專利名稱：一種汽車主制動器與緩速器聯(lián)合控制器及控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種汽車電子控制類產(chǎn)品，適合運輸車輛的主制動器與包含電渦流緩速器和發(fā)動機排氣緩速器在內(nèi)的輔助制動裝置構(gòu)成的制動系統(tǒng)的聯(lián)合控制技術(shù)。
背景技術(shù)：
目前公路運輸車輛受法規(guī)限制，需要加裝輔助制動系統(tǒng)。中國專利ZL01129767.0公告了一種“車用電渦流減速的調(diào)節(jié)方法”，它的目的是基于電力電子技術(shù)的車用電渦流緩速器減速調(diào)節(jié)方法，該方法能使電渦流制動力在幾乎為零的最小值到最大值的范圍內(nèi)作無級調(diào)整，操作簡便，穩(wěn)定性好。中國專利ZL200510034403.9公告了另一種“電渦流緩速器驅(qū)動控制器及其控制方法”，它的目的提供一種具有輸入電流控制及識別和負載電流傳感反饋電路，采用智能SIPMOS技術(shù)，根據(jù)當(dāng)前速度變化的大小，自動決定電渦流緩速器輸出擋位并保持車速恒定，該種方法使控制器上的單片機執(zhí)行預(yù)先編制的驅(qū)動控制器檢測控制方法的程序來達到目的。汽車與配件(2003(38))刊登了吳修義的文章“Jake Brake發(fā)動機排氣緩速式輔助制動裝置”提供了一種發(fā)動機排氣緩速器的工作原理和控制方法，該發(fā)動機排氣緩速器可通過電控使位于排氣管中的蝶形閥打開或關(guān)閉決定發(fā)動機緩速器是否參與制動作用。
以上所述的緩速器控制方法都比較簡單，且屬于獨立于汽車主制動器之外的控制形式。但由于緩速器本身能提供的制動功率都比較小，單獨的緩速器制動作用不能滿足汽車穩(wěn)定下長坡行駛的要求。
對制動系統(tǒng)的主制動器以及包含電渦流緩速器和發(fā)動機排氣緩速器在內(nèi)的制動裝置進行獨立控制存在如下問題1、制動系統(tǒng)的各裝置需要駕駛員進行一定的操作，而且這種操作通常與傳統(tǒng)的制動操作模式不同，除了增加駕駛員的勞動強度外，還容易造成制動過程中的誤操作。2、制動系統(tǒng)的輔助制動裝置通常制動功率都比較小，在汽車需要較大制動功率的場合，需要駕駛員操作多個輔助制動裝置。3、制動系統(tǒng)各裝置的獨立操作不利于汽車制動過程中相互之間的配合協(xié)調(diào)工作，容易造成過制動或不足制動，影響汽車行駛的乘坐舒適性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種汽車主制動器與緩速器的聯(lián)合控制器及控制方法，它能夠根據(jù)汽車運行工況，通過對駕駛員操作制動踏板的程度，及時判斷發(fā)動機緩速器是否需要參與工作，以及對汽車上安裝的電渦流緩速器的制動力矩進行自動調(diào)節(jié)。
本發(fā)明的目的可通過以下所述的聯(lián)合控制器來達到該聯(lián)合控制器由微型計算機(1)、開關(guān)信號輸入電路、汽車行車脈沖信號輸入電路、汽車制動踏板位置輸入電路、電渦流緩速器驅(qū)動裝置(7)、功率場效應(yīng)管(10)及其阻容二極管緩沖電路、電流反饋檢測電路(8)、電壓反饋檢測電路(9)、排氣控制功率管(15)以及聲報警電路(6)和光報警電路(5)組成。聯(lián)合控制器的特征在于微型計算機(1)接收所有的外部開關(guān)信號和模擬信號，并經(jīng)判斷和數(shù)值計算后輸出電渦流緩速器和發(fā)動機排氣緩速器的控制信號。
聯(lián)合控制器選用的微型計算機(1)有多個輸入/輸出接口(2)，內(nèi)含程序存儲器ROM(18)和數(shù)據(jù)存儲器RAM(17)，內(nèi)部嵌入了計數(shù)器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC，中央處理器CPU(3)通過內(nèi)部總線(4)接收輸入/輸出接口(2)傳來的數(shù)字信號、計數(shù)器的計數(shù)結(jié)果以及模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC的數(shù)字結(jié)果，并經(jīng)邏輯判斷和數(shù)值運算后通過輸入/輸出接口(2)將控制信號輸送出去。
汽車蓄電池低電壓信號S1、ABS信號S2和加速踏板信號S3通過微型計算機的輸入/輸出接口(2)輸入。
汽車行車脈沖信號輸入電路中的汽車行車脈沖信號接到微型計算機(1)的計數(shù)器。
汽車制動踏板位置輸入電路的傳感器的模擬信號接到微型計算機(1)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC。
電渦流緩速器驅(qū)動裝置(7)的前向通道接入微型計算機的輸入/輸出接口(2)，后向通道接到功率場效應(yīng)管(10)柵極。
功率場效應(yīng)管(10)柵極接到輸出端，漏極接到蓄電池的正極，源極接到電渦流緩速器的線圈上，并在功率場效應(yīng)管(10)漏極和源極之間并聯(lián)了阻容二極管緩沖電路。
在功率場效應(yīng)管(10)的源極設(shè)立了電流反饋檢測電路(8)和電壓反饋檢測電路(9)，檢測電路的輸出端接到電渦流緩速器驅(qū)動裝置(7)信號端口。
排氣控制功率管(15)的柵極接到微型計算機(1)的輸入/輸出接口(2)，源極接地，漏極通過發(fā)動機排氣緩速器電磁閥的線圈(16)接到蓄電池正極。
聲報警電路(6)和光報警電路(5)接入微型計算機(1)的輸入/輸出接口(2)。
本發(fā)明的優(yōu)點是能夠根據(jù)汽車運行工況，通過對駕駛員操作制動踏板的程度，感知汽車需要的制動力矩的大小，及時判斷發(fā)動機緩速器是否需要參與工作，以及對汽車上安裝的電渦流緩速器的制動力矩進行自動調(diào)節(jié)，達到減輕主制動器熱負荷、降低駕駛員疲勞強度和提高汽車行駛安全性能的目的。


圖1是本發(fā)明汽車主制動器與緩速器的聯(lián)合控制器的結(jié)構(gòu)方框圖。
圖2是本發(fā)明聯(lián)合控制器的控制方法流程圖。
圖3是無級控制的電渦流緩速器的定子線圈的電流隨PWM變化的關(guān)系。
圖4是本發(fā)明在緊急制動時汽車前后地面制動力分配圖。
附圖中標注說明1-微型計算機 2-輸入輸出接口 3-CPU 4-內(nèi)部總線 5-指示燈 6-蜂鳴器 7-IC驅(qū)動裝置 8-電流檢測電路 9-電壓檢測電路 10-功率場效應(yīng)管 11-二極管 12-電阻 13-電容14-電渦流緩速器勵磁線圈 15-排氣控制功率管 16-排氣緩速器電磁線圈 17-隨機存儲器 18-只讀存儲器 19-汽車制動踏板位置傳感器20-來自汽車里程表的脈沖信號 S1-蓄電池低電壓信號 S2-ABS信號S3-加速踏板信號具體實施方式
在汽車上裝用本發(fā)明的汽車主制動器與緩速器器的聯(lián)合控制器后，駕駛員在需要進行減速制動的場合，按傳統(tǒng)的操作方式踩下制動踏板，聯(lián)合控制器采用完全自動的方式對電渦流緩速器的輸出力矩進行控制和對發(fā)動機排氣緩速器是否參與制動進行控制。
如圖1所示，微型計算機(1)實時采集行車速度信號(20)、制動踏板的位置信號(19)、低電壓信號S1、ABS信號S2和加速踏板信號S3，計算出汽車需要的制動力的大小，及時轉(zhuǎn)換成適當(dāng)占空比的PWM控制信號，經(jīng)內(nèi)部總線(3)由輸入/輸出接口(2)傳輸?shù)津?qū)動裝置(7)控制各個功率場效應(yīng)管(10)的通斷和功率管(15)的通斷，從而控制電渦流緩速器各組勵磁線圈(14)中的平均電流和發(fā)動機排氣緩速器的電磁線圈。電渦流緩速器的線圈的PWM控制信號如圖3所示。
當(dāng)微型計算機(1)檢測出下列情況之一時，通過輸入/輸出接口(2)輸出占空比為0的PWM控制信號，結(jié)果會使電渦流緩速器的輸出力矩為01、汽車的行車速度(20)高于或低于設(shè)定的界限值；2、汽車的加速踏板(S3)被踩下；3、ABS控制器發(fā)出的汽車驅(qū)動輪滑轉(zhuǎn)的信號(S2)；4、汽車蓄電池的電壓(S1)低于設(shè)定值。
在汽車應(yīng)用本發(fā)明后，在汽車需要制動的場合，汽車的主制動器和緩速器會同時參與制動，汽車的主制動器和緩速器會相互之間分擔(dān)制動過程中產(chǎn)生的熱負荷，相對來說，汽車主制動器和緩速器的關(guān)鍵部件的溫度都會適當(dāng)?shù)慕档?，從而能保證制動裝置都能正常發(fā)揮制動效能。
當(dāng)汽車處于緊急制動工況時，本發(fā)明可由微型計算機(1)隨制動過程中制動程度增加實時調(diào)整控制信號PWM的占空比從最小值變化到汽車后輪附著力對應(yīng)的數(shù)值，使得汽車前后地面制動力的大小適合理想的制動力分配，保證汽車制動的穩(wěn)定性。如圖4。
本發(fā)明所述聯(lián)合控制器采用微型計算機執(zhí)行以下編制的程序步驟進行控制(1)聯(lián)合控制器加電后開始運行步驟200；(2)設(shè)定計數(shù)器初值步驟201；(3)設(shè)定模數(shù)轉(zhuǎn)換器步驟202；(4)確定汽車目標速度步驟203，微型計算機會自動取默認值，轉(zhuǎn)到步驟204；(5)通過ADC測取制動踏板位置的步驟204；(6)檢測有無異常電流或電壓步驟205，如檢測結(jié)果為是，進入微型計算機通過輸入/輸出接口(2)進行相應(yīng)的聲、光報警的步驟206，，然后返回到步驟204重新測取制動踏板位置；如檢測結(jié)果為否，進入步驟207；(7)檢測制動踏板是否離開原始位置的步驟207，如檢測結(jié)果為是，進入步驟210；如檢測結(jié)果為否，表明制動開始，進入步驟208；(8)檢測有無加速踏板信號的步驟208，如檢測結(jié)果為是，進入電渦流緩速器線圈的PWM控制占空比均輸出0％的步驟210；如檢測結(jié)果為否，進入步驟209；(9)檢測有無ABS信號的步驟209，如檢測結(jié)果為是，進入步驟210；如檢測結(jié)果為否，進入步驟212；以上步驟207、208、209進入步驟210后，電渦流緩速器線圈的PWM控制占空比均輸出0％，然后進入步驟211通過微型計算機輸入/輸出接口(2)在發(fā)動機排氣緩速器電磁閥的控制功率管柵極輸入低電平，然后轉(zhuǎn)到步驟204；(10)微型計算機(1)檢測延時時間的判斷步驟212，如沒到，繼續(xù)延時；如延時時間到，進入步驟213；(11)取內(nèi)部計數(shù)器的值的步驟213，進入步驟214；(12)計算汽車的行車速度的步驟214，進入步驟215；(13)取ADC的轉(zhuǎn)換結(jié)果的步驟215，進入步驟216；(14)計算制動管路的制動壓力的步驟216，進入步驟217；(15)按制動管路壓力一定比例計算電渦流緩速器所需的制動功率的的步驟217，進入步驟218；(16)根據(jù)電渦流緩速器的制動功率計算其線圈控制PWM的占空比并通過微型計算機(1)的輸入/輸出接口(2)輸出的步驟218，進入步驟219；(17)發(fā)動機排氣緩速器電磁閥的控制功率管柵極輸入高電平使其開始工作的步驟219，進入步驟220；(18)判斷目前速度與目標速度是否相差10％的步驟220，如沒有，返回步驟204重新下一輪程序；如有相差10％以上，電渦流緩速器控制PWM的占空比相應(yīng)減增10％并設(shè)立標志位，然后返回步驟204重新下一輪程序。
權(quán)利要求
1.一種汽車主制動器與緩速器聯(lián)合控制器，所述緩速器包括電渦流緩速器和發(fā)動機排氣緩速器，聯(lián)合控制器由微型計算機(1)、開關(guān)信號輸入電路、汽車行車脈沖信號輸入電路、汽車制動踏板位置輸入電路、電渦流緩速器驅(qū)動裝置(7)、功率場效應(yīng)管(10)及其阻容二極管緩沖電路、電流反饋檢測電路(8)、電壓反饋檢測電路(9)、排氣控制功率管(15)以及聲報警電路(6)和光報警電路(5)組成，開關(guān)信號輸入電路、汽車行車脈沖信號輸入電路、汽車制動踏板位置輸入電路與微型計算機(1)相連，電渦流緩速器驅(qū)動裝置(7)的前向通道接入微型計算機的輸入/輸出接口(2)，后向通道接到功率場效應(yīng)管(10)柵極，功率場效應(yīng)管(10)柵極接到輸出端，漏極接到蓄電池的正極，源極接到電渦流緩速器的線圈上，并在功率場效應(yīng)管(10)漏極和源極之間并聯(lián)了阻容二極管緩沖電路，在功率場效應(yīng)管(10)的源極設(shè)立了電流反饋檢測電路(8)和電壓反饋檢測電路(9)，檢測電路的輸出端接到電渦流緩速器驅(qū)動裝置(7)信號端口；排氣控制功率管(15)的柵極接到微型計算機(1)的輸入/輸出接口(2)，源極接地，漏極通過發(fā)動機排氣緩速器電磁閥的線圈(16)接到蓄電池正極；聲(6)和光(5)報警電路接入微型計算機(1)的輸入/輸出接口(2)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車主制動器與緩速器的聯(lián)合控制器，其特征在于聯(lián)合控制器選用的微型計算機(1)有多個輸入/輸出接口(2)，內(nèi)含程序存儲器ROM(18)和數(shù)據(jù)存儲器RAM(17)，內(nèi)部嵌入了計數(shù)器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC，中央處理器CPU(3)通過內(nèi)部總線(4)接收輸入/輸出接口(2)傳來的數(shù)字信號、計數(shù)器的計數(shù)結(jié)果以及模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC的數(shù)字結(jié)果，并經(jīng)邏輯判斷和數(shù)值運算后通過輸入/輸出接口(2)將控制信號輸送出去。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車主制動器與緩速器的聯(lián)合控制器，其特征在于開關(guān)信號輸入電路中的汽車蓄電池低電壓信號S1、ABS信號S2和加速踏板信號S3通過微型計算機的輸入/輸出接口(2)輸入。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車主制動器與緩速器的聯(lián)合控制器，其特征在于汽車行車脈沖信號輸入電路的汽車行車脈沖信號接到微型計算機(1)的計數(shù)器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車主制動器與緩速器的聯(lián)合控制器，其特征在于汽車制動踏板位置輸入電路中汽車制動踏板位置傳感器的模擬信號接到微型計算機(1)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC。
6.一種汽車主制動器與緩速器聯(lián)合控制方法，其特征在于微型計算機(1)實時采集行車速度信號(20)、制動踏板的位置信號(19)、低電壓信號S1、ABS信號S2和加速踏板信號S3，計算出汽車需要的制動力的大小，及時轉(zhuǎn)換成適當(dāng)占空比的PWM控制信號，經(jīng)內(nèi)部總線(3)由輸入/輸出接口(2)傳輸?shù)津?qū)動裝置(7)控制各個功率場效應(yīng)管(10)的通斷和功率管(15)的通斷，從而控制電渦流緩速器各組勵磁線圈(14)中的平均電流和發(fā)動機排氣緩速器的電磁線圈。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車主制動器與緩速器聯(lián)合控制方法，其特征在于當(dāng)微型計算機(1)檢測出下列情況之一時，通過輸入/輸出接口(2)輸出占空比為0的PWM控制信號，結(jié)果會使電渦流緩速器的輸出力矩為0(1)汽車的行車速度(20)高于或低于設(shè)定的界限值；(2)汽車的加速踏板(S3)被踩下；(3)ABS控制器發(fā)出的汽車驅(qū)動輪滑轉(zhuǎn)的信號(S2)；(4)汽車蓄電池的電壓(S1)低于設(shè)定值。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車主制動器與緩速器聯(lián)合控制方法，其特征在于當(dāng)汽車處于緊急制動工況時，由微型計算機(1)隨制動過程中制動程度增加實時調(diào)整控制信號PWM的占空比從最小值變化到汽車后輪附著力對應(yīng)的數(shù)值。
全文摘要
本發(fā)明提供一種汽車主制動器與緩速器的聯(lián)合控制器及控制方法，涉及的緩速器包括電渦流緩速器和發(fā)動機排氣緩速器。其中聯(lián)合控制器由微型計算機、電渦流緩速器驅(qū)動裝置、發(fā)動機排氣緩速器電磁閥驅(qū)動電路、功率開關(guān)模塊和反饋檢測電路以及聲光報警電路組成。微型計算機的輸入/輸出接口首先接收汽車加速踏板信號、ABS信號和蓄電池低電壓信號，在判斷這些信號符合要求后內(nèi)部計數(shù)器接收來自汽車里程表傳來的脈沖，內(nèi)部模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC將制動踏板位置傳感器的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，經(jīng)判斷和數(shù)值計算后輸出電渦流緩速器和發(fā)動機排氣緩速器的控制信號。從而達到減輕主制動器熱負荷、降低駕駛員疲勞強度和提高汽車行駛安全性能的目的。
文檔編號B60L7/28GK101049804SQ200710022250
公開日2007年10月10日 申請日期2007年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月11日
發(fā)明者何仁, 趙迎生 申請人:江蘇大學(xué)