專利名稱：一種電渦流緩速器制動力矩無級控制器的制作方法
技術領域：
實用新型涉及一種用于汽車的電渦流緩速器的控制器，尤其是一種適 合車輛的電渦流緩速器制動力矩無級控制器。
背景技術：
目前裝在公路運輸車輛上的電渦流緩速器通常用兩種形式的控制器， 即分級控制和無級控制器，這兩種控制器對電渦流緩速器的本體的要求是
一致的。電渦流緩速器定子部分有8只勵磁線圈，分成四組并聯使用。定 子由支架固定于殼體上，殼體用螺栓固定在車架上。電渦流緩速器的轉子 在定子中間或兩端，并串接在傳動軸上。
電渦流緩速器的分級控制通常將電渦流緩速器的定子繞組分成四組， 每組設置繼電器控制其工作與否。當駕駛員在較長距離進行減速制動或下 長坡進行恒速制動時，可通過四檔的腳控開關或手控開關控制四個繼電器 的依次導通，如圖2所示，對電渦流緩速器逐步增加工作的勵磁線圈的數 目，使緩速器的輸出力矩隨控制開關的檔位增加而增加，參見圖3。
電渦流緩速器的分級控制存在如下問題1、在控制開關檔位變化時，
因勵磁線圈分四組逐步參與工作，各組線圈的工作幾率不同，影響線圈的
平均工作壽命；2、各組勵磁線圈的工作幾率不同，會導致線圈的發熱不 均衡，也會影響線圈的工作壽命；3、由于勵磁線圈受繼電器控制，要么 參與工作，要么不參與工作，造成電渦流緩速器的輸出力矩呈階躍變化， 影響汽車的制動平穩性；4、電渦流緩速器的工作需駕駛員進行操作，增 加了駕駛員的勞動強度；5、繼電器的觸點容易在使用中燒蝕。
目前，電渦流緩速器的無級控制采用PWM波形發生器通過光電耦合 器控制大功率開關管，從而控制電渦流緩速器勵磁線圈中的平均工作電 流。采用這種方法，雖然大功率開關管因開啟和關斷時電壓的升降變化會 改變原來PWM控制波形的形狀，但其開關的頻率與PWM控制信號是一 致的。由于PWM的重復頻率較高，調節PWM波形的占空比可以使電渦
流緩速器的輸出力矩成無級變化，使汽車獲得平穩的制動性。但是，這種 電渦流緩速器的無級控制方式通常存在如下問題1、由于要求自動控制
程度較高，實現的難度增加；2、沒有考慮電渦流緩速器的本身的特性， 即電渦流緩速器的力矩和轉速呈非線性關系以及電渦流緩速器的熱力學 特性，導致電渦流緩速器的工作效率和控制效果與預期設計的差距較大； 3、僅對電渦流緩速器本身實施力矩控制，而沒有和其他制動裝置一起實 施聯合控制，仍需要駕駛員進行操作，且由于無級控制時電渦流緩速器的 力矩變化不明顯增加了駕駛員操作的判斷難度。 發明內容
本實用新型的目的在于針對目前使用的電渦流緩速器制動力矩無級 控制器在實際應用中暴露的一系列問題，提供一種新的電渦流緩速器制動 力矩無級控制器。
本實用新型的目的是這樣實現的 一種電渦流緩速器制動力矩無級控 制器，其特征在于電渦流緩速器制動力矩無級控制器由微型計算機(l)、 驅動芯片(7)、功率開關模塊(10)、電流反饋檢測電路(8)、電壓反饋 檢測電路(9)、電渦流緩速器勵磁線圈(14)以及聲報警電路(6)和光 報瞀電路(5)組成，微型計算機(1)的輸入/輸出接口 (2)接收所需的 各種監視信號，經過中央處理器CPU (3)運算后再輸出脈寬調制信號或
報警信號，其中所述的各種監視信號包括驅動芯片(7)的輸出反饋信
號S1 S4、行車速度S5、制動氣壓S6、電渦流緩速器轉子盤溫度S7、加 速踏板信號S8、 ABS信號S9和蓄電池低電壓信號S10;所述的輸出四路 脈寬調制信號由驅動芯片(7)通過功率開關模塊(10)分別控制四組電 渦流緩速器勵磁線圈(14);所述的報警信號分別驅動聲報警電路(6)和 光報警電路(5);在每組電渦流緩速器勵磁線圈(14)的電路中設置了電 流檢測電路(8)和電壓檢測電路(9)，檢測結果反饋到驅動芯片(7)。
在本實用新型中所述的監視信號中行車速度S5為頻率隨行車速 度成正比的方波，制動氣壓S6為與制動管路壓力成正比的模擬電壓信號， 電渦流緩速器轉子盤溫度S7為與轉子盤溫度成正比的模擬電壓信號，而
加速踏板信號S8、 ABS信號S9和蓄電池低電壓信號SIO均為開關信號， 其中制動氣壓S6和電渦流緩速器轉子盤溫度S7從輸A/輸出接口的第二 功能模數轉換接口輸入；所述的功率開關模塊(10)選擇功率場效應管。
在本實用新型中所述的功率開關模塊(10)的輸入和輸出端并聯有 阻容二極管保護電路。
在本實用新型中實施過流、過壓保護的電流檢測電路(8)和電壓 檢測電路(9)的輸出端接在驅動芯片(7)的輸入端。
本實用新型的優點在于:由微型計算機根據驅動芯片的輸出反饋信號 以及行車速度、制動氣壓、電渦流緩速器轉子盤溫度、加速踏板信號、ABS 信號和低電壓信號實時調整控制信號PWM的占空比的大小，使汽車前后地 面制動力的大小適合理想的制動力分配，保證汽車制動的穩定性， 一旦出 現異常，微型計算機可以通過報警信號分別驅動聲報警電路(6)報警電 路和光報警電路(5)。
圖1是本實用新型電渦流緩速器制動力矩無級控制器的工作原理圖。 圖2是本實用新型中驅動芯片的邏輯原理圖。 圖3是本實用新型中微型計算機的邏輯方框圖。 圖4本實用新型對電渦流緩速器轉子盤溫度采取控制的效果圖。 圖5本實用新型在緊急制動時汽車前后地面制動力分配圖。 附圖中1、微型計算機；2、輸入輸出接口； 3、 CPU; 4、內部總線; 5、指示燈；6、蜂鳴器；7、驅動芯片；8、電流檢測電路；9、電壓檢測 電路；10、功率開關模塊；11、 二極管；12、電阻，13、電容，14、電渦 流緩速器勵磁線圈，15、隨機存儲器，16、只讀存儲器；S1 S4、驅動芯 片IC輸出端反饋信號；S5、行車速度信號；S6、制動氣壓信號；S7、轉 子盤溫度信號；S8、加速踏板信號；S9、 ABS信號；SIO、蓄電池低電壓 信號。
具體實施方式
附圖非限制性地公開了本實用新型的具體實施例的實施方式，下面結
合附圖對本實用新型作進一步地描述。
由圖1可見，電渦流緩速器制動力矩無級控制器包括微型計算機1、
驅動芯片7、功率開關模塊IO、電流反饋檢測電路8、電壓反饋檢測電路 9、電渦流緩速器勵磁線圈14以及聲報警電路6和光報警電路5組成，所 述的微型計算機1含有中央處理器CPU 3、內部數據總線4、輸入/輸出接 口 2和隨機存儲器15、只讀存儲器16，工作中，由微型計算機1的輸A/ 輸出接口 2接收所需的各種監視信號，通過內部數據總線4由中央處理器 CPU3運算后再輸出脈寬調制信號或報警信號，其中所述的各種監視信 號包括驅動芯片7的輸出反饋信號S1 S4、行車速度S5 (頻率隨行車速度 成正比的方波)、制動氣壓S6 (與制動管路壓力成正比的模擬電壓信號， 從輸入/輸出接口的第二功能模數轉換接口輸入)、電渦流緩速器轉子盤溫 度S7 (與轉子盤溫度成正比的模擬電壓信號，從輸入/輸出接口的第二功 能稹數轉換接口輸入)、加速踏板信號S8 (開關信號)、ABS信號S9 (開 關信號)和蓄電池低電壓信號SIO (開關信號)；所述的輸出四路脈寬調制 信號由驅動芯片IC 7通過功率開關模塊10分別控制四組電渦流緩速器勵 磁線圈14;微型計算機1輸出的報警信號分別驅動聲報警電路6和光報警 電路5;在每組電渦流緩速器勵磁線圈14的電路中設置了電流檢測電路8 和電壓檢測電路9，檢測結果反饋到驅動芯片7。在本實施例中，所述的 驅動芯片7選擇UC1852,功率開關模塊10選擇功率場效應管IRF3205， 同時，在功率場效應管輸入和輸出端并聯由電阻12和二極管11組成的有 阻容二極管保護電路。
本實用新型采用的驅動芯片7的IC芯片UC1852 (虛線框)使用中如 圖2中的所示汽車蓄電池的電壓經升線圈和阻容二極管升壓電路接到第 七引腳，為驅動芯片7提供電源。控制信號PWM經引腳8COMP端引到 內部的PWM比較器，PWM比較器的輸出端接到內部RS觸發器的復位端， 當PWM控制信號為高電平時,RS觸發器的Q輸出端為高電平，由此PWM 控制信號可通過放大器接到第六引腳輸出輸出，以控制功率場效應管。外 部的電壓檢測電路的輸出端接入驅動芯片7的第一引腳，經內部誤差放大
器后也可連接到內部的RS觸發器。當電壓過高時，驅動芯片7的控制信
號輸出截止。外部的電流檢測電路的輸出接入驅動芯片的第二引腳， 一旦 外部發生短路或過流，驅動芯片7的輸出控制都會被內部RS觸發器截止。
由圖3可見:本實用新型的實施例采用的微型計算機1包含一個CPU 內核，16KB內部ROM， 512B內部RAM， 2個16位定時/計數器，6路模 /數轉換器ADC， 2路PWM輸出信號， 一個串行UART收發器，32個輸 入/輸出口 (P0 P3)等可利用片上資源。本設計的程序可固化在內部ROM 中，各種信號通過輸入/輸出(I/O) 口經內部總線傳送到CPU內核。在本 實施例中制動氣壓S6和電渦流緩速器轉子盤溫度S7從輸A/輸出接口 P0進入第二功能摸數轉換接口 ，而加速踏板信號S8、 ABS信號S9和蓄電 池低電壓信號S10從輸A/輸出接口 Pl輸入，報警信號從輸入順出接口 Pl 輸出，計算結果通過PWM0輸出引腳控制驅動芯片7，驅動芯片7的反饋 信號S1 S4從輸入/輸出接口 P2輸入。由輸A/輸出接口 Pl輸出的報警信 號驅動聲報警電路6和光報警電路5。
本實用新型的工作過程是微型計算機1檢測汽車的速度信號S5和 制動氣壓信號S6，并通過行車速度信號S5計算出汽車的瞬時加速度，再 結合汽車的固有參數，計算出汽車需要的制動力的大小，及時轉換成適當 占空比的PWM控制信號，經內部總線由輸A/輸出接口 2傳輸到驅動芯片 7控制各個功率場效應管的通斷，從而控制電渦流緩速器各組勵磁線圈14 中的平均電流。具體過程如下
當微型計算機1檢測出下列情況之一時，通過輸A/輸出接口 2輸出 占空比為0的PWM控制信號，結果會使電渦流緩速器的輸出力矩為0:
1、 汽車的行車速度S5高于或低于設定的界限值；
2、 汽車的加速踏板S8被踩下；
3、 ABS控制器發出的汽車驅動輪滑轉的信號S9;
4、 汽車蓄電池的電壓S10低于設定值。
當微型計算機1檢測到電渦流緩速器的轉子盤的溫度S7高于設定的 界限值時，會輸出較小占空比的PWM信號，使電渦流緩速器的力矩輸出
較小，以保證電渦流緩速器的轉子盤的溫度不會過高。
當微型計算機1通過S6獲得汽車處于緊急制動工況時，實時調整控 制信號PWM的占空比的大小，使汽車前后地面制動力的大小適合理想的 制動力分配，保證汽車制動的穩定性。
為了保護勵磁線圈14回路免遭過電流、過電壓損害，在功率場效應 管的輸出端設立了電流檢測回路8和電壓檢測回路9，并將檢測結果通過 驅動芯片7的輸出端反饋到微型計算機1的輸入順出接口 2，當反饋信號 長時間處于低電平狀態時，微型計算機1通過輸入/輸出接口 2輸出占空比 為O的PWM控制信號，使電渦流緩速器輸出力矩為0。
當電渦流緩速器四組線圈中任一組出現短路、工作電壓過低或過高 時，電流檢測回路和電壓檢測回路可控制驅動芯片7，使其輸出不再是由 微型計算機1輸出的占空比一定的PWM控制信號，而是低電平信號，并 且微型計算機1在接收到該低電平信號時，會發出報警信號分別驅動聲報 警電路6和光報警電路5，指示電渦流緩速器發生故障的線圈回路。
由圖4可見，當微型計算機1檢測到電渦流緩速器的轉子盤的溫度 S7高于設定的界限值時，會輸出較小占空比的PWM信號，使電渦流緩速 器的力矩輸出較小，以保證電渦流緩速器的轉子盤的溫度保持在設定的范 圍之內。
由圖5可見，當汽車處于緊急制動工況時，由微型計算機l實時調整 控制信號PWM的占空比的大小，使汽車前后地面制動力的大小適合理想 的制動力分配，保證汽車制動的穩定性。
權利要求1、一種電渦流緩速器制動力矩無級控制器，其特征在于電渦流緩速器制動力矩無級控制器由微型計算機(1)、驅動芯片(7)、功率開關模塊(10)、電流反饋檢測電路(8)、電壓反饋檢測電路(9)、電渦流緩速器勵磁線圈(14)以及聲報警電路(6)和光報警電路(5)組成，微型計算機(1)的輸入/輸出接口(2)接收所需的各種監視信號，經過中央處理器CPU(3)運算后再輸出脈寬調制信號或報警信號，其中所述的各種監視信號包括驅動芯片(7)的輸出反饋信號S1～S4、行車速度S5、制動氣壓S6、電渦流緩速器轉子盤溫度S7、加速踏板信號S8、ABS信號S9和蓄電池低電壓信號S10；所述的輸出四路脈寬調制信號由驅動芯片(7)通過功率開關模塊(10)分別控制四組電渦流緩速器勵磁線圈(14)；所述的報警信號分別驅動聲報警電路(6)和光報警電路(5)；在每組電渦流緩速器勵磁線圈(14)的電路中設置了電流檢測電路(8)和電壓檢測電路(9)，檢測結果反饋到驅動芯片(7)。
2、 根據權利要求1所述的電渦流緩速器制動力矩無級控制器，其特 征在于所述的監視信號中行車速度S5為頻率隨行車速度成正比的方波，制動氣壓S6為與制動管路壓力成正比的模擬電壓信號，電渦流緩速 器轉子盤溫度S7為與轉子盤溫度成正比的模擬電壓信號，而加速踏板信 號S8、 ABS信號S9和蓄電池低電壓信號S10均為開關信號，其中制動 氣壓S6和電渦流緩速器轉子盤溫度S7從輸A/輸出接口的第二功能模數轉 換接口輸入；所述的功率開關模塊(10)選擇功率場效應管。
3、 根據權利要求2所述的電渦流緩速器制動力矩無級控制器，其特 征在于所述的功率開關模塊(10)的輸入和輸出端并聯有阻容二極管保 護電路。
4、 根據權利要求2或3所述的電渦流緩速器制動力矩無級控制器， 其特征在于實施過流、過壓保護的電流檢測電路(8)和電壓檢測電路(9)的輸出端接在驅動芯片(7)的輸入端。
專利摘要本實用新型涉及一種電渦流緩速器制動力矩無級控制器。包括微型計算機(1)、驅動芯片(7)、功率開關模塊(10)、電流反饋檢測電路(8)、電壓反饋檢測電路(9)、電渦流緩速器勵磁線圈(14)以及聲報警電路(6)和光報警電路(5)組成，微型計算機(1)的輸入/輸出接口(2)接收反饋信號，經過中央處理器CPU(3)運算后再輸出脈寬調制信號或報警信號，其中脈寬調制信號由驅動芯片(7)通過功率開關模塊(10)分別控制四組電渦流緩速器勵磁線圈(14)，報警信號分別驅動聲報警電路(6)和光報警電路(5)，每組電渦流緩速器勵磁線圈(14)的電路中設置了檢測電路。
文檔編號B60L7/28GK201002525SQ20072003453
公開日2008年1月9日 申請日期2007年2月12日 優先權日2007年2月12日
發明者仁 何, 趙迎生, 陳步高 申請人:鹽城市步高汽配制造有限公司