行车制动踏板主动控制的坡道起步辅助系统用步进电的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了行车制动踏板主动控制的坡道起步辅助系统用步进电机，包括定子铁心和定子绕组，定子绕组是绕置在定子铁心均匀分布的六个大齿上的线圈，在直径方向上相对的两个大齿上的线圈串联在一起，构成一相控制绕组，定子铁心上的每个大齿上又开了5个定子小齿，转子铁心上有均匀分布的40个转子小齿，三相定子磁极上的定子小齿在空间位置上依次错开1/3齿距，当A相磁极上的定子小齿与转子小齿对齐时，B相磁极上的齿刚好超前或滞后转子小齿1/3齿距角，C相磁极齿超前或滞后转子小齿2/3齿距角。本实用新型的有益效果是系统结构简单，造价低，能很好地辅助汽车坡道起步。
【专利说明】行车制动踏板主动控制的坡道起步辅助系统用步进电机
【技术领域】
[0001]本实用新型属于汽车坡道起步辅助设备【技术领域】，涉及行车制动踏板主动控制的坡道起步辅助系统用步进电机。
【背景技术】
[0002]随着我国经济的持续发展，人们的生活水平不断提高，越来越多的家庭开始购买汽车，截止2013年时，我国的汽车占有量达到了 1.37亿辆。然而在汽车坡道起步的时候如果操纵不当，就很容易导致汽车熄火或者后溜，甚至撞上后面的车辆。所以笔者想在此设计出一款针对手动挡汽车的坡道起步辅助系统，该辅助系统通过对制动踏板进行主动控制，在车辆发生溜车的时候代替驾驶员踩下制动踏板，从而防止了汽车在坡道起步时的后溜现象，简化了汽车坡道起步的操作过程，缓解了驾驶员对坡道起步的恐惧感，而且不影响平地驾驶。特别是对于重庆这种坡道很多的山城来说，汽车坡道辅助系统不仅可以防止车辆后溜，还能减少汽车起步时的油耗以及磨损。
[0003]对于汽车坡道起步辅助系统(HAS，Hill-startAssist System)的研宄，国内外都已经取得了一定的成果，现阶段的主要研宄成果以控制原理的不同归纳为三大类:1、基于电子驻车制动系统(EPB)的坡道起步辅助系统；2、基于防抱死制动系统(ABS)的汽车坡道起步辅助系统；3、其它类型的HAS系统。
实用新型内容
[0004]本实用新型的目的在于提供行车制动踏板主动控制的坡道起步辅助系统用步进电机，使用在坡道起步辅助系统中。
[0005]本实用新型所采用的技术方案是包括定子铁心和定子绕组，定子绕组是绕置在定子铁心均匀分布的六个大齿上的线圈，在直径方向上相对的两个大齿上的线圈串联在一起，构成一相控制绕组，定子铁心上的每个大齿上又开了 5个定子小齿，转子铁心上有均匀分布的40个转子小齿，三相定子磁极上的定子小齿在空间位置上依次错开1/3齿距，当A相磁极上的定子小齿与转子小齿对齐时，B相磁极上的齿刚好超前或滞后转子小齿1/3齿距角，C相磁极齿超前或滞后转子小齿2/3齿距角。
[0006]进一步，所述定子铁心由电工钢片叠压而成。
[0007]进一步，所述定子小齿槽等宽，齿间夹角为9° ;所述转子小齿齿槽等宽，齿间夹角
9° ο
[0008]进一步，所述步进电机6的定子和转子在轴向分为五段，每一段都形成独立的一相定子铁心，定子绕组和转子，当设置在定子铁心环形槽内的定子绕组通电时，形成一相环形绕组，构成磁力线。
[0009]本实用新型的有益效果是系统结构简单，造价低，能很好地辅助汽车坡道起步。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1是本实用新型行车制动踏板主动控制的坡道起步辅助系统结构示意图；
[0011]图2是步进电机结构不意图；
[0012]图3(a)-图3(c)是本实用新型ECU模块小系统拆分成三部分的电路原理图。
[0013]图中，1.轮速传感器，2.扭矩传感器，3.—档开关信号测量模块，4.R档开关信号测量模块，5.E⑶模块，6.步进电机，7.制动踏板，8.制动系统，601.定子铁心，602.定子绕组，603.定子小齿，604.转子铁心，605.转子小齿。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型进行详细说明。
[0015]本实用新型基于行车制动踏板主动控制的MT汽车坡道起步辅助系统由信号采集部分、电子控制部分和执行机构组成；
[0016]信号采集部分检测汽车车轮的旋转情况和后车桥受力时发生的扭曲变化情况以及档位位置，并将这些信息提供给电子控制部分作为辅助起步信息；
[0017]电子控制部分收集信号采集部分发送来的信息并进行处理，将处理后得到的控制信息发送给执行机构；
[0018]执行机构得到控制信息并执行，利用步进电动机驱动制动踏板来辅助坡道起步。
[0019]如图1所示，所述信号采集部分包括轮速传感器1、轮速传感器I测量轮速，扭矩传感器2，测量扭矩，一档开关信号测量模块3和R档开关信号测量模块4采集挡位状态；
[0020]所述电子控制部分为E⑶模块5，E⑶模块可选择AT89C51小系统电路组成，对轮速传感器1、扭矩传感器2、一档开关信号测量模块3和R档开关信号测量模块4采集的信号进行处理，得到控制命令发送给步进电机6，从而通过步进电机6控制制动踏板7对整个制动系统8进彳T控制；
[0021 ] 所述执行机构包括步进电机6、制动踏板7和制动系统8，步进电机6执行控制命令，直接控制制动踏板7，制动踏板7带动制动系统8制动。
[0022]其中，ECU模块5分别电路连接轮速传感器1、扭矩传感器2、一档开关信号测量模块3、R档开关信号测量模块4和步进电机6，步进电机6机械连接制动踏板7，制动踏板7机械连接制动系统8。
[0023]其中E⑶模块5肩负着信息处理的重任，要将传感器传来的电信号通过A/D转换变为数字信号以供CPU进行处理、运算，最后将处理后得到的控制命令从数字信号通过D/A转换成电信号发送到执行器，ECU模块5是实现该系统逻辑控制能力的部分，是系统的核心所在。本实用新型设计的汽车坡道起步辅助系统由一个ECU模块5中的两个程序分别控制上陡坡起步和下陡坡起步，开始运行需要轮速传感器I的监测数据和设置在档位上的开关来完成，制动的执行部分则是由步进电机6控制制动踏板7从而控制制动系8来完成的，终止辅助需要扭矩传感器2来提供相关检测数据。对于ECU模块5单片机的选择，采用MCS系列的AT89C51单片机，该单片机是一款16位高性能单片机，它除了被用于ABS外还被用于点火系统及燃料系统中，这点足以证明它很适合要求很高的实时控制场合，而本实用新型就采用了这种快速做出反应的单片机。
[0024]执行机构的选择:
[0025]因为汽车一般使用的是液压制动系统，但是改动制动系统8的结构方法比较复杂，且成本较高。本实用新型选用专门制作的步进电机6拉制动踏板7的方式进行控制制动系统8，与改动制动系统8结构相比它具有以下优点:
[0026]I)步进电机6转动的角度容易控制，只需要开环控制既可。
[0027]2)步进电机6可以转动一定角度后维持不动，这样保持一种刹车状态并维持一段时间。
[0028]3)步进电机6可以来回转动可以模拟驾驶员常使用的点刹。
[0029]4)这样对汽车的改动小，对汽车伤害小。
[0030]针对本实用新型设计的步进电机6如图2所示，分为定子和转子两部分，其中定子又分为定子铁心601和定子绕组602。定子铁心601由电工钢片叠压而成，定子绕组602是绕置在定子铁心601均匀分布的六个大齿上的线圈，在直径方向上相对的两个齿上的线圈串联在一起，构成一相控制绕组。本实用新型的步进电机构成三相控制绕组，为三相步进电机。其中任一相绕组通电，便形成一组定子磁极，其方向为图中的NS级，在定子的每个磁极上，定子铁心601上的每个大齿上又开了 5个定子小齿603，定子小齿603槽等宽，齿间夹角为9。。转子铁心604上没有绕组，只有均匀分布的40个转子小齿605，齿槽也是等宽的，齿间夹角也是9°。三相定子磁极上的定子小齿603在空间位置上依次错开1/3齿距，当A相磁极上的定子小齿603与转子小齿605对齐时，B相磁极上的齿刚好超前(或滞后)转子小齿6051/3齿距角，C相磁极齿超前(或滞后)转子小齿6052/3齿距角。步进电机6的定子和转子在轴向分为五段，每一段都形成独立的一相定子铁心601，定子绕组602和转子，当设置在定子铁心601环形槽内的定子绕组602通电时，形成一相环形绕组，构成磁力线。通电时磁绕组产生的磁场会与永磁体的恒定磁场相互作用产生电磁转矩，从而使步进电机6旋转。其中输入脉冲电流给电机绕组的是驱动电源，由变频脉冲信号源、脉冲分配器和脉冲放大器组成，通过改变驱动电源发出的脉冲信号就可以改变旋转的角度大小、旋转屏率或是旋转方向了。本实用新型设计的步进电机6是一种完成增量运动的电磁机械。本实用新型步进电机6区别于其他电动机的最大特点是它接收数字控制信号(电脉冲信号)，把电脉冲信号转换成角位移，因此又称为脉冲电动机。它本身就是一个完成数字/模拟转换的执行元件。对应每一个输入指令脉冲，步进电机6就旋转一个规定的角度(称步距角)或位置增量。步进电机6输出的角位移(即转子的转角)与输入的指令脉冲数成正比；步进电机6的转速咒(即转子的转速)与指令脉冲频率成正比；转矩由磁阻作用产生，旋转方向则取决于脉冲的顺序。在步进电机6负载能力允许下，这种线性关系不会因负载变化等因数而变化，所以可以在较宽的范围内，通过对指令脉冲的频率和数量的控制，实现对其运动速度和位置的控制。
[0031]由于步进电机6的驱动电流较大，所以E⑶模块5采用ULN2003驱动芯片作为与步进电机6的接口及驱动电路。
[0032]如图3(a)-图3(c)所示为ECU模块5的小系统拆分成三部分的电路图，图中ECU模块5小系统分别连接了信号采集系统，及通过ULN2003驱动芯片连接步进电机6。
[0033]以上所述仅是对本实用新型的较佳实施方式而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施方式所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本实用新型技术方案的范围内。
【权利要求】
1.行车制动踏板主动控制的坡道起步辅助系统用步进电机，其特征在于:包括定子铁心(601)和定子绕组￠02)，定子绕组(602)是绕置在定子铁心(601)均匀分布的六个大齿上的线圈，在直径方向上相对的两个大齿上的线圈串联在一起，构成一相控制绕组，定子铁心(601)上的每个大齿上又开了 5个定子小齿(603)，转子铁心(604)上有均匀分布的40个转子小齿￠05)，三相定子磁极上的定子小齿(603)在空间位置上依次错开1/3齿距，当A相磁极上的定子小齿(603)与转子小齿(605)对齐时，B相磁极上的齿刚好超前或滞后转子小齿(605) 1/3齿距角，C相磁极齿超前或滞后转子小齿(605)2/3齿距角。
2.按照权利要求1所述行车制动踏板主动控制的坡道起步辅助系统用步进电机，其特征在于:所述定子铁心(601)由电工钢片叠压而成。
3.按照权利要求1所述行车制动踏板主动控制的坡道起步辅助系统用步进电机，其特征在于:所述定子小齿(603)槽等宽，齿间夹角为9° ;所述转子小齿(605)齿槽等宽，齿间夹角9°。
4.按照权利要求1所述行车制动踏板主动控制的坡道起步辅助系统用步进电机，其特征在于:所述步进电机￠)的定子和转子在轴向分为五段，每一段都形成独立的一相定子铁心￠01)，定子绕组(602)和转子，当设置在定子铁心(601)环形槽内的定子绕组(602)通电时，形成一相环形绕组，构成磁力线。
【文档编号】B60T7/06GK204231166SQ201420439419
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年8月6日 优先权日:2014年8月6日
【发明者】王亮亮 申请人:重庆工业职业技术学院