CN105577055B - 电涡流缓速器电子控制器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电涡流缓速器电子控制器，这种控制器主要由MCU控制单元、功率管驱动单元和功率控制单元组件等组成，它通水流量控制单元、缓速器温度监控单元和水温检测单元将缓速器的温度降低，降低了缓速器的热衰退率；通过电压检测单在电压较低时降低缓速器的输出功率起到节能降耗的作用；通过控制器温度监控单元保护功率管组件不被高温而损坏；通过PWM(脉宽调制)信号对所有励磁绕组输出相应的电流，进而产生相应的力矩对前行的汽车起到制动做用。

Description

电涡流缓速器电子控制器

技术领域

本发明涉及一种缓速器的控制装置，尤其是一种电涡流缓速器的电子控制器。

背景技术

缓速器控制器是缓速器的核心部件，控制着整个缓速器的正常运行。缓速器的热衰退是缓速器的一个重要性能指标，1分钟内缓速器的温度可达到80℃，输出力矩降低15％左右，20分钟内缓速器工作时励磁线圈的温度最高可达200℃，输出力矩降低50％，因此怎样控制缓速器的温度是生产厂家一直在探究的问题。

而现有电涡流缓速器的控制方式主要以继电器的控制方式为主也有少量的电子控制器，继电器的控制方式因1档终使处于满负荷的工作状态极易老化与损坏，同时断电器的触点在断开时，容易产生火花烧蚀触点，使继电器控制器损坏率提高，影响到缓速器的工作性能；现有电子的控制方式是模拟继电器控的方式进行档位的开关控制，并不能从本质上解决上述问题，同时现在市场上的模拟继电器控制方式的控制器中的功率部件因温度过高很容易被损坏。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提出一种电涡流缓速器的电子控制器，能够降低电涡流缓速的器热衰退率；降低控制器功率器件的温度：使电涡流缓速器励磁线圈不易烧坏：同时使刹车与加速不会产生冲突。

本发明所采用的技术方案为：一种电涡流缓速器电子控制器，包括MCU控制单元、控制器温度监控单元、缓速器温度检测单元、水温度检测单元、功率管驱动单元、功率控制单元组件、水流量控制单元、ABS/油门信号检测单元、电压检测电路以及CAN通讯单元；所述的控制器温度监控单元监控功率控制单元组件的温度，控制器温度监控单元的输出端连接MCU控制单元的输入端；所述的缓速器温度检测单元的一端连接MCU控制单元，另一端与励磁线圈中的水温传感器相连；所述的水温检测单元检测循环水的温度，水温检测单元的一端与缓速器本体的水温传感器相连，另一端内与MCU控制单元相连；所述的功率管驱动单元的一端与MCU控制单元相连，另一端与功率控制单元组件相连；所述的功率控制单元组件由多组功率管及外部元件组成，并与励磁线圈组件相连；所述的电压检测电路的输出端连接MCU控制单元的输入端；所述的水流量控制单元控制输出给缓速器水量的大小；水流量控制单元与水温度检测单元组成水温闭环控制；水流量控制单元连接MCU控制单元；所述的ABS/油门信号检测单元的输出端连接MCU控制单元的输入端；所述的CAN通讯单元与MCU控制单元相连。

进一步的说，本发明还包括：电源控制单元、过压保护电路、串口通讯单元、指示灯控制单元、电流检测电路、刹车灯控制单元、档位检测单元以及车速检测单元；所述的电源控制单元的输入端连接24V外接电压；输出端连接MCU控制单元的输入端；电源控制单元与过压保护电路相连接；所述的串口通讯单元与MCU控制单元相连；所述的指示灯控制单元的输入端连接MCU控制单元的输出端；所述的电流检测电路的一端与MCU控制单元相连，另一端与功率控制单元组件相连；所述的刹车灯控制单元的输入端连接MCU控制单元的输出端；所述的档位检测单元的输出端连接MCU控制单元的输入端；所述的车速检测单元的输出端连接MCU控制单元的输入端。

进一步的说，再本发明还包括EMC电路。

电涡流缓速器的热衰退是缓速器最大的瓶颈，缓速器温度越高，所产生的力矩越小。在20分钟内缓速器励磁线圈的温度可达到200℃以上，因随着温度的增加电流会逐渐减小，而缓速器的力矩也会减小到原来的一半，因此怎样将缓速器热量降下来是各个厂家一直探索的问题，本发明通过控制水流量的大小将缓速器的热量通过水流带走，达到降温的目的；此水流量控制功能可控制水量大小，当缓速器温度高时控制的水流量控制单元发出指令增加进水量而带走更多的热量；当缓速器的温度低时控制器的水流量控制单元发出指令减小进水量，从而达到降低缓速器温度的作用。

控制器的功率控制器件是缓速器控制器主要部件，温度越高功率控制器件所承受的功率就越小，越容易被损坏，此发明中的控制器温度监控单元检测到功率器件温度过高时就会降低功率的输出，直到温度回到安全温度点后再逐渐增加功率输出，从而降低了控制器功率器件过热的问题，提供高缓速器的使用性能。

电涡流缓速器励磁线圈不易烧坏：继电器控制的方式时1档的缓速器线圈始终处于满负荷的工作状态，所以这个缓速器线圈最容易老化和损坏，本发明采用PWM脉宽调制进行无极控制，使缓速器中的所有线圈均匀的通过电流，不会出现1档线圈满负荷工作状态，解决了线圈易毁坏的现像。

刹车与加速不会产生冲突：市场上现有的控制方式不能检测汽车的ABS和油门的工作状态，驾驶员操作时可能会出现这两种状态与刹车相冲突的现像，本发明在检测到汽车在加速或ABS工作状态就不会输出力矩，解决了这种冲突状态。

本发明的有益效果是：通过水流量控制单元、缓速器温度监控单元和水温检测单元将缓速器的温度降低，降低了缓速器的热衰退率；通过电压检测单元在电压较低时降低缓速器的输出功率起到节能降耗的作用；通过控制器温度监控单元保护功率管组件不被高温而损坏；通过PWM(脉宽调制)信号对所有励磁绕组输出相应的电流，进而产生相应的力矩对前行的汽车起到制动作用。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的结构原理图。

具体实施方式

现在结合附图和优选实施例对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图1所示，本实施例包括电源控制单元、过压保护电路、EMC电路、刹车灯控制单元、串口通讯单元、指示灯控制单元、控制器温度监控单元、电流检测电路、功率管驱动单元、功率控制单元组件、功率管保护电路组件、电压检测电路、档位检测单元、ABS/油门信号检测单元、车速检测单元、CAN通讯单元、水温度检测单元、缓速器温度检测单元、水流量控制单元组成。

电源控制单元：是为内部的工作器件提供所需的电源，它将外部汽车的24V电压转换成内部所需的稳定电压，保证整个控制器能正常的工作，它外部通过101接口与汽车的电压相连，内部与所需电压的各个器件相联。

过压保护电路：主要是监控外部的电压不要超过设计的电压值，保护内部的各个器件不被大电压损坏，它与电源控制单元相联，如果检测到电源控制单元的输入电压超过了设定电压值，此电路会使电源控制单元的电压禁止输出，使其他的各个模块禁止工作起到保护电路的作用。

EMC电路：主要是满足汽车上电磁兼容的要求，阻止外界的电磁干扰，同时禁止控制器干扰其他电子设备，一端连接与外部通讯的各个端口，另一端与内部敏感的各个部件或单元组相联。

串口通讯单元：串口通讯单元主要是用于控制器与上位机的数据交互，即将控制器内的信息传输给上位机，在上位机中显示出当前控制器检测到的一些信息值，同时将所要设置的参数通过上位机传输给控制器修改控制器内部的参数，此单元外部通过102接口与上位机相连；内部与MCU的SCI模块相连；

指示灯控制单元：用于显示缓速器的工作状态和信息代码，缓速器工作时指示灯亮，否则指示灯灭，同时指示灯也可显示故障代码；此单元一端与MCU控制单元相连；另一端通过103接口与外部指示灯相连。

控制器温度监控单元：主要是监控功率控制单元组件的温度，因为功率管的输出功率大小是与温度高低有关，温度越高功率管输出功率越小，越易被击穿，当控制器温度监控单元检测到功率管的温度过高时，MCU控制单元会降低功率输出，恢复到正常温度，保护了功率管。控制器温度监控单元连接于内部温度传感器与MCU控制单元之间。

缓速器温度检测单元：主要是用于监控缓速器励磁线圈的温度；此单元外部通过104接口与缓速器的励磁线圈中的水温传感器相联，内部与MCU的A/D转换单元相联，

水温度检测单元：是用来检测循环水的温度，此单元外部通过105接口与缓速器本体的水温传感器相联，内部与MCU的A/D转换单元相联，此循环水的作用是用于冷却缓速器的温度，当水温高于设定值时缓速器降低一档工作，如果水温还是高于设定值缓速器会逐渐降低力矩，直到温度低于设定值。

电流检测电路：主要是用于控制器输出电流的大小，便于控制器根据外部输入的数监控输出的电流是否是所设定的值，并调整电流的输出。它一端与MCU控制单元相联，一端与功率控制单元组件相联。

功率管驱动单元：主要是用于驱动功率控制单元组件的功率元件，它将MCU控制单元的输出信号转换成功率组件成识别的驱动信号，来控制功率组件的开度，它一端与MCU控制单元相连；另一端与功率控制单元组件相联。

功率控制单元组件：是由多组功率管及外部元件组成的，根据功率驱动单元输出的电压信号来控制电流的的输出，进而制力矩的大小。它内部与功率驱动单元相连，通过106和107接口分别与电源负极和励磁线圈组件108相联。

电压检测电路：用于检测输入电压的大小，如果输入电压高于设定值MCU控制单元将会关断功率管驱单元，保护功率管控制单元不被损坏，如果输入电压低于设定值，MCU控制单元将会减小功率驱动单元的输出，从而减小功率控制单元电流的输出，节省电能。它连接于MCU控制单元与外部电压接口109之间。

水流量控制单元：主要是控制输出给缓速器水量的大小，水量越大缓速器的散热效果越好，它与水温检测单元组成了水温闭环控制，从而使缓速器的温度达到温度平衡。它内部与MCU控制器相联；另一端通过110接口与外总的执行器相联。

刹车灯控制单元：主要是用于对刹车灯的控制，当缓速器工作时刹车灯处于亮的状态，否则刹车灯处于灭的状态，此单元外部与刹车灯控制信号相连，内部连接于MCU控制单元。

档位检测单元：此部分主要是用于缓速器的档位设置，缓速器可分为5个档位，0档(不产生力矩，缓速器停止工作)、1档(产生25％的力矩)、2档(产生50％的力矩)、3档(产生75％的力矩)、4档(产生100％的力矩)，此单元外部与手柄开关或脚控开关相连，内部MCU的检测单元相连。

ABS/油门检测单元：是用于检测ABS或者油门是否处于工作状态，此单元分别与车中的ABS信号和油门信号端相联，如果处于工作状态则缓速器禁止工作，否则缓速器处于待机状态

车速检测单元：主要是用于检测汽车当前行驶的速度，此单元外部汽车速度信号线相联，内部与MCU的输入捕捉单元相连；控制器通过此单元时时检测汽车行驶的速度，根据当前的速度和档位来控制输出相应的电流，进而调整缓速器的输出力矩。

CAN通讯单元：是通过汽车内部的收发器与汽车上的CAN总线相连实现信息共享，此单元外部与汽车CAN总线相连内部与MCU相连。

本发明提高了控制器的安全性能：控制器里有过压、欠压、电流等检测电路，同时又能通过CAN通讯读取汽车的工作状态和发送缓速器的工作状态，对缓速器进行及时的工作调整，提高了控制器的安全性能；

降低了汽车的电能损耗，市场中的缓速器消耗的电能是与档位的大小相关的，缓速器的功率在3300W左右，所以当汽车的供电能力不足时就会将汽车的供电电压拉低，影响到汽车正常工作，本发明中当检测到汽车电压偏低供电不足时，会使缓速器输出功率降低或停止缓速器工作，降低了能量的过度消耗，也保证驾驶员的行车安全；

提高了汽车力矩的控制：市场中现有的缓速器控制方式是多分为4档，每档使其对应的线圈进行工作，这种方式只能产生25％、50％、75％和100％的力矩，而本发明的控制方式可以控制0～100％中任意一点的力矩，进行无级调节。

缓速器的温度控制技术：本发明利用水温度检测单元、缓速器温度检测单元及水流量控制单元将缓速器本体的温度控制在有效工作范围内，降低了缓速器的热衰退率，使缓速器的工作性能更加稳定；

将CAN通讯技术用于缓速器控制器中能实时读取汽车的工作状态如水温、速度、档位等可根据这些状态输出相应的力矩，同时将缓速器的档位和力矩等数据发送于汽车CAN总线。

以上说明书中描述的只是本发明的具体实施方式，各种举例说明不对本发明的实质内容构成限制，所属技术领域的普通技术人员在阅读了说明书后可以对以前所述的具体实施方式做修改或变形，而不背离本发明的实质和范围。

Claims (3)

1.一种电涡流缓速器电子控制器，其特征在于：包括MCU控制单元、控制器温度监控单元、缓速器温度检测单元、水温度检测单元、功率管驱动单元、功率控制单元组件、水流量控制单元、ABS/油门信号检测单元、电压检测电路以及CAN通讯单元；所述的控制器温度监控单元监控功率控制单元组件的温度，控制器温度监控单元的输出端连接MCU控制单元的输入端；所述的缓速器温度检测单元的一端连接MCU控制单元，另一端与励磁线圈中的水温传感器相连；所述的水温检测单元检测循环水的温度，水温检测单元的一端与缓速器本体的水温传感器相连，另一端内与MCU控制单元相连；所述的功率管驱动单元的一端与MCU控制单元相连，另一端与功率控制单元组件相连；所述的功率控制单元组件由多组功率管及外部元件组成，并与励磁线圈组件相连；所述的电压检测电路的输出端连接MCU控制单元的输入端；所述的水流量控制单元控制输出给缓速器水量的大小；水流量控制单元与水温度检测单元组成水温闭环控制；水流量控制单元连接MCU控制单元；所述的ABS/油门信号检测单元的输出端连接MCU控制单元的输入端；所述的CAN通讯单元与MCU控制单元相连。

2.如权利要求1所述的电涡流缓速器电子控制器，其特征在于：还包括：电源控制单元、过压保护电路、串口通讯单元、指示灯控制单元、电流检测电路、刹车灯控制单元、档位检测单元以及车速检测单元；所述的电源控制单元的输入端连接24V外接电压，输出端连接MCU控制单元的输入端；电源控制单元与过压保护电路相连接；所述的串口通讯单元与MCU控制单元相连；所述的指示灯控制单元的输入端连接MCU控制单元的输出端；所述的电流检测电路的一端与MCU控制单元相连，另一端与功率控制单元组件相连；所述的刹车灯控制单元的输入端连接MCU控制单元的输出端；所述的档位检测单元的输出端连接MCU控制单元的输入端；所述的车速检测单元的输出端连接MCU控制单元的输入端。

3.如权利要求1所述的电涡流缓速器电子控制器，其特征在于：还包括EMC电路。