专利名称：一种电涡流缓速器制动力矩无级控制器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于汽车的电涡流缓速器的控制器，尤其是一种适合车辆的电涡流缓速器制动力矩无级控制器。
背景技术：
目前装在公路运输车辆上的电涡流缓速器通常用两种形式的控制器，即分级控制和无级控制器，这两种控制器对电涡流缓速器的本体的要求是一致的。电涡流缓速器定子部分有8只励磁线圈，分成四组并联使用。定子由支架固定于壳体上，壳体用螺栓固定在车架上。电涡流缓速器的转子在定子中间或两端，并串接在传动轴上。
电涡流缓速器的分级控制通常将电涡流缓速器的定子绕组分成四组，每组设置继电器控制其工作与否。当驾驶员在较长距离进行减速制动或下长坡进行恒速制动时，可通过四档的脚控开关或手控开关控制四个继电器的依次导通，如图2所示，对电涡流缓速器逐步增加工作的励磁线圈的数目，使缓速器的输出力矩随控制开关的档位增加而增加，参见图3。
电涡流缓速器的分级控制存在如下问题1、在控制开关档位变化时，因励磁线圈分四组逐步参与工作，各组线圈的工作几率不同，影响线圈的平均工作寿命；2、各组励磁线圈的工作几率不同，会导致线圈的发热不均衡，也会影响线圈的工作寿命；3、由于励磁线圈受继电器控制，要么参与工作，要么不参与工作，造成电涡流缓速器的输出力矩呈阶跃变化，影响汽车的制动平稳性；4、电涡流缓速器的工作需驾驶员进行操作，增加了驾驶员的劳动强度；5、继电器的触点容易在使用中烧蚀。
目前，电涡流缓速器的无级控制采用PWM波形发生器通过光电耦合器控制大功率开关管，从而控制电涡流缓速器励磁线圈中的平均工作电流。采用这种方法，虽然大功率开关管因开启和关断时电压的升降变化会改变原来PWM控制波形的形状，但其开关的频率与PWM控制信号是一致的。由于PWM的重复频率较高，调节PWM波形的占空比可以使电涡流缓速器的输出力矩成无级变化，使汽车获得平稳的制动性。但是，这种电涡流缓速器的无级控制方式通常存在如下问题1、由于要求自动控制程度较高，实现的难度增加；2、没有考虑电涡流缓速器的本身的特性，即电涡流缓速器的力矩和转速呈非线性关系以及电涡流缓速器的热力学特性，导致电涡流缓速器的工作效率和控制效果与预期设计的差距较大；3、仅对电涡流缓速器本身实施力矩控制，而没有和其他制动装置一起实施联合控制，仍需要驾驶员进行操作，且由于无级控制时电涡流缓速器的力矩变化不明显增加了驾驶员操作的判断难度。
发明内容
本发明的目的在于针对目前使用的电涡流缓速器制动力矩无级控制器在实际应用中暴露的一系列问题，提供一种新的电涡流缓速器制动力矩无级控制器。
本发明的目的是这样实现的一种电涡流缓速器制动力矩无级控制器，其特征在于电涡流缓速器制动力矩无级控制器由微型计算机(1)、驱动芯片(7)、功率开关模块(10)、电流反馈检测电路(8)、电压反馈检测电路(9)、电涡流缓速器励磁线圈(14)以及声报警电路(6)和光报警电路(5)组成，微型计算机(1)的输入/输出接口(2)接收所需的各种监视信号，经过中央处理器CPU(3)运算后再输出脉宽调制信号或报警信号，其中所述的各种监视信号包括驱动芯片(7)的输出反馈信号S1～S4、行车速度S5、制动气压S6、电涡流缓速器转子盘温度S7、加速踏板信号S8、ABS信号S9和蓄电池低电压信号S10；所述的输出四路脉宽调制信号由驱动芯片(7)通过功率开关模块(10)分别控制四组电涡流缓速器励磁线圈(14)；所述的报警信号分别驱动声报警电路(6)和光报警电路(5)；在每组电涡流缓速器励磁线圈(14)的电路中设置了电流检测电路(8)和电压检测电路(9)，检测结果反馈到驱动芯片(7)。
在本发明中所述的监视信号中行车速度S5为频率随行车速度成正比的方波，制动气压S6为与制动管路压力成正比的模拟电压信号，电涡流缓速器转子盘温度S7为与转子盘温度成正比的模拟电压信号，而加速踏板信号S8、ABS信号S9和蓄电池低电压信号S10均为开关信号，其中制动气压S6和电涡流缓速器转子盘温度S7从输入/输出接口的第二功能摸数转换接口输入；所述的功率开关模块(10)选择功率场效应管。
在本发明中所述的功率开关模块(10)的输入和输出端并联有阻容二极管保护电路。
在本发明中实施过流、过压保护的电流检测电路(8)和电压检测电路(9)的输出端接在驱动芯片(7)的输入端。
本发明的优点在于由微型计算机根据驱动芯片的输出反馈信号以及行车速度、制动气压、电涡流缓速器转子盘温度、加速踏板信号、ABS信号和低电压信号实时调整控制信号PWM的占空比的大小，使汽车前后地面制动力的大小适合理想的制动力分配，保证汽车制动的稳定性，一旦出现异常，微型计算机可以通过报警信号分别驱动声报警电路(6)报警电路和光报警电路(5)。
图1是本发明电涡流缓速器制动力矩无级控制器的工作原理图。
图2是本发明中驱动芯片的逻辑原理图。
图3是本发明中微型计算机的逻辑方框图。
图4本发明对电涡流缓速器转子盘温度采取控制的效果图。
图5本发明在紧急制动时汽车前后地面制动力分配图。
附图中1、微型计算机；2、输入输出接口；3、CPU；4、内部总线；5、指示灯；6、蜂鸣器；7、驱动芯片；8、电流检测电路；9、电压检测电路；10、功率开关模块；11、二极管；12、电阻，13、电容，14、电涡流缓速器励磁线圈，15、随机存储器，16、只读存储器；S1～S4、驱动芯片IC输出端反馈信号；S5、行车速度信号；S6、制动气压信号；S7、转子盘温度信号；S8、加速踏板信号；S9、ABS信号；S10、蓄电池低电压信号。
具体实施例方式
附图非限制性地公开了本发明的具体实施例的实施方式，下面结合附图对本发明作进一步地描述。
由图1可见，电涡流缓速器制动力矩无级控制器包括微型计算机1、驱动芯片7、功率开关模块10、电流反馈检测电路8、电压反馈检测电路9、电涡流缓速器励磁线圈14以及声报警电路6和光报警电路5组成，所述的微型计算机1含有中央处理器CPU 3、内部数据总线4、输入/输出接口2和随机存储器15、只读存储器16，工作中，由微型计算机1的输入/输出接口2接收所需的各种监视信号，通过内部数据总线4由中央处理器CPU 3运算后再输出脉宽调制信号或报警信号，其中所述的各种监视信号包括驱动芯片7的输出反馈信号S1～S4、行车速度S5(频率随行车速度成正比的方波)、制动气压S6(与制动管路压力成正比的模拟电压信号，从输入/输出接口的第二功能摸数转换接口输入)、电涡流缓速器转子盘温度S7(与转子盘温度成正比的模拟电压信号，从输入/输出接口的第二功能摸数转换接口输入)、加速踏板信号S8(开关信号)、ABS信号S9(开关信号)和蓄电池低电压信号S10(开关信号)；所述的输出四路脉宽调制信号由驱动芯片IC 7通过功率开关模块10分别控制四组电涡流缓速器励磁线圈14；微型计算机1输出的报警信号分别驱动声报警电路6和光报警电路5；在每组电涡流缓速器励磁线圈14的电路中设置了电流检测电路8和电压检测电路9，检测结果反馈到驱动芯片7。在本实施例中，所述的驱动芯片7选择UC1852，功率开关模块10选择功率场效应管IRF3205，同时，在功率场效应管输入和输出端并联由电阻12和二极管11组成的有阻容二极管保护电路。
本发明采用的驱动芯片7的IC芯片UC1852(虚线框)使用中如图2中的所示汽车蓄电池的电压经升线圈和阻容二极管升压电路接到第七引脚，为驱动芯片7提供电源。控制信号PWM经引脚8COMP端引到内部的PWM比较器，PWM比较器的输出端接到内部RS触发器的复位端，当PWM控制信号为高电平时，RS触发器的Q输出端为高电平，由此PWM控制信号可通过放大器接到第六引脚输出输出，以控制功率场效应管。外部的电压检测电路的输出端接入驱动芯片7的第一引脚，经内部误差放大器后也可连接到内部的RS触发器。当电压过高时，驱动芯片7的控制信号输出截止。外部的电流检测电路的输出接入驱动芯片的第二引脚，一旦外部发生短路或过流，驱动芯片7的输出控制都会被内部RS触发器截止。
由图3可见本发明的实施例采用的微型计算机1包含一个CPU内核，16KB内部ROM，512B内部RAM，2个16位定时/计数器，6路模/数转换器ADC，2路PWM输出信号，一个串行UART收发器，32个输入/输出口(P0～P3)等可利用片上资源。本设计的程序可固化在内部ROM中，各种信号通过输入/输出(I/O)口经内部总线传送到CPU内核。在本实施例中制动气压S6和电涡流缓速器转子盘温度S7从输入/输出接口P0进入第二功能摸数转换接口，而加速踏板信号S8、ABS信号S9和蓄电池低电压信号S10从输入/输出接口P1输入，报警信号从输入/输出接口P1输出，计算结果通过PWM0输出引脚控制驱动芯片7，驱动芯片7的反馈信号S1～S4从输入/输出接口P2输入。由输入/输出接口P1输出的报警信号驱动声报警电路6和光报警电路5。
本发明的工作过程是微型计算机1检测汽车的速度信号S5和制动气压信号S6，并通过行车速度信号S5计算出汽车的瞬时加速度，再结合汽车的固有参数，计算出汽车需要的制动力的大小，及时转换成适当占空比的PWM控制信号，经内部总线由输入/输出接口2传输到驱动芯片7控制各个功率场效应管的通断，从而控制电涡流缓速器各组励磁线圈14中的平均电流。具体过程如下当微型计算机1检测出下列情况之一时，通过输入/输出接口2输出占空比为0的PWM控制信号，结果会使电涡流缓速器的输出力矩为01、汽车的行车速度S5高于或低于设定的界限值；2、汽车的加速踏板S8被踩下；3、ABS控制器发出的汽车驱动轮滑转的信号S9；4、汽车蓄电池的电压S10低于设定值。
当微型计算机1检测到电涡流缓速器的转子盘的温度S7高于设定的界限值时，会输出较小占空比的PWM信号，使电涡流缓速器的力矩输出较小，以保证电涡流缓速器的转子盘的温度不会过高。
当微型计算机1通过S6获得汽车处于紧急制动工况时，实时调整控制信号PWM的占空比的大小，使汽车前后地面制动力的大小适合理想的制动力分配，保证汽车制动的稳定性。
为了保护励磁线圈14回路免遭过电流、过电压损害，在功率场效应管的输出端设立了电流检测回路8和电压检测回路9，并将检测结果通过驱动芯片7的输出端反馈到微型计算机1的输入/输出接口2，当反馈信号长时间处于低电平状态时，微型计算机1通过输入/输出接口2输出占空比为0的PWM控制信号，使电涡流缓速器输出力矩为0。
当电涡流缓速器四组线圈中任一组出现短路、工作电压过低或过高时，电流检测回路和电压检测回路可控制驱动芯片7，使其输出不再是由微型计算机1输出的占空比一定的PWM控制信号，而是低电平信号，并且微型计算机1在接收到该低电平信号时，会发出报警信号分别驱动声报警电路6和光报警电路5，指示电涡流缓速器发生故障的线圈回路。
由图4可见，当微型计算机1检测到电涡流缓速器的转子盘的温度S7高于设定的界限值时，会输出较小占空比的PWM信号，使电涡流缓速器的力矩输出较小，以保证电涡流缓速器的转子盘的温度保持在设定的范围之内。
由图5可见，当汽车处于紧急制动工况时，由微型计算机1实时调整控制信号PWM的占空比的大小，使汽车前后地面制动力的大小适合理想的制动力分配，保证汽车制动的稳定性。
权利要求
1.一种电涡流缓速器制动力矩无级控制器，其特征在于电涡流缓速器制动力矩无级控制器由微型计算机(1)、驱动芯片(7)、功率开关模块(10)、电流反馈检测电路(8)、电压反馈检测电路(9)、电涡流缓速器励磁线圈(14)以及声报警电路(6)和光报警电路(5)组成，微型计算机(1)的输入/输出接口(2)接收所需的各种监视信号，经过中央处理器CPU(3)运算后再输出脉宽调制信号或报警信号，其中所述的各种监视信号包括驱动芯片(7)的输出反馈信号S1～S4、行车速度S5、制动气压S6、电涡流缓速器转子盘温度S7、加速踏板信号S8、ABS信号S9和蓄电池低电压信号S10；所述的输出四路脉宽调制信号由驱动芯片(7)通过功率开关模块(10)分别控制四组电涡流缓速器励磁线圈(14)；所述的报警信号分别驱动声报警电路(6)和光报警电路(5)；在每组电涡流缓速器励磁线圈(14)的电路中设置了电流检测电路(8)和电压检测电路(9)，检测结果反馈到驱动芯片(7)。
2.根据权利要求1所述的电涡流缓速器制动力矩无级控制器，其特征在于所述的监视信号中行车速度S5为频率随行车速度成正比的方波，制动气压S6为与制动管路压力成正比的模拟电压信号，电涡流缓速器转子盘温度S7为与转子盘温度成正比的模拟电压信号，而加速踏板信号S8、ABS信号S9和蓄电池低电压信号S10均为开关信号，其中制动气压S6和电涡流缓速器转子盘温度S7从输入/输出接口的第二功能摸数转换接口输入；所述的功率开关模块(10)选择功率场效应管。
3.根据权利要求2所述的电涡流缓速器制动力矩无级控制器，其特征在于所述的功率开关模块(10)的输入和输出端并联有阻容二极管保护电路。
4.根据权利要求2或3所述的电涡流缓速器制动力矩无级控制器，其特征在于实施过流、过压保护的电流检测电路(8)和电压检测电路(9)的输出端接在驱动芯片(7)的输入端。
全文摘要
本发明涉及一种电涡流缓速器制动力矩无级控制器。包括微型计算机(1)、驱动芯片(7)、功率开关模块(10)、电流反馈检测电路(8)、电压反馈检测电路(9)、电涡流缓速器励磁线圈(14)以及声报警电路(6)和光报警电路(5)组成，微型计算机(1)的输入/输出接口(2)接收反馈信号，经过中央处理器CPU(3)运算后再输出脉宽调制信号或报警信号，其中脉宽调制信号由驱动芯片(7)通过功率开关模块(10)分别控制四组电涡流缓速器励磁线圈(14)，报警信号分别驱动声报警电路(6)和光报警电路(5)，每组电涡流缓速器励磁线圈(14)的电路中设置了检测电路。
文档编号B60T8/00GK101030754SQ20071002036
公开日2007年9月5日 申请日期2007年2月12日 优先权日2007年2月12日
发明者何仁, 赵迎生, 陈步高 申请人:盐城市步高汽配制造有限公司