一种电涡流缓速器的智能控制器论文和设计-向言国

全文摘要

本实用新型公开了一种电涡流缓速器的智能控制器，包括MCU处理器、开关信号输入单元、车速信号输入单元、ABS信号输入单元、缓速器线圈温度信号输入单元、CAN网络通信单元、缓速器状态显示器、制动信号输出单元、缓速器线圈控制电路、缓速器线圈电流信号输入单元和缓速器线圈电流信号输出单元，本实用新型是提供一种能够根据输入手拨开关或气压开关信号、车速信号、ABS信号、缓速器线圈温度信号、缓速器线圈电压信号、缓速器线圈电流信号等的智能控制电涡流缓速器工作的控制器。目的在于使电涡流缓速器更加平稳、安全、可靠的运行。

主设计要求

1.一种电涡流缓速器的智能控制器，包括MCU处理器、开关信号输入单元、车速信号输入单元、ABS信号输入单元、缓速器线圈温度信号输入单元、CAN网络通信单元、缓速器状态显示器、制动信号输出单元、缓速器线圈控制电路、缓速器线圈电流信号输入单元和缓速器线圈电流信号输出单元；其特征在于，所述MCU处理器分别连接开关信号输入单元、车速信号输入单元、ABS信号输入单元、缓速器线圈温度信号输入单元、CAN网络通信单元、缓速器状态显示器、制动信号输出单元、缓速器线圈控制电路、缓速器线圈电流信号输入单元和缓速器线圈电流信号输出单元。

设计方案

2.根据权利要求1所述的一种电涡流缓速器的智能控制器，其特征在于，所述MCU处理器与缓速器状态显示器之间通过LIN通信线路连接。

3.根据权利要求1所述的一种电涡流缓速器的智能控制器，其特征在于，所述缓速器线圈控制电路包括供电电压采样模块、负载电流采样模块、输出电压采样模块、芯片U6和缓速器线圈L，MCU处理器分别连接供电电压采样模块、负载电流采样模块和输出电压采样模块，MCU处理器还连接三极管Q2的基极，三极管Q2的集电极连接电阻R17，电阻R17的另一端连接电容C18和芯片U6的脚3，芯片U6的脚4连接电源端battery，芯片U6的脚5连接负载电流采样模块的输入端，输出电压采样模块还连接二极管D8的阴极、芯片U6的脚1、缓速器线圈L、芯片U6的脚2、芯片U6的脚6和芯片U6的脚7，缓速器线圈L的另一端接地。

4.根据权利要求3所述的一种电涡流缓速器的智能控制器，其特征在于，所述芯片U6的型号为BTS50055。

5.根据权利要求1-4任一所述的一种电涡流缓速器的智能控制器，其特征在于，所述开关信号输入单元中的开关为手拨开关或气压开关。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及一种控制器，具体是一种电涡流缓速器的智能控制器。

背景技术

国家标准GB7258《机动车运行安全技术条件》中已明确规定车长大于9m的客车必须装备缓速器及其他辅助制动装置；国家标准GB12676-2014《商用车辆和挂车制动系统技术要求及试验方法》中对车辆的缓速制动性能提出更加严格的要求。随着国家政策的重视及终端客户的强烈需求，缓速器制动系统在车辆上的运用将越来越广泛。而电涡流缓速器，是一种大中型车辆高效制动辅助装置，通过与定子和转子之间的磁场作用达到车辆减速的目的。它有低速大扭矩、维护保养简单、可靠性高等特点。

电涡流缓速器现大多采用大电流继电器控制，继电器具有寿命短的缺点，且继电器触点容易烧蚀影响可靠性。采用继电器控制方式的无法实现短路保护、温度保护等功能。

现有缓速器状态指示灯由控制器直接连接控制，显示状态越多，线束越多，成本越高，可靠性越差。（本实用新型智能控制器的缓速器状态显示器采用LIN总线通信连接，仅需一根线连接，节省线束，成本低，且线间干扰少，传输距离长。）

CAN总线是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络，已经成为汽车控制系统的标准总线。具有实时性强、传输距离较远、抗电磁干扰能力强、成本低等优点。具有CAN通信功能的缓速器控制器通过CAN总线与ABS、BMS、仪表、发动机等车载设备进行信息交互。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种电涡流缓速器的智能控制器，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种电涡流缓速器的智能控制器，包括MCU处理器、开关信号输入单元、车速信号输入单元、ABS信号输入单元、缓速器线圈温度信号输入单元、CAN网络通信单元、缓速器状态显示器、制动信号输出单元、缓速器线圈控制电路、缓速器线圈电流信号输入单元和缓速器线圈电流信号输出单元；所述MCU处理器分别连接开关信号输入单元、车速信号输入单元、ABS信号输入单元、缓速器线圈温度信号输入单元、CAN网络通信单元、缓速器状态显示器、制动信号输出单元、缓速器线圈控制电路、缓速器线圈电流信号输入单元和缓速器线圈电流信号输出单元。

作为本实用新型的进一步技术方案：所述MCU处理器与缓速器状态显示器之间通过LIN通信线路连接。

作为本实用新型的进一步技术方案：所述缓速器线圈控制电路包括供电电压采样模块、负载电流采样模块、输出电压采样模块、芯片U6和缓速器线圈L，MCU处理器分别连接供电电压采样模块、负载电流采样模块和输出电压采样模块，MCU处理器还连接三极管Q2的基极，三极管Q2的集电极连接电阻R17，电阻R17的另一端连接电容C18和芯片U6的脚3，芯片U6的脚4连接电源端battery，芯片U6的脚5连接负载电流采样模块的输入端，输出电压采样模块还连接二极管D8的阴极、芯片U6的脚1、缓速器线圈L、芯片U6的脚2、芯片U6的脚6和芯片U6的脚7，缓速器线圈L的另一端接地。

作为本实用新型的进一步技术方案：所述芯片U6的型号为BTS50055。

作为本实用新型的进一步技术方案：所述开关信号输入单元中的开关为手拨开关或气压开关。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：1、缓速器线圈控制采用高边控制输出，当缓速器线圈异常搭铁或者异常接地，可断开输出，保护电池供电系统，避免车辆供电异常，更加安全可靠。2、由于缓速器线圈温度上升，线圈内阻变大，恒压输出会造成制动效果变差。本实用新型采用了恒流控制技术，由于缓速器线圈温度上升，线圈内阻变大时，采用PWM控制动态调节输出电压，保持输出电流恒定，使得缓速器制动效果更加一致，平稳，安全。3、采集ABS信号，当ABS有信号输入时，智能控制器关闭输出，更加安全。采集车速信号，当车速小于5Km\/h时，智能控制器关闭输出，更加智能，节能环保。4、舒适性与安全性兼顾，根据手拨开关或气压开关的1档、2档、3档、4档的输入信号的时间间隔，智能线性输出控制缓速器线圈。5、缓速器状态显示器与智能控制器采用LIN通信方式连接，仅需一根线连接，节省线束，成本低，且线间干扰少，传输距离长。6、缓速器线圈控制输出单元具有短路、开路、过压、过流等保护功能，确保缓速器可靠运行。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为CAN通信电路原理图。

图3为LIN通信电路原理图。

图4为缓速器状态显示器的电路原理框图。

图5为缓速器线圈控制电路的原理图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1：请参阅图1-5，一种电涡流缓速器的智能控制器，包括MCU处理器、开关信号输入单元、车速信号输入单元、ABS信号输入单元、缓速器线圈温度信号输入单元、CAN网络通信单元、缓速器状态显示器、制动信号输出单元、缓速器线圈控制电路、缓速器线圈电流信号输入单元和缓速器线圈电流信号输出单元；开关信号输入单元中的开关为手拨开关或气压开关，当开关信号输入单元得到手柄开关或气压开关1档、2档、3档或4档的信号后，MCU处理器根据输入的档位信息，输出对应档位的缓速器线圈控制信号，当ABS信号输入单元无信号输入时，MCU处理器允许输出，当ABS有信号输入时，MCU处理器将关闭输出；当车速大于5Km\/h时，MCU处理器允许输出；当车速小于5Km\/h时，MCU处理器将关闭输出；当MCU处理器有输出时，同时开关量制动信号输出。

温度保护功能，现有技术在电涡流缓速器线圈高温时，进行温度报警提醒驾驶员。而本实用新型在电涡流缓速器线圈高温时，不仅能进行温度报警提示，而且根据不同温度智能控制缓速器线圈工作电流，使缓速器工作在安全温度范围内，让其更加安全可靠。

缓速器线圈温度信号采集，如温度采集异常或温度传感器断线将熄灭温度正常指示灯和温度报警指示灯，以示警告；如温度采集正常，按以下逻辑控制输出并提示报警：

若线圈温度小于160摄氏度，则控制缓速器线圈电流为额定电流的100%，提示温度正常；

若线圈温度大于160摄氏度，则控制缓速器线圈电流为额定电流的75%，提示度报警；

若线圈温度大于180摄氏度，则控制缓速器线圈电流为额定电流的50%，提示度报警；

若线圈温度大于200摄氏度，则控制缓速器线圈电流为额定电流的30%，发温度报警信号。

档位切换的智能输出，根据手拨开关或气压开关的1档、2档、3档、4档的输入信号的时间间隔，智能输出或关闭控制缓速器线圈，让车辆运行安全且平稳舒适。

（1）当工作档位减少时，缓速器线圈控制用PWM方式线性减少输出，直至关闭该减少的档位，让档位切换更加平顺。比如4档工作切换到3档工作时，将4档输出用PWM方式线性减少输出直至关闭。

（2）当工作档位增加时，挡位切换时间大于0.5秒，缓速器线圈控制用PWM方式线性增加输出，经过0 .5秒的时间增加到100％，让档位切换更加平顺。

（3）当工作档位增加时，挡位切换时间短，小于0.5秒，将立刻100%输出控制缓速器线圈，更加安全可靠。

恒流智能输出，由于缓速器线圈温度上升，线圈内阻变大，恒压输出会造成制动效果变差。本实用新型采用了恒流控制技术，由于缓速器线圈温度上升，线圈内阻变大时，采用PWM控制动态调节输出电压，保持输出电流恒定，使得缓速器制动效果更加一致，平稳，安全。

本实用新型MCU处理器具有LIN通信功能，缓速器状态显示器采用LIN总线通信连接，仅需一根线连接，节省线束，成本低，且线间干扰少，传输距离长。缓速器状态显示器的电路原理图框中，“LED_1”为缓速器一档线圈正常工作指示灯；“LED_2”为缓速器一档线圈异常指示灯；

“LED_3”为缓速器二档线圈正常工作指示灯；“LED_4”为缓速器二档线圈异常指示灯；

“LED_5”为缓速器三档线圈正常工作指示灯；“LED_6”为缓速器三档线圈异常指示灯；

“LED_7”为缓速器四档线圈正常工作指示灯；“LED_8”为缓速器四档线圈异常指示灯；

“LED_9”为缓速器线圈温度正常指示灯；“LED_10”为缓速器线圈温度报警指示灯；

“LED_11”为缓速器线圈电压正常指示灯；“LED_12”为缓速器线圈电压报警指示灯；

“LED_13”为车速>5km\/h的指示灯；“LED_14”为ABS信号指示灯；

MCU处理器具有CAN通信功能，可以将自身状态信息发送至整车CAN网络，或者从整车CAN网络接收ABS、BMS、仪表、发动机等器件的信号，使MCU处理器更灵活，功能更完善。

CAN通信功能可以进行在线诊断读取状态信息、当前故障信息、历史故障信息及在线升级程序。

所述缓速器线圈控制输出单元还具有负载电流采样单元、负载电压采样单元、负载续流单元。

缓速器线圈控制输出单元，将所述MCU处理器输出的开关量信号控制高边功率开关管使缓速器线圈负载导通或关断，并反馈工作电流给负载电流采集单元，同时加入输出电压采样，最后反馈给MCU处理器，形成一个电流、电压闭环控制回路；在负载出现短路、开路时，能自动切断电流输出；在负载出现过压、过流时，能自动减小电流输出，起到保护作用。

所述MCU处理器分别连接开关信号输入单元、车速信号输入单元、ABS信号输入单元、缓速器线圈温度信号输入单元、CAN网络通信单元、缓速器状态显示器、制动信号输出单元、缓速器线圈控制电路、缓速器线圈电流信号输入单元和缓速器线圈电流信号输出单元。

实施例2，在实施例1的基础上，本设计的缓速器线圈控制电路原理如图5所示，包括MCU处理器、供电电压采样模块、负载电流采样模块、输出电压采样模块、芯片U6和缓速器线圈L，所述MCU处理器分别连接供电电压采样模块、负载电流采样模块和输出电压采样模块，MCU处理器还连接三极管Q2的基极，三极管Q2的集电极连接电阻R17，电阻R17的另一端连接电容C18和芯片U6的脚3，芯片U6的脚4连接电源端battery，芯片U6的脚5连接负载电流采样模块的输入端，输出电压采样模块还连接二极管D8的阴极、芯片U6的脚1、缓速器线圈L、芯片U6的脚2、芯片U6的脚6和芯片U6的脚7，缓速器线圈L的另一端接地。芯片U6的型号为BTS50055，二极管D8为续流二极管，在缓速器停止工作瞬间，将外电连接的缓速器线圈L感性负载存储的能量通过续流方式释放完毕，缓速器线圈控制输出单元包括四路高边功率开关管输出，分别对应1～4档档位控制输出。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

设计图

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