一种永磁缓速器电子控制装置的制作方法

专利名称：一种永磁缓速器电子控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型是一种专门适用于汽车永磁缓速器的电子控制装置，属于汽车制动系
统自动化领域。
背景技术：
缓速器作为汽车刹车的辅助装置，用来解决汽车的制动负荷过大的问题，特别适用于频繁停车的市内公共汽车上和高速公路及山区行驶的汽车，减轻了汽车制动系统的压力，目前的缓速器主要有电涡流缓速器、液力缓速器和永磁缓速器。其中永磁缓速器具有非接触缓速，耗能小，可实现扭矩线性变化等特点，具有很强的发展潜力。 而目前的永磁缓速器，还处于研发试验阶段，控制系统简单，基本上是处于有无扭矩两种状态，很难满足不同路况和不同载荷条件下对缓速扭矩的不同要求，同时对永磁式缓速器的重要参数(冷却水温，转速等)也是通过仪表观看，然后由人为凭经验进行决定缓速器的关断。这极大的影响了永磁式缓速器的推广和应用。也无法满足现在汽车高度自动化的要求。

实用新型内容本实用新型提供了 一种永磁缓速器电子控制的装置。该装置具有对永磁缓速器扭矩有级分档和无级分档控制，通过按钮进行分档形式切换；扭矩分档是为了满足不同缓速扭矩条件下的要求；同时本装置对永磁式缓速器冷却水温度和缓速器转速进行监测，当缓速器水温过高和转速过低时，对永磁缓速器进行自动关断，起到了良好的保护，节省了人力开销；该装置可以检测汽车防抱死刹车系统(Anti-lockBraking System, ABS)信号，当汽车发出ABS信号时关闭缓速器；该装置可以用于对重型汽车和市内公共汽车上永磁缓速器的控制系统当中。 为了实现上述目的，本实用新型采取了如下技术方案。本装置包括电源供电电路、微处理器电路、扭矩有级分档电路、扭矩无级分档电路、以及冷却水温、ABS信号和转速信号检测电路。 所述的扭矩有级分档控电路包括自锁开关、磁开关以及电磁阀，自锁开关用于设定缓速器档位信息，磁开关安装到缓速器的定位汽缸各档位的位置，电磁阀用于控制汽缸的运动方向。自锁开关(即一个按下其他弹起的开关)通过光耦隔离电路与微处理器相连，这样便可通过自锁开关设置档位信息，微处理内又存储有前一个状态的档位信息。磁开关安装到缓速器的定位汽缸各设定档位的位置(即需要定位汽缸停止的位置)，磁开关通过光耦隔离电路与微处理器相连，这样便可通过检测磁开关的状态来反馈汽缸的位置信息。微处理器通过功率驱动与电压转换电路与三位五通电磁阀的两个励磁线圈相连。这样通过自锁开关设定档位信息，并与前一个档位状态相比较，通过微处理器进行判断决定汽缸的前进方向，然后通过控制三位五通电磁阀的两个励磁线圈，控制汽缸的进气出气方向，控制汽缸运动，并实时检测与该档位相对应的磁开关的动作。根据反馈回来开关状态，通过控制三位五通电磁阀的两个励磁线圈来控制汽缸的停止的位置。进而控制缓速器磁铁的轴向停止位置，达到有级分档的目的。 所述的扭矩无级分档电路包括位移传感器、滑动电位器、以及电磁阀，所述的位移传感器安装在汽缸上，用来实时检测汽缸的运动位置，所述滑动电位器用于预设汽缸位置。安装在汽缸上的位移传感器与微处理器相连，用来实时的采集汽缸的实际位置信号。滑动电位器输出信号通过A/D转换器转换后，和微处理器相连，用来设定档位信息。微处理器控制电路与功率驱动与电压转换电路的输入端相连，然后功率驱动与电压转换电路的输出端与三位五通电磁阀的两个励磁线圈相连。通过以上电路微处理器将位移传感器和滑动电位器输出的电压信号经过A/D转换后传到微处理器，经过运算转换成标准的位移信号，将位移传感器输出的实时位移信号和滑动电位器输出的设定位置信号进行实时的比较，根据比较结果，微处理器控制三位五通电磁阀的两个励磁线圈开断来控制定位汽缸的前进方向，直到调整到两者输出的位置信号误差在允许的范围内时，通过控制三位五通电磁阀的两个励磁线圈关闭来控制汽缸活塞停止运动，使汽缸保持现有状态，控制磁铁轴向停止位置，达到让永磁缓速器磁铁在任意位置停下的无级调整扭矩的要求。 所述的冷却水温、ABS信号和转速信号检测电路与微处理器相连。ABS输入信号通过光耦隔离电路与微处理器电路相连，实现对ABS信号的检测。接入到缓速器水冷系统的出水管上的温度传感器与微处理器电路相连，实现对水温的检测。开关式电涡流传感器通过接到光耦隔离电路对外部转速脉冲信号的隔离转化后，与微处理器电路相连，实现对转速信号的采集。此部分电路实现实时监测冷却水水温，当水温超过安全参数时，采取指示灯报警和关闭永磁式缓速器等操作；当汽车发出ABS信号时，关闭缓速器。转速信号是通过开关式电涡流传感器对转速进行检测，当检测永磁式缓速器转速过低时，也要关闭缓速器。[0009] 所述的电源供电电路是为该装置提供电源，其输入端与车载电源相连，然后将电源信号与滤波电路相连，其输出端一路与高压器件相连，为该装置提供高压电源，一路再与电源转换模块相连，将电压变成低压，与低压器件相连，为该装置提供低压电源。该部分保证为该装置提供正确稳定的电源。 所述的微处理器控制电路采用单片机或数字信号处理器作为处理器，发光二极管
阵列和蜂鸣器与微处理器控制电路相连，其中发光二极管用于显示永磁式缓速器不同状
态，所处档位以及扭矩有、无分档、以及与蜂鸣器组成报警电路实现异常报警。 本实用新型提供了对永磁式缓速器扭矩实行无级式分档和有级式两种控制方式，
克服了以往的永磁式缓速器的扭矩只有有无两种状态的缺点，可以适合大型重载汽车在不
同路况条件下，需要不同的缓速扭矩的需求，同时也满足市内公共汽车频繁刹车的要求；还
可以使驾驶员在路况多变的路段，实时的根据路况条件调整缓速器扭矩。起到真正的智能
汽车缓速的目的。 本实用新型针对永磁缓速器大多采用水冷，而车上冷却水水量有限很容易超过安全标准，甚至达到沸腾的特点，在冷却水出水管处采用安装了水温传感器的方式，实时监测冷却水的水温情况，这样对冷却水系统和缓速器都起到一种保护作用。本装置服从现在汽车ABS系统，当有ABS信号时，将关闭缓速器。并且对永磁缓速器转速进行检测，当转速过低将关闭缓速器。永磁缓速器以及整个缓速制动系统起到保护作用。
图1本实用新型电路结构框图； 图2本实用新型有级扭矩分档原理框图 图3本实用新型无级扭矩分档原理框图 图4本实用新型电源电路原理图； 图5本实用新型微处理器控制电路的原理图； 图6本实用新型有级扭矩分档电路的原理图； 图7本实用新型无级扭矩分档电路的原理图； 图8本实用新型冷却水温、ABS信号和转速信号检测电路的原理图。
具体实施方式
下面结合图1以及图4 图8对本实用新型做进一步说明 如图1所示，本实施实例包括供电电源电路、微处理器控制电路、扭矩无级分档电路、扭矩有级分档电路、冷却水温、ABS信号和转速信号检测电路。供电电源电路将车载24V直流电源进行滤波以及电压转换以为微处理以及其他功能模块提供电源；微处理器控制电路提供永磁缓速器的各参数监控、工作状态指示、工作异常报警、无级有级分档的切换，同时协调和控制其它电路模块工作；有级扭矩分档电路缓速器扭矩在额定扭矩范围内分为有限的几个档位；无级扭矩分档电路对永磁缓速器的扭矩进行无级分档，使扭矩在额定工作范围内线性输出；冷却水温、ABS信号和转速信号检测电路负责缓速器参数的采集功能。[0023] 供电电源电路将车载24V电源作为输入，经过CD1、 CD2、 Ll组成的Ji行滤波电路进行初次滤波，在经过Cl、 C2、 C3滤去高次谐波得到稳定的直流24VC电源。用以对该装置的各高压功能模块供电，并将24VC经过24V转5V模块电源U0转换成5V直流电源，给微处理器控制电路等提供5V低压直流电源。采用保险丝F匪l、二极管DQ1对电路过载进行保护。其具体结构如图4所示。 微处理器控制电路使用单片机或数字信号处理器U1作为微处理器，用于进行缓速器的状态指示，异常情况声光报警，以及进行缓速器与无级的切换。其具体结构如图5所示，Ul的型号为ATMEGA128， Ul的PB0、 PB1、 PB2、 PB3引脚用于控制显示永磁缓速器档位用的发光二极管LED0、LED 1 、LED2、LED3， Ul的PB4脚用于控制永磁缓速器运行状态用的LED4，Ul的PB5脚用于控制永磁缓速器有无级指示用的LED5，U1的PB6引脚用于控制永磁缓速器报警用的发光二极管LED6，U1的PB7引脚和三级管Ql配合使用控制蜂鸣器LS1，U1的PC3开关S2配合控制有无级分档的切换。Ul的PA[3:0]与中断引脚/INT1分配给扭矩有级分档电路用于监控和读取自锁按键U7的状态，Ul的PA[7:4]与中断引脚/INT2配和分配给扭矩有级分档电路用于监控和读取磁开关U8、 U9、 UIO、 Ull的状态，Ul的PCO、 PC1分配给扭矩有、无级分档电路用于控制驱动三位五通电磁阀U4的通断；U1的ADC0、ADC1分别分配给扭矩无级分档电路用于监控位移传感器U12和滑动电位器U13， Ul的PC2、T1、 INTO分别分配给冷却水温、ABS信号和转速信号检测电路用于监测水温、缓速器转速、和ABS信号。[0025] 扭矩有级分档电路具体结构如图6所示，是通过微处理器Ul与自锁开关U7相连，用于设置档位信息，与微处理器U1存储的自锁开关U7的前一个状态(即前一次的档位信息)相比较，决定汽缸的前进方向，再通过微处理器Ul控制驱动芯片U3来控制三位五通电磁阀U4的两个励磁线圈来控制汽缸的前进方向。同时微处理器U1检测安装在定位汽缸上的磁开关U8、U9、U10、U11与当前档位信息相对应的磁开关的状态，将其反馈信息也送到微处理期当中，来决定汽缸停止的位置。以上便实现了 4档位缓速器扭矩有级分档，其他的多档位扭矩分档与以上实现方式类似具体如图4，自锁开关U7通过光耦U5信号隔离和电平转化后与微处理器Ul的PA0-PA3相连，U5的型号为TP521-4，由光耦U5输出的4路信号再通过与门U2的A、B、C、D输入，由与门的J = A*B*C*D与微处理器Ul的INT1端相连，其中U2的型号为CD4082，这样连接的好处是便于微处理器U1选择采用中断和查询两种方式来检测自锁开关U7的状态，磁开关U8、U9、U10、U11通过光耦U6隔离和电平转化后与微处理器Ul的PA4-PA7相连由光耦U6输出的4路信号再通过与门U2的E、 F、 G、 H输入，由与门的K = E*F*G*H与微处理器Ul的INT2端相连，微处理器的PCO和PC1与半高驱动器U3的1A、2A相连，其中半高驱动器的型号sn754410，半高驱动器的U3的1Y、2Y分别与三位五通电磁阀的PIN-和KIN-相连，三位五通电磁阀的PIN+和KIN+相连。 扭矩无级分档电路具体结构如图7所示，是对永磁缓速器进行无级扭矩分档，实现在扭矩量程范围内线性扭矩输出，其实现是通过调整滑动电位器U12来调整汽缸轴向停止的预期位置。而通过安装在汽缸上的位移传感器U13来实时的检测汽缸活塞的实时位置，将两者输出进行比较，决定汽缸的前进方向，再通过微处理器U1控制驱动芯片U3来控制三位五通电磁阀U4的两个励磁线圈来控制汽缸的前进方向，直到调整到两者输出的位置信号误差在允许的范围内时，通过控制三位五通电磁阀的两个励磁线圈关闭来控制汽缸轴向停止运动，使汽缸保持现有状态，其实现如图5，滑动变电位器U12的2脚与微处理器Ul的片上A/D的ADCO相连，位移传感器U13与微处理器Ul的的片上A/D的ADC1相连，其中U13的型号为KTM-125mm，从图6和图上可知其电磁阀驱动部分与有级分档电路的相同。[0027] 冷却水温、ABS信号和转速信号检测电路是用于实现对缓速器冷却水温，转速信号检测，以及汽车ABS信号信号的检测的，当水温过高，转速过低，以及汽车产生ABS信号时关闭缓速器，用于保护汽车与缓速器。具体实现结构如图6所示，温度传感器U16的DQ与微处理器Ul的PC2相连，其中U16的型号为DS18B20，开关式电涡流传感器U17的SPEED通过光耦U18将速度脉冲信号进行电平转换和隔离，将24V转速脉冲信号转化为5V转速脉冲信号输入到微处理器Ul的片上T/C(定时计数器)的Tl端，其中U14的型号为TP521-1，ABS信号的输入时通过光耦U15将信号进行电平转换和隔离，输入到微处理器U1的INTO端。其中U15的型号为TP521-1。其具体如图8所示。 对本领域的技术人员而言，很明显，本实用新型可以做出多种改进和变化，只要落入所附的权利要求书及其等同的范围内，本实用新型就涵盖本实用新型的这些改进和变化。
权利要求永磁缓速器电子控制装置，其特征在于包括电源供电电路、微处理器、扭矩有级分档电路、扭矩无级分档电路、以及冷却水温、ABS信号和转速信号检测电路；其中所述的扭矩有级分档控电路包括自锁开关、磁开关以及电磁阀，所述的自锁开关用于设定缓速器档位信息，所述的磁开关安装到缓速器的定位汽缸各档位的位置，所述的电磁阀用于控制汽缸的运动方向，自锁开关、磁开关以及电磁阀均与微处理器相连，微处理器检测自锁开关的状态，与处理器存储的自锁开关的前一个状态相比较，然后通过控制电磁阀动作，进而来控制汽缸的前进方向，又通过检测与自锁开关状态对应的磁开关的动作状态，来决定汽缸停止位置，实现缓速器有级分档；所述的扭矩无级分档电路包括位移传感器、滑动电位器、以及电磁阀，所述的位移传感器安装在汽缸上，用来实时检测汽缸的运动位置，所述滑动电位器用于预设汽缸位置，所述位移传感器、滑动电位器和电磁阀均与微处理器相连，微处理器检测滑动电位器的汽缸预设位置，并与位移传感器检测的汽缸实时位置进行比较，根据比较的结果，通过控制电磁阀动作，来控制汽缸的前进方向，直到调整到滑动电位器的预设位置与位移传感器检测到的汽缸输出位置在允许的范围内时，微处理器控制关闭电磁阀，使汽缸停止，实现缓速器无级分档；电源供电电路与车载电源相连，为以上各电路部分提供电源。
2. 根据权利要求1所述的永磁缓速器电子控制装置，其特征在于所述的冷却水温、ABS信号和转速信号检测电路均与微处理器相连，将缓速器冷却水水温、汽车ABS信号和永磁式缓速器转速信号发送给微处理器，当冷却水水温超过安全参数或汽车发出ABS信号或永磁式缓速器转速过低，关闭缓速器。
专利摘要本实用新型是一种永磁缓速器电子控制装置，属于汽车制动系统自动化领域。本装置包括电源供电电路、微处理器、扭矩有级分档电路、扭矩无级分档电路、以及冷却水温、ABS信号和转速信号检测电路。扭矩有级分档电路、扭矩无级分档电路、以及冷却水温、ABS信号和转速信号检测电路均与微处理器相连。该装置具有对永磁式缓速器扭矩有级分档和无级分档控制，通过按钮进行切换，分档满足不同缓速扭矩条件下的要求。本装置可以适合大型重载汽车在不同路况条件下，需要不同的缓速扭矩的需求，同时也满足市内公共汽车频繁刹车的要求。
文档编号B60R16/02GK201544890SQ20092027786
公开日2010年8月11日 申请日期2009年11月27日 优先权日2009年11月27日
发明者刘继亮, 叶乐志, 李德胜, 王明明, 马元京 申请人:北京工业大学