，有效识别范围为0.5?4.5V，该电压被单片机连接的制动电压采样电路11进行采样；
[0033]当驾驶员踩下制动踏板后，车辆的制动气路被接通，随着气压的逐渐增加，气制动开关12中的S1、S2先后被接通，该信号同时被单片机采集，车辆行驶过程中，传动轴上的缓速器转子高速旋转，安装于缓速器定子线圈上的速度传感器，感应到传动轴转子的变化，产生车速脉冲信号，被单片机采集。在车辆工作时，发动机ECU会将当前的发动机转速、节气门开度等信息传递到CAN总线上，该信息被单片机通过CAN通讯接口进行接收，单片机综合分析当前各个节气门开度(油门值)下发动机转速与车速的关系，判断车辆当前的载荷状态，额定载荷工况下的发动机转速会产生相应的车速信号输出，其节气门开度(油门踏板值)也会有相应的变化，当某一车速下，节气门开度较额定工况下的较大或有明显变化时，表明车辆处于重载荷状态，反之则为轻载状态。单片机采集到制动电压信号和制动开关信号后，会根据当前识别出来的载荷状态采用相应的控制斜率曲线。
[0034]如图4所示，图中B曲线为正常载荷状态的控制曲线，在该图中，纵轴为制动踏板的输出值，当制动踏板踩下的初期，由于踏板的死区电压存在