CN101767581A - 刹车真空助力系统及其控制方法和包括该系统的车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于混合动力汽车的刹车真空助力系统及其控制方法和包括该系统的车辆，该刹车真空助力系统包括真空助力器、真空泵、真空罐以及主控ECU，真空泵通过真空罐与真空助力器的真空伺服气室相连通，主控ECU与真空泵电连接，其中，所述刹车真空助力系统还包括发动机，发动机的进气歧管与所述真空助力器的真空伺服气室相连通，主控ECU通过控制所述发动机和真空泵两者的开启和关闭以使得发动机作为主真空源、真空泵作为辅真空源，为所述真空助力器提供真空环境。本发明的刹车真空助力系统以发动机为主真空源，减少了真空泵的工作时间和启停次数，使得真空泵不用频繁的开启和长时间的工作，从而延长了真空泵的使用寿命。

Description

刹车真空助力系统及其控制方法和包括该系统的车辆

技术领域

本发明涉及一种刹车真空助力系统及其控制方法和包括该系统的车辆，特别是涉及一种用于混合动力汽车的刹车真空助力系统及其控制方法以及使用该刹车真空助力系统的混合动力汽车。

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系统的使用非常普及。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。

在传统的燃油汽车，所述刹车真空助力系统的真空源由发动机工作时进气歧管所产生的负压来提供。而在现有的电动汽车和混合动力汽车中，发动机己被电动机替换掉或是并非不是一直在工作，因此，刹车真空助力系统的真空源主要由真空泵来提供。

然而，真空泵是一种易损元件，车辆的频繁制动会加速其老化，因此不能稳定地提供真空助力，从而造成安全隐患。

发明内容

本发明为了克服现有技术中真空泵的频繁工作容易使真空泵易于失效的不足，提供了一种能可靠稳定地为刹车助力系统提供理想的真空度，并减少真空泵的工作时间和启停次数的用于混合动力汽车的刹车真空助力系统。

此外，本发明还提供一种使用上述刹车真空助力系统的混合动力汽车及所述刹车真空助力系统的控制方法。

在现有的混合动力汽车中存在发动机和电动机这两个动力源，由于发动机并非总是处于工作状态，因此并未利用发动机来为真空助力器提供真空环境，而是仅使用真空泵来为真空助力器提供真空环境。然而，处于工作状态下的发动机也可以通过进气歧管吸入气体来作为真空助力器的真空源，本发明人正是基于这一点，想到了综合利用发动机和真空泵来为真空助力器提供所需的真空，这样不仅充分利用了发动机的这一功能，而且发动机的加入也可以减少真空泵的工作时间和启停次数。

本发明提供的用于混合动力汽车的刹车真空助力系统包括真空助力器、真空泵、真空罐以及主控ECU，真空泵通过真空罐与真空助力器的真空伺服气室相连通，主控ECU与真空泵电连接，其中，所述刹车真空助力系统还包括发动机，发动机的进气歧管与所述真空助力器的真空伺服气室相连通，主控ECU通过控制所述发动机和真空泵两者的开启和关闭以使得发动机作为主真空源、真空泵作为辅真空源，为所述真空助力器提供真空环境。

本发明还提供一种混合动力汽车，该混合动力汽车使用上述刹车真空助力系统。

本发明又提供一种用于混合动力汽车的刹车真空助力方法，该方法包括：采用通过真空罐与真空助力器的真空伺服气室相连通的真空泵为真空助力器提供真空环境，其中，该混合动力汽车的发动机的进气歧管与所述真空助力器的真空伺服气室相连通，该方法还包括：控制所述发动机和真空泵两者的开启和关闭以使得所述发动机作为主真空源、真空泵作为辅真空源，为所述真空助力提供真空环境。

本发明的刹车真空助力系统及其控制方法利用真空泵系统和发动机来为真空助力器提供真空环境，合理地对真空泵系统和发动机的工作情况进行分配，在保证提供充足可靠的助力的前提下，使真空泵作为辅真空源，减小了真空泵的工作时间和启停次数，使得真空泵不用频繁的开启和长时间的工作，从而延长了真空泵的使用寿命。此外，由于使用了两个真空源，使得在两个真空源中的任意一个发生故障的情况下，仍有一个真空源可以工作，大大保证了刹车真空助力系统的可靠性。

附图说明

图1是本发明提供的刹车真空助力系统的结构图；

图2是本发明提供的刹车真空助力系统的详细结构示意图；

图3是主控ECU对发动机的控制流程图；

图4是主控ECU对真空泵的控制流程图。

具体实施方式

下面参考附图详细描述本发明。

如图1所述，本发明提供了一种刹车真空助力系统，该刹车真空助力系统包括真空助力器100、真空泵400、真空罐500以及主控ECU 200，真空泵400通过真空罐500与真空助力器100的真空伺服气室相连通，主控ECU200与真空泵400电连接，其中，所述刹车真空助力系统还包括发动机300，发动机300的进气歧管与所述真空助力器100的真空伺服气室相连通，主控ECU 200通过控制所述发动机300和真空泵400两者的开启和关闭以使得发动机300作为主真空源、真空泵400作为辅真空源，为所述真空助力器100提供真空环境。

图2是本发明的刹车真空助力系统的详细结构示意图。如图2所述，所述真空泵400与所述主控ECU 200相连，所述真空泵400的进气口与真空罐500500的出气口520相连，真空罐500的进气口510和发动机300的进气歧管分别与真空助力器100的真空伺服气室通过三通阀600相连通，该三通阀600可以是真空胶管带三通阀。真空胶管带单向阀700分别位于三通阀600与发动机300的进气歧管之间、三通阀600与真空罐500的进气口510之间、真空泵400与真空罐500的出气口520之间。

当然，本发明并不限于图2所示的具体结构。所述真空罐500的出气口520和发动机300的进气歧管还可以分别直接与所述真空助力器100的真空伺服气室相连，而并非必须使用三通阀600。然而，通过使用三通阀600使得发动机300和真空泵400与真空助力器100之间连接起来比较简单，装配方便。

优选情况下，所述车辆真空助力系统还包括压力传感器，所述主控ECU200还用于根据压力传感器所检测的气压P来控制发动机300和真空泵400。所述压力传感器与所述主控ECU 200相连，用于检测所述真空罐500中的气压P，并将所检测的气压P提供给所述主控ECU 200，从而使得所述主控ECU200可以根据所测量的气压来确定控制策略，以在提供足够真空度的前提下优化发动机300和/或真空泵400的运行，减小真空泵400的使用。所述压力传感器可以采用各种类型的元件实现，如本领域技术人员所公知的各种压阻效应式压力传感器或者电阻应变计式压力传感器。

所述主控ECU 200的具体控制策略如下：

如图3所述，主控ECU 200对发动机300的控制策略：当所述气压P大于第一气压阈值，所述主控ECU 200开启发动机300，以在真空泵400不能满足制动所需的真空度的情况下，启动发动机300，马上达到助力需求，有效地避免了因真空泵400失效或者连续不断的制动而造成的助力不足的危险情况出现。

当所述气压P小于第一气压阈值时，主控ECU 200不改变发动机300的当前工作状态。

如图4所述，主控ECU 200对真空泵400的控制策略：当所述气压P大于第二气压阈值时，说明真空罐500中的真空度是不够的，在制动时不足以提供充分的助力，所述主控ECU 200开启真空泵400，并在所述真空泵400开启后，当所述P达到第三气压阈值时，检测是否存在制动踏板信号，若存在制动踏板信号，所述主控ECU 200控制真空泵400继续工作，并当P达到第四气压阈值时，关闭真空泵400；若不存在制动踏板信号，关闭真空泵400。所述制动踏板信号是制动踏板上的制动踏板传感器根据刹车踏板处于被踩下和松开的状态而产生并发送到主控ECU 200的电信号。

当检测的气压P小于第二气压阈值时，所述主控ECU 200不改变真空泵400的当前工作状态。

因此，所述第一气压阈值是主控ECU 200判断是否开启发动机300的临界点；所述第二气压阈值是主控ECU 200判断是否开启真空泵400的临界点，所述第三气压阈值和第四气压阈值是主控ECU 200在真空泵400启动之后判断是否关闭真空泵400的临界点。其中，所述第一气压阈值、第二气压阈值、第三气压阈值以及第四气压阈值的大小关系为：第一气压阈值＞第二气压阈值＞第三气压阈值＞第四气压阈值。所述第一气压阈值、第二气压阈值、第三气压阈值和第四气压阈值分别为。所述第一阈值表示，在此压力条件下，真空助力器基本失去助力作用，该第一阈值可以是80KPa；所述第二阈值表示，在此压力条件下，真空助力比较明显，该第二阈值可以是50KPa；所述第三阈值表示真空助力器的常用工作压力，该第三阈值可以是30KPa；所述第四阈值发动机所能到达的最低进气压力，也是真空助力器工作时的临界压力，压力过低影响真空助力器元器件寿命和性能，该第四阈值可以是25KPa。

下面分别针对混合动力汽车解释上述控制策略的适用情况。

对于混合动力汽车而言，当混合动力汽车处于电动模式下时，主要由真空泵400对刹车真空助力系统提供真空环境；当真空泵400不能满足制动所需的真空度(即所述气压P小于第一气压阈值)时，启动发动机300，混合动力汽车切换到混合动力模式下，此时，主要由发动机300来提供真空环境，真空泵400仅起辅助作用，即仅在气压P大于第二气压阈值时才可能启动(此种情况较少出现)，从而使得真空泵400的工作次数和工作时间都大大缩短。

当所述压力传感器失效时，主控ECU 200根据具有较大误差的气压P所作出的控制策略很有可能是错误的，可能导致真空泵400不必要地频繁工作，而发动机300启动之后所提供的真空度基本上可以满足刹车真空助力系统的需求，因此，在此情况下，所述主控ECU 200开启发动机300，关闭真空泵400，从而避免了不必要地频繁工作，有效保护了真空泵400。

压力传感器的失效可以通过主控ECU 200对压力传感器所测得的气压进行比较来判断，可以在出现以下情况时判断压力传感器失效：真空泵400持续工作而所检测的气压不变；在存在制动踏板信号的情况下，所检测的气压不变；或者所检测的气压超出了真空罐500的正常气压范围。当然，本发明并不限于此，还可以使用其他的方式来检测压力传感器是否失效，例如，可以使用专用于测试压力传感器的装置，而并非通过比较压力传感器所测得的气压来进行判断。

此外，本发明还提供了使用上述刹车真空助力系统的混合动力汽车。

相应地，本发明还提供了一种用于混合动力汽车的刹车真空助力方法，该方法包括：采用通过真空罐500与真空助力器100的真空伺服气室相连通的真空泵400为真空助力器100提供真空环境，其中，该混合动力汽车的发动机300的进气歧管与所述真空助力器100的真空伺服气室相连通，该方法还包括：控制所述发动机300和真空泵400两者的开启和关闭以使得所述发动机300作为主真空源、真空泵400作为辅真空源，为所述真空助力提供真空环境。

其中，所述控制方法还包括根据所述真空罐500中的气压P来控制发动机300和真空泵400，当所述气压P大于第一气压阈值，开启发动机300；当所述气压P大于第二气压阈值时，开启真空泵400；所述第一气压阈值大于所述第二气压阈值。所述气压P可以有压力传感器来采集。

其中，所述控制方法还包括在开启所述真空泵400后，当所述气压P达到第三气压阈值时，检测是否存在制动踏板信号，若存在制动踏板信号，控制真空泵400继续工作，并当气压P达到第四气压阈值时，关闭真空泵400；若不存在制动踏板信号，关闭真空泵400；所述第三气压阈值大于所述第四气压阈值。所述制动踏板信号可以由制动踏板传感器来采集。

其中，所述控制方法还包括当用于所述真空罐500中的气压P的压力传感器失效时，开启发动机300，关闭真空泵400。

所述第一气压阈值、第二气压阈值、第三气压阈值和第四气压阈值的定义和数字范围均已在上面进行了描述，于此不再重复。

本发明的刹车真空助力系统将发动机300和真空泵400并联到真空助力装置，使两者联合起来为真空助力装置提供真空环境，不仅提高了刹车真空助力系统的可靠性，而且减少了真空泵400的使用，延长了作为易损元件的真空泵400的使用寿命。

Claims (13)

1.一种用于混合动力汽车的刹车真空助力系统，该刹车真空助力系统包括真空助力器(100)、真空泵(400)、真空罐(500)以及主控ECU(200)，真空泵(400)通过真空罐(500)与真空助力器(100)的真空伺服气室相连通，主控ECU(200)与真空泵(400)电连接，其特征在于，

所述刹车真空助力系统还包括发动机(300)，发动机(300)的进气歧管与所述真空助力器(100)的真空伺服气室相连通，主控ECU(200)通过控制所述发动机(300)和真空泵(400)两者的开启和关闭以使得发动机(300)作为主真空源、真空泵(400)作为辅真空源，为所述真空助力器(100)提供真空环境。

2.根据权利要求1所述的刹车真空助力系统，其中，所述发动机(300)的进气歧管和所述真空罐(500)的进气口(510)分别与所述真空助力器(100)的真空伺服气室通过三通阀相连通。

3.根据权利要求1所述的刹车真空助力系统，其中，所述刹车真空助力系统还包括压力传感器，该压力传感器与所述主控ECU(200)相连，用于检测所述真空罐(500)中的气压P，并将所检测的气压P提供给所述主控ECU(200)。

4.根据权利要求3所述的刹车真空助力系统，其中，所述主控ECU(200)还用于根据压力传感器所检测的气压P来控制发动机(300)和真空泵(400)，其中：

当所述气压P大于第一气压阈值，所述主控ECU(200)开启发动机(300)；

当所述气压P大于第二气压阈值时，所述主控ECU(200)开启真空泵(400)；

所述第一气压阈值大于所述第二气压阈值。

5.根据权利要求4所述的刹车真空助力系统，其中，该刹车真空助力系统还包括制动踏板传感器，用于检测制动踏板信号，并将所检测的制动踏板信号发送给主控ECU(200)；

所述主控ECU(200)在开启所述真空泵(400)后，当所述气压P达到第三气压阈值时，检测是否收到制动踏板信号，

若收到制动踏板信号，所述主控ECU(200)控制真空泵(400)继续工作，并当气压P达到第四气压阈值时，关闭真空泵(400)；

若不存在制动踏板信号，关闭真空泵(400)；

所述第三气压阈值大于所述第四气压阈值且小于所述第二气压阈值。

6.根据权利要求5所述的刹车真空助力系统，其中，所述第一气压阈值、第二气压阈值、第三气压阈值和第四气压阈值分别为80KPa、50KPa、30KPa、25KPa。

7.根据权利要求3所述的刹车真空助力系统，其中，当所述压力传感器失效时，所述主控ECU(200)开启发动机(300)，并关闭真空泵(400)。

8.一种混合动力汽车，该混合动力汽车使用根据权利要求1-7中任意一项所述的刹车真空助力系统。

9.一种用于混合动力汽车的刹车真空助力方法，该方法包括：采用通过真空罐(500)与真空助力器(100)的真空伺服气室相连通的真空泵(400)为真空助力器(100)提供真空环境，其特征在于，该混合动力汽车的发动机(300)的进气歧管与所述真空助力器(100)的真空伺服气室相连通，该方法还包括：控制所述发动机(300)和真空泵(400)两者的开启和关闭以使得所述发动机(300)作为主真空源、真空泵(400)作为辅真空源，为所述真空助力提供真空环境。

10.根据权利要求9所述的控制方法，其中，所述控制方法还包括根据所述真空罐(500)中的气压P来控制发动机(300)和真空泵(400)，其中：

当所述气压P大于第一气压阈值，开启发动机(300)；

当所述气压P大于第二气压阈值时，开启真空泵(400)；

所述第一气压阈值大于所述第二气压阈值。

11.根据权利要求10所述的控制方法，其中，所述控制方法还包括在开启所述真空泵(400)后，当所述气压P达到第三气压阈值时，检测是否存在制动踏板信号，

若存在制动踏板信号，控制真空泵(400)继续工作，并当气压P达到第四气压阈值时，关闭真空泵(400)；

若不存在制动踏板信号，关闭真空泵(400)；

所述第三气压阈值大于所述第四气压阈值且小于所述第二气压阈值。

12.根据权利要求11所述的控制方法，其中，所述第一气压阈值、第二气压阈值、第三气压阈值和第四气压阈值分别为80KPa、50KPa、30KPa、25KPa。

13.根据权利要求10所述的控制方法，其中，所述控制方法还包括当用于所述真空罐(500)中的气压P的压力传感器失效时，开启发动机(300)，关闭真空泵(400)。

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