CN105480099A - 基于脉冲偏置放大的降压恒流式电涡流缓速器控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于脉冲偏置放大的降压恒流式电涡流缓速器控制系统，包括电涡流缓速器，其特征在于，还包括单片机，分别与单片机相连接的降压恒流电源、制动踏板、档位开关、开关量信号处理单元、CAN总线数据收发单元、制动车灯驱动单元和脉冲偏置放大单元，分别与CAN总线数据收发单元相连接的汽车主控单元和行车电脑，与开关量信号处理单元相连接的电涡流缓速器驱动单元，以及与脉冲偏置放大单元相连接的脉冲信号采集单元；所述电涡流缓速器则同时与脉冲信号采集单元和电涡流缓速器驱动单元相连接；本发明通过脉冲偏置放大单元可以对电涡流缓速器的负载信号进行不失真的放大，使本发明可以准确的反映出电涡流缓速器的实时运行状况。

Description

基于脉冲偏置放大的降压恒流式电涡流缓速器控制系统

技术领域

本发明涉及一种电涡流缓速器控制系统，具体是指一种基于脉冲偏置放大的降压恒流式电涡流缓速器控制系统。

背景技术

电涡流缓速器是一种汽车辅助制动装置，俗称电刹，主要应用于大型客车、城市公交车辆及重型卡车。该装置安装在汽车驱动桥与变速箱之间，通过电磁感应原理实现无接触制动。

随着电涡流缓速器的普及，同时客车上电气系统的日益增多，电涡流缓速器与其他电气系统如ABS系统、发动机控制系统之间的信息交换越来越多，而传统的电信号控制方式导致电涡流缓速器控制系统线束越来越复杂，增加了成本，降低了可靠性。同时，传统的电涡流缓速器控制系统不具备稳定的工作电压，导致其无法稳定的对电涡流缓速器进行控制。

发明内容

本发明的目的在于克服传统的电涡流缓速器控制系统线束复杂，且不具备稳定的工作电压，而导致其无法稳定的对电涡流缓速器进行控制的缺陷，提供一种基于脉冲偏置放大的降压恒流式电涡流缓速器控制系统。

本发明的目的通过下述技术方案实现：基于脉冲偏置放大的降压恒流式电涡流缓速器控制系统，包括电涡流缓速器，单片机，分别与单片机相连接的降压恒流电源、制动踏板、档位开关、开关量信号处理单元、CAN总线数据收发单元、制动车灯驱动单元和脉冲偏置放大单元，分别与CAN总线数据收发单元相连接的汽车主控单元和行车电脑，与开关量信号处理单元相连接的电涡流缓速器驱动单元，以及与脉冲偏置放大单元相连接的脉冲信号采集单元；所述电涡流缓速器则同时与脉冲信号采集单元和电涡流缓速器驱动单元相连接；所述脉冲偏置放大单元由场效应管MOS3，三极管VT4，三极管VT5，三极管VT6，负极与场效应管MOS3的栅极相连接、正极则形成该脉冲偏置放大单元的输入端的电容C8，N极经电阻R21后与三极管VT5的发射极相连接、P极则经极性电容C7后接地的二极管D5，N极与二极管D5的P极相连接、P极则与场效应管MOS3的漏极相连接的二极管D4，串接在场效应管MOS3的源极和三极管VT6的发射极之间的电阻R16，正极经电阻R18后与三极管VT4的发射极相连接、负极接地的极性电容C5，串接在三极管VT6的集电极和极性电容C5的负极之间的电阻R17，串接在三极管VT4的基极和极性电容C5的负极之间的电阻R19，串接在三极管VT4的集电极和三极管VT5的基极之间的电容C6，一端与三极管VT5的集电极相连接、另一端接地的电阻R20，一端与三极管VT5的发射极相连接、另一端则形成该脉冲偏置放大单元的输出端的电感L2，以及与电感L2相并联的电阻R22组成；所述场效应管MOS3的栅极与三极管VT6的基极相连接、其源极则与三极管VT4的发射极相连接；所述脉冲偏置放大单元的输入端与脉冲信号采集单元的输出端相连接、其输出端则与单片机相连接。

所述的降压恒流电源由电源GB，处理芯片U3，三极管VT3，场效应管MOS1，场效应管MOS2，一端与电源GB的正极相连接、另一端则与处理芯片U3的VIN管脚相连接的电阻R9，正极经电阻R11后与处理芯片U3的CS管脚相连接、负极则经电阻R10后同时与处理芯片U3的LD管脚以及PWMD管脚相连接的电容C3，串接在场效应管MOS1的源极和电容C3的负极之间的电阻R13，N极与电容C3的正极相连接、P极则与场效应管MOS2的漏极相连的二极管D3，一端与场效应管MOS1的漏极相连接、另一端则顺次经电阻R15和电阻R14后与场效应管MOS2的栅极相连接的电感L1，串接在处理芯片U3的RT管脚与三极管VT3的基极之间的电阻R12，N极与三极管VT3的集电极相连接、P极则与场效应管MOS1的漏极相连接的二极管D2，以及正极与三极管VT3的发射极相连接、负极则与电感L1和电阻R15的连接点相连接的电容C4组成；所述处理芯片U3的VDD管脚与电源GB的负极相连接、其GND管脚接地、GATE管脚则与场效应管MOS1的栅极相连接；所述场效应管MOS2的源极则与电感L1和电阻R15的连接点相连接；所述三极管VT3的发射极则与电阻R15和电阻R14的连接点一起形成降压恒流电源的输出端并与单片机相连接。

进一步的，所述的开关量信号处理单元由开关量处理电路，与开关量处理电路相并联的闭环检测电路组成；所述开关量处理电路的输入端与单片机相连接、其输出端则与电涡流缓速器驱动单元的输入端相连接；所述开关量处理电路由光电耦合器U1，三极管VT1，一端作为该开关量处理电路的输入端、另一端则经电阻R2后与光电耦合器U1的正极输入端相连接的电阻R1，正极与电阻R1和电阻R2的连接点相连接、负极则与光电耦合器U1的负极输入端相连接的同时接地的电容C1，串接在三极管VT1的基极和发射极之间的电阻R3，以及一端与三极管VT1的集电极相连接、另一端则形成该开关量处理电路的输出端的电阻R4组成；所述光电耦合器U1的第一输出端与三极管VT1的基极相连接、其第二输出端则接地。

所述的闭环检测电路则由场效应管MOS，三极管VT2，光电耦合器U2，P极与场效应管MOS的漏极相连接、N极则经电阻R1后与电容C1的正极相连接的二极管D1，一端与场效应管MOS的栅极相连接、另一端则经电阻R8后与三极管VT2的基极相连接的电阻R7，一端与场效应管MOS的源极相连接、另一端则与电阻R7和电阻R8的连接点相连接的电阻R6，以及正极顺次经电阻R5和电阻R4后与三极管VT1的集电极相连接、负极则与光电耦合器U2的正极输入端相连接的电容C2组成；所述光电耦合器U2的负极输入端接地、其第一输出端则与三极管VT2的集电极相连接、其第二输出端则接地；所述三极管VT2的发射极接地。

所述的处理芯片U3为HV9861A集成芯片。

本发明较现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

(1)本发明与现有的电涡流缓速器控制系统相比较，其实现了车辆信号的共享，减少了车辆上的线束，可提高电涡流缓速器控制系统的可靠性，并且降低制造成本。

(2)本发明可以对电涡流缓速器的驱动信号进行处理并检测，避免系统发出的驱动信号出现错误而造成电涡流缓速器损坏或影响其制动性能。

(3)本发明具有恒定的工作电流，因此其可以稳定的对电涡流缓速器进行控制，提高电涡流缓速器的制动性能。

(4)本发明通过脉冲偏置放大单元可以对电涡流缓速器的负载信号进行不失真的放大，使本发明可以准确的反映出电涡流缓速器的实时运行状况。

附图说明

图1为本发明的整体结构框图。

图2为本发明的开关量信号处理单元的电路结构图。

图3为本发明的降压恒流电源的电路结构图。

图4为本发明的脉冲偏置放大单元的电路结构图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式并不限于此。

实施例

如图1所示，本发明的基于脉冲偏置放大的降压恒流式电涡流缓速器控制系统，其由电涡流缓速器，脉冲偏置放大单元，脉冲信号采集单元，电涡流缓速器驱动单元，开关量信号处理单元，单片机，制动踏板，档位开关，降压恒流电源，CAN总线数据收发单元，制动车灯驱动单元，汽车主控单元以及行车电脑13部分组成。

其中，单片机作为本发明的控制中心，其分别与降压恒流电源、制动踏板、档位开关、脉冲偏置放大单元、开关量信号处理单元、CAN总线数据收发单元以及制动车灯驱动单元相连接。所述汽车主控单元和行车电脑则分别与CAN总线数据收发单元相连接。所述电涡流缓速器驱动单元则与开关量信号处理单元相连接。所述电涡流缓速器则同时与脉冲信号采集单元以及电涡流缓速器驱动单元相连接。

实施时，制动踏板和档位开关分别向单片机发送压力信号和档位信号，而单片机则根据该压力信号和档位信号向开关量信号处理单元发送电涡流缓速器控制信号；该电涡流缓速器控制信号经开关量信号处理单元后输入到电涡流缓速器驱动单元，由电涡流缓速器驱动单元对电涡流缓速器进行控制。同时，所述单片机还向制动车灯驱动单元发送驱动信号，点亮制动车灯。

所述脉冲信号采集单元则用于采集电涡流缓速器的负载信号并传输给脉冲偏置放大单元。该脉冲偏置放大单元则用于对负载信号进行不失真的放大处理。所述单片机则根据负载信号计算出电涡流缓速器的制动力矩，并通过CAN总线数据收发单元传送给汽车主控单元和行车电脑。本发明采用CAN总线数据收发单元对信息进行传输，可以减少控制系统的线束，提高本发明的可靠性。所述降压恒流电源则用于给整个控制系统提供恒定的工作电流。

为了更好的对电涡流缓速器进行控制，如图2所示，所述的开关量信号处理单元由开关量处理电路，与开关量处理电路相并联的闭环检测电路组成。所述开关量处理电路的输入端与单片机相连接、其输出端则与电涡流缓速器驱动单元的输入端相连接。

所述开关量处理电路由光电耦合器U1，三极管VT1，电阻R1，电阻R2，电阻R3，电阻R4以及电容C1组成。

连接时，该电阻R1的一端经电阻R2后与光电耦合器U1的正极输入端相连接、其另一端则作为该开关量处理电路的输入端，该输入端则与单片机相连接。所述电容C1的正极与电阻R1和电阻R2的连接点相连接、其负极则与光电耦合器U1的负极输入端相连接的同时接地。因此，电容C1和电阻R1以及电阻R2则形成一个RC滤波器，当电涡流缓速器控制信号输入进来后，由RC滤波器进行滤波处理，再输入到光电耦合器U1，并导通电耦合器U1。

另外，电阻R3串接在三极管VT1的基极和发射极之间。电阻R4的一端与三极管VT1的集电极相连接、其另一端则形成该开关量处理电路的输出端，该输出端则与电涡流缓速器驱动单元相连接，电涡流缓速器控制信号则由该输出端输送至电涡流缓速器驱动单元。所述光电耦合器U1的第一输出端与三极管VT1的基极相连接、其第二输出端则接地。

所述的闭环检测电路用于检测电涡流缓速器控制信号是否存在异常，其由场效应管MOS，三极管VT2，光电耦合器U2，P极与场效应管MOS的漏极相连接、N极则经电阻R1后与电容C1的正极相连接的二极管D1，一端与场效应管MOS的栅极相连接、另一端则经电阻R8后与三极管VT2的基极相连接的电阻R7，一端与场效应管MOS的源极相连接、另一端则与电阻R7和电阻R8的连接点相连接的电阻R6，以及正极顺次经电阻R5和电阻R4后与三极管VT1的集电极相连接、负极则与光电耦合器U2的正极输入端相连接的电容C2组成。所述光电耦合器U2的负极输入端接地、其第一输出端则与三极管VT2的集电极相连接、其第二输出端则接地。所述三极管VT2的发射极接地。

如图3所示，所述的降压恒流电源由电源GB，处理芯片U3，三极管VT3，场效应管MOS1，场效应管MOS2，电阻R9，电阻R10，电阻R11，电阻R12，电阻R13，电阻R14，电阻R15，电容C3，电容C4，电感L1，二极管D2以及二极管D3组成。

其中，电源GB用于给本发明提供工作电流，其正极经电阻R9后与处理芯片U3的VIN管脚相连接，其负极则与处理芯片U3的VDD管脚相连接。该电源GB输出的电流经电阻R9后输入到处理芯片U3，由处理芯片U3做恒流处理，为了达到更好的处理效果，该处理芯片U3优先采用HV9861A集成芯片来实现。

另外，电容C3的正极经电阻R11后与处理芯片U3的CS管脚相连接、其负极则经电阻R10后同时与处理芯片U3的LD管脚以及PWMD管脚相连接。电阻R13则串接在场效应管MOS1的源极和电容C3的负极之间。二极管D3的N极与电容C3的正极相连接、其P极则与场效应管MOS2的漏极相连。电感L1的一端与场效应管MOS1的漏极相连接、其另一端则顺次经电阻R15和电阻R14后与场效应管MOS2的栅极相连接。电阻R12则串接在处理芯片U3的RT管脚与三极管VT3的基极之间。二极管D2的N极与三极管VT3的集电极相连接、其P极则与场效应管MOS1的漏极相连接。电容C4的正极与三极管VT3的发射极相连接、其负极则与电感L1和电阻R15的连接点相连接。

同时，所述处理芯片U3的GND管脚接地、其GATE管脚则与场效应管MOS1的栅极相连接。所述场效应管MOS2的源极则与电感L1和电阻R15的连接点相连接。所述三极管VT3的发射极则与电阻R15和电阻R14的连接点一起形成该降压恒流电源的输出端，该输出端则与单片机相连接。

工作时，从处理芯片U3输出的电流使三极管VT3和场效应管MOS1导通，并经由电容C4和电阻R15所组成的RC滤波器滤波后输入到单片机。

如图4所示，所述脉冲偏置放大单元的结构由场效应管MOS3，三极管VT4，三极管VT5，三极管VT6，电阻R16，电阻R17，电阻R18，电阻R19，电阻R20，电阻R21，电阻R22，二极管D4，二极管D5，极性电容C5，电容C6，极性电容C7，电容C8以及电感L2组成。

连接时，电容C8的负极与场效应管MOS3的栅极相连接、其正极则形成该脉冲偏置放大单元的输入端与脉冲信号采集单元的输出端相连接。二极管D5的N极经电阻R21后与三极管VT5的发射极相连接、其P极则经极性电容C7后接地。二极管D4的N极与二极管D5的P极相连接、其P极则与场效应管MOS3的漏极相连接。电阻R16则串接在场效应管MOS3的源极和三极管VT6的发射极之间。极性电容C5的正极经电阻R18后与三极管VT4的发射极相连接、其负极接地。电阻R17则串接在三极管VT6的集电极和极性电容C5的负极之间。电阻R19则串接在三极管VT4的基极和极性电容C5的负极之间。电容C6串接在三极管VT4的集电极和三极管VT5的基极之间。电阻R20的一端与三极管VT5的集电极相连接、其另一端接地。电感L2的一端与三极管VT5的发射极相连接、其另一端则形成该脉冲偏置放大单元的输出端与单片机相连接。电阻R22则与电感L1相并联。所述场效应管MOS3的栅极与三极管VT6的基极相连接、其源极则与三极管VT4的发射极相连接。

如上所述，便可很好的实施本发明。

Claims (4)

1.基于脉冲偏置放大的降压恒流式电涡流缓速器控制系统，包括电涡流缓速器，其特征在于，还包括单片机，分别与单片机相连接的降压恒流电源、制动踏板、档位开关、开关量信号处理单元、CAN总线数据收发单元、制动车灯驱动单元和脉冲偏置放大单元，分别与CAN总线数据收发单元相连接的汽车主控单元和行车电脑，与开关量信号处理单元相连接的电涡流缓速器驱动单元，以及与脉冲偏置放大单元相连接的脉冲信号采集单元；所述电涡流缓速器则同时与脉冲信号采集单元和电涡流缓速器驱动单元相连接；所述脉冲偏置放大单元由场效应管MOS3，三极管VT4，三极管VT5，三极管VT6，负极与场效应管MOS3的栅极相连接、正极则形成该脉冲偏置放大单元的输入端的电容C8，N极经电阻R21后与三极管VT5的发射极相连接、P极则经极性电容C7后接地的二极管D5，N极与二极管D5的P极相连接、P极则与场效应管MOS3的漏极相连接的二极管D4，串接在场效应管MOS3的源极和三极管VT6的发射极之间的电阻R16，正极经电阻R18后与三极管VT4的发射极相连接、负极接地的极性电容C5，串接在三极管VT6的集电极和极性电容C5的负极之间的电阻R17，串接在三极管VT4的基极和极性电容C5的负极之间的电阻R19，串接在三极管VT4的集电极和三极管VT5的基极之间的电容C6，一端与三极管VT5的集电极相连接、另一端接地的电阻R20，一端与三极管VT5的发射极相连接、另一端则形成该脉冲偏置放大单元的输出端的电感L2，以及与电感L2相并联的电阻R22组成；所述场效应管MOS3的栅极与三极管VT6的基极相连接、其源极则与三极管VT4的发射极相连接；所述脉冲偏置放大单元的输入端与脉冲信号采集单元的输出端相连接、其输出端则与单片机相连接；

所述的降压恒流电源由电源GB，处理芯片U3，三极管VT3，场效应管MOS1，场效应管MOS2，一端与电源GB的正极相连接、另一端则与处理芯片U3的VIN管脚相连接的电阻R9，正极经电阻R11后与处理芯片U3的CS管脚相连接、负极则经电阻R10后同时与处理芯片U3的LD管脚以及PWMD管脚相连接的电容C3，串接在场效应管MOS1的源极和电容C3的负极之间的电阻R13，N极与电容C3的正极相连接、P极则与场效应管MOS2的漏极相连的二极管D3，一端与场效应管MOS1的漏极相连接、另一端则顺次经电阻R15和电阻R14后与场效应管MOS2的栅极相连接的电感L1，串接在处理芯片U3的RT管脚与三极管VT3的基极之间的电阻R12，N极与三极管VT3的集电极相连接、P极则与场效应管MOS1的漏极相连接的二极管D2，以及正极与三极管VT3的发射极相连接、负极则与电感L1和电阻R15的连接点相连接的电容C4组成；所述处理芯片U3的VDD管脚与电源GB的负极相连接、其GND管脚接地、GATE管脚则与场效应管MOS1的栅极相连接；所述场效应管MOS2的源极则与电感L1和电阻R15的连接点相连接；所述三极管VT3的发射极则与电阻R15和电阻R14的连接点一起形成降压恒流电源的输出端并与单片机相连接。

2.根据权利要求1所述的基于脉冲偏置放大的降压恒流式电涡流缓速器控制系统，其特征在于：所述的开关量信号处理单元由开关量处理电路，与开关量处理电路相并联的闭环检测电路组成；所述开关量处理电路的输入端与单片机相连接、其输出端则与电涡流缓速器驱动单元的输入端相连接；所述开关量处理电路由光电耦合器U1，三极管VT1，一端作为该开关量处理电路的输入端、另一端则经电阻R2后与光电耦合器U1的正极输入端相连接的电阻R1，正极与电阻R1和电阻R2的连接点相连接、负极则与光电耦合器U1的负极输入端相连接的同时接地的电容C1，串接在三极管VT1的基极和发射极之间的电阻R3，以及一端与三极管VT1的集电极相连接、另一端则形成该开关量处理电路的输出端的电阻R4组成；所述光电耦合器U1的第一输出端与三极管VT1的基极相连接、其第二输出端则接地。

3.根据权利要求2所述的基于脉冲偏置放大的降压恒流式电涡流缓速器控制系统，其特征在于：所述的闭环检测电路则由场效应管MOS，三极管VT2，光电耦合器U2，P极与场效应管MOS的漏极相连接、N极则经电阻R1后与电容C1的正极相连接的二极管D1，一端与场效应管MOS的栅极相连接、另一端则经电阻R8后与三极管VT2的基极相连接的电阻R7，一端与场效应管MOS的源极相连接、另一端则与电阻R7和电阻R8的连接点相连接的电阻R6，以及正极顺次经电阻R5和电阻R4后与三极管VT1的集电极相连接、负极则与光电耦合器U2的正极输入端相连接的电容C2组成；所述光电耦合器U2的负极输入端接地、其第一输出端则与三极管VT2的集电极相连接、其第二输出端则接地；所述三极管VT2的发射极接地。

4.根据权利要求3所述的基于脉冲偏置放大的降压恒流式电涡流缓速器控制系统，其特征在于：所述的处理芯片U3为HV9861A集成芯片。