CN110308677A - 一种分动箱监控方法及*** - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种分动箱监控方法及***，其依据相应的控制指令采集待监控分动箱离合器的电压和电流信号；依据相应的控制指令采集待监控分动箱的油箱温度信号；依据相应的控制指令采集待监控分动箱的油箱压力信号；依据相应的控制指令采集待监控分动箱的输出轴转速信号；依据采集的待监控分动箱的离合器电压信号、离合器电流信号、油箱温度信号、油箱压力信号和输出轴转速信号分析待监控分动箱的工作状态，并依据待监控分动箱的工作状态发送相应的控制指令实现对分动箱的控制，以实现对待监控分动箱的监控。

Description

一种分动箱监控方法及***
技术领域
本发明属于自动化控制领域，具体涉及一种分动箱监控方法及***。
背景技术
分动箱，就是将发动机的动力进行分配的装置，可以将动力输出到后轴，或者同时输出到前/后轴，从这个角度可以看出，分动箱实际上是四驱车上的一个配件。随着四驱技术的发展，分动箱也一直进行着改变，并逐渐形成了风格迥异的分动箱，匹配在不同诉求的四驱车上，它们的基本原理和功能也都是各不相同的。
目前，分动箱监控设备多采用基于单片机的数据采集方案，然而，单片机针对性较强，针对特定的功能有特定的处理器型号，并且运算能力较差，资源还需要部分扩展，若同时进行电压采集、串口通信、有一定运算能力的功能方面，在同一个单片机中并不能同时具备上述功能。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种分动箱监控方法及***，其通过相应的控制指令采集待监控分动箱的离合器电压信号、离合器电流信号、油箱温度信号、油箱压力信号和输出轴转速信号分析待监控分动箱的工作状态，并依据待监控分动箱的工作状态发送相应的控制指令实现对分动箱的控制，以实现对待监控分动箱的监控。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种分动箱监控方法，具体为：
依据相应的控制指令采集待监控分动箱离合器的电压和电流信号；依据相应的控制指令采集待监控分动箱的油箱温度信号；依据相应的控制指令采集待监控分动箱的油箱压力信号；依据相应的控制指令采集待监控分动箱的输出轴转速信号；
依据采集的待监控分动箱的离合器电压信号、离合器电流信号、油箱温度信号、油箱压力信号和输出轴转速信号分析待监控分动箱的工作状态，并依据待监控分动箱的工作状态发送相应的控制指令实现对分动箱的控制，以实现对待监控分动箱的监控。
作为本发明的进一步改进，通过位于电压采集环路中的光电耦合器采集待监控分动箱的离合器电压信号，采集的待监控分动箱的离合器电压信号通过反向设置的稳压二极管输入至光电耦合器。
作为本发明的进一步改进，通过位于电流采集环路中的霍尔电流传感器采集待监控分动箱的离合器电流信号，相应的控制指令通过霍尔电流传感器输入至待监控分动箱的离合器。
作为本发明的进一步改进，通过将温度传感器产生的电流信号转换为电压信号，并通过仪表放大器将其扩大输出实现对待监控分动箱的油箱温度信号的采集；通过隔离放大器和压力传感器组成的压力采集电路实现对待监控分动箱的油箱压力信号的采集。
作为本发明的进一步改进，待监控分动箱的输出轴设置有接近开关，通过对输出轴上两个凸台转动过程中产生的脉冲的频率，计算得到待监控分动箱的输出轴转速。
为实现上述目的，按照本发明的另一个方面，提供了一种分动箱监控***，该***包括主控模块、电压电流采集模块、温度采集模块、压力采集模块、调速采集模块和分动箱控制模块，主控模块分别连接电压电流采集模块、温度采集模块、压力采集模块、调速采集模块和分动箱控制模块，待监控分动箱分别连接电压电流采集模块、温度采集模块、压力采集模块、调速采集模块和分动箱控制模块，其特征在于，
电压电流采集模块用于依据主控模块的控制指令采集待监控分动箱离合器的电压和电流信号发送给主控模块；温度采集模块用于依据主控模块的控制指令采集待监控分动箱的油箱温度信号发送给控制模块；压力采集模块用于依据主控模块的控制指令采集待监控分动箱的油箱压力信号发送给控制模块；调速采集模块用于依据主控模块的控制指令采集待监控分动箱的输出轴转速信号发送给控制模块；分动箱控制模块用于依据主控模块的控制指令实现对分动箱的控制；
主控模块用于分别发送相应的控制指令给电压电流采集模块、温度采集模块、压力采集模块和调速采集模块，依据采集的待监控分动箱的离合器电压信号、离合器电流信号、油箱温度信号、油箱压力信号和输出轴转速信号分析待监控分动箱的工作状态，并依据待监控分动箱的工作状态发送相应的控制指令给分动箱控制模块，以实现对待监控分动箱的监控。
作为本发明的进一步改进，电压电流采集模块通过位于电压采集环路中的光电耦合器采集待监控分动箱的离合器电压信号，采集的待监控分动箱的离合器电压信号通过反向设置的稳压二极管输入至光电耦合器。
作为本发明的进一步改进，电压电流采集模块通过位于电流采集环路中的霍尔电流传感器采集待监控分动箱的离合器电流信号，相应的控制指令通过霍尔电流传感器输入至待监控分动箱的离合器。
作为本发明的进一步改进，温度采集模块通过将温度传感器产生的电流信号转换为电压信号，并通过仪表放大器将其扩大输出实现对待监控分动箱的油箱温度信号的采集；通过隔离放大器和压力传感器组成的压力采集电路实现对待监控分动箱的油箱压力信号的采集。
作为本发明的进一步改进，待监控分动箱的输出轴设置有接近开关，通过对输出轴上两个凸台转动过程中产生的脉冲的频率，计算得到待监控分动箱的输出轴转速。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：
本发明的一种分动箱监控方法及***，其通过设置相应的模块和安装于分动箱相应位置的传感器信息进行采集处理，对分动箱工作时的输出轴转速、工作油压、工作油温进行采集，通过采集的信息对分动箱可能存在的问题和故障进行分析；同时将分动箱离合器的控制信号经过分动箱控制模块之后再提供给离合器，通过对离合器工作电压和电流的监测来记录离合器的工作时间、判断控制通道的好坏，作为其更换和维修的参考和依据。
附图说明
图1为本发明实施例的一种分动箱监控***的结构示意图；
图2为本发明实施例的电压电流采集模块的结构示意图；
图3为本发明实施例的温度采集模块的结构示意图；
图4为本发明实施例的压力采集模块的结构示意图；
图5为本发明实施例的调速采集模块的结构示意图；
图6为本发明实施例的DC/DC转换隔离模块的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。下面结合具体实施方式对本发明进一步详细说明。
一种分动箱监控方法，具体为：
依据相应的控制指令采集待监控分动箱离合器的电压和电流信号；依据相应的控制指令采集待监控分动箱的油箱温度信号；依据相应的控制指令采集待监控分动箱的油箱压力信号；依据相应的控制指令采集待监控分动箱的输出轴转速信号；
依据采集的待监控分动的离合器电压信号、离合器电流信号、油箱温度信号、油箱压力信号和输出轴转速信号分析待监控分动箱的工作状态，并依据待监控分动箱的工作状态发送相应的控制指令实现对分动箱的控制，以实现对待监控分动箱的监控。
具体地，可通过位于电压采集环路中的光电耦合器采集待监控分动箱的离合器电压信号；采集的待监控分动箱的离合器电压信号通过反向设置的稳压二极管输入至光电耦合器，反向放置的稳压二极管一直处于击穿状态，可防止外部电压不稳定损坏光电耦合器，从而提高电压电流采集模块的可靠性；待监控分动箱的离合器电压信号有输出时，光电耦合器会输出相应的低电平，电压电流采集模块通过采集光电耦合器的低电平持续时间，从而得到待监控分动箱的离合器的工作时间，通过分动箱离合器工作时间为更换离合器做出指示；
可通过位于电流采集环路中的霍尔电流传感器采集待监控分动箱的离合器电流信号，相应的控制指令通过霍尔电流传感器输入至分动箱离合器器，从而实现待监控分动箱离合器的电流信号的采集；从而得到待监控分动箱的离合器的工作时间，通过分动箱离合器工作时间为更换离合器做出指示；
可通过将温度传感器产生的电流信号转换为电压信号，并通过仪表放大器将其扩大输出实现对待监控分动箱的油箱温度信号的采集，作为一个示例，仪表放大器的放大倍数为8倍，输出0～3.6V的电压；温度传感器通过设置铂热电阻将其周边环境温度变化转化为铂热电阻的阻值变化，以实现温度的采集。作为一个示例，温度传感器中的铂热电阻选用T100，其温度变化1℃时电阻变化约为0.385Ω，测量范围为-50℃～200℃，其阻值变化范围为80Ω～177Ω，分动箱正常状态下的工作温度为-45℃～45℃，此时对应的输出电压为2.14V，当分动箱实际温度为200℃，分动箱控制模块发出报警信息，主控模块检测到此端口电压值大于2.14V时，就会发出报警信息。温度传感器PT100工作时电流要求小于5mA，电流由电桥供电电压和电桥电阻决定。使用电压基准源REF193GS产生标准3V电压为电桥供电。
可通过隔离放大器和压力传感器组成的压力采集电路实现对待监控分动箱的油箱压力信号的采集。由于压力传感器输出的电流信号为4～20mA，需要对其进行采样和放大才能够进行后续处理；作为一个示例，通过使用150Ω的精密电阻将压力传感器输出的电流信号转换为0.6V～3V的电压信号，输入至隔离放大器IS0124U，输出0.6V～3V电压信号，当油压大于1.7Mpa或者小于1.3Mpa时，即压力采集模块采集的电压信息大于0.91V，或者小于0.69V时就会发出报警信息。
可通过对输出轴转速的采集使用接近开关来辅助完成，通过对输出轴上两个凸台转动过程中产生的脉冲的频率，计算得出分动箱离合器的输出转速，转速传感器采用的是接近开关的形式，通过测量其频率来转化成为转速信息。作为一个示例，转速传感器的接近开关的输出电平范围为“0”：0V和“1”：30V，通过光耦HCPL0631实现信号隔离和电平转换，将高电平转换为STM32F103能够匹配识别的3.3V电压。
图1为本发明实施例的一种分动箱监控***的结构示意图。如图1所示，该***包括主控模块、电压电流采集模块、温度采集模块、压力采集模块、调速采集模块和分动箱控制模块，其中，主控模块分别连接电压电流采集模块、温度采集模块、压力采集模块、调速采集模块和分动箱控制模块，待监控分动箱分别连接电压电流采集模块、温度采集模块、压力采集模块、调速采集模块和分动箱控制模块，
主控模块用于分别发送相应的控制指令给电压电流采集模块、温度采集模块、压力采集模块和调速采集模块，依据采集的待监控分动箱的离合器电压信号、离合器电流信号、油箱温度信号、油箱压力信号和输出轴转速信号分析待监控分动箱的工作状态，并依据待监控分动箱的工作状态发送相应的控制指令给分动箱控制模块，以实现对待监控分动箱的监控。
电压电流采集模块用于依据主控模块的控制指令采集待监控分动箱离合器的电压和电流信号发送给主控模块；具体地，
图2为本发明实施例的电压电流采集模块的结构示意图。如图2所示，电压电流采集模块通过位于电压采集环路中的光电耦合器采集待监控分动箱的离合器电压信号；采集的待监控分动箱的离合器电压信号通过反向设置的稳压二极管输入至光电耦合器，反向放置的稳压二极管一直处于击穿状态，可防止外部电压不稳定损坏光电耦合器，从而提高电压电流采集模块的可靠性；待监控分动箱的离合器电压信号有输出时，光电耦合器会输出相应的低电平，电压电流采集模块通过采集光电耦合器的低电平持续时间，从而得到待监控分动箱的离合器的工作时间，通过分动箱离合器工作时间为更换离合器做出指示；
电压电流采集模块还通过位于电流采集环路中的霍尔电流传感器采集待监控分动箱的离合器电流信号，电压电流采集模块的控制指令通过霍尔电流传感器输入至分动箱离合器，从而实现待监控分动箱离合器的电流信号的采集；从而得到待监控分动箱的离合器的工作时间，通过分动箱离合器工作时间为更换离合器做出指示；
温度采集模块用于依据主控模块的控制指令采集待监控分动箱的油箱温度信号发送给控制模块；具体地，
图3为本发明实施例的温度采集模块的结构示意图。如图3所示，温度采集模块包括电压基准源、温度传感器和仪表放大器，将温度传感器产生的电流信号转换为电压信号，并通过仪表放大器将其扩大输出，作为一个示例，仪表放大器的放大倍数为8倍，输出0～3.6V的电压；温度传感器通过设置铂热电阻将其周边环境温度变化转化为铂热电阻的阻值变化，以实现温度的采集。作为一个示例，温度传感器中的铂热电阻选用T100，其温度变化1℃时电阻变化约为0.385Ω，测量范围为-50℃～200℃，其阻值变化范围为80Ω～177Ω，分动箱正常状态下的工作温度为-45℃～45℃，此时对应的输出给主控模块的电压为2.14V，当分动箱实际温度为200℃，分动箱控制模块发出报警信息，主控模块检测到此端口电压值大于2.14V时，就会发出报警信息。温度传感器PT100工作时电流要求小于5mA，电流由电桥供电电压和电桥电阻决定。使用电压基准源REF193GS产生标准3V电压为电桥供电。
压力采集模块用于依据主控模块的控制指令采集待监控分动箱的油箱压力信号发送给控制模块；具体地，
图4为本发明实施例的压力采集模块的结构示意图。如图4所示，压力采集模块包括隔离放大器和压力传感器，由于压力传感器输出的电流信号为4～20mA，需要对其进行采样和放大才能够进行后续处理；作为一个示例，通过使用150Ω的精密电阻将压力传感器输出的电流信号转换为0.6V～3V的电压信号，输入至隔离放大器IS0124U，输出0.6V～3V电压信号，输入至主控模块，当油压大于1.7Mpa或者小于1.3Mpa时，即压力采集模块采集的电压信息大于0.91V，或者小于0.69V时就会发出报警信息。
调速采集模块用于依据主控模块的控制指令采集待监控分动箱的输出轴转速信号发送给控制模块；具体地，
图5为本发明实施例的调速采集模块的结构示意图。如图5所示，该模块包括调速传感器和光电耦合器，由于分动箱输出轴的结构限制，按照一般的转速传感器和光栅编码器等常规手段均无法开展，可通过对输出轴转速的采集使用接近开关来辅助完成，通过对输出轴上两个凸台转动过程中产生的脉冲的频率，计算得出分动箱离合器的输出转速，转速传感器采用的是接近开关的形式，通过测量其频率来转化成为转速信息。作为一个示例，转速传感器的接近开关的输出电平范围为“0”：0V和“1”：30V，通过光耦HCPL0631实现信号隔离和电平转换，将高电平转换为STM32F103能够匹配识别的3.3V电压，输入至主控模块。
分动箱控制模块用于依据主控模块的控制指令实现对分动箱的控制；作为一个示例，分动箱控制模块可依据主控模块的控制指令实现对分动箱离合器电磁阀的控制；
图6为本发明实施例的DC/DC转换隔离模块的结构示意图。如图6所示，该***还包括DC/DC转换隔离模块，DC/DC转换隔离模块连接主控模块，其包括EMI滤波器、DC/DC模块以及电压调整器，其用于提供相应的电源给其他模块，具体地，外部电源通过EMI滤波器LFC2A5后输入至DC/DC模块LDA16-24S5A将其转换为5V电压后，再输出至电压调整器DCP010505BP-U、电压调整器DCP020515DU、电压调整器TPS75733KTTT。电压调整器DCP010505BP-U输出隔离的5V电压供串口通信电路使用，电压调整器DCP020515DU输出的隔离的±15V电压供相应模块使用，电压调整器TPS75733KTTT输出隔，从而实现提供高质量电压给各个模块。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种分动箱监控方法，其特征在于，具体为：
依据相应的控制指令采集待监控分动箱离合器的电压和电流信号；依据相应的控制指令采集待监控分动箱的油箱温度信号；依据相应的控制指令采集待监控分动箱的油箱压力信号；依据相应的控制指令采集待监控分动箱的输出轴转速信号；
依据采集的待监控分动箱的离合器电压信号、离合器电流信号、油箱温度信号、油箱压力信号和输出轴转速信号分析待监控分动箱的工作状态，并依据待监控分动箱的工作状态发送相应的控制指令实现对分动箱的控制，以实现对待监控分动箱的监控。
2.根据权利要求1所述的一种分动箱监控方法，其特征在于，通过位于电压采集环路中的光电耦合器采集待监控分动箱的离合器电压信号，采集的待监控分动箱的离合器电压信号通过反向设置的稳压二极管输入至光电耦合器。
3.根据权利要求1或2所述的一种分动箱监控方法，其特征在于，通过位于电流采集环路中的霍尔电流传感器采集待监控分动箱的离合器电流信号，相应的控制指令通过霍尔电流传感器输入至待监控分动箱的离合器。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的一种分动箱监控方法，其特征在于，通过将温度传感器产生的电流信号转换为电压信号，并通过仪表放大器将其扩大输出实现对待监控分动箱的油箱温度信号的采集；通过隔离放大器和压力传感器组成的压力采集电路实现对待监控分动箱的油箱压力信号的采集。
5.根据权利要求1-4中所述的一种分动箱监控方法，其特征在于，待监控分动箱的输出轴设置有接近开关，通过对输出轴上两个凸台转动过程中产生的脉冲的频率，计算得到待监控分动箱的输出轴转速。
6.一种分动箱监控***，该***包括主控模块、电压电流采集模块、温度采集模块、压力采集模块、调速采集模块和分动箱控制模块，所述主控模块分别连接电压电流采集模块、温度采集模块、压力采集模块、调速采集模块和分动箱控制模块，所述待监控分动箱分别连接电压电流采集模块、温度采集模块、压力采集模块、调速采集模块和分动箱控制模块，其特征在于，
所述电压电流采集模块用于依据主控模块的控制指令采集待监控分动箱离合器的电压和电流信号发送给主控模块；所述温度采集模块用于依据主控模块的控制指令采集待监控分动箱的油箱温度信号发送给控制模块；所述压力采集模块用于依据主控模块的控制指令采集待监控分动箱的油箱压力信号发送给控制模块；所述调速采集模块用于依据主控模块的控制指令采集待监控分动箱的输出轴转速信号发送给控制模块；所述分动箱控制模块用于依据主控模块的控制指令实现对分动箱的控制；
所述主控模块用于分别发送相应的控制指令给电压电流采集模块、温度采集模块、压力采集模块和调速采集模块，依据采集的待监控分动箱的离合器电压信号、离合器电流信号、油箱温度信号、油箱压力信号和输出轴转速信号分析待监控分动箱的工作状态，并依据待监控分动箱的工作状态发送相应的控制指令给分动箱控制模块，以实现对待监控分动箱的监控。
7.根据权利要求6所述的一种分动箱监控***，其特征在于，所述电压电流采集模块通过位于电压采集环路中的光电耦合器采集待监控分动箱的离合器电压信号，采集的待监控分动箱的离合器电压信号通过反向设置的稳压二极管输入至光电耦合器。
8.根据权利要求6或7所述的一种分动箱监控***，其特征在于，所述电压电流采集模块通过位于电流采集环路中的霍尔电流传感器采集待监控分动箱的离合器电流信号，相应的控制指令通过霍尔电流传感器输入至待监控分动箱的离合器。
9.根据权利要求6-8中任一项所述的一种分动箱监控***，其特征在于，所述温度采集模块通过将温度传感器产生的电流信号转换为电压信号，并通过仪表放大器将其扩大输出实现对待监控分动箱的油箱温度信号的采集；通过隔离放大器和压力传感器组成的压力采集电路实现对待监控分动箱的油箱压力信号的采集。
10.根据权利要求6-9中任一项所述的一种分动箱监控***，其特征在于，待监控分动箱的输出轴设置有接近开关，通过对输出轴上两个凸台转动过程中产生的脉冲的频率，计算得到待监控分动箱的输出轴转速。
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CN112013047B (zh) * 2020-08-07 2021-07-06 东风汽车集团有限公司 混合动力电耦合箱液压***下线检测自学习方法及***

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