汽车用电涡流缓速器控制系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种汽车用电涡流缓速器控制系统，CPU的脉宽调制信号输出端一通过光耦与缓速器驱动模块的控制脉冲输入端相连，缓速器驱动模块的驱动脉冲输出端分别与各励磁驱动IGBT的栅极相连；各励磁驱动IGBT的集电极均与蓄电池正极相连，电涡流缓速器励磁线圈连接在各励磁驱动IGBT的发射极与蓄电池负极之间；各励磁驱动IGBT的发射极与蓄电池负极之间连接有多个相互并联的励磁单元续流二极管。蓄电池通过降压芯片一向CPU提供+5V电源，通过降压芯片二向各驱动模块提供+15V电源。换挡手柄的各挡位开关分别通过光耦与CPU的PA0、PA1、PA2、PA3和PA4端口相连，以改变输入占空比。该系统通过控制励磁线圈的电流大小改变缓速器的制动力，使电涡流缓速器安全可靠，驾乘舒适性好。

【技术实现步骤摘要】
汽车用电涡流缓速器控制系统
本技术涉及一种汽车用缓速制动器，特别涉及一种汽车用电涡流缓速器控制系统，属于汽车缓速制动控制

技术介绍
随着高速公路的发展，以及人们对驾乘舒适度、安全性要求的提高，对汽车缓速器提出了越来越高的要求。重载车辆在频繁制动减速，以及长距离下坡制动的情况下，可以启用缓速器，实现平稳减速，免去使用刹车而造成的磨损和发热。缓速器不仅可以提高汽车行驶的安全可靠性，还可以减少汽车刹车蹄块和轮毂的磨损及降低维修费用，从而得到汽车厂家和汽车用户的欢迎。市场上缓速器主要由电涡流缓速器、液力缓速器等几种类型。电涡流缓速器由于工作过程产生的热量无法及时有效地散掉，且电涡流缓速器工作过程产生的热量使缓速器的温度远超过100℃，电涡流缓速器的壳体甚至由于过高的温度而变成火球。现有电涡流缓速器的控制器有利用四个电磁继电器给四个励磁线圈供电。一档时，四个继电器中的一个继电器接通，一个励磁线圈工作；二档时，四个继电器中的两个继电器接通，两个励磁线圈工作；三档时，四个继电器中的三个继电器接通，三个励磁线圈工作；四档时，四个继电器全接通，四个励磁线圈工作。这种结构形式的控制器，不能够做到无极变换档位。液力缓速器接合时的时间滞后较长，分离之后的滞后时间也长；不工作时的功率损失较大；机械传动部分复杂，特别是用于挂车时结构更加复杂，车辆低速行驶时，缓速器工作实效。
技术实现思路
本技术的目的在于，克服现有技术中存在的问题，提供一种汽车用电涡流缓速器控制系统，通过控制电涡流缓速器励磁线圈的电流大小改变缓速器的制动力，使电涡流缓速器安全可靠，驾乘舒适性好。为解决以上技术问题，本技术的一种汽车用电涡流缓速器控制系统，包括CPU，CPU的脉宽调制信号输出端一CPU-PWM1与第六光耦G6的输入端相连，第六光耦G6的输出端与缓速器驱动模块U3的控制脉冲输入端U3-IN相连，缓速器驱动模块的驱动脉冲输出端U3-HO分别与各励磁驱动IGBT的栅极相连；各励磁驱动IGBT的集电极均与蓄电池正极相连，电涡流缓速器励磁线圈LX连接在各励磁驱动IGBT的发射极与蓄电池负极之间；各励磁驱动IGBT的发射极与蓄电池负极之间连接有多个相互并联的励磁单元续流二极管。相对于现有技术，本技术取得了以下有益效果：由于电涡流缓速器励磁线圈LX的最大工作电流超过100A，甚至可以达到150A，单个IGBT的额定工作电流虽然能够达到150A，但是实际应用中IGBT的散热不能够达到最理想的状态；IGBT的针脚不能够长时间承受大电流；过高的电流使得IGBT的内阻发热严重。IGBT打开和关断过程产生的热量严重影响控制器的安全运行。针对电涡流缓速器在工作过程中，电涡流缓速器励磁线圈LX的工作电压较低、工作电流较高的问题，本技术采用多个相互并联的IGBT1、IGBT2至IGBTn驱动电涡流缓速器的电涡流缓速器励磁线圈LX，并采用多个相互并联的励磁单元续流二极管EJG1、EJG2至EJGn进行续流。当IGBT1、IGBT2至IGBTn关断时，电涡流缓速器励磁线圈LX自感电动势产生的自感电流可以通过励磁单元续流二极管EJG1、EJG2至EJGn在电涡流缓速器励磁线圈LX内部消耗。CPU的脉宽调制信号输出端一CPU-PWM1输出的占空比信号经过第六光耦G6的高、低压隔离，送入缓速器驱动模块U3的控制脉冲输入端U3-IN，经缓速器驱动模块U3放大后，由驱动脉冲输出端U3-HO输出占空比信号，经过限流电阻XLR1、XLR2至XLRn限流后，控制IGBT1、IGBT2至IGBTn的占空比，从而实现对电涡流缓速器励磁线圈LX的电流调节。作为本技术的改进，电涡流缓速器的换挡手柄设有自动挡开关K0、一挡开关K1、二挡开关K2、三挡开关K3和四挡开关K4，自动挡开关K0串联在第一光耦G1的输入端，第一光耦G1的输出端与CPU的PA0端口相连；一挡开关K1串联在第二光耦G2的输入端，第二光耦G2的输出端与CPU的PA1端口相连；二挡开关K2串联在第三光耦G3的输入端，第三光耦G3的输出端与CPU的PA2端口相连；三挡开关K3串联在第四光耦G4的输入端，第四光耦G4的输出端与CPU的PA3端口相连；四挡开关K4串联在第五光耦G5的输入端，第五光耦G5的输出端与CPU的PA4端口相连。采用具有五个档位的换挡手柄作为换挡信号输入元件，档位开关的工作电压为+24V，而控制系统CPU的工作电压为+5V，采用光耦进行高、低压隔离，第一光耦G1至第五光耦G5均可采用光耦PAB817。换挡手柄拨至一挡时，自动挡开关K0和一挡开关K1闭合，其余挡位开关均处于断开状态，CPU的PA0为逻辑“1”，PA1为逻辑“1”，PA2为逻辑“0”，PA3为逻辑“0”，PA4为逻辑“0”，CPU的脉宽调制信号输出端一CPU-PWM1输出的占空比为1/4，对应的电涡流缓速器励磁线圈LX电流为37A。换挡手柄拨至二挡时，自动挡开关K0、一挡开关K1和二挡开关K2闭合，其余挡位开关均处于断开状态，CPU的PA0为逻辑“1”，PA1为逻辑“1”，PA2为逻辑“1”，PA3为逻辑“0”，PA4为逻辑“0”，CPU的脉宽调制信号输出端一CPU-PWM1输出的占空比为2/4，对应的电涡流缓速器励磁线圈LX电流为74A。换挡手柄拨至三挡时，自动挡开关K0、一挡开关K1、二挡开关K2和三挡开关K3闭合，四挡开关K4处于断开状态，CPU的PA0为逻辑“1”，PA1为逻辑“1”，PA2为逻辑“1”，PA3为逻辑“1”，PA4为逻辑“0”，CPU的脉宽调制信号输出端一CPU-PWM1输出的占空比为3/4，对应的电涡流缓速器励磁线圈LX电流为101A。换挡手柄拨至四挡时，自动挡开关K0、一挡开关K1、二挡开关K2、三挡开关K3和四挡开关K4均闭合，CPU的PA0为逻辑“1”，PA1为逻辑“1”，PA2为逻辑“1”，PA3为逻辑“1”，PA4为逻辑“1”，CPU的脉宽调制信号输出端一CPU-PWM1输出的占空比为4/4，对应的电涡流缓速器励磁线圈LX电流为148A。下长坡时，当车速大于10km/h，可以将换挡手柄拨至自动挡，自动挡开关K0闭合，其余挡位开关均处于断开状态；管脚PA0从逻辑“0”变为“1”，PA1为逻辑“0”，PA2为逻辑“0”，PA3为逻辑“0”，PA4为逻辑“0”，启动巡航控制模式，CPU读取车辆运行速度值，利用PID算法，调节PWM1的占空比，对IGBT1、IGBT2至IGBTn的占空比进行调节，使车辆运行速度恒定。自动挡模式下，脉宽调制信号输出端一CPU-PWM1输出的占空比大于一挡的占空比，小于等于四挡的占空比。作为本技术的进一步改进，蓄电池正极与热敏电阻RM及二极管D6依次串联后与降压芯片一U1的电压输入端一U1-VIN相连，热敏电阻RM与蓄电池负极之间串联有压敏电阻YM，降压芯片一U1的电压输入端一U1-VIN与蓄电池负极之间并联连接有续流二极管D7和电容C1；降压芯片一U1的电压输出端一U1-SW通过滑动变阻器一HR1与CPU-GND相连，滑动变本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种汽车用电涡流缓速器控制系统，包括CPU，其特征在于：CPU的脉宽调制信号输出端一(CPU-PWM1)与第六光耦(G6)的输入端相连，第六光耦(G6)的输出端与缓速器驱动模块(U3)的控制脉冲输入端(U3-IN)相连，缓速器驱动模块的驱动脉冲输出端(U3-HO)分别与各励磁驱动IGBT的栅极相连；各励磁驱动IGBT的集电极均与蓄电池正极相连，电涡流缓速器励磁线圈(LX)连接在各励磁驱动IGBT的发射极与蓄电池负极之间；各励磁驱动IGBT的发射极与蓄电池负极之间连接有多个相互并联的励磁单元续流二极管。/n

【技术特征摘要】
1.一种汽车用电涡流缓速器控制系统，包括CPU，其特征在于：CPU的脉宽调制信号输出端一(CPU-PWM1)与第六光耦(G6)的输入端相连，第六光耦(G6)的输出端与缓速器驱动模块(U3)的控制脉冲输入端(U3-IN)相连，缓速器驱动模块的驱动脉冲输出端(U3-HO)分别与各励磁驱动IGBT的栅极相连；各励磁驱动IGBT的集电极均与蓄电池正极相连，电涡流缓速器励磁线圈(LX)连接在各励磁驱动IGBT的发射极与蓄电池负极之间；各励磁驱动IGBT的发射极与蓄电池负极之间连接有多个相互并联的励磁单元续流二极管。


2.根据权利要求1所述的汽车用电涡流缓速器控制系统，其特征在于：电涡流缓速器的换挡手柄设有自动挡开关(K0)、一挡开关(K1)、二挡开关(K2)、三挡开关(K3)和四挡开关(K4)，自动挡开关(K0)串联在第一光耦(G1)的输入端，第一光耦(G1)的输出端与CPU的PA0端口相连；一挡开关(K1)串联在第二光耦(G2)的输入端，第二光耦(G2)的输出端与CPU的PA1端口相连；二挡开关(K2)串联在第三光耦(G3)的输入端，第三光耦(G3)的输出端与CPU的PA2端口相连；三挡开关(K3)串联在第四光耦(G4)的输入端，第四光耦(G4)的输出端与CPU的PA3端口相连；四挡开关(K4)串联在第五光耦(G5)的输入端，第五光耦(G5)的输出端与CPU的PA4端口相连。


3.根据权利要求2所述的汽车用电涡流缓速器控制系统，其特征在于：蓄电池正极与热敏电阻(RM)及二极管D6依次串联后与降压芯片一(U1)的电压输入端一(U1-VIN)相连，热敏电阻(RM)与蓄电池负极之间串联有压敏电阻(YM)，降压芯片一(U1)的电压输入端一(U1-VIN)与蓄电池负极之间并联连接有续流二极管D7和电容C1；降压芯片一(U1)的电压输出端一(U1-SW)通过滑动变阻器一(HR1)与CPU-GND相连，滑动变阻器一(HR1)上端的引脚向CPU提供+5V电源，滑动变阻器一(HR1)的中间端与降压芯片一(U1)的反馈引脚一(U1-FB)相连；降压芯片二(U2)的电压输入端二(U2-VIN)与降压芯片一(U1)的电压输入端一(U1-VIN)并联，降压芯片二(U2)的电压输出端二(U2-SW)通过滑动变阻器二(HR2)与蓄电池负极相连，滑动变阻器二(HR2)的上端向各驱动模块提供+15V电源，滑动变阻器二(HR2)的中间端与降压芯片二(U2)的反馈引脚二(U2-FB)相连；降压芯片一(U1)及降压芯片二(U2)均采用XL4016模块，蓄电池负极与CPU-GND之间通过电感L1相互连接。


4.根据权利要求1所述的汽车用电涡流缓速器控制系统，其特征在于：CPU的脉宽调制信号输出端一(CPU-PWM1)通过限流电阻R19与第六光耦(G6)的输入正极相连，第六光耦(G6)的输入负极与CPU-GND相连，第六光耦(G6)的输入正负极之间连接有下拉电阻R20；第六光耦(G6)的输出端集电极与+15V电源相连，第六光耦(G6)的输出端发射极与缓速器驱动模块(U3)的控制脉冲输入端(U3-IN)相连，控制脉冲输入端(U3-IN)通过下拉电阻R21与蓄电池负极相连，第六光耦(G6)的输出端并联有续流二极管D10；缓速器驱动模块(U3)的工作电源端(U3-Vcc)与+15V电源相连，缓速器驱动模块(U3)的输入地端(U3-COM)与蓄电池负极相连且通过电容C10与+15V电源相连，电涡流缓速器励磁线圈(LX)的上端与输出级参考地端(U3-Vs)相连，输出级参考地端(U3-Vs)通过电容C11与输出级工作电源端(U3-VB)相连，输出级工作电源端(U3-VB)通过二极管D11与+15V电源相连；电涡流缓速器励磁线圈(LX)的两端串联有电阻R22与电容C12。


5.根据权利要求1所述的汽车用电涡流缓速器控制系统，其特征在于：各励磁驱动IGBT的集电极与发射极之间连接有继电器(JD1)的常开触头，继电器(JD1)的线圈连接在蓄电池正负极之间且串联有温控开关(WK)，温控开关(WK)安装在电路板上；...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁左武，梅旭，倪永娟，
申请(专利权)人：南京丁博控制器有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32