專利名稱：一種電渦流緩速器用智能控制驅(qū)動器及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及車輛制動系統(tǒng)的輔助安全裝置，即電渦流緩速器用的控制驅(qū)動器，本發(fā)明 還涉及電渦流緩速器用的控制驅(qū)動器的控制方法，適用于大型客車、公交客車及載貨汽車。
技術(shù)背景目前電渦流緩速器的硬件部分包括定子部分有8個勵磁線圈，每2個勵磁線圈串聯(lián)為一組，8個勵磁線圈共分為4組，這4組里線圈以并聯(lián)的方式連接。定子由支架固定于殼 體上，殼體由螺栓固定于車架上。電渦流緩速器的轉(zhuǎn)子在定子的中間或者兩端，與傳動軸 串聯(lián)連接。電渦流緩速器所用的控制器主要有兩種控制方式分級控制和無級控制。這兩種方式的控制器對電渦流緩速器的本體要求是一致的，分級控制通常是對每組勵磁線圈設置一個繼電器，ECU (電控單元)控制每個繼電器的導通與斷開決定該組勵磁線圈是否工作；ECU通過控制參與工作的勵磁線圈的數(shù)目來調(diào)節(jié)制動力矩的大小。在較長距離減速制動或者下坡恒速制動時，ECU控制各組勵磁線圈依次參入工作并根據(jù)行車速度的變化控制參入工作的勵磁線圈的數(shù)目。這種分級控制方式存在以下問題(1)各組勵磁線圈的工作幾率不同導致各組勵磁線圈發(fā)熱、老化不均衡，提高了維修成本。(2)轉(zhuǎn)子盤受力不均勻，發(fā)熱后 容易變形，影響緩速器的使用壽命。(3)由于繼電器頻繁吸合，觸點壽命較低，而且制動 力無法連續(xù)均勻調(diào)節(jié)。(4)電渦流緩速器輸出的制動力矩呈現(xiàn)階躍變化，影響車輛的制動 平穩(wěn)性。目前，電渦流緩速器無論采用有級控制還是無級控制，當電渦流緩速器轉(zhuǎn)子盤的溫度 超過設定的上限值時，所采取的措施都是簡單的切斷勵磁線圈的電流，而當轉(zhuǎn)子盤溫度降 低到某一數(shù)值或者延遲多少秒后如果車輛仍然處于制動狀態(tài)則再次恢復緩速器的工作。這 種簡單的控制措施導致了不可預知的制動力矩的突變，降低了車輛的制動平穩(wěn)性和乘坐的 舒適性，嚴重的情況下還有可能釀成交通事故。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的主要目的在于針對目前電渦流緩速器在實際應用中出現(xiàn)的問題，提供了一種 基于轉(zhuǎn)子盤溫升的實時自控和加速踏板錯誤操作控制處理的電渦流緩速器用智能控制驅(qū)動 器，所述的電渦流緩速器用智能控制驅(qū)動器還針對勵磁線圈的過流和短路設計了具有自鎖 功能的過流/短路保護電路。本發(fā)明的另一目的是提供該電渦流緩速器用智能控制驅(qū)動器的控制方法。本發(fā)明電渦流緩速器用智能控制驅(qū)動器采用的技術(shù)方案是包括將若干開關(guān)信號檢測 電路及模擬信號檢測電路、無觸點智能功率器件、智能功率器件驅(qū)動電路及過流/短路保護 電路、擋位/故障/加速踏板錯誤操作指示電路及其驅(qū)動電路、加速踏板冗錯指令輸出電路、 制動車燈驅(qū)動電路分別通過I/O 口連接到微處理器；各組勵磁線圈連接無觸點智能功率器件；所述開關(guān)信號包括空擋、l擋、2擋、3擋、4擋、5擋、恒速7個手控擋位的開關(guān)信號、 ABS開關(guān)信號、車速開關(guān)信號、加速踏板開關(guān)信號；所述模擬信號包括與制動管路壓力成 正比的制動踏板模擬信號和與轉(zhuǎn)子盤溫度成正比的轉(zhuǎn)子盤溫度模擬信號。本發(fā)明電渦流緩速器用智能控制驅(qū)動器的控制方法采用的技術(shù)方案是依序包括如下 步驟(1) 微處理器實時采集車速信號、電渦流緩速器轉(zhuǎn)子盤溫度信號、制動踏板的壓力信 號、手控擋位信號、ABS信號以及加速踏板信號，計算出制動所需大小的制動力矩；(2) 微處理器根據(jù)所需大小的制動力矩輸出相應占空比的PWM信號(脈寬調(diào)制信號)，同時向擋位/故障/加速踏板錯誤操作指示電路及其驅(qū)動電路、制動車燈驅(qū)動電路以及加速踏板冗錯指令輸出電路發(fā)出相應的控制指令；G)根據(jù)控制指令操作。本發(fā)明內(nèi)置完善的過載、過溫、過壓等多種保護電路；采用離散式的結(jié)構(gòu)，將電控單 元和功率模塊各自獨立開來，電控單元安裝在駕駛室中，功率模塊安裝在汽車車底后橋上，可以大大減少電磁千擾以及環(huán)境對控制單元的影響；本發(fā)明還具有輸出接口的制動燈驅(qū)動 電路；工作狀態(tài)顯示更加直觀醒目、設計更加精巧、節(jié)省空間便于安裝。本發(fā)明控制方法采用智能SIPMOS技術(shù)，包括手動操作的緩速器制動力矩分級控制、恒速及制動踏板操作時的緩速器制動力矩無級控制、基于緩速器轉(zhuǎn)子盤溫度的實時自動控制、加速踏板操作錯誤的冗錯控制；不管是手動操作還是制動踏板操作，流過電渦流緩速 器的各個線圈的電流均相等。因此線圈老化均勻，不易損壞；轉(zhuǎn)子盤受力均勻，不易變形; 提高了緩速器的使用壽命。


下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細說明。 圖1是本發(fā)明電渦流緩速器控制驅(qū)動器的電路結(jié)構(gòu)連接框圖； 圖2是圖1中內(nèi)部開關(guān)信號整形電路； 圖3是圖1中內(nèi)部模擬信號濾波調(diào)理電路；圖4是圖1中發(fā)光二極管驅(qū)動電路及加速踏板冗錯指令輸出電路； 圖5是圖1中七段數(shù)碼管驅(qū)動電路； 圖6是圖1中的制動車燈驅(qū)動電路；圖7是圖1中智能功率器件驅(qū)動電路及過流/短路保護電路； 圖8是本發(fā)明控制方法的主程序框圖； 圖9是圖8中制動踏板子程序框圖； 圖IO是圖8中手控擋位子程序框圖。
具體實施例方式如圖1所示，本發(fā)明選用混合信號系統(tǒng)級單片機C8051F020作為微處理器1，車輛供 電系統(tǒng)6向各組勵磁線圈5和電源模塊7供電，將若干開關(guān)信號檢測電路8及模擬信號檢 測電路IO、無觸點智能功率器件4、智能功率器件驅(qū)動電路及過流/短路保護電路3、擋位/ 故障/加速踏板錯誤操作指示電路11及其驅(qū)動電路13、加速踏板冗錯指令輸出電路14、制 動車燈驅(qū)動電路2分別通過I/O 口連接到微處理器1;各組勵磁線圈5連接無觸點智能功率 器件4。檢測電路9包括開關(guān)信號檢測電路8和模擬信號檢測電路10，開關(guān)信號檢測電路8 所檢測的開關(guān)信號包括空擋、l擋、2擋、3擋、4擋、5擋、恒速7個手控擋位的開關(guān)信號、 ABS開關(guān)信號、車速開關(guān)信號、加速踏板開關(guān)信號；模擬信號檢測電路10所檢測的模擬信 號包括與制動管路壓力成正比的制動踏板模擬信號和與轉(zhuǎn)子盤溫度成正比的轉(zhuǎn)子盤溫度模 擬信號。如圖2所示，所述開關(guān)信號檢測電路8為處理開關(guān)信號的整形電路，由電阻R1、施密 特觸發(fā)器U1A、電阻R3、光電耦合器U2依次串聯(lián)，電阻R2、 R4、電容C1并接在電路中， 車速信號經(jīng)整形電路整形后作為微處理器1的定式/計數(shù)器的輸入信號。如圖3示，模擬信 號檢測電路IO為處理模擬信號的濾波調(diào)理電路，由電阻R5、 R6和電容C2、 C3構(gòu)成。制 動踏板信號和電渦流緩速器轉(zhuǎn)子盤溫度信號經(jīng)濾波調(diào)理電路濾波調(diào)整后輸入到微處理器1 作為12位ADC輸入信號。擋位/故障/加速踏板錯誤操作指示電路11的驅(qū)動電路13包括發(fā)光二極管LED驅(qū)動電 路及七段數(shù)碼管驅(qū)動電路。如圖4所示，發(fā)光二極管驅(qū)動電路由或門U14、光電耦合器U3、 限流電阻R7、 二針接口 J2及上拉電阻R8構(gòu)成。如圖5所示，七段數(shù)碼管驅(qū)動電路由4路 光電耦合器U4—U7輸入到顯示譯碼器U8，顯示譯碼器U8的輸出端經(jīng)過限流電阻R9—R15 連接到七段數(shù)碼管。手控擋位的空擋至5擋采用紅色七段數(shù)碼管顯示；勵磁線圈5故障及 其過流/短路指示采用4個紅色發(fā)光二極管；恒速工作狀態(tài)采用綠色發(fā)光二極管；發(fā)光二極管驅(qū)動電路由或門U14A、光電耦合器U3、限流電阻R7、 二針接口 J2及上拉電阻R8構(gòu)成； 七段數(shù)碼管驅(qū)動電路由4路光電耦合器U4—U7連接顯示譯碼器U8組成，顯示譯碼器U8 的輸出端經(jīng)過限流電阻R9—R15驅(qū)動七段數(shù)碼管。當轉(zhuǎn)子盤溫度進入上限溫度范圍時，用 高強度的橙色發(fā)光二極管指示，表示電渦流緩速器的控制方式進入高溫實時自動控制；誤 踩加速踏板采用上述6只發(fā)光二極管的閃爍提醒駕駛?cè)藛T；制動踏板的無級控制采用七段 數(shù)碼管顯示8來指示。制動車燈驅(qū)動電路2由光電耦合器U13、數(shù)字開關(guān)三極管Q2、智能功率器件、二針接 口J1、跳線JP1、瞬態(tài)抑制二極管D4、隔離二極管D5、電阻R34、 R35、 R36、 R37、 R38、 R39構(gòu)成，如圖6所示，制動車燈信號由微處理器1給出，經(jīng)電阻R34輸入到所述的制動 車燈驅(qū)動電路2;電阻R34與光電耦合器U13串聯(lián)連接；光電耦合器U13的輸出端經(jīng)電阻 R35上拉到+5V電源；二針接口 Jl與跳線JP1并聯(lián)且均連接到光電耦合器的輸出端，二針 接口 Jl允許把所述的制動燈信號連接到其它的制動燈驅(qū)動電路；跳線JP1與電阻R36串聯(lián) 連接后把光電耦合器U13的輸出信號輸入到數(shù)字開關(guān)管Q2;數(shù)字開關(guān)管Q2的集電極經(jīng)電 阻R37連接到+5V電源；瞬態(tài)抑制二極管D4并聯(lián)于數(shù)字開關(guān)管Q2的集電極和發(fā)射極之間； 數(shù)字開關(guān)管Q2的集電極輸出經(jīng)電阻R38連接到智能功率器件4的輸入端；智能功率器件4 的電源端連接+24V電源，輸出端3腳和5腳并聯(lián)連接制動燈，第4腳經(jīng)隔離二極管D5和 電阻R39接地。當制動車燈用所述電渦流緩速器用智能控制驅(qū)動器進行控制、驅(qū)動時，可 用跳線帽將跳線JP1短接；如果制動車燈由其他電路控制，則將跳線JP1斷開，從二針接口 Jl輸出控制信號。所述的電渦流緩速器用智能控制驅(qū)動器含有四路智能功放器件4、智能功放器件驅(qū)動電 路及過流/短路保護電路3。每路智能功放器件驅(qū)動電路由光電耦合器U9、與門U10A、 NPN 數(shù)字晶體管Q1、瞬態(tài)抑制二極管D1、無觸點智能功率器件、電阻R24、 R25、 R26、 R30、 R31、 R32、續(xù)流二極管D3和隔離二極管D2構(gòu)成。如圖7所示，有4路無觸點智能功率器 件4和智能功率器件驅(qū)動電路及過流/短路保護電路3，每路電路由光電耦合器U9、與門 U10A、 NPN數(shù)字晶體管Q1、瞬態(tài)抑制二極管D1、智能功率器件、電阻R24、 R25、 R26、 R30、 R31、 R32、續(xù)流二極管D3和隔離二極管D2構(gòu)成；過流及短路保護電路由電壓比較 器U12、 D鎖存器Ull、電位器R33、電阻R27、 R28、 R29、電容C4構(gòu)成；微處理器1輸 出的PWM信號經(jīng)電阻R24輸入到所述的智能功率器件驅(qū)動電路及過流/短路保護電路3電 阻R24與光電耦合器U9串聯(lián)連接；光電耦合器U9的輸出端經(jīng)電阻R25上拉到+5V電源并 連接到與門U10A的一個輸入端；與門U10A的輸出端經(jīng)電阻R30連接到NPN數(shù)字晶體管Ql的基極；NPN數(shù)字晶體管Ql的集電極經(jīng)電阻R31上拉到+5V電源；瞬態(tài)抑制二極管 Dl并聯(lián)于NPN數(shù)字晶體管Q1的集電極和發(fā)射極之間；NPN數(shù)字晶體管Q1的集電極輸出 端經(jīng)電阻R32連接到無觸點智能功率器件4的輸入端；續(xù)流二極管D3與電渦流緩速器勵磁 線圈L并聯(lián)，過流及短路檢測信號取自電阻R的電壓Vis， Vis作為比較器U12的輸入信號， 比較器U12的基準電壓由+5V電源、電位器R33、電阻R27、電容C4和地來設定；比較器U12的輸出連接到D鎖存器Ull的時鐘信號輸入端，D鎖存器的輸出5連接到與門U10A 的另一個輸入端，輸出端Q經(jīng)過電阻R29輸入到微處理器1。其中無觸點智能功率器件4 的第四引腳所接電阻R26上的電壓Vis用來對電渦流緩速器的線圈電流進行檢測。具有自 鎖功能的過流及短路保護電路由電壓比較器U12、 D鎖存器Ull、電位器R33、電阻R27、 R28、 R29、電容C4構(gòu)成。比較器的輸入電壓信號來自Vis，基準電壓根據(jù)設計要求由+5V 電源、電位器R33、電阻R27、電容C4和地來設定，因此流過電渦流緩速器線圈的最大電 流是可以調(diào)整的。當流過電渦流緩速器線圈的電流超過設定值時，D鎖存器U11的Q端輸出高電平，D鎖存器Ull的S端輸出低電平。^端輸出的低電平用于封鎖微處理器向智能 功放輸出的PWM信號;Q端輸出的高電平向故障指示電路發(fā)出指令，同時輸入到微處理器， 通知微處理器禁止向該線圈輸出PWM信號。手控擋位信號與加速踏板信號經(jīng)過如圖2所示的開關(guān)信號整形電路連接到C8051F020 的I/O端口 P3;車速信號經(jīng)過如圖2所示的開關(guān)信號整形電路連接到C8051F020的P0端口 的P0.4，其中P0.4經(jīng)C8051F020內(nèi)部的交叉開關(guān)分配給定時/計數(shù)器T2，作為T2計數(shù)器的 外部計數(shù)脈沖輸入端；ABS信號經(jīng)過如圖2所示的開關(guān)信號整形電路輸入到C8051F020的 P0端口的P0.5, P0.5未被C8051F020的內(nèi)部交叉開關(guān)分配，可作為普通I/O端口引腳使用 并配置為數(shù)字輸入方式；制動踏板壓力信號、轉(zhuǎn)子盤溫度信號分別經(jīng)過如圖3所示的濾波 調(diào)理信號連接到C8051F020的模擬信號輸入端AINO和AIN1。當轉(zhuǎn)子盤溫度進入設定的上限溫度范圍時，C8051F020微處理器向P2端口的引腳P2.0 發(fā)出狀態(tài)顯示指令，P2.0經(jīng)過圖4所示的電路驅(qū)動高強度的橙色發(fā)光二極管；當電渦流緩 速器工作在恒速擋時，C8051F020微處理器向P2端口的P2.1發(fā)出狀態(tài)指示指令，P2.1通過 圖4所示的電路驅(qū)動恒速指示發(fā)光二極管。當4組勵磁線圈中的任意一組或幾組出現(xiàn)過流/ 短路時，C8051F020微處理器向P2端口的P2.4、 P2.5、 P2.6、 P2.7中的相應引腳發(fā)出故障 指示指令，這四個引腳分別通過圖4所示的電路連接四個高強度的紅色發(fā)光二極管。當加 速踏板操作錯誤時，C8051F020微處理器向P2端口的P2.0、 P2.1、 P2.4、 P2.5、 P2.6、 P2.7發(fā)出控制指令，使6個發(fā)光二極管不斷閃爍；同時向端口P0的P0.7發(fā)出指令，P0.7通過如 圖4所示的電路向發(fā)動機油門控制單元發(fā)出控制指令。如圖1和圖5，當駕駛?cè)藛T采用手控方式對電渦流緩速器進行有級控制時，C8051F020 微處理器向端口 Pl的Pl.O、 Pl.l、 P1.2、 P1.3發(fā)出擋位顯示指令，Pl.O、 Pl.l、 P1.2、 P1.3 分別連接圖5的光電耦合器的輸入端；當駕駛?cè)藛T采用制動踏板對電渦流緩速器進行無級 控制時，C8051F020微處理器向Pl.O、 Pl.l、 P1.2、 P1.3發(fā)出顯示8的BCD代碼。如圖1和圖6，當緩速器處于工作狀態(tài)時，C8051F020微處理器向端口 PO的P0.6引腳 發(fā)出制動車燈控制信號，P0.6通過如圖6所示的電路驅(qū)動制動車燈或者向其他制動燈驅(qū)動 電路發(fā)出控制指令。如果用所述的電渦流緩速器用控制驅(qū)動器進行制動燈的驅(qū)動，可以用 跳線帽將跳線JP1連接，如果用其它電路驅(qū)動制動燈，則將跳線JP1斷開，從接口 Jl輸出 控制信號。智能功率器件選用了BTS550P。如圖1和圖7， C8051F020微處理器通過內(nèi)部交叉開關(guān)將端口 PO的PO.O、 PO.l、 P0.2、 P0.3配置為PWM信號(脈沖調(diào)制信號)輸出端，每個PWM信號輸出通過如圖7所示的電 路驅(qū)動電渦流緩速器的一組勵磁線圈。在圖7所示電路中，電壓Vis與智能功率器件BTS550P 輸出電流即流過勵磁線圈的電流成正比，Vis作為電壓比較器Un輸入電壓，1112的參考電 壓由+5V電源、電位器R33、電阻R27和電容C4提供，由于采用了電位器R33，因此參考 電壓可調(diào)。當勵磁線圈的電流小于設計的最大值時，Vis小于參考電壓，比較器輸出低電平，鎖存器的Q輸出低電平而g輸出高電平，與門U10A打開，PWM信號可以通過與門驅(qū)動智能功率器件BTS550P;當勵磁線圈的電流大于設計的最大值時，Vis大于參考電壓，比較器Q輸出高電平而g輸出低電平，封鎖與門U10A使微處理器C8051F020輸出的PWM信號不能驅(qū)動智能功器件BTS550P，從而實現(xiàn)自鎖功能。鎖存器Q輸出的信號連接C8051F020 的端口P4， C8051F020實時采集端口P4的數(shù)值，發(fā)現(xiàn)高電平時，便不再向相應的勵磁線圈 輸出PWM信號，實現(xiàn)了對勵磁線圈和智能功率器件的雙重保護。如圖8、圖9和圖10，電渦流緩速器智能控制驅(qū)動器的控制方法是首先微處理器1實 時釆集車速信號、電渦流緩速器轉(zhuǎn)子盤溫度信號、制動踏板的壓力信號、手控擋位信號、 ABS信號以及加速踏板信號，計算出制動所需大小的制動力矩；然后微處理器l根據(jù)所需 大小的制動力矩輸出相應占空比的PWM信號，同時向擋位/故障/加速踏板錯誤操作指示電 路11及其驅(qū)動電路13、制動車燈驅(qū)動電路2以及加速踏板冗錯指令輸出電路14發(fā)出相應 的控制指令;最后根據(jù)控制指令操作。在下面五種情況下微處理器1輸出占空比為0的PWM信號(l)車速低于設定值；(2) ABS控制器發(fā)出制動輪抱死信號；(3)緩速器不工作；(4) 汽車蓄電池電壓低于設定值。操作制動時如果踩下加速踏板，微處理器1將通過加速踏板冗錯指令輸出電路14向發(fā) 動機油門控制單元發(fā)出封鎖指令，使車輛不能加速，同時向擋位/故障/加速踏板錯誤操作指示電路11及其驅(qū)動電路13發(fā)出指令，使6個發(fā)光二極管同時處于閃爍狀態(tài)，提醒加速踏板出現(xiàn)操作錯誤。制動時如果用手控開關(guān)控制制動擋位時，其控制方法包括(1) 當車速低于設定值時輸出占空比為O的PWM信號；(2) 緩速器由空進入某一擋位，則微處理器1輸出的PWM信號以0占空比為起點， 以該擋位下PWM信號的最大占空比的某一百分比為增量，在規(guī)定時間內(nèi)遞增到該擋位所對 應的最大占空比；(3) 緩速器由某一低擋位進入某一高擋位，則微處理器1輸出的PWM信號以所述低 擋的PWM信號的占空比為起點，以所述低擋的PWM信號與所述高擋的PWM信號占空比 之差的某一百分比為增量，在規(guī)定時間內(nèi)遞增到高擋所對應的最大占空比；(4) 緩速器由某一高擋進入某一低擋，則微處理器1輸出的PWM信號以所述高擋的 PWM信號的占空比為起點，以所述低擋的PWM信號與所述高擋的PWM信號占空比之差 的某一百分比為減量，在規(guī)定時間內(nèi)遞減到低擋所對應的最大占空比；(5) 緩速器由空擋進入恒速狀態(tài)，則微處理器1輸出的PWM信號以1擋PWM信號 占空比的某一百分比為起點，根據(jù)車速變化連續(xù)調(diào)整PWM信號的占空比；(6) 緩速器從某一擋位進入恒速狀態(tài)，則微處理器1輸出的PWM信號以該擋位的PWM 信號的占空比為起點，根據(jù)車速變化連續(xù)調(diào)整PWM信號的占空比；(7) 當緩速器轉(zhuǎn)子盤的溫度進入設定的上限溫度范圍時，手動控制模式進入實時自動 控制模式。當用制動踏板控制緩速器制動擋位時，其方法有-(1) 微處理器1根據(jù)制動踏板的制動壓力信號、車速信號和ABS信號計算PWM信號 的占空比，在制動踏板的自由行程結(jié)束以及主制動器進入工作狀態(tài)后微處理器1輸出占空 比為100。/。的PWM信號，使得緩速器以滿負荷工作狀態(tài)與主制動器同時進行工作；(2) 當電渦流緩速器轉(zhuǎn)子盤溫度上升到設定的上限溫度范圍時，由制動踏板控制模式 進入實時自動控制模式。上述的實時自動控制模式包括在轉(zhuǎn)子盤的溫度進入設定的上限溫度范圍之前，微處 理器1輸出的PWM信號的占空比受手控擋位或者制動管路壓力、車速信號和ABS信號的控制；當微處理器(1)檢測到轉(zhuǎn)子盤的溫度進入設定的上限溫度范圍時，微處理器l忽略 手控擋位信號(不包括空擋)和制動管路壓力信號，微處理器1根據(jù)轉(zhuǎn)子盤的溫度、車速 信號、ABS信號自動調(diào)節(jié)PWM信號的占空比，使轉(zhuǎn)子盤溫度與勵磁線圈的電流之間維持 動態(tài)平衡；當微處理器1檢測ABS信號時，則保存當前PWM信號的狀態(tài)并輸出占空比為 0的PWM信號；當ABS信號消失后恢復所保存的狀態(tài)；微處理器1檢測到0擋位且制動 管路的壓力為零時，則電渦流緩速器退出制動狀態(tài)。 控制方法的的具體操作步驟如下(1) 起始步驟IOO后進入步驟IOI，微處理器進行程序初始化。(2) 檢測車速是否低于設定植的步驟102。如果檢測到的車速小于5Km，則轉(zhuǎn)入步驟 106，終止緩速器工作，再轉(zhuǎn)入步驟108，返回步驟102;如果檢測到的車速大于5Km，則 轉(zhuǎn)入步驟103。(3) 步驟103檢測制動踏板是否有信號。是，則轉(zhuǎn)入制動踏板子程序；否，則轉(zhuǎn)入步 驟105。(4) 步驟105判斷是否有手控信號。是，則轉(zhuǎn)入手控擋位程序；否，則轉(zhuǎn)入步驟106。(5) 由步驟103轉(zhuǎn)入制動踏板子程序后，進入步驟109。步驟109輸出制動燈控制信 號，然后進入步驟110對電渦流轉(zhuǎn)子盤的溫度進行判斷。當轉(zhuǎn)子盤的溫度<設定值時，轉(zhuǎn) 入步驟123;當轉(zhuǎn)子盤的溫度^設定值時，轉(zhuǎn)入步驟lll，電渦流緩速器進入基于轉(zhuǎn)子盤溫 度的實時自控方式。(6) 步驟123根據(jù)制動踏板的壓力信號計算PWM信號的占空比，之后轉(zhuǎn)入步驟124 輸出PWM信號，然后進入步驟125檢測是否有加速踏板信號。有，則轉(zhuǎn)入步驟127發(fā)出油 門控制指令；否，則轉(zhuǎn)入步驟126清楚油門控制指令。(7) 步驟128對線圈進行過流/短路故障進行判斷。然后進入步驟129判斷是否有ABS 信號。有ABS信號則進入步驟130進行保存當前的PWM信號的占空比并終止緩速器工作， 然后進入步驟131等待ABS信號的消失，當ABS信號消失后進入步驟132恢復保存的P W M信號，最后進入步驟133返回到步驟102。如果沒有ABS信號，則直接由步驟129進入 步驟133返回步驟102。(8) 步驟110如果檢測的轉(zhuǎn)子盤溫度^設定值，則轉(zhuǎn)入步驟111減小PWM信號的占 空比，然后進入步驟112進行過流/短路判斷。(9) 步驟113進行判斷是否有加速踏板信號。有，則轉(zhuǎn)入步驟114發(fā)出油門控制指令; 否，則進入步驟115清楚油門控制指令。(10) 步驟116判斷是否有ABS信號。有ABS信號則進入步驟117保存當前的PWM 信號并終止緩速器工作，然后進入步驟118等待ABS信號消失，當ABS信號消失后進入步 驟119恢復保存的ABS信號，再由步驟119進入步驟120判斷主制動器是否作用；如果沒 有ABS信號，則由步驟116直接進入步驟120。(11) 步驟120再次對制動踏板信號進行判斷。如果沒有制動踏板信號，則轉(zhuǎn)到步驟 133返回到步驟102;如果有制動踏板信號，則轉(zhuǎn)入步驟121判斷轉(zhuǎn)子盤溫度是否》設定的 上限。如果轉(zhuǎn)子盤溫度》設定上限值，則轉(zhuǎn)入步驟lll;如果轉(zhuǎn)子盤溫度<設定上限值，則 轉(zhuǎn)入步驟122增大PWM信號占空比，然后轉(zhuǎn)入步驟112。(12) 程序由步驟105轉(zhuǎn)入手控擋位程序后，進入步驟134輸出制動燈控制信號。然 后進入步驟135判斷轉(zhuǎn)子盤溫度是否^設定的上限值。如果轉(zhuǎn)子盤溫度<設定值上限值， 則進入步驟149，根據(jù)手控擋位信號確定PWM信號占空比；之后進入步驟150輸出PWM 信號，再進入步驟151對勵磁線圈進行是否過流/短路判斷。然后進入步驟152檢測是否有 加速踏板信號。有，則轉(zhuǎn)入步驟153發(fā)出油門控制指令，然后進入步驟155返回步驟102; 否，則轉(zhuǎn)入步驟154清楚油門控制指令，之后進入步驟155返回步驟102。如果轉(zhuǎn)子盤溫度 》設定上限值，則進入步驟136。(13) 當程序由步驟135進入步驟136后，微處理器減小PWM信號的占空比，然后進 入步驟137進行勵磁線圈的過流/短路判斷。(14) 步驟138檢測是否有加速踏板信號。有，則轉(zhuǎn)入步驟140發(fā)出油門控制指令， 然后進入步驟141;否，則轉(zhuǎn)入步驟139清楚油門控制指令，之后進入步驟141。(15) 步驟141對是否有主制動器的制動踏板壓力信號進行判斷。沒有制動踏板壓力 信號，則轉(zhuǎn)入步驟145判斷是否有手控擋位信號；有制動踏板壓力信號，則轉(zhuǎn)入步驟142 判斷是否有ABS信號。(16) 步驟145對是否手控擋位信號進行判斷。有手控擋位信號則轉(zhuǎn)入步驟147;沒 有手控擋位信號則轉(zhuǎn)入步驟155返回步驟102。(17) 步驟142判斷是否有ABS信號。有ABS信號，則轉(zhuǎn)入步驟143保存當前PWM 信號占空比并停止緩速器工作，然后轉(zhuǎn)入步驟144等待ABS信號消失，當ABS信號消失后 轉(zhuǎn)入步驟146恢復保存的PWM信號占空比并進入步驟147。沒有ABS信號，則直接轉(zhuǎn)入 步驟147。(18) 步驟147對轉(zhuǎn)子盤溫度作出判斷。當轉(zhuǎn)子盤溫度》設定值上限時，返回步驟136; 當轉(zhuǎn)子盤溫度<設定值上限時，轉(zhuǎn)入步驟148增大PWM信號占空比，然后返回步驟137。
權(quán)利要求
1.一種電渦流緩速器用智能控制驅(qū)動器，包括將若干開關(guān)信號檢測電路(8)及模擬信號檢測電路(10)、無觸點智能功率器件(4)、智能功率器件驅(qū)動電路及過流/短路保護電路(3)、擋位/故障/加速踏板錯誤操作指示電路(11)及其驅(qū)動電路(13)、加速踏板冗錯指令輸出電路(14)、制動車燈驅(qū)動電路(2)分別通過I/O口連接到微處理器(1)；各組勵磁線圈(5)連接無觸點智能功率器件(4)；其特征在于所述開關(guān)信號包括空擋、1擋、2擋、3擋、4擋、5擋、恒速7個手控擋位的開關(guān)信號、ABS開關(guān)信號、車速開關(guān)信號、加速踏板開關(guān)信號；所述模擬信號包括與制動管路壓力成正比的制動踏板模擬信號和與轉(zhuǎn)子盤溫度成正比的轉(zhuǎn)子盤溫度模擬信號。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種電渦流緩速器用智能控制驅(qū)動器，其特征在于所述開關(guān)信 號檢測電路(8)為處理開關(guān)信號的整形電路，由電阻R1、施密特觸發(fā)器U1A、電阻R3、 光電耦合器U2依次串聯(lián)，電阻R2、 R4、電容C1并接在電路中，車速信號經(jīng)整形電路整 形后作為微處理器(1)的定時/計數(shù)器的輸入信號；所述模擬信號檢測電路(10)為處理 模擬信號的濾波調(diào)理電路，由電阻R5、 R6和電容C2、 C3構(gòu)成，制動踏板信號和電渦流緩 速器轉(zhuǎn)子盤溫度信號經(jīng)濾波調(diào)理電路濾波調(diào)整后輸入到微處理器(1)作為12位ADC輸入 信號。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種電渦流緩速器用智能控制驅(qū)動器，其特征在于手控擋位的 空擋至5擋采用紅色七段數(shù)碼管；勵磁線圈(5)故障指示采用4個紅色發(fā)光二極管；恒速 工作狀態(tài)采用綠色發(fā)光二極管；發(fā)光二極管驅(qū)動電路由或門U14A、光電耦合器U3、限流 電阻R7、 二針接口 J2及上拉電阻R8構(gòu)成；七段數(shù)碼管驅(qū)動電路由4路光電耦合器U4— U7連接顯示譯碼器U8組成，顯示譯碼器U8的輸出端經(jīng)過限流電阻R9—R15驅(qū)動七段數(shù) 碼管。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種電渦流緩速器用智能控制驅(qū)動器，其特征在于制動車燈驅(qū) 動電路(2)的電阻R34與光電耦合器U13串聯(lián)連接；光電耦合器U13的輸出端經(jīng)電阻R35 上拉到+5V電源；二針接口 J1與跳線JP1并聯(lián)且均連接到光電耦合器的輸出端，二針接口 Jl把制動燈信號連接到其它的制動燈驅(qū)動電路；跳線JP1與電阻R36串聯(lián)連接后把光電耦 合器U13的輸出信號輸入到數(shù)字開關(guān)管Q2;數(shù)字開關(guān)管Q2的集電極經(jīng)電阻R37連接到+5V 電源；瞬態(tài)抑制二極管D4并聯(lián)于數(shù)字開關(guān)管Q2的集電極和發(fā)射極之間；數(shù)字開關(guān)管Q2 的集電極輸出經(jīng)電阻R38連接到智能功率器件(4)的輸入端；智能功率器件(4)的電源 端連接+24V電源，輸出端3腳和5腳并聯(lián)連接制動燈，第4腳經(jīng)隔離二極管D5和電阻R39 接地。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種電渦流緩速器用智能控制驅(qū)動器，其特征在于有4路無觸 點智能功率器件(4)和智能功率器件驅(qū)動電路及過流/短路保護電路(3)，每路電路由光 電耦合器U9、與門U10A、 NPN數(shù)字晶體管Q1、瞬態(tài)抑制二極管D1、智能功率器件、電 阻R24、 R25、 R26、 R30、 R31、 R32、續(xù)流二極管D3和隔離二極管D2構(gòu)成；過流及短路 保護電路由電壓比較器U12、 D鎖存器Ull、電位器R33、電阻R27、 R28、 R29、電容C4 構(gòu)成；微處理器(1)輸出的PWM信號經(jīng)電阻R24輸入到所述的智能功率器件(4)驅(qū)動 電路及過流/短路保護電路(3)，電阻R24與光電耦合器U9串聯(lián)連接；光電耦合器U9的 輸出端經(jīng)電阻R25連接到+5V電源并連接到與門U10A的一個輸入端；與門U10A的輸出 端經(jīng)電阻R30連接到NPN數(shù)字晶體管Ql的基極；NPN數(shù)字晶體管Ql的集電極經(jīng)電阻 R31上拉到+5V電源；瞬態(tài)抑制二極管Dl并聯(lián)于NPN數(shù)字晶體管Ql的集電極和發(fā)射極 之間；NPN數(shù)字晶體管Q1的集電極輸出端經(jīng)電阻R32連接到無觸點智能功率器件(4)的 輸入端；續(xù)流二極管D3與電渦流緩速器勵磁線圈L并聯(lián)，過流及短路檢測信號取自電阻R 的電壓Vis， Vis作為比較器U12的輸入信號，比較器U12的基準電壓由+5V電源、電位器 R33、電阻R27、電容C4和地來設定；比較器U12的輸出連接到D鎖存器Ull的時鐘信號輸入端，D鎖存器的輸出g連接到與門U10A的另一個輸入端，輸出端Q經(jīng)過電阻R29輸入到微處理器(1)。
6. —種電渦流緩速器用智能控制驅(qū)動器的控制方法，其特征在于依序包括如下步驟(1) 微處理器(1)實時采集車速信號、電渦流緩速器轉(zhuǎn)子盤溫度信號、制動踏板的 壓力信號、手控擋位信號、ABS信號以及加速踏板信號，計算出制動所需大小的制動力矩；(2) 微處理器(1)根據(jù)所需大小的制動力矩輸出相應占空比的PWM信號(脈寬調(diào) 制信號)，同時向擋位/故障/加速踏板錯誤操作指示電路(11)及其驅(qū)動電路(13)、制動車 燈驅(qū)動電路(2)以及加速踏板冗錯指令輸出電路(14)發(fā)出相應的控制指令；(3) 根據(jù)控制指令操作。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種電渦流緩速器用智能控制驅(qū)動器的控制方法，其特征在于 步驟(3)中操作制動時如果踩下加速踏板，微處理器(1)將通過加速踏板冗錯指令輸出 電路(14)向發(fā)動機油門控制單元發(fā)出封鎖指令，使車輛不能加速；同時向擋位/故障/加速 踏板錯誤操作指示電路(11)發(fā)出指令，使6個發(fā)光二極管同時處于閃爍狀態(tài)，提醒加速 踏板出現(xiàn)操作錯誤；步驟G)中制動時如果用手控開關(guān)控制制動擋位時，其控制方法包括:(1) 當車速低于設定值時輸出占空比為O的PWM信號；(2) 緩速器由空擋進入某一擋位，則微處理器(1)輸出的PWM信號；以O占空比為起點，以該擋位下PWM信號的最大占空比的某一百分比為增量，在規(guī)定時間內(nèi)遞增到該 擋位所對應的最大占空比；(3) 緩速器由某一低擋位進入某一高擋位，則微處理器(1)輸出的PWM信號以所述 低擋的PWM信號的占空比為起點，以所述低擋的PWM信號與所述高擋的PWM信號占空 比之差的某一百分比為增量，在規(guī)定時間內(nèi)遞增到所述高擋對應的最大占空比；(4) 緩速器由某一高擋進入某一低擋，則微處理器(1)輸出的PWM信號以所述高擋 的PWM信號的占空比為起點，以所述低擋的PWM信號與所述高擋的PWM信號占空比之 差的某一百分比為減量，在規(guī)定時間內(nèi)遞減到所述低擋對應的最大占空比；(5) 緩速器由空擋進入恒速狀態(tài)，則微處理器(1)輸出的PWM信號以1擋PWM信 號占空比的某一百分比為起點，根據(jù)車速變化連續(xù)調(diào)整PWM信號的占空比；(6) 緩速器從某一擋位進入恒速狀態(tài)，則微處理器(1)輸出的PWM信號以該擋位的 PWM信號的占空比為起點，根據(jù)車速變化連續(xù)調(diào)整PWM信號的占空比；(7) 當緩速器轉(zhuǎn)子盤的溫度進入設定的上限溫度范圍時，手動控制模式進入實時自動 控制模式。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種電渦流緩速器用智能控制驅(qū)動器的控制方法，其特征在于 步驟(3)中當用制動踏板控制緩速器制動擋位時，其方法有(1) 微處理器(1)根據(jù)制動踏板的制動壓力信號、車速信號和ABS信號計算PWM 信號的占空比，在制動踏板的自由行程結(jié)束以及主制動器進入工作狀態(tài)后微處理器(1)輸 出占空比為100n/。的PWM信號，使得緩速器以滿負荷的工作狀態(tài)與主制動器同時進行工作；(2) 當電渦流緩速器轉(zhuǎn)子盤溫度上升到設定的上限溫度范圍時，由制動踏板控制模式 進入實時自動控制模式。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7、 8所述的一種電渦流緩速器用智能控制驅(qū)動器的控制方法，其特征在 于在轉(zhuǎn)子盤的溫度進入設定的上限溫度范圍之前，微處理器(1)輸出的PWM信號的占 空比受手控擋位或者制動管路壓力、車速信號和ABS信號的控制；當微處理器(1)檢測 到轉(zhuǎn)子盤的溫度進入設定的上限溫度范圍時，微處理器(1)將忽略手控擋位信號和制動管 路壓力信號而進入實時自動控制模式，微處理器(1)根據(jù)轉(zhuǎn)子盤的溫度、車速信號、ABS 信號自動調(diào)節(jié)PWM信號的占空比，使轉(zhuǎn)子盤溫度與勵磁線圈的電流之間維持動態(tài)平衡； 當微處理器(l)檢測ABS信號時，則保存當前PWM信號的狀態(tài)并輸出占空比為0的PWM 信號；當ABS信號消失后恢復所保存的狀態(tài)；微處理器(1)檢測到O擋位且制動管路的 壓力為零時，則電渦流緩速器退出制動狀態(tài)。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種電渦流緩速器用智能控制驅(qū)動器的控制方法，其特征在于:在以下5種情況下，微處理器(1)輸出占空比為O的PWM信號-(1) 車速低于設定值；(2) ABS控制器發(fā)出制動輪抱死信號；(3) 緩速器不工作；(4) 汽車蓄電池電壓低于設定值。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電渦流緩速器用智能控制驅(qū)動器及其控制方法，開關(guān)信號包括空擋、1擋、2擋、3擋、4擋、5擋、恒速7個手控擋位的開關(guān)信號、ABS開關(guān)信號、車速開關(guān)信號、加速踏板開關(guān)信號；模擬信號包括制動踏板模擬信號和轉(zhuǎn)子盤溫度模擬信號，微處理器實時采集信號，計算出制動所需大小的制動力矩輸出相應占空比的PWM信號，同時指示電路及其驅(qū)動電路、制動車燈驅(qū)動電路以及加速踏板冗錯指令輸出電路發(fā)出相應的控制指令；采用離散式的結(jié)構(gòu)，將電控單元和功率模塊各自獨立開來，節(jié)省空間，便于安裝，線圈不易損壞；轉(zhuǎn)子盤受力均勻不易變形；提高了緩速器的使用壽命。
文檔編號H02P15/00GK101239590SQ20081001962
公開日2008年8月13日 申請日期2008年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月10日
發(fā)明者仁 何, 楊效軍, 江蘊梅 申請人:江蘊梅