专利名称：电涡流缓速器与汽车摩擦制动器的联合控制器及控制方法
技术领域：
本发明涉及一种汽车电子控制类产品，适合运输车辆的摩擦制动器(主制动器)与电涡流 缓速器构成的制动系统的联合控制技术。
技术背景目前公路运输车辆受法规限制，需要加装辅助制动系统(非接触式制动器)克服来运 输车辆的摩擦制动器(主制动器)的缺点。基于电力电子技术的车用电涡流缓速器控制方法主 要有2种 一是使电涡流缓速器制动力在几乎为零的最小值到最大值的范围内作无级调整。二是具有输入电流控制及识别和负载电流传感反馈电路，采用智能SIPMOS技术，根据当 前车辆速度变化的大小，自动决定电涡流缓速器输出挡位并保持车速恒定，该种控制方法 使控制器上的单片机执行预先编制的驱动控制器检测控制的程序来达到目的。但由于电涡 流缓速器本身能提供的制动功率都比较小，单独的电涡流缓速器制动作用有时不能满足汽 车稳定下长坡行驶的要求。专利申请号200710022250.5，申请日2007.05.11，名称为"一种汽车主制动器与缓速 器联合控制器及控制方法"的专利申请公开的联合控制器由微型计算机、电涡流缓速器驱 动装置、发动机排气缓速器电磁阀驱动电路、功率开关模块和反馈检测电路以及声光报警 电路组成。微型计算机的输入/输出接口首先接收汽车加速踏板信号、ABS信号和蓄电池低 电压信号，在判断这些信号符合要求后，内部计数器接收来自汽车里程表传来的脉冲，内 部模数转换器ADC将制动踏板位置传感器的模拟信号转换成数字信号，经判断和数值计算 后输出电涡流缓速器和发动机排气缓速器的控制信号。从而达到减轻主制动器热负荷、降 低驾驶员疲劳强度和提高汽车行驶安全性能的目的。但这种控制方法的缺陷是在有些运 行工况下，采用单独的缓速器制动即可满足汽车行驶要求，但这时汽车主制动器也同时参 与制动，使得汽车主制动器仍然存在热衰退现象。 发明内容本发明的目的是提供一种电涡流缓速器单独或与汽车主制动器联合作用的控制器及 控制方法，根据驾驶员对联合控制开关的操作，决定电涡流缓速器处于单独作用模式或与 汽车主制动器联合作用模式。本发明采用的技术方案是:将各种开关信号输入电路、汽车行车速度脉冲信号输入电 路、汽车制动踏板位置输入电路与微型计算机相连，微型计算机有多个输入/输出接口，内含程序存储器ROM、数据存储器RAM和电可擦除存储器EEPROM，内部嵌入了计数器和 模数转换器ADC，中央处理器CPU通过内部总线接收输入/输出接口传来的数字信号、计 数器的计数结果以及模数转换器ADC的数字结果，并经逻辑判断和数值运算后通过输入/ 输出接口将控制信号输送出去，声和光报警电路接入微型计算机的输入/输出接口，将大功 率接口隔离装置的前向通道接入微型计算机的输入/输出接口，后向通道接到绝缘栅双极晶 体管栅极，绝缘栅双极晶体管漏极接到蓄电池的正极，源极接到电涡流缓速器的线圈上， 在绝缘栅双极晶体管的源极设立了电流取样电阻，取样电阻的输出端接到微型计算机的输 入/输出接口。本发明的控制方法是在驾驶员将联合控制开关接通时，微型计算机获得联合控制的 开关信号，实时采集行车速度信号、制动踏板的位置信号，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P丽控制信号，经内部总线由输入/输出接口传输到功率接口 隔离装置控制四个绝缘栅双极晶体管的通断，从而控制电涡流缓速器各组励磁线圈中的平 均电流。本发明在驾驶员没有接通联合控制开关时，微型计算机没有收到联合控制的开关信号 时，联合控制器就以汽车的速度和加速度作为输入参数，适当调节电涡流缓速器的输出力 矩，使汽车的速度保持稳定，从而达到双模式制动、提高汽车行驶安全性能的目的。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细说明。 图l是本发明结构连接方框图；图2是本发明在联合制动控制模式下的控制方法流程图；图3是本发明在电涡流缓速器单独控制模式下的控制方法流程图；图4是无级控制时电涡流缓速器的定子线圈的电流随脉宽调制PWM信号变化的关系。图中U敛型计算机，2.输入输出接口， 3.CPU， 4.内部总线，5.指示灯，6膽鸣器，7. 大功率接口隔离IC， 8.绝缘栅双极晶体管，9.电涡流缓速器励磁线圈，IO.取样电阻，11.电 可擦除可编程存储器，12.随机存储器，13.只读存储器，14.汽车制动踏板位置传感器，15. 来自汽车里程表的行车速度脉冲信号，16.联合控制开关，SLABS控制信号，S2.加速踏板 信号，S3.离合器踏板信号。
具体实施方式
在汽车上装用本发明的电涡流缓速器与汽车摩擦制动器的联合控制器后，驾驶员在需 要进行减速制动的场合，联合控制器根据联合控制开关16的闭合与否选择不同的控制模式对电涡流缓速器的输出力矩进行控制。如图1所示，微型计算机1实时采集行车速度脉冲信号15、制动踏板的位置信号14、 ABS控制信号S1、加速踏板信号S2和离合器踏板信号S3，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P麵控制信号，经内部总线3由输入/输出接口2传输到大功 率接口隔离装置7控制四个绝缘栅双极晶体管8的通断，从而控制电涡流缓速器各组励磁 线圈9中的平均电流。四个电流取样电阻10分别对电涡流缓速器定子线圈中流过的电流进 行取样，当某路定子线圈中的电流过大时，微型计算机1通过相应的隔离装置7控制绝缘 栅双极晶体管8断开，则该路定子线圈中的电流被切断，防止定子线圈电流过大而烧毁。 电涡流缓速器的线圈的P丽控制信号如图4所示。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0:1、 汽车的行车速度20高于或低于设定的界限值；2、 汽车的加速踏板S2被踩下；3、 ABS控制器发出的汽车驱动轮滑转的信号S1;4、 汽车的离合器踏板S3被踩下。在汽车应用本发明后，在汽车需要制动的场合，在图1中的联合控制开关16接通时， 微型计算机使电涡流缓速器和汽车的主制动器处于联合控制模式下，两者同时参与制动， 微型计算机按图2所示的流程执行程序，汽车的主制动器和电涡流缓速器会相互之间分担 制动过程中产生的热负荷，相对来说，汽车主制动器和电涡流缓速器的关键部件的温度都 会适当的降低，从而能保证制动装置都能正常发挥制动效能。当联合控制开关16断开时， 电涡流缓速器和汽车的主制动器处于非联合控制模式下，微型计算机按图3所示的流程执 行程序，电涡流缓速器单独进行制动，可以使汽车的主制动器处于备用状态，不仅没有热 负荷，机械摩擦副的磨损问题也不存在。本发明所述联合控制器采用微型计算机执行以下编制的程序步骤进行控制。 当联合控制开关接通16时，驾驶员发出联合控制信号，汽车主制动器和电涡流缓速器 处于联合控制模式，程序流程如图2所示。(1) 联合控制器加电后开始运行步骤200;(2) 设定计数器初值步骤201;(3) 设定模数转换器步骤202;(4) 确定汽车目标速度步骤203，微型计算机会自动取默认值，转到步骤204;(5) 通过ADC测取制动踏板位置的步骤204;(6) 检测有无异常电流或电压步骤205，如检测结果为是，进入微型计算机通过输入 /输出接口 2进行相应的声、光报警的步骤206，，然后返回到步骤204重新测取制动踏板 位置；如检测结果为否，进入步骤207;(7) 检测制动踏板是否离开原始位置的步骤207，如检测结果为是，进入步骤210; 如检测结果为否，表明制动开始，进入步骤208;(8) 检测有无加速踏板信号的步骤208，如检测结果为是，进入电涡流缓速器线圈的 P丽控制占空比均输出0%的步骤210;如检测结果为否，进入步骤209;(9) 检测有无ABS信号的步骤209，如检测结果为是，进入步骤210;如检测结果为 否，进入步骤212;以上步骤207、 208、 209进入步骤210后，电涡流缓速器线圈的PWM控制占空比均输 出0%，然后进入步骤211，然后转到步骤204;(10) 微型计算机1检测延时时间的判断步骤212，如没到，继续延时；如延时时间 到，进入步骤213;(11) 取内部计数器的值的步骤213，进入步骤214;(12) 计算汽车的行车速度的步骤214，进入步骤215;(13) 取ADC的转换结果的步骤215，进入步骤216;(14) 计算制动管路的制动压力的步骤216，进入步骤217;(15) 按制动管路压力一定比例计算电涡流缓速器所需的制动功率的的步骤217，进 入步骤218;(16) 根据电涡流缓速器的制动功率计算其线圈控制PWM的占空比并通过微型计算机 (1)的输入/输出接口 2输出的步骤218，进入步骤219;(17) 步骤219为等待空指令，进入步骤220;(18) 判断目前速度与目标速度是否相差10%的步骤220,如没有，返回步骤204重新 下一轮程序；如有相差l(m以上，电涡流缓速器控制P觀的占空比相应减增10。/。并设立标志 位，然后返回歩骤204重新下一轮程序。当联合控制开关16没有接通时，微型计算机没有获得联合控制信号，汽车主制动器没 有参与制动作用，电涡流缓速器处于单独控制模式，程序流程如图3所示。(1) 联合控制器加电后开始运行步骤200;(2) 设定计数器初值步骤201;(3) 设定模数转换器步骤202;(4) 确定汽车目标速度步骤203，微型计算机会自动取默认值，转到步骤204;(5) 通过ADC测取制动踏板位置的步骤204;(6) 检测有无异常电流或电压步骤205，如检测结果为是，进入微型计算机通过输入 /输出接口 (2)进行相应的声、光报警的步骤206，，然后返回到步骤204重新测取制动踏 板位置；如检测结果为否，进入步骤207;(7) 检测制动踏板是否离开原始位置的步骤207，如检测结果为是，进入步骤210; 如检测结果为否，表明制动开始，进入步骤208;(8) 检测有无加速踏板信号的步骤208，如检测结果为是，进入电涡流缓速器线圈的 P1VM控制占空比均输出0%的步骤210;如检测结果为否，进入步骤209;(9) 检测有无ABS信号的步骤209,如检测结果为是，进入步骤210;如检测结果为 否，进入步骤211;以上步骤207、 208、 209进入步骤210后，电涡流缓速器线圈的P丽控制占空比均输 出0%,然后转到步骤204;(10) 微型计算机1检测延时时间的判断歩骤211，如没到，继续延时；如延时时间 到，进入步骤212;(11) 取内部计数器的值的步骤213，进入步骤214;(12) 取当前电涡流缓速器P丽控制的占空比，进入步骤215;(13) 判断目前速度与目标速度是否相差10%的步骤215;(14) 步骤215结果如为否，返回步骤204重新下一轮程序；如有相差10%以上，进 入步骤216，电涡流缓速器控制P丽的占空比相应减增1(^并设立标志位，然后返回步骤 204重新下一轮程序。
权利要求
1.一种电涡流缓速器与汽车摩擦制动器的联合控制器，将开关信号输入电路、汽车行车速度脉冲信号输入电路、汽车制动踏板位置输入电路与微型计算机(1)相连，微型计算机(1)有多个输入/输出接口(2)，内含程序存储器ROM(13)、数据存储器RAM(12)和电可擦除存储器EEPROM，内部嵌入了计数器和模数转换器ADC，中央处理器CPU(3)通过内部总线(4)接收输入/输出接口(2)传来的数字信号、计数器的计数结果以及模数转换器ADC的数字结果，并经逻辑判断和数值运算后通过输入/输出接口(2)将控制信号输送出去，声(6)和光(5)报警电路接入微型计算机(1)的输入/输出接口(2)，其特征是将大功率接口隔离装置(7)的前向通道接入微型计算机的输入/输出接口(2)，后向通道接到绝缘栅双极晶体管(8)栅极，绝缘栅双极晶体管(8)漏极接到蓄电池的正极，源极接到电涡流缓速器的线圈上，在绝缘栅双极晶体管(8)的源极设立了电流取样电阻(10)，取样电阻的输出端接到微型计算机的输入/输出接口(2)。
2. 根据权利要求l所述一种电涡流缓速器与汽车摩擦制动器的联合控制器，其特征是在 微型计算机(1)的输入/输出接口 (2)上还接有离合器踏板、四路取样电路、联合控制开 关。
3. —种电涡流缓速器与汽车摩擦制动器的联合控制器的控制方法，其特征是微型计算机 (1)实时采集行车速度信号(15)、制动踏板的位置信号(14)、 ABS控制信号S1、加速踏板信号S2和离合器踏板信号S3，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pmi控制信号，经内部总线(4)由输入/输出接口 (2)传输到功率接口隔离装置(7) 控制四个绝缘栅双极晶体管(8)的通断，从而控制电涡流缓速器各组励磁线圈(9)中的 平均电流。
4. 一种电涡流缓速器与汽车摩擦制动器的联合控制器的控制方法，其特征是当联合控制 开关(16)接通时，微型计算机(1)使电涡流缓速器和汽车主制动器构成联合制动系统， 共同参与制动作用，此时电涡流缓速器的制动力矩随汽车制动管路的制动压力成比例增长。 当联合控制开关(16)断开时，微型计算机(1)没有联合控制信号，使电涡流缓速器处于 单独控制模式下。
5. 根据权利要求1所述的一种电涡流缓速器与汽车摩擦制动器的联合控制器的控制方法， 其特征在于当联合控制开关(16)断开时，汽车主制动器没有参与制动作用，控制器使电涡流缓速器处于单独控制模式下，控制步骤依次如下(1) 联合控制器加电后开始运行步骤200;(2) 设定计数器初值步骤201;(3) 设定模数转换器步骤202;(4) 确定汽车目标速度步骤203，微型计算机会自动取默认值，转到步骤204;(5) 通过ADC测取制动踏板位置的步骤204;(6) 检测有无异常电流或电压步骤205，如检测结果为是，进入微型计算机通过输入 /输出接口 (2)进行相应的声、光报警的步骤206，，然后返回到步骤204重新测取制动踏 板位置；如检测结果为否，进入步骤207;(7) 检测制动踏板是否离开原始位置的步骤207，如检测结果为是，进入步骤210; 如检测结果为否，表明制动开始，进入步骤208;(8) 检测有无加速踏板信号的步骤208，如检测结果为是，进入电涡流缓速器线圈的 P丽控制占空比均输出0%的步骤210;如检测结果为否，进入步骤209;(9) 检测有无ABS信号的步骤209，如检测结果为是，进入步骤210;如检测结果为 否，进入步骤211;以上步骤207、 208、 209进入步骤210后，电涡流缓速器线圈的PWM控制占空比均输 出0%，然后转到步骤204;(10) 微型计算机(1)检测延时时间的判断步骤211，如没到，继续延时；如延时时 间到，进入步骤212;(11) 取内部计数器的值的步骤213，进入步骤214;(12) 取当前电涡流缓速器P丽控制的占空比，进入步骤215;(13) 判断目前速度与目标速度是否相差10%的步骤215;(14) 步骤215结果如为否，返回步骤204重新下一轮程序；如有相差10%以上，进 入步骤216，电涡流缓速器控制PWM的占空比相应减增10%并设立标志位，然后返回步骤 204重新下一轮程序。当联合控制接通时，联合控制器使电涡流缓速器处于单独控制模式下，控制步骤依次 如下(1) 联合控制器加电后开始运行步骤200;(2) 设定计数器初值步骤201;(3) 设定模数转换器步骤202;(4) 确定汽车目标速度步骤203，微型计算机会自动取默认值，转到步骤204;(5) 通过ADC测取制动踏板位置的步骤204;(6) 检测有无异常电流或电压步骤205，如检测结果为是，进入微型计算机通过输入 /输出接口 (2)进行相应的声、光报警的步骤206，，然后返回到步骤204重新测取制动踏板位置；如检测结果为否，进入步骤207;(7) 检测制动踏板是否离开原始位置的步骤207，如检测结果为是，进入步骤210; 如检测结果为否，表明制动开始，进入步骤208;(8) 检测有无加速踏板信号的步骤208，如检测结果为是，进入电涡流缓速器线圈的 PWM控制占空比均输出0。/。的步骤210;如检测结果为否，进入步骤209;(9) 检测有无ABS信号的步骤209，如检测结果为是，进入步骤210;如检测结果为 否，进入步骤212;以上步骤207、 208、 209进入步骤210后，电涡流缓速器线圈的PWM控制占空比均输 出0%，然后进入步骤211，然后转到步骤204;(10) 微型计算机(1)检测延时时间的判断步骤212，如没到，继续延时；如延时时 间到，进入步骤213;(11) 取内部计数器的值的步骤213，进入步骤214;(12) 计算汽车的行车速度的步骤214，进入步骤215;(13) 取ADC的转换结果的步骤215，进入步骤216;(14) 计算制动管路的制动压力的步骤216，进入步骤217;(15) 按制动管路压力一定比例计算电涡流缓速器所需的制动功率的步骤217，进入 步骤218;(16) 根据电涡流缓速器的制动功率计算其线圈控制PWM的占空比并通过微型计算机 (1)的输入/输出接口 (2)输出的步骤218，进入步骤219;(17) 步骤219为等待空指令，进入步骤220;(18) 判断目前速度与目标速度是否相差10%的步骤220，如没有，返回步骤204重新下一轮程序；如有相差10%以上，电涡流缓速器控制p丽的占空比相应减增ioy。并设立标志位，然后返回步骤204重新下一轮程序。
全文摘要
本发明公开了一种电涡流缓速器与汽车摩擦制动器的联合控制器及控制方法，将各种开关信号输入电路、汽车行车速度脉冲信号输入电路、汽车制动踏板位置输入电路与微型计算机相连，微型计算机有多个输入/输出接口，中央处理器CPU通过内部总线接收输入/输出接口传来的数字信号、计数器的计数结果以及模数转换器ADC的数字结果，并经逻辑判断和数值运算后将控制信号输送出去，在驾驶员没有接通联合控制开关时没有收到联合控制的开关信号时，联合控制器就以汽车的速度和加速度作为输入参数，适当调节电涡流缓速器的输出力矩，使汽车的速度保持稳定，从而达到双模式制动、提高汽车行驶安全性能的目的。
文档编号B60L7/00GK101239589SQ200810020499
公开日2008年8月13日 申请日期2008年3月10日 优先权日2008年3月10日
发明者仁 何, 赵迎生 申请人:江苏大学