CN101683849A - 刹车真空助力系统及刹车真空助力控制方法 - Google Patents

刹车真空助力系统及刹车真空助力控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供的刹车真空助力控制系统和刹车真空助力控制方法中，主ECU(12)接收表示气压值大小的电信号，并根据该电信号通过主控制回路输出控制信号以控制真空泵(6)，从ECU(17)用于当所述主ECU(12)和所述主控制回路中的至少一者处于异常状态时，代替主ECU(12)接收所述表示气压值大小的电信号，并根据该电信号通过从控制回路输出控制信号以控制真空泵(6)。本发明提供的刹车真空助力系统及刹车真空助力控制方法避免了主ECU(12)和/或主控制回路失效时无法控制真空泵的问题，增加了刹车助力的可靠性和有效性，最大限度地保障了行车人的安全。

Description

刹车真空助力系统及刹车真空助力控制方法
技术领域
本发明涉及汽车刹车系统，特别涉及一种刹车真空助力系统及刹车真空助力控制方法。
背景技术
目前汽车基本上都配有刹车助力，尤其是刹车真空助力装置的使用非常普及。其原理是利用发动机工作时产生的负压与大气压之间的压力差来迫使刹车真空助力器内橡胶膜片移动，推动制动主缸的活塞，以此减轻人踩制动踏板的力。
传统的燃油汽车主要通过发动机的旋转来不断地抽真空，以保证有一定的刹车助力，操作方式比较灵敏。而现有的电动汽车中，发动机已被电动机替换掉，混合动力汽车中的发动机也不是一直在工作，而且电动机不能像发动机那样一直旋转，因此刹车的效果远不如传统的燃油汽车。比亚迪股份有限公司的实用新型专利申请CN2880613Y“一种可用于电动汽车的刹车真空助力装置”采用主控ECU来控制真空泵的启动与停止，以此增加刹车助力的可靠性和有效性。但在异常情况下、如主控ECU失效的情况下却无法对刹车助力进行控制，由此无法完全实现刹车真空助力系统的可靠性和有效性，无法最大限度的保证行车人的安全。
发明内容
本发明的目的是提供一种安全可靠的刹车真空助力系统及刹车真空助力控制方法，以保证在异常情况下、如主控ECU失效的情况下仍然能够有效地对刹车助力进行控制，最大限度的保证行车人的安全。
本发明提供的刹车真空助力控制系统包括主ECU和主控制回路，所述主ECU连接所述主控制回路，所述主ECU用于接收表示气压值大小的电信号，并根据该电信号通过主控制回路输出控制信号以控制真空泵，所述控制系统还包括从ECU和从控制回路，所述从ECU分别与所述主ECU和所述从控制回路连接，所述从ECU用于当所述主ECU和所述主控制回路中的至少一者处于异常状态时，代替主ECU接收所述表示气压值大小的电信号，并根据该电信号通过从控制回路输出控制信号以控制真空泵。
本发明提供的刹车真空助力控制方法包括主ECU接收表示气压值大小的电信号，并根据接收到的表示气压值大小的电信号通过主控制回路输出控制信号以控制真空泵；该方法还包括当所述主ECU 12和所述主控制回路中的至少一者处于异常状态时，由从ECU 17代替主ECU 12接收所述表示气压值大小的电信号，并根据该电信号通过从控制回路输出控制信号以控制真空泵6。
本发明提供的刹车真空助力控制系统和刹车真空助力控制方法以原有的ECU和控制回路作为主ECU和主控制回路，并加入了从ECU和从控制回路，在正常情况下仍以主ECU和主控制回路来控制真空泵的开启和关闭，而在主ECU处于异常状态和/或主控制回路处于异常状态时，通过从ECU以从控制回路来控制真空泵的开启和关闭，避免了主ECU和/或主控制回路失效时无法控制真空泵的问题，增加了刹车助力的可靠性和有效性，最大限度地保障了行车人的安全。
附图说明
图1为本发明提供的刹车真空助力系统的结构示意图；
图2为本发明提供的刹车真空助力系统中主ECU 12和从ECU 17的结构示意图；
图3为本发明提供的刹车真空助力系统中硬件控制电路的结构示意图；
图4为本发明提供的刹车真空助力控制方法的优选实施方式的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明提供的刹车真空助力系统及刹车真空助力系统的控制方法做进一步的详细描述。
本发明提供的刹车真空助力控制系统包括主ECU 12和主控制回路，所述主ECU 12连接所述主控制回路，所述主ECU 12用于接收表示气压值大小的电信号，并根据该电信号通过主控制回路输出控制信号以控制真空泵6，所述控制系统还包括从ECU 17和从控制回路，所述从ECU 17分别与所述主ECU 12和所述从控制回路连接，所述从ECU 17用于当所述主ECU 12和所述主控制回路中的至少一者处于异常状态时，代替主ECU 12接收所述表示气压值大小的电信号，并根据该电信号通过从控制回路输出控制信号以控制真空泵6。
如图1所示，本发明提供的刹车真空助力控制系统包括真空助力器3、真空泵6、贮气罐5、真空单向阀10、刹车踏板1、控制阀2、制动主缸4、刹车油路7、真空伺服气室8、贮液罐9、真空单向阀10、压力传感器11以及主ECU 12。真空助力器3的真空伺服气室8后腔经由控制阀2与刹车踏板1形成连杆机构，用于为刹车踏板1提供助力，真空伺服气室8的前腔经由真空管路连通至贮气罐5，该贮气罐5再经由真空管路连通至真空泵6。真空单向阀10安装在真空伺服气室8上，用于将真空伺服气室8前腔内的空气经真空单向阀10吸出。贮气罐5上设置有压力传感器11，主ECU 12与压力传感器11和真空泵6电连接，用于通过压力传感器11检测贮气罐5中气压值的大小，进而控制真空泵6开启和关闭。真空助力器3连通制动主缸4，通过控制制动主缸4输出压力而将与制动主缸4连接的贮液罐9内的液体经由刹车油路7输送到刹车轮缸，由此达到致动的目的。
图2为本发明提供的刹车真空助力系统中主ECU 12和从ECU 17的结构示意图。如图2所示，主ECU 12与从ECU 17连接，所述主ECU 12具有AD转换器和MCU。通过压力传感器11采集的表示气压值大小的模拟信号经过主ECU 12的AD转换器转换为数字信号后再输入到主ECU 12的MCU，并通过主控制回路输出具有不同电压值的控制信号来控制真空泵6的开启和关闭，为本领域技术人员所公知。所述从ECU 17同样具有AD转换器和MCU，其控制原理与主ECU 12相同，通过压力传感器11采集的表示气压值大小的模拟信号经过从ECU 17的AD转换器转换为数字信号后再输入到从ECU 17的MCU，并通过从控制回路输出具有不同电压值的控制信号来控制真空泵6的开启和关闭，。
所述主ECU 12和从ECU 17为任意可以根据接收到的表示气压值大小的电信号控制真空泵6开启和关闭的控制器，例如可以为PLC或单片机。优选情况下，所述主ECU 12为采用可加密ARM芯片的单片机LPC2194，所述从ECU 17为PIC18F2480。
当汽车需要刹车而踩下刹车踏板1后，控制阀2向前动作，压力传感器11对贮气罐5内气压值大小进行检测，并将表示气压值大小的电信号发送到真空泵6。当来自主ECU 12的控制信号的电压值大于电压阈值上限值时，真空泵6开启，将真空伺服气室8前腔内的空气经真空单向阀10吸出，此时真空助力器3内的真空伺服气室8膜片两端承受不同的气压，由此制动主缸4输出很大的压力，使贮液罐9内的液体经刹车油路7输送到刹车轮缸，由此达到致动的目的；当来自主ECU 12的控制信号的电压值小于电压阈值下限值时，真空泵6关闭，不对刹车进行致动。
所述电压阈值范围可以根据具体情况设定，优选情况下，所述电压阈值范围为0.5V至2.5V。
所述主ECU 12通过主控制回路输出控制信号来控制真空泵6，而从ECU17通过从控制回路输出控制信号来启动真空泵6。所述主ECU 12还用于确定所述主ECU 12是否处于信号采集异常状态，并当确定所述主ECU 12处于信号采集异常状态时切断所述主ECU 12与主控制回路的连接并输出从控制回路启动信号到所述从ECU 17，所述从ECU 17还用于接收所述从控制回路启动信号并启动所述从控制回路。
所述主ECU 12当在刹车时检测到接收到的表示气压值大小的电信号无变化时，确定所述主ECU 12处于信号采集异常状态。
所述主ECU 12还用于确定所述主控制回路是否处于主控制回路异常状态，并当确定所述主控制回路处于主控制回路异常状态时切断所述主ECU12与主控制回路的连接并输出从控制回路启动信号到所述从ECU 17。
所述主ECU 12接收来自所述主控制回路的主控制回路回采信号并当在刹车时检测到接收到的主控制回路回采信号与通过主控制回路输出的控制信号状态不一致时，确定所述主控制回路处于主控制回路异常状态。
所述主控制回路采用闭环控制，主ECU 12能够根据主控制回路输出的控制信号与来自主控制回路的回采信号的逻辑关系来判断主控制回路是否正常。主控制回路输出的控制信号与回采信号的逻辑关系可以进行预先设定，并预先存储在主ECU 12中，当主ECU 12当检测到接收到的主控制回路回采信号与通过主控制回路输出的控制信号状态不一致时，控制主ECU12处于主控制回路异常状态。
所述从ECU 17还用于确定所述主ECU 12是否处于死机异常状态，并当确定所述主ECU 12处于死机异常状态时启动所述从控制回路。
所述从ECU 17与主ECU 12通过状态端口连接，从ECU 17还对主ECU12起监控作用，能够根据主ECU 12与从ECU 17交互的端口状态与预先设定的端口状态的逻辑关系来判断主ECU 12是否死机。主ECU 12与从ECU17交互的端口状态的逻辑关系可以进行预先设定，并预先存储在从ECU 17中，当从ECU 17检测到主ECU 12与从ECU 17交互的端口状态与预先设定的端口状态的逻辑关系不一致时，确定主ECU 12处于死机状态，同时自动启动从控制回路。例如，可以在从ECU 17中预先设定接收自主ECU 12的信号从第一状态端口开始依次为高、低、高...，当从ECU 17实际接收到的信号从第一状态端口开始依次为低、高、低...或高、高、低...等与预先设定的逻辑关系不一致时，确定主ECU 12处于死机状态。
所述主ECU 12还用于检测所述控制系统是否处于传感器故障状态和/或主ECU、从ECU信号采集均异常状态，并当确定所述控制系统处于传感器故障状态和/或主ECU、从ECU信号采集均异常状态时延时切断所述主ECU 12与主控制回路的连接并输出报警信号。
所述主ECU 12通过在刹车时检测输入主ECU 12和从ECU 17的表示压力值大小的电信号的变化情况来判断控制系统是否处于传感器故障状态和/或主ECU、从ECU信号采集均异常状态，当输入主ECU 12和从ECU 17的表示压力值大小的电信号在刹车时均无变化时，主ECU 12确定控制系统处于传感器故障状态和/或主ECU、从ECU信号采集异常状态，并延时切断所述主ECU 12与主控制回路的连接并输出报警信号。
所述主ECU 12可以经过预定时间段之后切换主ECU 12与主控制回路的连接，所述预定时间段可以根据具体情况自行设定，优选情况下，所述预定时间段的范围为10秒至30秒，更优选的情况下，所述预定时间段为20秒。所述主ECU 12可以连接报警装置、例如蜂鸣器等，在确定控制系统处于传感器故障状态和/或主ECU、从ECU信号采集均异常状态时输出报警信号到所述报警装置以提醒行车人。
当主ECU 12和从ECU 17同时死机时，主控制回路和从控制回路都失去对真空泵6的控制作用，由此来自真空压力传感器11的表示气压值大小的电信号在失去主ECU 12和从ECU 17的控制之下会超出可控电压阈值范围之外，为了在该情况下仍能实现对真空泵6的控制，优选情况下，所述控制系统还包括硬件控制电路，该硬件控制电路用于接收所述表示气压值大小的电信号并将该电信号的电压值与预先设定的电压阈值进行比较，该硬件控制电路在接收到的电信号的电压值在预先设定的电压阈值范围之外时控制真空泵6。
图3为本发明提供的刹车真空助力系统中硬件控制电路的结构示意图，如图3所示，该硬件控制电路包括第一比较器19和第二比较器20，所述第一比较器19和第二比较器20的输入端分别作为所述硬件控制电路的输入端，用于接入来自真空压力传感器11的表示气压值大小的电信号，将接收到的表示气压值大小的电信号与预先设定的电压阈值进行比较，当比较结果为接收到的电信号的电压值在预先设定的电压阈值范围之外时控制真空泵6。
所述第一比较器19预设有电压阈值上限值，当比较结果为接收到的电信号的电压值大于预先设定的电压阈值上限值时，所述第一比较器19通过端口Q402输出控制信号ControlH到真空泵6，开启真空泵6；
所述第二比较器20预设有电压阈值下限值，当比较结果为接收到的电信号的电压值小于预先设定的电压阈值下限值时，所述第二比较器20通过端口Q401输出控制信号ControlL到真空泵6，关闭真空泵6。
所述第一比较器19和第二比较器20为任意可以将输入的电信号的电压值与预先设定的电压阈值进行比较并根据比较结果输出不同的控制信号的电压比较装置，例如可以为双限电压比较器。
下面对本发明提供的刹车真空助力控制方法进行描述。
图4为本发明提供的刹车真空助力控制方法的优选实施方式的流程图。如图4所示，从ECU 17确定主ECU 12是否处于死机异常状态，主ECU 12确定主ECU 12是否处于信号采集异常状态并确定主控制回路是否处于主控制回路异常状态，主ECU 12对主ECU 12状态的确定和对主控制回路状态的确定可以同时进行，也可以先后进行，同时硬件控制电路将接收到的表示气压值大小的电信号与预先设定的电压阈值进行比较，由此确定是否对真空泵6进行控制：
当主ECU 12与从ECU 17交互的端口状态与预先设定的端口状态的逻辑关系不一致时，从ECU 17确定主ECU 12处于死机状态，从ECU 17启动从控制回路；
当主ECU 12接收到的主控制回路回采信号与通过主控制回路输出的控制信号状态不一致时，主ECU 12确定主控制回路处于主控制回路异常状态，主ECU 12切断主ECU 12与主控制回路的连接并启动从控制回路，由从ECU17控制真空泵6；
当主ECU 12接收到的表示气压值大小的电信号有变化时，主ECU 12确定主ECU 12处于正常状态，并正常控制真空泵6；
当主ECU 12接收到的表示气压值大小的电信号无变化而从ECU 17接收到的表示气压值大小的电信号有变化时，主ECU 12确定主ECU 12处于信号采集异常状态，切断主ECU 12与主控制回路的连接并启动从控制回路，由从ECU 17控制真空泵6；
当主ECU 12和从ECU 17接收到的表示气压值大小的电信号均无变化时，主ECU 12确定所述控制系统处于传感器故障状态和/或主ECU、从ECU信号采集均异常状态，主ECU 12延时切断主ECU 12与主控制回路的连接并输出报警信号；
当硬件控制电路接收到的电信号的电压值在预先设定的电压阈值范围之外时，硬件控制电路对真空泵6进行控制。

Claims (20)

1.一种刹车真空助力控制系统，该控制系统包括主ECU(12)和主控制回路，所述主ECU(12)连接所述主控制回路，所述主ECU(12)用于接收表示气压值大小的电信号，并根据该电信号通过主控制回路输出控制信号以控制真空泵(6)，其中，所述控制系统还包括从ECU(17)和从控制回路，所述从ECU(17)分别与所述主ECU(12)和所述从控制回路连接，所述从ECU(17)用于当所述主ECU(12)和所述主控制回路中的至少一者处于异常状态时，代替主ECU(12)接收所述表示气压值大小的电信号，并根据该电信号通过从控制回路输出控制信号以控制真空泵(6)。
2.根据权利要求1所述的控制系统，其中，所述主ECU(12)还用于确定所述主ECU(12)是否处于信号采集异常状态，并当确定所述主ECU(12)处于信号采集异常状态时切断所述主ECU(12)与主控制回路的连接并输出从控制回路启动信号到所述从ECU(17)，所述从ECU(17)还用于接收所述从控制回路启动信号并启动所述从控制回路。
3.根据权利要求2所述的控制系统，其中，所述主ECU(12)当在刹车时检测到接收到的表示气压值大小的电信号无变化时，确定所述主ECU(12)处于信号采集异常状态。
4.根据权利要求1所述的控制系统，其中，所述主ECU(12)还用于确定所述主控制回路是否处于主控制回路异常状态，并当确定所述主控制回路处于主控制回路异常状态时切断所述主ECU(12)与主控制回路的连接并输出从控制回路启动信号到所述从ECU(17)。
5.根据权利要求4所述的控制系统，其中，所述主ECU(12)接收来自所述主控制回路的主控制回路回采信号并当在刹车时检测到接收到的主控制回路回采信号与通过主控制回路输出的控制信号状态不一致时，确定所述主控制回路处于主控制回路异常状态。
6.根据权利要求1所述的控制系统，其中，所述从ECU(17)还用于确定所述主ECU(12)是否处于死机异常状态，并当确定所述主ECU(12)处于死机异常状态时启动所述从控制回路。
7.根据权利要求1所述的控制系统，其中，所述主ECU(12)还用于检测所述控制系统是否处于传感器故障状态和/或主ECU、从ECU信号采集均异常状态，并当确定所述控制系统处于传感器故障状态和/或主ECU、从ECU信号采集均异常状态时延时切断所述主ECU(12)与主控制回路的连接并输出报警信号。
8.根据权利要求7所述的控制系统，其中，所述控制系统还包括硬件控制电路，该硬件控制电路用于接收所述表示气压值大小的电信号并将该电信号的电压值与预先设定的电压阈值进行比较，该硬件控制电路在接收到的电信号的电压值在预先设定的电压阈值范围之外时控制真空泵(6)。
9.根据权利要求8所述的控制系统，其中，所述电压阈值范围为0.5V至2.5V。
10.根据权利要求1-9中任一项权利要求所述的控制系统，其中，该控制系统还包括真空压力传感器(11)，该真空压力传感器(11)与所述主ECU(12)和所述从ECU(17)连接，用于检测贮气罐(5)内的气压值，并输出所述表示气压值大小的电信号。
11.一种刹车真空助力控制方法，该方法包括主ECU(12)接收表示气压值大小的电信号，并根据接收到的表示气压值大小的电信号通过主控制回路输出控制信号以控制真空泵(6)；其中，该方法还包括当所述主ECU(12)和所述主控制回路中的至少一者处于异常状态时，由从ECU(17)代替主ECU(12)接收所述表示气压值大小的电信号，并根据该电信号通过从控制回路输出控制信号以控制真空泵(6)。
12.根据权利要求11所述的控制方法，其中，所述主ECU(12)还确定所述主ECU(12)是否处于信号采集异常状态，并当确定所述主ECU(12)处于信号采集异常状态时切断所述主ECU(12)与主控制回路的连接并输出从控制回路启动信号到所述从ECU(17)，所述从ECU(17)还接收所述从控制回路启动信号并启动所述从控制回路。
13.根据权利要求12所述的控制方法，其中，所述主ECU(12)当在刹车时检测到接收到的表示气压值大小的电信号无变化时，确定所述主ECU(12)处于信号采集异常状态。
14.根据权利要求11所述的控制方法，其中，所述主ECU(12)还确定所述主控制回路是否处于主控制回路异常状态，并当确定所述主控制回路处于主控制回路异常状态时切断所述主ECU(12)与主控制回路的连接并输出从控制回路启动信号到所述从ECU(17)。
15.根据权利要求14所述的控制方法，其中，所述主ECU(12)接收来自所述主控制回路的主控制回路回采信号并当在刹车时检测到接收到的主控制回路回采信号与通过主控制回路输出的控制信号状态不一致时，确定所述主控制回路处于主控制回路异常状态。
16.根据权利要求11所述的控制方法，其中，所述从ECU(17)还确定所述主ECU(12)是否处于死机异常状态，并当确定所述主ECU(12)处于死机异常状态时启动所述从控制回路。
17.根据权利要求11所述的控制方法，其中，所述主ECU(12)还检测所述控制系统是否处于传感器故障状态和/或主ECU、从ECU信号采集均异常状态，并当确定所述控制系统处于传感器故障状态和/或主ECU、从ECU信号采集均异常状态时延时切断所述主ECU(12)与主控制回路的连接并输出报警信号。
18.根据权利要求17所述的控制方法，其中，该方法还包括将所述表示气压值大小的电信号的电压值与预先设定的电压阈值进行比较，当所述表示气压值大小的电信号的电压值在预先设定的电压阈值范围之外时，由硬件控制电路控制真空泵(6)。
19.根据权利要求18所述的控制方法，其中，所述电压阈值范围为0.5V至2.5V。
20.根据权利要求11-19中任一项权利要求所述的控制方法，其中，采用真空压力传感器(11)检测贮气罐(5)内的气压值，并输出所述表示气压值大小的电信号。
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