一種電渦流緩速器控制器的制造方法
【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及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，大型車輛的行車制動，普遍采用電渦流緩速器來提高車輛在行駛過程中的制動力，電渦流緩速系統(tǒng)分為兩個部分，控制電路和執(zhí)行機構(gòu)，執(zhí)行機構(gòu)是一組勵磁線圈及相應(yīng)的機械結(jié)構(gòu)組成的機械總成，控制電路通過向執(zhí)行機構(gòu)的勵磁線圈通入電流，在執(zhí)行機構(gòu)的轉(zhuǎn)軸(傳動軸)上產(chǎn)生相應(yīng)的制動力，對車輛執(zhí)行制動。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)(手制動或腳制動信號)的變化，對多組勵磁線圈L1、L2、L3、L4進行分批次接通或斷開電源，來調(diào)節(jié)行車制動力；開關(guān)管普遍采用英飛凌公司的BTS550功率器件，在開關(guān)管導通的瞬間，由于沖擊電流較大，使得制動時流過功率器件的電流變化率較大，不利于功率驅(qū)動器件的長時間使用，在功率器件長時間通電后，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)載荷變化對電渦流緩速器的制動力做出調(diào)整，在車輛輕載及空載時使用效果較差，降低了行車制動的穩(wěn)定性。
[0003]專利名稱為:電渦流緩速器制動力矩的控制方法及驅(qū)動控制器【專利號:ZL201010146019.9】中提到了通過微處理器實時采集車速信號、轉(zhuǎn)子溫度信號，當溫度正常時，微處理器根據(jù)當前檔位輸出占空比為定值的PWM控制信號，對電渦流緩速器制動力矩實行開環(huán)控制；當溫度超限時，微處理器實行閉環(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，且多級分檔加上PWM控制后，其產(chǎn)生的制動力矩較小，系統(tǒng)受溫度影響較大，當車輛重負荷后，電制動不能提前介入，會產(chǎn)生制動力不足現(xiàn)象，制動效果較差。
[0004]采用類似控制方案，專利名稱為:聯(lián)合制動系統(tǒng)電渦流緩速器控制器及控制方法【專利號:ZL201010590330.2】中提到了控制器在制動踏板被踩下后，根據(jù)PWM控制信號、踏板位置、汽車速度變化，計算出汽車實時制動力，然后計算汽車所處的坡度，再查表得到制動力比例，對緩速器電磁線圈施加相應(yīng)占空比的PWM控制信號，實現(xiàn)輔助制動。該方案通過相關(guān)信號輸入后，計算出汽車的實時制動力，然后再對制動系統(tǒng)施加制動力，在實際應(yīng)用過程中，汽車行駛制動力，不僅與車速有關(guān)，還與汽車行駛道路等級，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、下坡的加速或制動過程中所需要的制動力各不相同，該方案的實際應(yīng)用效果會因參數(shù)計算偏差，其輸出的制動效果會受到明顯的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為克服上述不足，本發(fā)明提供了一種結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠的電渦流緩速器控制器及其控制方法，通過采集發(fā)動機轉(zhuǎn)速、節(jié)氣門開度、車速和溫度等信息，判斷當前的車輛載荷狀況及制動需求量進行輸出控制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，包括單片機和連接于單片機的信號輸入模塊、指示燈、CAN通訊接口，其特征在于:所述控制器還包括驅(qū)動電路和電流采樣電路，所述驅(qū)動電路包括與門電路U3和IGBT模塊，所述與門電路U3與單片機相連；所述電流采樣電路包括采樣電阻R3、緩速器線圈組L、過流保護電路U4和采樣信號調(diào)理電路U5 ;所述緩速器線圈組L與驅(qū)動電路的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和過流保護電路U4相連接；所述過流保護電路U4與電流采樣電路U5相連接，并分別與單片機相連。
[0007]優(yōu)選的，所述CAN通訊接口與與車身發(fā)動機CAN網(wǎng)絡(luò)相連接。
[0008]優(yōu)選的，所述信號輸入模塊包括:制動電壓采樣電路、制動開關(guān)、速度傳感器和溫度傳感器，所述制動電壓采樣電路與制動踏板相連，所述制動開關(guān)與制動氣壓回路相連，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模塊由輸入保護電路與驅(qū)動三極管Q1、Q2、驅(qū)動電阻Rl和IGBT模塊Q3的門極相連接。
[0012]優(yōu)選的，所述輸入保護電路由電阻R2和雙向電壓抑制器D并聯(lián)，再與IGBT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]一種電渦流緩速器控制器的控制方法，包括以下步驟:
[0015](I)在車輛行駛過程中，單片機通過CAN通訊接口接收發(fā)動機的轉(zhuǎn)速、節(jié)氣門開度等相關(guān)信息和速度傳感器傳遞給單片機的車速信號，判斷當前的車輛載荷狀態(tài)；并根據(jù)輕載、正常、重載三種不同狀態(tài)的特性，通過對應(yīng)的控制斜率生成一個輸出頻率固定、占空比可調(diào)的PWM號，作為輸出控制量；
[0016](2)單片機輸出的PWM號，通過與門電路U3加載到IGBT模塊Q3的門極，使IGBT模塊輸出一個PWM電壓，當IGBT模塊Q3輸出PWM電壓信號時，由于電渦流緩速器線圈的4路線圈并聯(lián)在一起，此電壓同時加載到緩速器的4路線圈上，單片機通過改變PWM信號的輸出占空比，實現(xiàn)對這4路線圈的電流調(diào)節(jié)，從而調(diào)節(jié)緩速器產(chǎn)生的制動力；
[0017](3)當緩速器線圈中有電流輸入時，其電流經(jīng)過采樣電阻，并在采樣電阻上產(chǎn)生一個電壓，此電壓信號同時輸入到電流采樣電路和過流保護電路，單片機讀取采樣電壓，并結(jié)合當前采集到的溫度信號，適時調(diào)節(jié)輸出占空比；
[0018](4)當單片機檢測到緩速器溫度過高時，緩速器控制器會自動降低輸出PWM信號的占空比，降低電渦流緩速器的輸出功率；當緩速器線圈發(fā)生過流現(xiàn)象時，流過采樣電阻的電流增加，電壓也隨之增加，當采樣電壓增加到設(shè)定的保護值后，過流保護電路輸出一個保護信號，直接關(guān)斷驅(qū)動電路的輸入端，使IGBT模塊輸出關(guān)閉，防止IGBT模塊因過流而損壞，保護了系統(tǒng)的安全。
[0019]本發(fā)明的有益效果:通過采集發(fā)動機轉(zhuǎn)速、節(jié)氣門開度、車速和溫度等信息，判斷當前的車輛載荷狀況及制動需求量等，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)生不同的制動力，實現(xiàn)行車制動；當檢測到緩速器溫度過高時，控制器自動降低輸出制動力，提高車輛制動的可靠性，保障行車安全。
【附圖說明】
[0020]圖1為現(xiàn)有技術(shù)方案中的分檔控制示意圖。
[0021]圖2為本技術(shù)方案中的結(jié)構(gòu)組成示意圖。
[0022]圖3為本技術(shù)方案中的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖4為不同的控制斜率曲線。
[0024]圖5為輸出占空比。
[0025]附圖中:1、信號輸入模塊；2、指示燈；3、CAN通訊接口 ；4、驅(qū)動電路；5、電流采樣電路；11、制動開關(guān)；12、制動電壓采樣電路；13、速度傳感器；14、溫度傳感器；
[0026]U3、與門電路；U4、過流保護電路；U5、電流采樣電路；D、雙向電壓抑制器
[0027]R2、電阻；R3、采樣電阻；L1_L4緩速器線圈；L緩速器線圈組；
[0028]31-32、與門電路U3的輸入端；33與門電路U3的輸出端
【具體實施方式】
[0029]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步說明。
[0030]如圖2和圖3所示，一種電渦流緩速器控制器，包括單片機和連接于單片機的信號輸入模塊1、指示燈2、CAN通訊接口 3、驅(qū)動電路4和電流采樣電路5。
[0031]其中信號輸入模塊I包括:制動電壓采樣電路11、制動開關(guān)12、速度傳感器13和溫度傳感器14，所述制動電壓采樣電路11與制動踏板相連、所述制動開關(guān)12與制動氣壓回路相連，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，其點亮的變化范圍與PWM波的輸出占空比相對應(yīng)；CAN通訊接口 3的一端與單片機實現(xiàn)交互式信號連接，另一端與車身發(fā)動機CAN網(wǎng)絡(luò)相連接；驅(qū)動電路4包括與門電路U3和IGBT模塊Q3，與門電路U3與單片機相連，與門電路U3輸出端通過驅(qū)動三極管Q1、Q2和驅(qū)動電阻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和過流保護電路U4、采樣信號調(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、過流保護電路U4和采樣信號調(diào)理電路U5 ;所述過流保護電路U4和與門電路U3、電流采樣電路U5相連接，并分別與單片機相連。
[0032]如圖3所示，制動電壓信號是由車輛制動踏板輸出的信號，當駕駛員踩下制動踏板時，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，有效識別范圍為0.5?4.5V，該電壓被單片機連接的制動電壓采樣電路11進行采樣；
[0033]當駕駛員踩下制動踏板后，車輛的制動氣路被接通，隨著氣壓的逐漸增加，氣制動開關(guān)12中的S1、S2先后被接通，該信號同時被單片機采集，車輛行駛過程中，傳動軸上的緩速器轉(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)到傳動軸轉(zhuǎn)子的變化，產(chǎn)生車速脈沖信號，被單片機采集。在車輛工作時，發(fā)動機ECU會將當前的發(fā)動機轉(zhuǎn)速、節(jié)氣門開度等信息傳遞到CAN總線上，該信息被單片機通過CAN通訊接口進行接收，單片機綜合分析當前各個節(jié)氣門開度(油門值)下發(fā)動機轉(zhuǎn)速與車速的關(guān)系，判斷車輛當前的載荷狀態(tài)，額定載荷工況下的發(fā)動機轉(zhuǎn)速會產(chǎn)生相應(yīng)的車速信號輸出，其節(jié)氣門開度(油門踏板值)也會有相應(yīng)的變化，當某一車速下，節(jié)氣門開度較額定工況下的較大或有明顯變化時，表明車輛處于重載荷狀態(tài)，反之則為輕載狀態(tài)。單片機采集到制動電壓信號和制動開關(guān)信號后，會根據(jù)當前識別出來的載荷狀態(tài)采用相應(yīng)的控制斜率曲線。
[0034]如圖4所示，圖中B曲線為正常載荷狀態(tài)的控制曲線，在該圖中，縱軸為制動踏板的輸出值，當制動踏板踩下的初期，由于踏板的死區(qū)電壓存在