CN2694613Y - 电涡流缓速器控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种电涡流缓速器控制装置。本控制装置具有操纵装置、缓速器控制器和缓速器驱动器。操纵装置具有多档手控开关线性气压传感器式的脚控开关；缓速器控制器具有微处理器、随机存储器、只读存储器和输入输出系统；使用时，缓速器控制器可接收手控开关位置信号D1、脚控气压传感器信号D2、车速脉冲信号D3和ABS信号D4等，经缓速器控制器的运算分析，通过连续输出一定周期脉冲信号D8控制缓速器驱动器的半导体开关电路的通电时间，即通过缓速器驱动器的控制信号的占空比的变化来控制缓速器驱动器的开关电路的输出端在各个周期内输出电流的时间，从而实现无级控制缓速器的制动扭矩。

Description

电涡流缓速器控制装置

技术领域

本实用新型涉及一种电涡流缓速器控制装置，尤其适用于运输车辆。

背景技术

电涡流缓速器通常由缓速器(执行机构)和控制装置组成。公知的电涡流缓速器如图1所示，缓速器总成中间部分由8只电磁线圈1(每两只电磁线圈为一组)与支架2组成定子3，安装在变速箱5后端盖上(或后桥、底架上)，两端各有一转子4与传动轴6相连。驱动动力7(如发动机等)提供动力，通过传动轴6和驱动桥8驱动车轮9。电磁线圈1通电，电磁线圈1产生电磁场，传动轴6带动转子4转动，切割磁场，在转子4上产生涡流，动能转变为热能，产生制动力矩。电涡流缓速器控制装置由手控开关10、脚控开关11、控制盒12和继电器盒13组成。手控开关10通常有4个档位，在较长距离减速及下坡时使用。档位依次增加缓速器制动力依次加大。脚控开关11通常装有4个压力传感器14，是为减轻驾驶员劳动强度而增加的一个使缓速器自动工作的开关，其受制动气压控制，当驾驶员踩下制动踏板时，随着脚下用力加大，脚控开关11上4个压力传感器14依次接通，缓速器自动起作用，制动力依次加大。控制盒12通常由数字逻辑电路组成。输入信号有：手控开关D1、脚控开关信号D2、车速表信号D3和ABS控制信号D4。其作用为在ABS探测到某个车轮打滑时，切断缓速器功能。打滑结束，即自动逐级恢复缓速器档位。为避免不必要的电流消耗，在低速时，自动切断。继电器盒13通常由4个大电流继电器15组成，电池16通过继电器15向电磁线圈1提供电能。

上述电涡流缓速器控制装置存在如下问题：1、在档位变化时，由于电磁线圈1分四组导通，造成各组电磁线圈1工作负荷不同，从而寿命不同。特别是由于四组电磁线圈1发热不均衡，会严重影响寿命：由于电磁线圈1分四组先后导通，造成缓速器制动扭矩跳跃变化(图2)，严重影响缓速器换档方便性和制动平稳性。2、在缓速器工作时，电磁线圈1工作电流非常大，特别是装脚动开关11，车辆在市内运行时，由于缓速器使用频繁，继电器15触点易损坏；3、由于电磁线圈1分四组先后导通，各档制动力无法根据使用条件进行调节。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种使用中可对电涡流缓速器的制动扭距进行无极控制的电涡流缓速器控制装置。

实现本实用新型目的所采用的技术方案是：本控制装置具有操纵装置、缓速器控制器19和缓速器驱动器20；操纵装置具有多档手控开关17和脚控开关18(图3)。缓速器控制器19由微处理器21(CPU)、随机存储器22(RAM)、只读存储器23(ROM)和输入输出系统24(I/O)组成。输入输出系统24(I/O)具有可输入手控开关位置信号D1、脚控气压传感器信号D2、车速表信号D3、ABS信号D4、加速踏板信号D5、低电压信号D6和定速设定信号D7的端口，还具有可输出缓速器驱动器控制信号D8、显示信号D10(电源及低电压显示信号，速度脉冲正常显示信号、档位显示信号和制动灯显示信号)的端口，且输出控制信号D8的端口为脉冲控制信号输出端口。缓速器驱动器20采用自保护半导体开关电路。手动开关17为多档开关，可通过缓速器控制器19向复位机构25提供信号D11，使手动开关17自动复位。

脚控开关18采用高精度线性气压传感器，输出电压随气压变化如图4所示。缓速器驱动器20各半导体开关元件26与缓速器的四组电磁线圈1一一对应连接，半导体开关元件的输入信号D9通过光耦合器27与缓速器控制器19相连。缓速器控制器19根据外部控制信号D1-D7(手控开关位置信号D1、脚控气压传感器电信号D2、车速表信号D3、ABS信号D4、加速踏板信号D5、电池低电压信号D6和定速设定信号D7)的组合，计算出结果，而通过连续输出一定周期脉冲信号D8控制缓速器驱动器20的开关电路的通电时间，即通过缓速器驱动器20的控制信号D9(脉冲信号)的占空比t1/(t1+t2)的变化来控制各开关电路26的输出端在各个周期内的电流输出的时间，而使电磁线圈1的平均通电电流发生变化(图5)，从而实现无级控制缓速器的制动扭矩(图6)。为降低电能消耗，在速度过低时和在电池电压过低的情况下，缓速器控制器19会自动将占空比改为0，切断电磁线圈1的供电，同时向手控开关17复位机构25提供信号D11，使手动开关17自动复位。

本实用新型的有益效果是：采用高精度线性气压传感器，实现制动扭矩随脚制动气压值无级控制。采用占空比控制，使缓速器的8只电磁线圈1同时工作，减少电磁线圈1的发热量，并使各电磁线圈1均衡工作，提高电磁线圈1的使用寿命和改善缓速器的制动平稳性。缓速器驱动器20采用自保护半导体开关元件26，在半导体开关元件26过电流造成温升过高时，可自动切断，实现长寿命。缓速器控制器19采用微处理器21(CPU)进行控制，实现可编程控制。可实现各档位自动平稳过渡，手控开关17与脚控开关18的联动和各档位的自动复位。

附图说明

图1为公知的电涡流缓速器示意图。

图2为公知缓速器的制动扭矩随电磁线圈的导电组数变化示意图。

图3为本实用新型电涡流缓速器控制装置示意图。

图4为本实用新型的脚控开关的输出电压随气压变化示意图。

图5为采用本实用新型后缓速器的电磁线圈的电流随驱动脉冲变化示意图。

图6为采用本实用新型后缓速器的制动扭矩随占空比变化示意图。

具体实施方式

(实施例1)

见图3，本实施例的结构由图3中的相应部分给出，本实施例的电涡流缓速器控制装置使用时，可由驾驶员操纵手动开关17，设定缓速器制动档位，向缓速器控制器19输出信号D1，微处理器21(CPU)通过输入输出系统24(I/O)接收输入信号D1，并与只读存储器23(ROM)存储的有关数据进行比较运算，把运算结果通过输入输出系统24(I/O)输出信号D8，D8为脉冲信号，其占空比t1/(t1+t2)的值取决于手动开关17的档位。驾驶员不需在相邻档位上停顿，可以随意拨动到所需档位，微处理器21(CPU)将从只读存储器23(ROM)读取固定程序，并进行运算，输出的脉冲信号D8，其占空比在设定时间内从0逐步升为对应于手动开关17的档位的占空比值。由于缓速器驱动器20内电流强度很大，为防止对输入脉冲的干扰，脉冲信号D8经光耦合器27输入缓速器驱动器20，输入的脉冲信号D9加在半导体开关元件26的控制极上，缓速器的各电磁线圈1的一端与相应一只半导体开关元件26的源极(即为开关电路的输出端)相连，另一端连在电池16的负极上，各半导体开关元件26的漏极与电池16的正极相连，在输入脉冲信号D9为ON的情况下，半导体开关元件26导通，使各电磁线圈1得电而产生磁场，从而产生所需制动扭矩。旁路二极管28在半导体开关元件26从ON至OFF转换过程中产生电涌电压的情况下，保护半导体开关元件26，将电涌电压加至电池16的两端。

设有定速控制按钮29(可设在手动开关17手柄上)，驾驶员按下时，向缓速器控制器19输出信号D7，微处理器21(CPU)同时通过输入输出系统24(I/O)接收车速表脉冲信号D3并记录当时脉冲频率值，微处理器21(CPU)通过比较，当车速表脉冲信号D3脉冲频率低于当时记录脉冲频率值时，通过输入输出系统24(I/O)输出减小占空比的信号D8，此时使各半导体开关元件26的输出端在各个周期内的电流输出的时间变短而使电池减小对各电磁线圈1的电力供应，从而减小缓速器的制动扭矩。当车速表脉冲信号D3脉冲频率高于当时记录脉冲频率值时，微处理器21(CPU)将从只读存储器23(ROM)读取固定程序，并进行运算，把运算结果通过输入输出系统24(I/O)输出信号D8，此时使各半导体开关元件26的输出端在各个周期内的电流输出的时间变短而增加了对各电磁线圈1的电力供应，从而增加了所需制动扭矩，以减小车辆的运行速度，如此反复进行控制，达到定速目的。驾驶员再次按下定速控制按钮29时，向缓速器控制器19再次输出信号D7，微处理器21(CPU)即解除定速控制功能。此功能主要用于下长坡时，自动控制车辆运行速度。

当驾驶员踩下制动踏板时，随着脚下用力加大，输出气压值加大，采用高精度线性气压传感器的脚控开关18与制动总泵和前制动器相连，高精度线性气压传感器输出的电压信号D2随气压值作线性变化(图4)，微处理器21(CPU)通过输入输出系统24(I/O)接收输入信号D2，并与只读存储器23(ROM)存储的有关数据进行比较运算，把运算结果通过输入输出系统24(I/O)输出脉冲信号D8，使各半导体开关元件26的输出端在各个周期内的电流输出的时间相应变化，从而控制制动扭矩的大小。脉冲信号D8占空比t1/(t1+t2)的值取决于气压值的大小，即取决于驾驶员踩下制动踏板的角度(也即脉冲控制信号D8的占空比的值与气压值成正比)。

在同时采用手动开关17和高精度线性气压传感器的脚控开关18时，微处理器21(CPU)通过输入输出系统24(I/O)接收输入信号D1和D2，并与只读存储器23(ROM)存储的有关数据进行比较运算，得出两个运算结果，即两个占空比t1/(t1+t2)的值，比较取大值，通过输入输出系统24(I/O)输出脉冲信号D8，使各半导体开关元件26的输出端在各个周期内的电流输出的时间相应变化，从而控制缓速器的制动扭矩的大小，实现手控开关17与脚控开关18的联动。

车速表信号D3为脉冲信号，当脉冲信号的频率低于只读存储器23(ROM)存储的车速为某一低值(如3km/h)时对应的脉冲信号的频率，微处理器21(CPU)通过输入输出系统24(I/O)输出占空比为0的信号D8，使缓速器驱动器20的各半导体开关元件26停止输出电流，即切断了对各电磁线圈1的电力供应，以减少能源消耗，同时微处理器21(CPU)通过输入输出系统24(I/O)输出信号D11，使手控开关17自动复位。多档手控开关17可利用磁性进行档位定位，通过输出信号D11向复位机构25(如线圈)供电产生一反向磁场，使开关自动复位。

在ABS探测到某个车轮打滑时，缓速器控制器19输入ABS控制信号D4，微处理器21(CPU)通过输入输出系统24(I/O)输出占空比为0的信号D8，使缓速器驱动器20的各半导体开关元件26停止输出电流，切断了对各电磁线圈1的电力供应。打滑结束，输入ABS控制信号D4改变，微处理器21(CPU)将从只读存储器23(ROM)读取固定程序，并进行运算，输出的脉冲信号D8，其占空比在设定时间内从0逐步升为对应于手动开关17的档位的占空比值，即自动逐级恢复缓速器档位。

当驾驶员踩下加速踏板时，输出控制信号D5至缓速器控制器19，微处理器21(CPU))通过输入输出系统24(I/O)输出占空比为0的信号D8，使缓速器驱动器20的各半导体开关元件26停止输出电流，切断了对各电磁线圈1的电力供应，同时通过输入输出系统24(I/O)输出信号D11，使手控开关17自动复位。

当电池电压低于某一值时，输出电池低电压信号D6至缓速器控制器19，微处理器21(CPU)通过输入输出系统24(I/O)输出占空比为0的信号D8，使缓速器驱动器20的各半导体开关元件26停止输出电流，切断了对各电磁线圈1的电力供应，同时通过输入输出系统24(I/O)输出信号D11，使手控开关17自动复位。

缓速器控制器19在工作中同时输出信号D10，用于显示电源及低电压信号，速度脉冲正常信号、档位信号和制动灯信号。

Claims (11)

1、一种电涡流缓速器控制装置，具有操纵装置、缓速器控制器(19)和缓速器驱动器(20)；操纵装置具有多档手控开关(17)和脚控开关(18)；其特征在于：脚控开关(18)采用输出电压随气压成正比变化的线性气压传感器；缓速器控制器(19)具有微处理器(21)、随机存储器(22)、只读存储器(23)和输入输出系统(24)；缓速器控制器(19)的输入输出系统(24)具有可输入手控开关位置信号D1、脚控气压传感器信号D2、车速脉冲信号D3和ABS信号D4的端口，还具有可输出脉冲控制信号D8的端口；缓速器驱动器(20)具有半导体开关电路；使用时，多档手控开关(17)的信号输出端和脚控开关(18)的信号输出端与缓速器控制器(19)的相应的信号输入端相连，缓速器控制器(19)的各信号输入端处于接收相应信号的状态，缓速器控制器(19)的脉冲控制信号输出端与缓速器驱动器(20)的开关电路的控制极相连，缓速器控制器(19)的微处理器(21)通过输入输出系统(24)的信号输入端口接收相应的信号，经运算分析，通过输入输出系统(24)的脉冲控制信号输出端连续输出一定周期脉冲信号D8来控制缓速器驱动器(20)的开关电路的通电时间，也即通过所输出的脉冲控制信号D8的占空比t1/(t1+t2)的变化来控制缓速器驱动器(20)的开关电路的输出端在各个周期内的电流输出的时间。

2、根据权利要求1所述的电涡流缓速器控制装置，其特征在于：本控制装置还具有复位机构(25)，缓速器控制器(19)的输入输出系统(24)还设有可输出复位信号D11的端口；使用时，缓速器控制器(19)可通过该复位信号输出端向复位机构(25)提供复位信号D11，由复位机构(25)控制手动开关(17)复位。

3、根据权利要求1所述的电涡流缓速器控制装置，其特征在于：在缓速器控制器(19)的输入输出系统(24)的可输出脉冲信号D8的端口有4个，缓速器驱动器(20)的与输入输出系统(24)的这些脉冲信号输出端口相对应的半导体开关电路也有4路。

4、根据权利要求1所述的电涡流缓速器控制装置，其特征在于：缓速器驱动器(20)的开关电路采用自保护半导体开关电路。

5、根据权利要求3所述的电涡流缓速器控制装置，其特征在于：在缓速器控制器(19)的输入输出系统(24)的4个脉冲信号输出端口与缓速器驱动器(20)的各半导体开关电路的控制极之间串连有光耦合器(27)。

6、根据权利要求1所述的电涡流缓速器控制装置，其特征在于：操纵装置还设有定速控制按钮(29)，缓速器控制器(19)的输入输出系统(24)还设有可输入定速设定信号D7的端口；使用时，缓速器控制器(19)的定速信号输入端口处于可接收定速设定信号D7的状态，按下定速控制按钮(29)时，该按钮向缓速器控制器(19)输出定速设定信号D7，使微处理器(21)通过输入输出系统(24)接收车速脉冲信号D3并记录当时脉冲频率值，微处理器(21)通过比较，当车速脉冲信号D3脉冲频率低于当时记录脉冲频率值时，通过输入输出系统(24)输出减小占空比的信号D8，即减小缓速器驱动器(20)的各开关电路的输出端在各个周期内的电流输出时间；当车速脉冲信号D3脉冲频率高于当时记录脉冲频率值时，微处理器(21)将从只读存储器(23)读取固定程序，并进行运算，把运算结果通过输入输出系统(24)的各脉冲控制信号输出端输出脉冲控制信号D8，增加缓速器驱动器(20)的各开关电路的输出端在各个周期内的电流输出时间；如此反复进行控制而达到定速；再次按下定速控制按钮(29)时，该按钮向缓速器控制器(19)再次输出定速设定信号D7，微处理器(21)即解除定速控制功能。

7、根据权利要求2所述的电涡流缓速器控制装置，其特征是：当缓速器控制器(19)所接收的车速脉冲信号D3的频率低于只读存储器(23)存储的车速为某一低值时对应的脉冲信号的频率时，微处理器(21)通过输入输出系统(24)的脉冲控制信号输出端输出占空比为0的控制信号D8，使缓速器驱动器(20)的开关电路停止输出电流，同时微处理器(21)通过输入输出系统(24)的复位信号输出端向复位机构(25)输出复位信号D11，使手动开关(17)复位。

8、根据权利要求2所述的电涡流缓速器控制装置，其特征是：本控制装置还具有测试单元，测试单元具有低电压信号装置，缓速器控制器(19)的输入输出系统(24)还设有可输入低电压信号D6的端口；使用中当电池电压低于某一值时，低电压信号装置输出电池低电压信号D6至缓速器控制器(19)的输入输出系统(24)，微处理器(21)则通过输入输出系统(24)的脉冲控制信号输出端输出占空比为0的信号D8，使缓速器驱动器(20)的开关电路停止输出电流，同时通过输入输出系统(24)的复位信号输出端向复位机构(25)输出复位信号D11，使手动开关(17)复位。

9、根据权利要求2所述的电涡流缓速器控制装置，其特征是：缓速器控制器(19)的输入输出系统(24)还设有可输入加速踏板信号D5的端口；当缓速器控制器(19)的微处理器(21)通过输入输出系统(24)的加速踏板信号输入端接收到加速踏板信号D5时，微处理器(21)则通过输入输出系统(24)的脉冲控制信号输出端输出占空比为0的信号D8，使缓速器驱动器(20)的开关电路停止输出电流，同时通过输入输出系统(24)  的复位信号输出端向复位机构(25)输出复位信号D11，使手动开关(17)复位。

10、根据权利要求3所述的电涡流缓速器控制装置，其特征是：当缓速器控制器(19)的微处理器(21)通过输入输出系统(24)接收到脚控气压传感器信号D2时，则其通过输入输出系统(24)所输出的脉冲控制信号D8的占空比t1/(t1+t2)的值与气压值成正比。

11、根据权利要求3所述的电涡流缓速器控制装置，其特征是：当缓速器控制器(19)的微处理器(21)通过输入输出系统(24)同时接收到手控开关位置信号D1和脚控气压传感器信号D2时，则分别与只读存储器(23)存储的有关数据进行比较运算，得出两个运算结果，即两个占空比t1/(t1+t2)的值，比较取大值，通过输入输出系统(24)的各脉冲控制信号输出端输出脉冲信号D8，从而控制缓速器驱动器(20)的各开关电路的输出端在各个周期内的电流输出的时间。

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