CN102923078A - 一种汽车空气压缩装置及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车空气压缩装置，包括储气瓶和控制器，还包括第一空气压缩机和第二空气压缩机；所述第一空气压缩机通过离合器和传动部件与传动轴传动连接，其气体输出端连接于所述储气瓶的第一进气端；所述第二空气压缩机为电动空气压缩机，由车载电池驱动，其气体输出端连接于所述储气瓶的第二进气端；所述控制器的输入端连接车辆行驶状态传感器，其第一输出端控制所述离合器、第二输出端控制所述第二空气压缩机。该装置通过增加制动能量回收装置，显著提高了车辆制动或滑行能量回收率。本发明还公开了一种汽车空气压缩装置的控制方法。

Description

一种汽车空气压缩装置及控制方法

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，特别是电动汽车或混合动力汽车的空气压缩装置。本发明还涉及所述空气压缩装置的控制方法。

背景技术

汽车对能源和环境造成的压力已成为全球共同关注的问题,为此，新能源汽车得到了越来越广泛的推广，例如电动汽车和并联式混合动力汽车，这两种汽车不仅能够使用清洁的电能驱动车辆行驶，还可以将制动或滑行过程中产生的能量回收再利用。

目前，公知的汽车能量回收系统多是利用电机回收的电能直接为电池充电，也就是将制动或滑行能量通过电机回收转变为电能并储存于电池中。由于电池的充电对充电电压和充电电流有一定范围的限制，而汽车在制动或滑行过程中转换的电压和电流变化范围很大，且变化频繁，回收时产生的大电流、高电压以及小电流和低电压输出的那部分能量不能被电池吸收，导致能量回收率低。

此外，为确保车辆各气动装置正常运行，并联式混合动力汽车一般都保留发动机上的空气压缩机，发动机一工作，发动机上的空气压缩机就工作，储气瓶压力足够后，空气压缩机仍然在进行泵气，这种工作模式，造成了严重的能源浪费。

因此，如何提高车辆制动或滑行能量的回收利用率，是本领域技术人员急需解决的技术问题。

发明内容

本发明的第一目的是提供一种汽车空气压缩装置。该装置通过增加制动能量回收装置，可显著提高车辆制动或滑行能量回收率。

本发明的第二目的是提供一种汽车空气压缩装置控制方法。

为了实现上述第一目的，本发明提供一种汽车空气压缩装置，包括储气瓶、第一空气压缩机、第二空气压缩机和控制器；所述第一空气压缩机通过离合器和传动部件与传动轴传动连接，其气体输出端连接于所述储气瓶的第一进气端；所述第二空气压缩机为电动空气压缩机，由车载电池驱动，其气体输出端连接于所述储气瓶的第二进气端；所述控制器的输入端连接车辆行驶状态传感器，其第一输出端控制所述离合器、第二输出端控制所述第二空气压缩机。

优选地，进一步包括监测所述储气瓶压力的压力传感器，其信号输出端连接于所述控制器的输入端。

优选地，进一步包括第一空气压缩机和第二空气压缩机故障检测设备，其信号输出端连接于所述控制器的输入端。

优选地，所述车辆行驶状态传感器包括油门信号传感器、制动信号传感器和车速信号传感器。

优选地，所述油门信号传感器为油门踏板位置传感器，所述制动信号传感器为制动踏板位置传感器。

优选地，所述离合器为电磁离合器。

优选地，所述传动部件为安装于所述传动轴的齿轮。

为实现上述第二目的，本发明提供一种汽车空气压缩装置控制方法，用于控制上述任一项所述的汽车空气压缩装置，包括以下步骤：

步骤1，控制器收集油门信号、制动信号和车速信号；

步骤2，控制器判断车辆是否处于制动或滑行状态；

步骤3，若步骤2判断车辆处于制动或滑行状态，且储气瓶压力值低于设定最大值P_max时，则控制器发出指令至离合器，使第一空气压缩机与传动部件结合，由第一空气压缩机向储气瓶泵气；

步骤4，若步骤2判断车辆处于非制动或滑行状态，且储气瓶压力值低于设定最小值P_min时，则控制器发出指令，使第二空气压缩机工作为储气瓶泵气。

优选地，所述步骤3中，当储气瓶的压力值达到设定最大值P_max时，则控制器发送指令至离合器，使第一空气压缩机与传动部件分离，第一空气压缩机停止向储气瓶泵气；

所述步骤4中，当压力值达到P_min~P_max时，则控制器发出指令，使第二空气压缩机停止为储气瓶泵气。

优选地，进一步包括故障处理步骤：

步骤a，当第一空气压缩机出现故障，且储气瓶压力值低于设定最小值P_min时，控制器发送指令至第二空气压缩机，由第二空气压缩机工作为储气瓶泵气；

步骤b，当第二空气压缩机出现故障，且储气瓶压力值低于设定最小值P_min时，无论车辆是否处于制动或滑行状态，控制器均发送指令至离合器，由第一空气压缩机为储气瓶泵气；

步骤c，当第一空气压缩机和第二空气压缩机两者都出现故障时，则车辆停止运行。

优选地，所述步骤a中，当储气瓶压力值达到P_min~P_max时，控制器发送指令至第二空气压缩机，使第二空气压缩机停止为储气瓶泵气；

所述步骤b中，当储气瓶压力值达到P_max时，控制器发送指令至离合器，使第一空气压缩机停止为储气瓶泵气。

本发明提供的汽车空气压缩装置设有一套由第一空气压缩机和第二空气压缩机构成的能量回收装置，其中第一空气压缩机由制动或滑行能量回收来驱动，第二空气压缩机由电池驱动，并以第一空气压缩机为主、第二空气压缩机为辅，通过合理控制两套空气压缩机的工作为储气瓶泵气，当车辆制动或滑行时，利用制动能量回收来驱动的第一空气压缩机为储气瓶泵气，当车辆滑行或制动结束后，整车控制器根据储气瓶压力状态，决定是否利用第二空气压缩机为储气瓶泵气，与传统的充电储能方式相比，受能量回收波动影响变小，可显著提高车辆制动或滑行能量回收率。

本发明提供的汽车空气压缩装置控制方法能够由控制器检测两套空气压缩机的故障，从而及时在两套空气压缩机之间切换，并在两套空气压缩机都出现故障的情况下，停止车辆运动，确保了整车运行的安全可靠性。

附图说明

图1为本发明所提供汽车空气压缩装置的第一具体实施方式的结构示意图；

图2为本发明所提供汽车空气压缩装置的第二具体实施方式的结构示意图；

图3为本发明所提供汽车空气压缩装置控制方法的流程框图；

图4为本发明所提供汽车空气压缩装置控制方法的故障处理流程框图。

图中：

1.储气瓶  2.整车控制器  3-1.第一空气压缩机  3-2.第二空气压缩机  4.电磁离合器  5.齿轮  6.传动轴  7.电池  8.电机控制器  9.电机  10.变速箱  11.油门踏板位置传感器  12.制动踏板位置传感器  13.车速信号传感器  14.压力传感器  15.发动机  16.自动离合器

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1，图1为本发明所提供汽车空气压缩装置的第一具体实施方式的结构示意图，图中的单实线为控制连接，虚线为电气连接，双实线为机械连接。

在第一种具体实施方式中，本发明所提供的电动汽车空气压缩装置，包括储气瓶1、第一空气压缩机3-1、第二空气压缩机3-2和整车控制器2。

储气瓶1用于储存压缩空气，为车辆各气动装置的气源，整车控制器2用于接收油门、制动和车速等信号，判断车辆运行状态并输出相应的控制信号。

第一空气压缩机3-1通过电磁离合器4和齿轮5与传动轴6传动连接，其气体输出端连接于储气瓶1的第一进气端，电磁离合器4可接收整车控制器2发出的信号，驱动第一空气压缩机3-1与齿轮5结合或分离，齿轮5安装于传动轴6。

第二空气压缩机3-2为电动空气压缩机，由车载电池驱动，其气体输出端连接于储气瓶1的第二进气端，车载电池7通过电机控制器8与电机9电连接，电机9与变速箱10传动连接。

整车控制器2的第一输入端连接油门踏板位置传感器11、第二输入端连接制动踏板位置传感器12、第三输入端连接车速信号传感器13，其第一输出端控制电磁离合器4、第二输出端控制第二空气压缩机3-2。

压力传感器14用于监测储气瓶1的压力，并将压力信号传递给整车控制器2，其信号输出端连接于整车控制器2的第四输入端。

请参考图2，图2为本发明所提供汽车空气压缩装置的第二具体实施方式的结构示意图，图中的单实线为控制连接，虚线为电气连接，双实线为机械连接。

在第二种具体实施方式中，本发明所提供的并联式混合动力汽车空气压缩装置，包括储气瓶1和整车控制器2，还包括第一空气压缩机3-1和第二空气压缩机3-2。

储气瓶1用于储存压缩空气，为车辆各气动装置的气源，整车控制器2用于接收油门、制动和车速等信号，判断车辆运行状态并输出相应的控制信号。

第一空气压缩机3-1通过电磁离合器4和齿轮5与传动轴6传动连接，其气体输出端连接于储气瓶1的第一进气端，电磁离合器4可接收整车控制器2发出的信号，驱动第一空气压缩机3-1与齿轮5结合或分离，齿轮5安装于传动轴6。

第二空气压缩机3-2为电动空气压缩机，由车载电池驱动，其气体输出端连接于储气瓶1的第二进气端（图中未示出），车载电池7通过电机控制器8与电机9电连接，电机9与变速箱10传动连接，发动机15与电机9通过自动离合器16并联。

整车控制器2的第一输入端连接油门踏板位置传感器11、第二输入端连接制动踏板位置传感器12、第三输入端连接车速信号传感器13，其第一输出端控制电磁离合器4、第二输出端控制第二空气压缩机3-2。

压力传感器14用于监测储气瓶1的压力，并将压力信号传递给整车控制器2，其信号输出端连接于整车控制器2的第四输入端。

上述汽车空气压缩装置由整车控制器2接收油门踏板位置传感器信号、制动踏板位置传感器信号、车速信号，判断车辆是否处于制动或滑行状态。当车辆制动或滑行时，利用制动或滑行能量回收来驱动第一空气压缩机3-1为储气瓶泵气，当车辆滑行或制动结束后，整车控制器根据储气瓶压力状态，决定是否利用第二空气压缩机3-2为储气瓶泵气，解决了现在技术只是通过电机将制动或滑行能量转换为电量储存在动力电池中，能量回收率低的问题，进一步提高了整车能量利用率。

考虑到可能出现的故障问题，可进一步设置第一空气压缩机和第二空气压缩机故障检测设备（图中未示出），其信号输出端分别连接于整车控制器2的第五输入端和第六输入端。这样，整车控制器2可检测两套空气压缩机的运行状态，确保整车运行安全。

当然，上述汽车空气压缩装置仅是一种优选方案，具体并不局限于此，在此基础上可根据实际需要作出具有针对性的调整，从而得到不同的实施方式。例如，采用其他类型的离合器来取代电磁离合器4，或者采用其他传动部件来代替齿轮5等等。由于可能实现的方式较多，这里就不再一一举例说明。

请参考图3，图3为本发明所提供汽车空气压缩装置控制方法的流程框图。

除了上述汽车空气压缩装置，本发明还提供一种汽车空气压缩装置控制方法，用于控制上文所述的汽车空气压缩装置，包括以下步骤：

步骤S 1.1：整车控制器2收集油门信号、制动信号和车速信号；

步骤S1.2：判断车辆是否处于制动或滑行状态；若油门为零、制动处于制动或非制动状态且车速不为零，则判断车辆处于制动或滑行状态，否则，则判断车辆处于非制动或滑行状态；

步骤S2.1：若步骤S1.2判断车辆处于制动或滑行状态，且整车控制器2检测的储气瓶1压力值低于设定最大值P_max时，则整车控制器2发出指令至电磁离合器4，使第一空气压缩机3-1与齿轮5结合，由第一空气压缩机3-1向储气瓶1泵气；

步骤S2.2：当储气瓶1的压力值达到设定最大值P_max时，则整车控制器2发送指令至电磁离合器4，使第一空气压缩机3-1与齿轮5分离，第一空气压缩机3-1停止向储气瓶1泵气；

步骤S3.1：若步骤S1.2判断车辆处于非制动或滑行状态，且整车控制器2检测的储气瓶压力值低于设定最小值P_min时，则整车控制器2发出指令，使第二空气压缩机3-2工作为储气瓶1泵气；

步骤S3.2：当压力值达到P_min~P_max时，则整车控制器2发出指令，使第二空气压缩机3-2停止为储气瓶1泵气。

请参考图4，图4为本发明所提供汽车空气压缩装置控制方法的故障处理流程框图。

进一步包括故障处理步骤：

步骤a：当整车控制器2检测到第一空气压缩机3-1出现故障，且储气瓶1压力值低于设定最小值P_min时，整车控制器2发送指令至第二空气压缩机3-2，由第二空气压缩机3-2工作为储气瓶1泵气，当储气瓶1压力值达到P_min~P_max时，整车控制器2发送指令至第二空气压缩机3-2，由第二空气压缩机3-2停止为储气瓶1泵气；

步骤b：当整车控制器2检测到第二空气压缩机3-2出现故障，且储气瓶1压力值低于设定最小值P_min时，无论车辆是否处于制动或滑行状态，整车控制器2均发送指令至电磁离合器4，由第一空气压缩机3-1为储气瓶1泵气，当储气瓶1压力值达到P_max时，整车控制器2发送指令至电磁离合器4，使第一空气压缩机3-1停止为储气瓶1泵气；

步骤c：当整车控制器1检测到第一空气压缩机3-1和第二空气压缩机3-2两者都出现故障时，则控制车辆停止运行。

该方法由整车控制器2检测两套空气压缩机的故障，从而及时在两套空气压缩机之间切换，并在两套空气压缩机都出现故障的情况下，停止车辆运动，确保了整车运行的安全可靠性。

以上对本发明所提供的汽车空气压缩装置及控制方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (12)

1.一种汽车空气压缩装置，其特征在于，包括储气瓶、第一空气压缩机、第二空气压缩机和控制器；所述第一空气压缩机通过离合器和传动部件与传动轴传动连接，其气体输出端连接于所述储气瓶的第一进气端；所述第二空气压缩机为电动空气压缩机，由车载电池驱动，其气体输出端连接于所述储气瓶的第二进气端；所述控制器的输入端连接车辆行驶状态传感器，其第一输出端控制所述离合器、第二输出端控制所述第二空气压缩机。

2.根据权利要求1所述的汽车空气压缩装置，其特征在于，进一步包括监测所述储气瓶压力的压力传感器，其信号输出端连接于所述控制器的输入端。

3.根据权利要求2所述的汽车空气压缩装置，其特征在于，进一步包括第一空气压缩机和第二空气压缩机故障检测设备，其信号输出端连接于所述控制器的输入端。

4.根据权利要求1至3任一项所述的汽车空气压缩装置，其特征在于，所述车辆行驶状态传感器包括油门信号传感器、制动信号传感器和车速信号传感器。

5.根据权利要求4所述的汽车空气压缩装置，其特征在于，所述油门信号传感器为油门踏板位置传感器，所述制动信号传感器为制动踏板位置传感器。

6.根据权利要求1至3任一项所述的汽车空气压缩装置，其特征在于，所述离合器为电磁离合器。

7.根据权利要求1至3任一项所述的汽车空气压缩装置，其特征在于，所述传动部件为安装于所述传动轴的齿轮。

8.根据权利要求1至3任一项所述的汽车空气压缩装置，其特征在于，所述车载电池通过电机控制器与电机电气连接，所述电机与变速箱传动连接。

9.一种汽车空气压缩装置控制方法，用于控制上述权利要求1至8任一项所述的汽车空气压缩装置，包括以下步骤：

步骤1，控制器收集油门信号、制动信号和车速信号；

步骤2，控制器判断车辆是否处于制动或滑行状态；

步骤3，若步骤2判断车辆处于制动或滑行状态，且储气瓶压力值低于设定最大值P_max时，则控制器发出指令至离合器，使第一空气压缩机与传动部件结合，由第一空气压缩机向储气瓶泵气；

步骤4，若步骤2判断车辆处于非制动或滑行状态，且储气瓶压力值低于设定最小值P_min时，则控制器发出指令，使第二空气压缩机工作为储气瓶泵气。

10.根据权利要求9所述的汽车空气压缩装置控制方法，其特征在于，

所述步骤3中，当储气瓶的压力值达到设定最大值P_max时，则控制器发送指令至离合器，使第一空气压缩机与传动部件分离，第一空气压缩机停止向储气瓶泵气；

所述步骤4中，当压力值达到P_min~P_max时，则控制器发出指令，使第二空气压缩机停止为储气瓶泵气。

11.根据权利要求9所述的汽车空气压缩装置控制方法，其特征在于，进一步包括故障处理步骤：

步骤a，当第一空气压缩机出现故障，且储气瓶压力值低于设定最小值P_min时，控制器发送指令至第二空气压缩机，由第二空气压缩机工作为储气瓶泵气；

步骤b，当第二空气压缩机出现故障，且储气瓶压力值低于设定最小值P_min时，无论车辆是否处于制动或滑行状态，控制器均发送指令至离合器，由第一空气压缩机为储气瓶泵气；

步骤c，当第一空气压缩机和第二空气压缩机两者都出现故障时，则车辆停止运行。

12.根据权利要求11所述的汽车空气压缩装置控制方法，其特征在于，

所述步骤a中，当储气瓶压力值达到P_min~P_max时，控制器发送指令至第二空气压缩机，使第二空气压缩机停止为储气瓶泵气；

所述步骤b中，当储气瓶压力值达到P_max时，控制器发送指令至离合器，使第一空气压缩机停止为储气瓶泵气。

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