专利名称：一种电涡流缓速器用智能控制驱动器及其控制方法
技术领域：
本发明涉及车辆制动系统的辅助安全装置，即电涡流缓速器用的控制驱动器，本发明 还涉及电涡流缓速器用的控制驱动器的控制方法，适用于大型客车、公交客车及载货汽车。
技术背景目前电涡流缓速器的硬件部分包括定子部分有8个励磁线圈，每2个励磁线圈串联为一组，8个励磁线圈共分为4组，这4组里线圈以并联的方式连接。定子由支架固定于壳 体上，壳体由螺栓固定于车架上。电涡流缓速器的转子在定子的中间或者两端，与传动轴 串联连接。电涡流缓速器所用的控制器主要有两种控制方式分级控制和无级控制。这两种方式的控制器对电涡流缓速器的本体要求是一致的，分级控制通常是对每组励磁线圈设置一个继电器，ECU (电控单元)控制每个继电器的导通与断开决定该组励磁线圈是否工作；ECU通过控制参与工作的励磁线圈的数目来调节制动力矩的大小。在较长距离减速制动或者下坡恒速制动时，ECU控制各组励磁线圈依次参入工作并根据行车速度的变化控制参入工作的励磁线圈的数目。这种分级控制方式存在以下问题(1)各组励磁线圈的工作几率不同导致各组励磁线圈发热、老化不均衡，提高了维修成本。(2)转子盘受力不均匀，发热后 容易变形，影响缓速器的使用寿命。(3)由于继电器频繁吸合，触点寿命较低，而且制动 力无法连续均匀调节。(4)电涡流缓速器输出的制动力矩呈现阶跃变化，影响车辆的制动 平稳性。目前，电涡流缓速器无论采用有级控制还是无级控制，当电涡流缓速器转子盘的温度 超过设定的上限值时，所采取的措施都是简单的切断励磁线圈的电流，而当转子盘温度降 低到某一数值或者延迟多少秒后如果车辆仍然处于制动状态则再次恢复缓速器的工作。这 种简单的控制措施导致了不可预知的制动力矩的突变，降低了车辆的制动平稳性和乘坐的 舒适性，严重的情况下还有可能酿成交通事故。 发明内容本发明的主要目的在于针对目前电涡流缓速器在实际应用中出现的问题，提供了一种 基于转子盘温升的实时自控和加速踏板错误操作控制处理的电涡流缓速器用智能控制驱动 器，所述的电涡流缓速器用智能控制驱动器还针对励磁线圈的过流和短路设计了具有自锁 功能的过流/短路保护电路。本发明的另一目的是提供该电涡流缓速器用智能控制驱动器的控制方法。本发明电涡流缓速器用智能控制驱动器采用的技术方案是包括将若干开关信号检测 电路及模拟信号检测电路、无触点智能功率器件、智能功率器件驱动电路及过流/短路保护 电路、挡位/故障/加速踏板错误操作指示电路及其驱动电路、加速踏板冗错指令输出电路、 制动车灯驱动电路分别通过I/O 口连接到微处理器；各组励磁线圈连接无触点智能功率器件；所述开关信号包括空挡、l挡、2挡、3挡、4挡、5挡、恒速7个手控挡位的开关信号、 ABS开关信号、车速开关信号、加速踏板开关信号；所述模拟信号包括与制动管路压力成 正比的制动踏板模拟信号和与转子盘温度成正比的转子盘温度模拟信号。本发明电涡流缓速器用智能控制驱动器的控制方法采用的技术方案是依序包括如下 步骤(1) 微处理器实时采集车速信号、电涡流缓速器转子盘温度信号、制动踏板的压力信 号、手控挡位信号、ABS信号以及加速踏板信号，计算出制动所需大小的制动力矩；(2) 微处理器根据所需大小的制动力矩输出相应占空比的PWM信号(脉宽调制信号)，同时向挡位/故障/加速踏板错误操作指示电路及其驱动电路、制动车灯驱动电路以及加速踏板冗错指令输出电路发出相应的控制指令；G)根据控制指令操作。本发明内置完善的过载、过温、过压等多种保护电路；采用离散式的结构，将电控单 元和功率模块各自独立开来，电控单元安装在驾驶室中，功率模块安装在汽车车底后桥上，可以大大减少电磁千扰以及环境对控制单元的影响；本发明还具有输出接口的制动灯驱动 电路；工作状态显示更加直观醒目、设计更加精巧、节省空间便于安装。本发明控制方法采用智能SIPMOS技术，包括手动操作的缓速器制动力矩分级控制、恒速及制动踏板操作时的缓速器制动力矩无级控制、基于缓速器转子盘温度的实时自动控制、加速踏板操作错误的冗错控制；不管是手动操作还是制动踏板操作，流过电涡流缓速 器的各个线圈的电流均相等。因此线圈老化均匀，不易损坏；转子盘受力均匀，不易变形; 提高了缓速器的使用寿命。
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1是本发明电涡流缓速器控制驱动器的电路结构连接框图； 图2是图1中内部开关信号整形电路； 图3是图1中内部模拟信号滤波调理电路；图4是图1中发光二极管驱动电路及加速踏板冗错指令输出电路； 图5是图1中七段数码管驱动电路； 图6是图1中的制动车灯驱动电路；图7是图1中智能功率器件驱动电路及过流/短路保护电路； 图8是本发明控制方法的主程序框图； 图9是图8中制动踏板子程序框图； 图IO是图8中手控挡位子程序框图。
具体实施例方式如图1所示，本发明选用混合信号系统级单片机C8051F020作为微处理器1，车辆供 电系统6向各组励磁线圈5和电源模块7供电，将若干开关信号检测电路8及模拟信号检 测电路IO、无触点智能功率器件4、智能功率器件驱动电路及过流/短路保护电路3、挡位/ 故障/加速踏板错误操作指示电路11及其驱动电路13、加速踏板冗错指令输出电路14、制 动车灯驱动电路2分别通过I/O 口连接到微处理器1;各组励磁线圈5连接无触点智能功率 器件4。检测电路9包括开关信号检测电路8和模拟信号检测电路10，开关信号检测电路8 所检测的开关信号包括空挡、l挡、2挡、3挡、4挡、5挡、恒速7个手控挡位的开关信号、 ABS开关信号、车速开关信号、加速踏板开关信号；模拟信号检测电路10所检测的模拟信 号包括与制动管路压力成正比的制动踏板模拟信号和与转子盘温度成正比的转子盘温度模 拟信号。如图2所示，所述开关信号检测电路8为处理开关信号的整形电路，由电阻R1、施密 特触发器U1A、电阻R3、光电耦合器U2依次串联，电阻R2、 R4、电容C1并接在电路中， 车速信号经整形电路整形后作为微处理器1的定式/计数器的输入信号。如图3示，模拟信 号检测电路IO为处理模拟信号的滤波调理电路，由电阻R5、 R6和电容C2、 C3构成。制 动踏板信号和电涡流缓速器转子盘温度信号经滤波调理电路滤波调整后输入到微处理器1 作为12位ADC输入信号。挡位/故障/加速踏板错误操作指示电路11的驱动电路13包括发光二极管LED驱动电 路及七段数码管驱动电路。如图4所示，发光二极管驱动电路由或门U14、光电耦合器U3、 限流电阻R7、 二针接口 J2及上拉电阻R8构成。如图5所示，七段数码管驱动电路由4路 光电耦合器U4—U7输入到显示译码器U8，显示译码器U8的输出端经过限流电阻R9—R15 连接到七段数码管。手控挡位的空挡至5挡采用红色七段数码管显示；励磁线圈5故障及 其过流/短路指示采用4个红色发光二极管；恒速工作状态采用绿色发光二极管；发光二极管驱动电路由或门U14A、光电耦合器U3、限流电阻R7、 二针接口 J2及上拉电阻R8构成； 七段数码管驱动电路由4路光电耦合器U4—U7连接显示译码器U8组成，显示译码器U8 的输出端经过限流电阻R9—R15驱动七段数码管。当转子盘温度进入上限温度范围时，用 高强度的橙色发光二极管指示，表示电涡流缓速器的控制方式进入高温实时自动控制；误 踩加速踏板采用上述6只发光二极管的闪烁提醒驾驶人员；制动踏板的无级控制采用七段 数码管显示8来指示。制动车灯驱动电路2由光电耦合器U13、数字开关三极管Q2、智能功率器件、二针接 口J1、跳线JP1、瞬态抑制二极管D4、隔离二极管D5、电阻R34、 R35、 R36、 R37、 R38、 R39构成，如图6所示，制动车灯信号由微处理器1给出，经电阻R34输入到所述的制动 车灯驱动电路2;电阻R34与光电耦合器U13串联连接；光电耦合器U13的输出端经电阻 R35上拉到+5V电源；二针接口 Jl与跳线JP1并联且均连接到光电耦合器的输出端，二针 接口 Jl允许把所述的制动灯信号连接到其它的制动灯驱动电路；跳线JP1与电阻R36串联 连接后把光电耦合器U13的输出信号输入到数字开关管Q2;数字开关管Q2的集电极经电 阻R37连接到+5V电源；瞬态抑制二极管D4并联于数字开关管Q2的集电极和发射极之间； 数字开关管Q2的集电极输出经电阻R38连接到智能功率器件4的输入端；智能功率器件4 的电源端连接+24V电源，输出端3脚和5脚并联连接制动灯，第4脚经隔离二极管D5和 电阻R39接地。当制动车灯用所述电涡流缓速器用智能控制驱动器进行控制、驱动时，可 用跳线帽将跳线JP1短接；如果制动车灯由其他电路控制，则将跳线JP1断开，从二针接口 Jl输出控制信号。所述的电涡流缓速器用智能控制驱动器含有四路智能功放器件4、智能功放器件驱动电 路及过流/短路保护电路3。每路智能功放器件驱动电路由光电耦合器U9、与门U10A、 NPN 数字晶体管Q1、瞬态抑制二极管D1、无触点智能功率器件、电阻R24、 R25、 R26、 R30、 R31、 R32、续流二极管D3和隔离二极管D2构成。如图7所示，有4路无触点智能功率器 件4和智能功率器件驱动电路及过流/短路保护电路3，每路电路由光电耦合器U9、与门 U10A、 NPN数字晶体管Q1、瞬态抑制二极管D1、智能功率器件、电阻R24、 R25、 R26、 R30、 R31、 R32、续流二极管D3和隔离二极管D2构成；过流及短路保护电路由电压比较 器U12、 D锁存器Ull、电位器R33、电阻R27、 R28、 R29、电容C4构成；微处理器1输 出的PWM信号经电阻R24输入到所述的智能功率器件驱动电路及过流/短路保护电路3电 阻R24与光电耦合器U9串联连接；光电耦合器U9的输出端经电阻R25上拉到+5V电源并 连接到与门U10A的一个输入端；与门U10A的输出端经电阻R30连接到NPN数字晶体管Ql的基极；NPN数字晶体管Ql的集电极经电阻R31上拉到+5V电源；瞬态抑制二极管 Dl并联于NPN数字晶体管Q1的集电极和发射极之间；NPN数字晶体管Q1的集电极输出 端经电阻R32连接到无触点智能功率器件4的输入端；续流二极管D3与电涡流缓速器励磁 线圈L并联，过流及短路检测信号取自电阻R的电压Vis， Vis作为比较器U12的输入信号， 比较器U12的基准电压由+5V电源、电位器R33、电阻R27、电容C4和地来设定；比较器U12的输出连接到D锁存器Ull的时钟信号输入端，D锁存器的输出5连接到与门U10A 的另一个输入端，输出端Q经过电阻R29输入到微处理器1。其中无触点智能功率器件4 的第四引脚所接电阻R26上的电压Vis用来对电涡流缓速器的线圈电流进行检测。具有自 锁功能的过流及短路保护电路由电压比较器U12、 D锁存器Ull、电位器R33、电阻R27、 R28、 R29、电容C4构成。比较器的输入电压信号来自Vis，基准电压根据设计要求由+5V 电源、电位器R33、电阻R27、电容C4和地来设定，因此流过电涡流缓速器线圈的最大电 流是可以调整的。当流过电涡流缓速器线圈的电流超过设定值时，D锁存器U11的Q端输出高电平，D锁存器Ull的S端输出低电平。^端输出的低电平用于封锁微处理器向智能 功放输出的PWM信号;Q端输出的高电平向故障指示电路发出指令，同时输入到微处理器， 通知微处理器禁止向该线圈输出PWM信号。手控挡位信号与加速踏板信号经过如图2所示的开关信号整形电路连接到C8051F020 的I/O端口 P3;车速信号经过如图2所示的开关信号整形电路连接到C8051F020的P0端口 的P0.4，其中P0.4经C8051F020内部的交叉开关分配给定时/计数器T2，作为T2计数器的 外部计数脉冲输入端；ABS信号经过如图2所示的开关信号整形电路输入到C8051F020的 P0端口的P0.5, P0.5未被C8051F020的内部交叉开关分配，可作为普通I/O端口引脚使用 并配置为数字输入方式；制动踏板压力信号、转子盘温度信号分别经过如图3所示的滤波 调理信号连接到C8051F020的模拟信号输入端AINO和AIN1。当转子盘温度进入设定的上限温度范围时，C8051F020微处理器向P2端口的引脚P2.0 发出状态显示指令，P2.0经过图4所示的电路驱动高强度的橙色发光二极管；当电涡流缓 速器工作在恒速挡时，C8051F020微处理器向P2端口的P2.1发出状态指示指令，P2.1通过 图4所示的电路驱动恒速指示发光二极管。当4组励磁线圈中的任意一组或几组出现过流/ 短路时，C8051F020微处理器向P2端口的P2.4、 P2.5、 P2.6、 P2.7中的相应引脚发出故障 指示指令，这四个引脚分别通过图4所示的电路连接四个高强度的红色发光二极管。当加 速踏板操作错误时，C8051F020微处理器向P2端口的P2.0、 P2.1、 P2.4、 P2.5、 P2.6、 P2.7发出控制指令，使6个发光二极管不断闪烁；同时向端口P0的P0.7发出指令，P0.7通过如 图4所示的电路向发动机油门控制单元发出控制指令。如图1和图5，当驾驶人员采用手控方式对电涡流缓速器进行有级控制时，C8051F020 微处理器向端口 Pl的Pl.O、 Pl.l、 P1.2、 P1.3发出挡位显示指令，Pl.O、 Pl.l、 P1.2、 P1.3 分别连接图5的光电耦合器的输入端；当驾驶人员采用制动踏板对电涡流缓速器进行无级 控制时，C8051F020微处理器向Pl.O、 Pl.l、 P1.2、 P1.3发出显示8的BCD代码。如图1和图6，当缓速器处于工作状态时，C8051F020微处理器向端口 PO的P0.6引脚 发出制动车灯控制信号，P0.6通过如图6所示的电路驱动制动车灯或者向其他制动灯驱动 电路发出控制指令。如果用所述的电涡流缓速器用控制驱动器进行制动灯的驱动，可以用 跳线帽将跳线JP1连接，如果用其它电路驱动制动灯，则将跳线JP1断开，从接口 Jl输出 控制信号。智能功率器件选用了BTS550P。如图1和图7， C8051F020微处理器通过内部交叉开关将端口 PO的PO.O、 PO.l、 P0.2、 P0.3配置为PWM信号(脉冲调制信号)输出端，每个PWM信号输出通过如图7所示的电 路驱动电涡流缓速器的一组励磁线圈。在图7所示电路中，电压Vis与智能功率器件BTS550P 输出电流即流过励磁线圈的电流成正比，Vis作为电压比较器Un输入电压，1112的参考电 压由+5V电源、电位器R33、电阻R27和电容C4提供，由于采用了电位器R33，因此参考 电压可调。当励磁线圈的电流小于设计的最大值时，Vis小于参考电压，比较器输出低电平，锁存器的Q输出低电平而g输出高电平，与门U10A打开，PWM信号可以通过与门驱动智能功率器件BTS550P;当励磁线圈的电流大于设计的最大值时，Vis大于参考电压，比较器Q输出高电平而g输出低电平，封锁与门U10A使微处理器C8051F020输出的PWM信号不能驱动智能功器件BTS550P，从而实现自锁功能。锁存器Q输出的信号连接C8051F020 的端口P4， C8051F020实时采集端口P4的数值，发现高电平时，便不再向相应的励磁线圈 输出PWM信号，实现了对励磁线圈和智能功率器件的双重保护。如图8、图9和图10，电涡流缓速器智能控制驱动器的控制方法是首先微处理器1实 时釆集车速信号、电涡流缓速器转子盘温度信号、制动踏板的压力信号、手控挡位信号、 ABS信号以及加速踏板信号，计算出制动所需大小的制动力矩；然后微处理器l根据所需 大小的制动力矩输出相应占空比的PWM信号，同时向挡位/故障/加速踏板错误操作指示电 路11及其驱动电路13、制动车灯驱动电路2以及加速踏板冗错指令输出电路14发出相应 的控制指令;最后根据控制指令操作。在下面五种情况下微处理器1输出占空比为0的PWM信号(l)车速低于设定值；(2) ABS控制器发出制动轮抱死信号；(3)缓速器不工作；(4) 汽车蓄电池电压低于设定值。操作制动时如果踩下加速踏板，微处理器1将通过加速踏板冗错指令输出电路14向发 动机油门控制单元发出封锁指令，使车辆不能加速，同时向挡位/故障/加速踏板错误操作指示电路11及其驱动电路13发出指令，使6个发光二极管同时处于闪烁状态，提醒加速踏板出现操作错误。制动时如果用手控开关控制制动挡位时，其控制方法包括(1) 当车速低于设定值时输出占空比为O的PWM信号；(2) 缓速器由空进入某一挡位，则微处理器1输出的PWM信号以0占空比为起点， 以该挡位下PWM信号的最大占空比的某一百分比为增量，在规定时间内递增到该挡位所对 应的最大占空比；(3) 缓速器由某一低挡位进入某一高挡位，则微处理器1输出的PWM信号以所述低 挡的PWM信号的占空比为起点，以所述低挡的PWM信号与所述高挡的PWM信号占空比 之差的某一百分比为增量，在规定时间内递增到高挡所对应的最大占空比；(4) 缓速器由某一高挡进入某一低挡，则微处理器1输出的PWM信号以所述高挡的 PWM信号的占空比为起点，以所述低挡的PWM信号与所述高挡的PWM信号占空比之差 的某一百分比为减量，在规定时间内递减到低挡所对应的最大占空比；(5) 缓速器由空挡进入恒速状态，则微处理器1输出的PWM信号以1挡PWM信号 占空比的某一百分比为起点，根据车速变化连续调整PWM信号的占空比；(6) 缓速器从某一挡位进入恒速状态，则微处理器1输出的PWM信号以该挡位的PWM 信号的占空比为起点，根据车速变化连续调整PWM信号的占空比；(7) 当缓速器转子盘的温度进入设定的上限温度范围时，手动控制模式进入实时自动 控制模式。当用制动踏板控制缓速器制动挡位时，其方法有-(1) 微处理器1根据制动踏板的制动压力信号、车速信号和ABS信号计算PWM信号 的占空比，在制动踏板的自由行程结束以及主制动器进入工作状态后微处理器1输出占空 比为100。/。的PWM信号，使得缓速器以满负荷工作状态与主制动器同时进行工作；(2) 当电涡流缓速器转子盘温度上升到设定的上限温度范围时，由制动踏板控制模式 进入实时自动控制模式。上述的实时自动控制模式包括在转子盘的温度进入设定的上限温度范围之前，微处 理器1输出的PWM信号的占空比受手控挡位或者制动管路压力、车速信号和ABS信号的控制；当微处理器(1)检测到转子盘的温度进入设定的上限温度范围时，微处理器l忽略 手控挡位信号(不包括空挡)和制动管路压力信号，微处理器1根据转子盘的温度、车速 信号、ABS信号自动调节PWM信号的占空比，使转子盘温度与励磁线圈的电流之间维持 动态平衡；当微处理器1检测ABS信号时，则保存当前PWM信号的状态并输出占空比为 0的PWM信号；当ABS信号消失后恢复所保存的状态；微处理器1检测到0挡位且制动 管路的压力为零时，则电涡流缓速器退出制动状态。 控制方法的的具体操作步骤如下(1) 起始步骤IOO后进入步骤IOI，微处理器进行程序初始化。(2) 检测车速是否低于设定植的步骤102。如果检测到的车速小于5Km，则转入步骤 106，终止缓速器工作，再转入步骤108，返回步骤102;如果检测到的车速大于5Km，则 转入步骤103。(3) 步骤103检测制动踏板是否有信号。是，则转入制动踏板子程序；否，则转入步 骤105。(4) 步骤105判断是否有手控信号。是，则转入手控挡位程序；否，则转入步骤106。(5) 由步骤103转入制动踏板子程序后，进入步骤109。步骤109输出制动灯控制信 号，然后进入步骤110对电涡流转子盘的温度进行判断。当转子盘的温度<设定值时，转 入步骤123;当转子盘的温度^设定值时，转入步骤lll，电涡流缓速器进入基于转子盘温 度的实时自控方式。(6) 步骤123根据制动踏板的压力信号计算PWM信号的占空比，之后转入步骤124 输出PWM信号，然后进入步骤125检测是否有加速踏板信号。有，则转入步骤127发出油 门控制指令；否，则转入步骤126清楚油门控制指令。(7) 步骤128对线圈进行过流/短路故障进行判断。然后进入步骤129判断是否有ABS 信号。有ABS信号则进入步骤130进行保存当前的PWM信号的占空比并终止缓速器工作， 然后进入步骤131等待ABS信号的消失，当ABS信号消失后进入步骤132恢复保存的P W M信号，最后进入步骤133返回到步骤102。如果没有ABS信号，则直接由步骤129进入 步骤133返回步骤102。(8) 步骤110如果检测的转子盘温度^设定值，则转入步骤111减小PWM信号的占 空比，然后进入步骤112进行过流/短路判断。(9) 步骤113进行判断是否有加速踏板信号。有，则转入步骤114发出油门控制指令; 否，则进入步骤115清楚油门控制指令。(10) 步骤116判断是否有ABS信号。有ABS信号则进入步骤117保存当前的PWM 信号并终止缓速器工作，然后进入步骤118等待ABS信号消失，当ABS信号消失后进入步 骤119恢复保存的ABS信号，再由步骤119进入步骤120判断主制动器是否作用；如果没 有ABS信号，则由步骤116直接进入步骤120。(11) 步骤120再次对制动踏板信号进行判断。如果没有制动踏板信号，则转到步骤 133返回到步骤102;如果有制动踏板信号，则转入步骤121判断转子盘温度是否》设定的 上限。如果转子盘温度》设定上限值，则转入步骤lll;如果转子盘温度<设定上限值，则 转入步骤122增大PWM信号占空比，然后转入步骤112。(12) 程序由步骤105转入手控挡位程序后，进入步骤134输出制动灯控制信号。然 后进入步骤135判断转子盘温度是否^设定的上限值。如果转子盘温度<设定值上限值， 则进入步骤149，根据手控挡位信号确定PWM信号占空比；之后进入步骤150输出PWM 信号，再进入步骤151对励磁线圈进行是否过流/短路判断。然后进入步骤152检测是否有 加速踏板信号。有，则转入步骤153发出油门控制指令，然后进入步骤155返回步骤102; 否，则转入步骤154清楚油门控制指令，之后进入步骤155返回步骤102。如果转子盘温度 》设定上限值，则进入步骤136。(13) 当程序由步骤135进入步骤136后，微处理器减小PWM信号的占空比，然后进 入步骤137进行励磁线圈的过流/短路判断。(14) 步骤138检测是否有加速踏板信号。有，则转入步骤140发出油门控制指令， 然后进入步骤141;否，则转入步骤139清楚油门控制指令，之后进入步骤141。(15) 步骤141对是否有主制动器的制动踏板压力信号进行判断。没有制动踏板压力 信号，则转入步骤145判断是否有手控挡位信号；有制动踏板压力信号，则转入步骤142 判断是否有ABS信号。(16) 步骤145对是否手控挡位信号进行判断。有手控挡位信号则转入步骤147;没 有手控挡位信号则转入步骤155返回步骤102。(17) 步骤142判断是否有ABS信号。有ABS信号，则转入步骤143保存当前PWM 信号占空比并停止缓速器工作，然后转入步骤144等待ABS信号消失，当ABS信号消失后 转入步骤146恢复保存的PWM信号占空比并进入步骤147。没有ABS信号，则直接转入 步骤147。(18) 步骤147对转子盘温度作出判断。当转子盘温度》设定值上限时，返回步骤136; 当转子盘温度<设定值上限时，转入步骤148增大PWM信号占空比，然后返回步骤137。
权利要求
1.一种电涡流缓速器用智能控制驱动器，包括将若干开关信号检测电路(8)及模拟信号检测电路(10)、无触点智能功率器件(4)、智能功率器件驱动电路及过流/短路保护电路(3)、挡位/故障/加速踏板错误操作指示电路(11)及其驱动电路(13)、加速踏板冗错指令输出电路(14)、制动车灯驱动电路(2)分别通过I/O口连接到微处理器(1)；各组励磁线圈(5)连接无触点智能功率器件(4)；其特征在于所述开关信号包括空挡、1挡、2挡、3挡、4挡、5挡、恒速7个手控挡位的开关信号、ABS开关信号、车速开关信号、加速踏板开关信号；所述模拟信号包括与制动管路压力成正比的制动踏板模拟信号和与转子盘温度成正比的转子盘温度模拟信号。
2. 根据权利要求l所述的一种电涡流缓速器用智能控制驱动器，其特征在于所述开关信 号检测电路(8)为处理开关信号的整形电路，由电阻R1、施密特触发器U1A、电阻R3、 光电耦合器U2依次串联，电阻R2、 R4、电容C1并接在电路中，车速信号经整形电路整 形后作为微处理器(1)的定时/计数器的输入信号；所述模拟信号检测电路(10)为处理 模拟信号的滤波调理电路，由电阻R5、 R6和电容C2、 C3构成，制动踏板信号和电涡流缓 速器转子盘温度信号经滤波调理电路滤波调整后输入到微处理器(1)作为12位ADC输入 信号。
3. 根据权利要求l所述的一种电涡流缓速器用智能控制驱动器，其特征在于手控挡位的 空挡至5挡采用红色七段数码管；励磁线圈(5)故障指示采用4个红色发光二极管；恒速 工作状态采用绿色发光二极管；发光二极管驱动电路由或门U14A、光电耦合器U3、限流 电阻R7、 二针接口 J2及上拉电阻R8构成；七段数码管驱动电路由4路光电耦合器U4— U7连接显示译码器U8组成，显示译码器U8的输出端经过限流电阻R9—R15驱动七段数 码管。
4. 根据权利要求l所述的一种电涡流缓速器用智能控制驱动器，其特征在于制动车灯驱 动电路(2)的电阻R34与光电耦合器U13串联连接；光电耦合器U13的输出端经电阻R35 上拉到+5V电源；二针接口 J1与跳线JP1并联且均连接到光电耦合器的输出端，二针接口 Jl把制动灯信号连接到其它的制动灯驱动电路；跳线JP1与电阻R36串联连接后把光电耦 合器U13的输出信号输入到数字开关管Q2;数字开关管Q2的集电极经电阻R37连接到+5V 电源；瞬态抑制二极管D4并联于数字开关管Q2的集电极和发射极之间；数字开关管Q2 的集电极输出经电阻R38连接到智能功率器件(4)的输入端；智能功率器件(4)的电源 端连接+24V电源，输出端3脚和5脚并联连接制动灯，第4脚经隔离二极管D5和电阻R39 接地。
5. 根据权利要求l所述的一种电涡流缓速器用智能控制驱动器，其特征在于有4路无触 点智能功率器件(4)和智能功率器件驱动电路及过流/短路保护电路(3)，每路电路由光 电耦合器U9、与门U10A、 NPN数字晶体管Q1、瞬态抑制二极管D1、智能功率器件、电 阻R24、 R25、 R26、 R30、 R31、 R32、续流二极管D3和隔离二极管D2构成；过流及短路 保护电路由电压比较器U12、 D锁存器Ull、电位器R33、电阻R27、 R28、 R29、电容C4 构成；微处理器(1)输出的PWM信号经电阻R24输入到所述的智能功率器件(4)驱动 电路及过流/短路保护电路(3)，电阻R24与光电耦合器U9串联连接；光电耦合器U9的 输出端经电阻R25连接到+5V电源并连接到与门U10A的一个输入端；与门U10A的输出 端经电阻R30连接到NPN数字晶体管Ql的基极；NPN数字晶体管Ql的集电极经电阻 R31上拉到+5V电源；瞬态抑制二极管Dl并联于NPN数字晶体管Ql的集电极和发射极 之间；NPN数字晶体管Q1的集电极输出端经电阻R32连接到无触点智能功率器件(4)的 输入端；续流二极管D3与电涡流缓速器励磁线圈L并联，过流及短路检测信号取自电阻R 的电压Vis， Vis作为比较器U12的输入信号，比较器U12的基准电压由+5V电源、电位器 R33、电阻R27、电容C4和地来设定；比较器U12的输出连接到D锁存器Ull的时钟信号输入端，D锁存器的输出g连接到与门U10A的另一个输入端，输出端Q经过电阻R29输入到微处理器(1)。
6. —种电涡流缓速器用智能控制驱动器的控制方法，其特征在于依序包括如下步骤(1) 微处理器(1)实时采集车速信号、电涡流缓速器转子盘温度信号、制动踏板的 压力信号、手控挡位信号、ABS信号以及加速踏板信号，计算出制动所需大小的制动力矩；(2) 微处理器(1)根据所需大小的制动力矩输出相应占空比的PWM信号(脉宽调 制信号)，同时向挡位/故障/加速踏板错误操作指示电路(11)及其驱动电路(13)、制动车 灯驱动电路(2)以及加速踏板冗错指令输出电路(14)发出相应的控制指令；(3) 根据控制指令操作。
7. 根据权利要求6所述的一种电涡流缓速器用智能控制驱动器的控制方法，其特征在于 步骤(3)中操作制动时如果踩下加速踏板，微处理器(1)将通过加速踏板冗错指令输出 电路(14)向发动机油门控制单元发出封锁指令，使车辆不能加速；同时向挡位/故障/加速 踏板错误操作指示电路(11)发出指令，使6个发光二极管同时处于闪烁状态，提醒加速 踏板出现操作错误；步骤G)中制动时如果用手控开关控制制动挡位时，其控制方法包括:(1) 当车速低于设定值时输出占空比为O的PWM信号；(2) 缓速器由空挡进入某一挡位，则微处理器(1)输出的PWM信号；以O占空比为起点，以该挡位下PWM信号的最大占空比的某一百分比为增量，在规定时间内递增到该 挡位所对应的最大占空比；(3) 缓速器由某一低挡位进入某一高挡位，则微处理器(1)输出的PWM信号以所述 低挡的PWM信号的占空比为起点，以所述低挡的PWM信号与所述高挡的PWM信号占空 比之差的某一百分比为增量，在规定时间内递增到所述高挡对应的最大占空比；(4) 缓速器由某一高挡进入某一低挡，则微处理器(1)输出的PWM信号以所述高挡 的PWM信号的占空比为起点，以所述低挡的PWM信号与所述高挡的PWM信号占空比之 差的某一百分比为减量，在规定时间内递减到所述低挡对应的最大占空比；(5) 缓速器由空挡进入恒速状态，则微处理器(1)输出的PWM信号以1挡PWM信 号占空比的某一百分比为起点，根据车速变化连续调整PWM信号的占空比；(6) 缓速器从某一挡位进入恒速状态，则微处理器(1)输出的PWM信号以该挡位的 PWM信号的占空比为起点，根据车速变化连续调整PWM信号的占空比；(7) 当缓速器转子盘的温度进入设定的上限温度范围时，手动控制模式进入实时自动 控制模式。
8. 根据权利要求6所述的一种电涡流缓速器用智能控制驱动器的控制方法，其特征在于 步骤(3)中当用制动踏板控制缓速器制动挡位时，其方法有(1) 微处理器(1)根据制动踏板的制动压力信号、车速信号和ABS信号计算PWM 信号的占空比，在制动踏板的自由行程结束以及主制动器进入工作状态后微处理器(1)输 出占空比为100n/。的PWM信号，使得缓速器以满负荷的工作状态与主制动器同时进行工作；(2) 当电涡流缓速器转子盘温度上升到设定的上限温度范围时，由制动踏板控制模式 进入实时自动控制模式。
9. 根据权利要求7、 8所述的一种电涡流缓速器用智能控制驱动器的控制方法，其特征在 于在转子盘的温度进入设定的上限温度范围之前，微处理器(1)输出的PWM信号的占 空比受手控挡位或者制动管路压力、车速信号和ABS信号的控制；当微处理器(1)检测 到转子盘的温度进入设定的上限温度范围时，微处理器(1)将忽略手控挡位信号和制动管 路压力信号而进入实时自动控制模式，微处理器(1)根据转子盘的温度、车速信号、ABS 信号自动调节PWM信号的占空比，使转子盘温度与励磁线圈的电流之间维持动态平衡； 当微处理器(l)检测ABS信号时，则保存当前PWM信号的状态并输出占空比为0的PWM 信号；当ABS信号消失后恢复所保存的状态；微处理器(1)检测到O挡位且制动管路的 压力为零时，则电涡流缓速器退出制动状态。
10.根据权利要求6所述的一种电涡流缓速器用智能控制驱动器的控制方法，其特征在于:在以下5种情况下，微处理器(1)输出占空比为O的PWM信号-(1) 车速低于设定值；(2) ABS控制器发出制动轮抱死信号；(3) 缓速器不工作；(4) 汽车蓄电池电压低于设定值。
全文摘要
本发明公开了一种电涡流缓速器用智能控制驱动器及其控制方法，开关信号包括空挡、1挡、2挡、3挡、4挡、5挡、恒速7个手控挡位的开关信号、ABS开关信号、车速开关信号、加速踏板开关信号；模拟信号包括制动踏板模拟信号和转子盘温度模拟信号，微处理器实时采集信号，计算出制动所需大小的制动力矩输出相应占空比的PWM信号，同时指示电路及其驱动电路、制动车灯驱动电路以及加速踏板冗错指令输出电路发出相应的控制指令；采用离散式的结构，将电控单元和功率模块各自独立开来，节省空间，便于安装，线圈不易损坏；转子盘受力均匀不易变形；提高了缓速器的使用寿命。
文档编号H02P15/00GK101239590SQ20081001962
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, 杨效军, 江蕴梅 申请人:江蕴梅