一種電渦流緩速器控制器及控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及汽車控制技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種電渦流緩速器控制器。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，大型車輛的行車制動(dòng)，普遍采用電渦流緩速器來提高車輛在行駛過程中的制動(dòng)力，電渦流緩速系統(tǒng)分為兩個(gè)部分，控制電路和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)是一組勵(lì)磁線圈及相應(yīng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)組成的機(jī)械總成，控制電路通過向執(zhí)行機(jī)構(gòu)的勵(lì)磁線圈通入電流，在執(zhí)行機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)軸(傳動(dòng)軸)上產(chǎn)生相應(yīng)的制動(dòng)力，對(duì)車輛執(zhí)行制動(dòng)。傳統(tǒng)的電渦流緩速器控制器普遍采用分檔式控制方式，如圖1所示，根據(jù)操縱開關(guān)(手制動(dòng)或腳制動(dòng)信號(hào))的變化，對(duì)多組勵(lì)磁線圈L1、L2、L3、L4進(jìn)行分批次接通或斷開電源，來調(diào)節(jié)行車制動(dòng)力；開關(guān)管普遍采用英飛凌公司的BTS550功率器件，在開關(guān)管導(dǎo)通的瞬間，由于沖擊電流較大，使得制動(dòng)時(shí)流過功率器件的電流變化率較大，不利于功率驅(qū)動(dòng)器件的長(zhǎng)時(shí)間使用，在功率器件長(zhǎng)時(shí)間通電后，控制器內(nèi)部工作溫度升高，影響產(chǎn)品使用壽命，且使用過程中無法根據(jù)載荷變化對(duì)電渦流緩速器的制動(dòng)力做出調(diào)整，在車輛輕載及空載時(shí)使用效果較差，降低了行車制動(dòng)的穩(wěn)定性。
[0003]專利名稱為:電渦流緩速器制動(dòng)力矩的控制方法及驅(qū)動(dòng)控制器【專利號(hào):ZL201010146019.9】中提到了通過微處理器實(shí)時(shí)采集車速信號(hào)、轉(zhuǎn)子溫度信號(hào)，當(dāng)溫度正常時(shí)，微處理器根據(jù)當(dāng)前檔位輸出占空比為定值的PWM控制信號(hào)，對(duì)電渦流緩速器制動(dòng)力矩實(shí)行開環(huán)控制；當(dāng)溫度超限時(shí)，微處理器實(shí)行閉環(huán)控制，將轉(zhuǎn)子溫度控制在門限溫度附近，該方法中以溫度限值為開環(huán)或閉環(huán)控制限值，并在分檔控制中加入PWM控制，且多級(jí)分檔+PWM控制后，其產(chǎn)生的制動(dòng)力矩較小，系統(tǒng)受溫度影響較大，當(dāng)車輛重負(fù)荷后，電制動(dòng)不能提前介入，會(huì)產(chǎn)生制動(dòng)力不足現(xiàn)象，制動(dòng)效果較差。
[0004]采用類似控制方案，專利名稱為:聯(lián)合制動(dòng)系統(tǒng)電渦流緩速器控制器及控制方法【專利號(hào):ZL201010590330.2】中提到了控制器在制動(dòng)踏板被踩下后，根據(jù)PWM控制信號(hào)、踏板位置、汽車速度變化，計(jì)算出汽車實(shí)時(shí)制動(dòng)力，然后計(jì)算汽車所處的坡度，再查表得到制動(dòng)力比例，對(duì)緩速器電磁線圈施加相應(yīng)占空比的PWM控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)輔助制動(dòng)。該方案通過相關(guān)信號(hào)輸入后，計(jì)算出汽車的實(shí)時(shí)制動(dòng)力，然后再對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)施加制動(dòng)力，在實(shí)際應(yīng)用過程中，汽車行駛制動(dòng)力，不僅與車速有關(guān)，還與汽車行駛道路等級(jí)，道路交通狀況(山路、高速、雨、雪)、汽車的載荷狀態(tài)(空載、重載)等因素相關(guān)，由于汽車在平路、爬坡、下坡的加速或制動(dòng)過程中所需要的制動(dòng)力各不相同，該方案的實(shí)際應(yīng)用效果會(huì)因參數(shù)計(jì)算偏差，其輸出的制動(dòng)效果會(huì)受到明顯的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為克服上述不足，本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能可靠，能夠根據(jù)車輛載荷狀態(tài)自行改變輸出制動(dòng)力的電渦流緩速器控制器。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:一種電渦流緩速器控制器，包括單片機(jī)和連接于單片機(jī)的信號(hào)輸入模塊、指示燈、CAN通訊接口，其特征在于:所述控制器還包括驅(qū)動(dòng)電路和電流采樣電路，所述驅(qū)動(dòng)電路包括與門電路U3和IGBT模塊，所述與門電路U3與單片機(jī)相連；所述電流采樣電路包括采樣電阻R3、緩速器線圈組L、過流保護(hù)電路U4和采樣信號(hào)調(diào)理電路U5 ;所述緩速器線圈組L與驅(qū)動(dòng)電路的IGBT模塊輸出端相連接；所述緩速器線圈組L還與采樣電阻R3和過流保護(hù)電路U4相連接；所述過流保護(hù)電路U4與電流采樣電路U5相連接，并分別與單片機(jī)相連。
[0007]優(yōu)選的，所述CAN通訊接口與與車身發(fā)動(dòng)機(jī)CAN網(wǎng)絡(luò)相連接。
[0008]優(yōu)選的，所述信號(hào)輸入模塊包括:制動(dòng)電壓采樣電路、制動(dòng)開關(guān)、速度傳感器和溫度傳感器，所述制動(dòng)電壓采樣電路與制動(dòng)踏板相連，所述制動(dòng)開關(guān)與制動(dòng)氣壓回路相連，所述速度傳感器和溫度傳感器分別與緩速器定子線圈相連。
[0009]優(yōu)選的，所述緩速器線圈組L由4組緩速器線圈(L1、L2、L3、L4)并聯(lián)組成，所述緩速器線圈組L的一端與IGBT模塊的輸出端相連，另一端與采樣電阻R3的非接地端相連。
[0010]優(yōu)選的，所述過流保護(hù)電路包括電壓比較器U4和輸入與門電路U3，與門電路U3的輸入端31與單片機(jī)的控制輸出端相連，與門電路U3的另一輸入端32與電壓比較器的輸出端相連。
[0011]優(yōu)選的，所述IGBT模塊由輸入保護(hù)電路與驅(qū)動(dòng)三極管Q1、Q2、驅(qū)動(dòng)電阻Rl及IGBT模塊的Q3門極相連接。
[0012]優(yōu)選的，所述輸入保護(hù)電路由電阻R2和雙向電壓抑制器D并聯(lián)，再與GBT模塊的電阻Rl串聯(lián)組成。
[0013]優(yōu)選的，所述指示燈為光柱或光條顯示。
[0014]本發(fā)明的有益效果:通過采集發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、節(jié)氣門開度、車速和溫度等信息，判斷當(dāng)前的車輛載荷狀況及制動(dòng)需求量等，自行調(diào)節(jié)IGBT模塊輸出占空比，使流過緩速器線圈的電流發(fā)生變化，以產(chǎn)生不同的制動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)行車制動(dòng)；當(dāng)檢測(cè)到緩速器溫度過高時(shí)，控制器自動(dòng)降低輸出制動(dòng)力，提高車輛制動(dòng)的可靠性，保障行車安全。
【附圖說明】
[0015]圖1為現(xiàn)有技術(shù)方案中的分檔控制示意圖。
[0016]圖2為本技術(shù)方案中的結(jié)構(gòu)組成示意圖。
[0017]圖3為本技術(shù)方案中的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖4為不同的控制斜率曲線。
[0019]圖5為輸出占空比。
[0020]附圖中:1、信號(hào)輸入模塊；2、指示燈；3、CAN通訊接口 ；4、驅(qū)動(dòng)電路；5、電流采樣電路；11、制動(dòng)開關(guān)；12、制動(dòng)電壓采樣電路；13、速度傳感器；14、溫度傳感器；
[0021]U3、與門電路；U4、過流保護(hù)電路；U5、電流采樣電路；D、雙向電壓抑制器
[0022]R2、電阻；R3、采樣電阻；L1_L4緩速器線圈；L緩速器線圈組；
[0023]31-32、與門電路U3的輸入端；33與門電路U3的輸出端
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0025]如圖2和圖3所示，一種電渦流緩速器控制器，包括單片機(jī)和連接于單片機(jī)的信號(hào)輸入模塊1、指示燈2、CAN通訊接口 3、驅(qū)動(dòng)電路4和電流采樣電路5。
[0026]其中信號(hào)輸入模塊I包括:制動(dòng)電壓采樣電路11、制動(dòng)開關(guān)12、速度傳感器13和溫度傳感器14，所述制動(dòng)電壓采樣電路11與制動(dòng)踏板相連、所述制動(dòng)開關(guān)12與制動(dòng)氣壓回路相連，所述速度傳感器13和溫度傳感器14分別與緩速器定子線圈相連；指示燈2為光柱或光條顯示，其點(diǎn)亮的變化范圍與PWM波的輸出占空比相對(duì)應(yīng)；CAN通訊接口 3的一端與單片機(jī)實(shí)現(xiàn)交互式信號(hào)連接，另一端與車身發(fā)動(dòng)機(jī)CAN網(wǎng)絡(luò)相連接；驅(qū)動(dòng)電路4包括與門電路U3和IGBT模塊的Q3，與門電路U3與單片機(jī)相連，與門電路U3輸出端33通過驅(qū)動(dòng)三極管Ql、Q2和驅(qū)動(dòng)電阻Rl連接到IGBT模塊Q3的門極，電阻R2和雙向電壓抑制器D并聯(lián)，再與Rl串聯(lián)組成IGBT模塊的門極輸入保護(hù)電路，IGBT模塊的輸出端與緩速器線圈組L相連接，緩速器線圈組L與采樣電阻R3和過流保護(hù)電路U4、采樣信號(hào)調(diào)理電路U5相連接。其中緩速器線圈組L由4組緩速器線圈(L1、L2、L3、L4)并聯(lián)組成，所述緩速器線圈組L的一端與IGBT模塊的輸出端相連，另一端與采樣電阻R3的非接地端相連；電流采樣電路5包括采樣電阻R3、緩速器線圈組L、過流保護(hù)電路U4和采樣信號(hào)調(diào)理電路U5 ;所述過流保護(hù)電路U4和與門電路U3、電流采樣電路U5相連接，并分別與單片機(jī)相連。
[0027]如圖3所示，制動(dòng)電壓信號(hào)是由車輛制動(dòng)踏板輸出的信號(hào)，當(dāng)駕駛員踩下制動(dòng)踏板時(shí)，隨著踏板的踩下角度，有相應(yīng)的電壓變化。其電壓變化范圍為O?5V，有效識(shí)別范圍為0.5?4.5V，該電壓被單片機(jī)連接的制動(dòng)電壓采樣電路11進(jìn)行采樣；
[0028]當(dāng)駕駛員踩下制動(dòng)踏板后，車輛的制動(dòng)氣路被接通，隨著氣壓的逐漸增加，氣制動(dòng)開關(guān)12中的S1、S2先后被接通，該信號(hào)同時(shí)被單片機(jī)采集，車輛行駛過程中，傳動(dòng)軸上的緩速器轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)，安裝于緩速器定子線圈上的速度傳感器，感應(yīng)到傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)子的變化，產(chǎn)生車速脈沖信號(hào)，被單片機(jī)采集。在車輛工作時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU會(huì)將當(dāng)前的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、節(jié)