比例阀控制系统的制作方法

本发明属于自动控制领域，涉及一种比例阀控制系统，具体地涉及一种控制精度高、输出稳定、抗干扰能力强、成本低的用于液力缓速器比例阀的控制系统。

背景技术：

车辆刹车的安全问题越来越受到关注，液力缓速器做为辅助刹车系统也成为发展的趋势，液力缓速器工作的动力来自于腔体内的气压，而此气压是通过比例阀进气量进行控制的，因此对于主要控制部件-比例阀的控制起着至关重要的作用。目前现有技术中，比例阀控制电路大多只包括比例阀驱动电路和保护电路，其中比例阀驱动电路多采用运算放大器进行控制，而运算放大器对温度有一定的要求，温度较高时会存在温漂进而会影响控制精度，同时对干扰电路也没有采取任何措施，这些都影响到了控制精度的输出。

同时，因现有技术中大部分控制方式只包括采用比例阀驱动电路，给予比例阀一定的pwm占空比信号，将比例阀控制在某一开度，长期以后很容易在阀芯中附着油污杂质，造成比例阀卡死甚至损坏；并且，如果控制比例阀的mos管发生短路，则比例阀控制电路将处于常通状态，就有持续的控制电压输出，一直处于工作状态，导致车辆一直处于刹车状态不能行驶，带来了极大的安全问题。

有鉴于此，如何设计一种新的比例阀控制系统，尤其是适用于汽车缓速器上的比例阀控制系统，以消除现有技术中的上述缺陷和不足，是业内相关技术人员亟待解决的一项课题。

技术实现要素：

为了实现上述发明目的，本发明公开了一种比例阀控制系统，主要包括比例阀控制电路、比例阀振动电路、供电电源、滤波电路、比例阀和保护电路等，该控制系统可适用于需比例阀控制的部件及领域内，优选地适用于液力缓速器的比例阀中，其控制精度高、输出稳定、抗干扰能力强、成本低、并且能够有效提高比例阀的工作时间。

本发明第一方面，提供了一种比例阀控制系统，包括比例阀单元与比例阀功能电路单元，所述比例阀功能电路单元用于控制比例阀的位置、开度和输出精度，所述比例阀功能电路单元包括：

一比例阀控制电路，产生控制信号并作用于所述比例阀单元；

一比例阀振动电路，连接在所述比例阀控制电路的输出端，用于提供振动频率信号；

一滤波电路，与所述比例阀单元连接，抑制所述比例阀功能电路单元中产生的杂波信号；

一保护电路，包括第一保护电路和第二保护电路，所述第一保护电路用于保护所述比例阀振动电路，所述第二保护电路用于保护所述比例阀控制电路。

在另一优选例中，所述比例阀控制系统还包括电源模块，所述电源模块的输出端与所述滤波电路连接，用于为所述比例阀控制系统提供工作电压。

在另一优选例中，所述比例阀控制电路包括微处理器、电阻、电容和晶体管，其中，所述微处理器输出pwm信号经过电阻r1、npn型晶体管q1、电阻r2、电阻r3、pnp型晶体管q2、电阻r3和电阻r12后输出相同频率的电压放大信号，所述电压放大信号再次经过npn型晶体管q3和pnp型晶体管q4对管后输出所述控制信号，所述控制信号经电容c1与电阻r4整型号后，用来控制mos管q5的电流输出。

在另一优选例中，所述比例阀振动电路包括电阻和晶体管，其中，电阻r11接晶体管q9的基极，q9的发射极接地，q9的集电极经电阻r10分别接电阻r9的一端和晶体管q8的基极，r9的另一端接q8的发射极，q8的集电极经电阻r8接地，并且经电阻r7接所述第一保护电路。

在另一优选例中，所述第一保护电路中，电阻r5的一端接比例阀振动电路的r7，r5的另一端接q7的集电极，q7的基极接电阻r6，q7的发射极接地。

在另一优选例中，所述第二保护电路包括连接在q5的漏极的反向二极管d1。

在另一优选例中，所述滤波电路包括电容和电感，其中，电容c3、电容c4和电容c5并联，电容c6、电容c7并联后和l1串联。

在另一优选例中，所述控制信号为具有一定占空比的方波控制信号。

与现有技术相比较，本发明所提供的技术方案具有以下优点：

1.控制精度高：因传统的控制方式多采用放大器控制，温度较高时会出现温漂影响控制精度，同时对干扰电路也没有采取任何措施；本发明的比例阀控制电路中的晶体管、电阻、电容等元件均达到了汽车用的耐高温级别，不受温度影响，输出与输入的占空比信号完全相同，从而达到高精度的稳定输出。

2.比例阀使用寿命长，不易损坏：比例阀振动电路提供振动频率信号，使比例阀在工作过程中处于振动状态，因此阀芯中附着的油污、杂质等附着物不会堵塞比例阀，从而避免了比例阀被卡死的现象，保护了比例阀，提高了使用寿命。

3.比例阀控制系统的保护功能提高：传统的电路设计中，容易出现元件短路而导致缓速器一直处于刹车状态控制失灵的问题，本发明中的控制比例阀的mos管发生短路时，比例阀控制系统的特定电路设计能够使得整个回路切断，从而使缓速器处于不工作状态，实现了保护作用，大大提高了车辆行驶的安全性。

4.比例阀中微处理器发出的pwm控制信号经过此控制电路后，输出为1：1的波型，没有任何的变型，达到精准控制的目的。

5.抗干扰能力强对外无辐射：本发明的比例阀控制系统经过lc滤波，能够增强对外界的抗扰能力。

6.成本低、功能易实现：本发明的比例阀控制系统所采用的元件成本低，简单易得，大大降低了生产成本。

附图说明

关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及所附图得到进一步的了解。

图1是本发明所提供的比例阀控制系统的组成框图。

图2是本发明所提供的比例阀控制系统的第一实施例的具体电路构成图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的具体实施例。然而，应当将本发明理解成并不局限于以下描述的这种实施方式，并且本发明的技术理念可以与其他公知技术或功能与那些公知技术相同的其他技术组合实施。

在以下具体实施例的说明中，为了清楚展示本发明的结构及工作方式，将借助诸多方向性词语进行描述，但是应当将“前”、“后”、“左”、“右”、“外”、“内”、“向外”、“向内”、“轴向”、“径向”等词语理解为方便用语，而不应当理解为限定性词语。

在以下具体实施例的说明中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或隐含地包括一个或多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的规定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明所用的比例阀控制系统的各电路元器件不做特殊限制，可采用本领域技术人员所熟知的元器件进行连接。

在另一优选例中，本发明所用晶体管的型号包括但不限于2sc1623、2sa812、dtc114eka等。在另一优选例中，晶体管q1、q3、q9为2sc1623三极管。在另一优选例中，晶体管q2、q4、q8为2sa812三极管。在另一优选例中，晶体管q5、q6、q7为dtc114eka三极管。

在另一优选例中，本发明所述电阻可选自下组：1k电阻、1.5k电阻、2k电阻、10k电阻、330r。在另一优选例中，所述电阻r1、r4、r6、r11可为1k电阻。在另一优选例中，所述电阻r2、r3、r5、r9、r10、r12可为2k电阻。在另一优选例中，所述电阻r13可为1.5k电阻。在另一优选例中，所述r8为10k电阻。在另一优选例中，所述电阻r7为330r电阻。

在另一优选例中，本发明所述电容可根据电路需要进行调整。优选地，所述电容可选自0.1μf电容或330μf电容。优选地，所述电容c1、c2、c4、c5、c6和c7为0.1μf电容。优选地，所述电容c3为330μf电容。

下面结合附图1-2详细说明本发明的具体实施例。

本发明的比例阀控制系统包括比例阀控制电路100、比例阀振动电路110、供电电源120、滤波电路130、比例阀140和保护电路150。

如图1所示，比例阀振动电路110与比例阀控制电路100相连；供电电源120与滤波电路130相连；比例阀控制电路100、滤波电路130、保护电路150与比例阀140相连。

图2显示了比例阀控制系统的具体电路连接。

比例阀控制电路100的主要功能是控制比例阀140的开度，从而控制进气量与排气量的大小。比例阀控制电路100由微处理器、电阻(r1、r2、r3、r4、r12、r13)、电容c1、晶体管(q1、q2、q3、q4、q5)组成。电阻r1与微处理器的pwm口相联，微处理器输出5v的pwm信号经过电阻r1、npn型晶体管q1、电阻r2、电阻r3、pnp型晶体管q2、电阻r3和电阻r12后输出同相同频率的电压放大信号，该电压放大信号再次经过npn型晶体管q3和pnp型晶体管q4对管后输出所需要的控制信号，该控制信号再次经过电容c1与电阻r4整型号后输出同频率幅度为vdd的控制信号，上述控制信号用来控制mos管q5的电流输出，mos管q5是电压控制电流型，根据控制信号电压的大小输出相应的电流。

具体地，在比例阀控制电路100中，微处理器输出pmw信号，电阻r1一端接微处理器的pwm口，另一端接q1的基极，q1的发射极接电阻r13的一端，r13的另一端接地；q1的集电极经电阻r2和电阻r3分别接q3的集电极和q2的发射极，且q1的集电极还接q2的基极，q2的集电极经电阻r12接地，并且，q2的集电极还接q4的基极，q4的集极接地，q3的发射极与q4的发射极对管后接电阻r4和电容c1，输出幅度为vdd的控制信号，从而控制mos管q5的电流输出。

比例阀振动电路110主要功能是为比例阀提供振动频率信号，使比例阀在工作过程中处于振动状态，防止阀芯中附着油污、杂质等附着物从而堵塞比例阀，同时当比例阀控制电路中的q5被短路时，比例阀振动电路110也能将主回路切断而起到保护做用。比例阀振动电路110包括电阻(r11、r10、r9、r7、r8、r6、r5)、npn型晶体管q9和q7、pnp型晶体管q8、绝缘栅极效应管q6，其中，r11、r10、r9、r7、r8、q8和q9组成q6的驱动电路，r5、r6和q7组成第一保护电路，为比例阀振动电路110的保护电路，当上述q6的驱动电路遭到损坏时，该第一保护电路可将比例阀的主回路切断，起到保护作用。

具体地，比例阀振动电路110中，电阻r11接q9的基极，q9的发射极接地，q9的集电极经电阻r10分别接电阻r9的一端和q8的基极，r9的另一端接q8的发射极，q8的集电极经电阻r8接地，并且经电阻r7接第一保护电路。第一保护电路中，电阻r5的一端接比例阀振动电路110的r7，r5另一端接q7的集电极，q7的基极接电阻r6，q7的发射极接地。

比例阀140的正端与电路中的blf_h相联，负极与电路中的blf_l相联。

保护电路150由比例阀振动电路110的保护电路即第一保护电路、和比例阀控制电路100的保护电路即第二保护电路组成，其中，第二保护电路包括连接在q5漏极的反向二极管d1，反向二极管d1主要功能是对比例阀控制电路100中的q5进行保护，防止过大的电动势损坏q5。

滤波电路130包括电容(c3、c4、c5、c6、c7)和电感l1，共同组成lc滤波电路，起到了抑制不必要的干扰杂波信号的作用。具体地，电容c3、电容c4和电容c5并联，电容c6、电容c7并联后和l1串联。

供电电源120与电路中的vdd相联，与整个电路提供工作电压。

滤波电路130和保护电路150的控制信号来自比例阀振动电路110和比例阀控制电路100输出的信号。

与现有技术相比较，本发明所提供的比例阀控制系统具有以下优点：

1.控制精度高：本发明中采用了包括晶体管、电阻、电容的比例阀控制电路，上述元件均符合汽车用的耐高温级别，不受温度影响，输出与输入的占空比信号完全相同从而达到高精度的输出。

2.比例阀使用寿命长，不易损坏：本发明的技术方案中，增加了比例阀振动电路，从而避免了比例阀被卡死的现象，保护了比例阀，提高了使用寿命。

3.比例阀控制系统的保护功能提高：控制比例阀的mos管发生短路时，电路设计能够使得整个回路切断，从而使缓速器处于不工作状态，起到了保护作用，大大提高了车辆行驶的安全性。

如无特别说明，本文中出现的类似于“第一”、“第二”的限定语并非是指对时间顺序、数量、或者重要性的限定，而仅仅是为了将本技术方案中的一个技术特征与另一个技术特征相区分。同样地，本文中出现的类似于“一”的限定语并非是指对数量的限定，而是描述在前文中未曾出现的技术特征。同样地，本文中在数词前出现的类似于“大约”、“近似地”的修饰语通常包含本数，并且其具体的含义应当结合上下文意理解。同样地，除非是有特定的数量量词修饰的名词，否则在本文中应当视作即包含单数形式又包含复数形式，在该技术方案中即可以包括单数个该技术特征，也可以包括复数个该技术特征。

本说明书中所述的只是本发明的较佳具体实施例，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明的限制。凡本领域技术人员依本发明的构思通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在本发明的范围之内。