CN103770767A - 电子式真空煞车助力系统 - Google Patents
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Abstract
一种电子式真空煞车助力系统，适用于一辆电动车，该电动车包括一个真空管单元，该电子式真空煞车助力系统包含一个煞车单元、一个真空泵单元、一个电子式压力感测单元、一个电子控制单元，及一个故障显示单元。该真空泵单元包括一个电动真空泵。该电子式压力感测单元用于侦测该真空管单元内的真空度。该电子控制单元包括一个电压感测器、一个电流感测器，及一个主控制器，该主控制器分别于不同的失效防护模式及不同的系统作动模式间切换。该故障显示单元用于显示故障讯息，可主动侦测并实时提供故障讯息，具有精确压力控制及失效侦测防护的功效。
Description
技术领域
本发明涉及一种煞车助力系统，特别是涉及一种电子式真空煞车助力系统。
背景技术
参阅图1，现有的一种煞车助力系统，适用于包括一个煞车倍力器(Brake Vacuum Booster)11的电动车，该煞车助力系统包括一个连通该煞车倍力器11的真空管单元12、一个连通该真空管单元12的电动真空泵13、一个设置于该真空管单元12的机械式压力感测器14、一个电连接该电动真空泵13与该机械式压力感测器14的机械式继电器15，及一个提供电源的电瓶16。
当使用者踩下煞车，该机械式压力感测器14感测到该真空管单元12内的压力不低于一个设定目标值时，直接控制该机械式继电器15切换，使该电动真空泵13电连接至该电瓶16而开始运作，该电动真空泵13对该真空管单元12抽取气体，使该真空管单元12内的压力能低于该设定目标值，而使该煞车倍力器11能够正常运作。
一般该机械式压力感测器14的精准度不高，无法提供精确的资讯，仅可得知高于或低于该设定目标值以供切换，而不能作较准确的控制。
当该电动真空泵13故障，或是因为该电动真空泵13周边的电路失效而导致该电动真空泵13无法正常运作时，会使得该真空管单元12内的压力无法下降至低于该设定目标值，而导致该煞车倍力器11的运作异常，车辆无法正常减速，而驾驶人在踩下煞车踏板前都无法得知煞车已经故障，不但对驾驶人及乘客十分危险，也形成道路安全的隐忧。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有精确压力控制及失效侦测防护的电子式真空煞车助力系统。
本发明电子式真空煞车助力系统，适用于一辆电动车，该电动车包括一个煞车倍力器、一个连通该煞车倍力器的真空管单元，及一个提供电源的电瓶，该电子式真空煞车助力系统包含：一个煞车单元、一个真空泵单元及一个电子式压力感测单元。
该煞车单元连接该煞车倍力器，并于使用者煞车时输出一个煞车讯号。
该真空泵单元包括一个连通该真空管单元并受一个运转讯号驱动的电动真空泵；
该电子式压力感测单元设置于该真空管单元，用于侦测该真空管单元内的真空度。
该电子式真空煞车助力系统还包含一个电子控制单元及一个故障显示单元。
该电子控制单元分别电连接该煞车单元、该电动真空泵，及该电子式压力感测单元，该电子控制单元包括一个电压感测器、一个电流感测器，及一个分别电连接该电压感测器及该电流感测器的主控制器，该主控制器分别于不同的失效防护模式及不同的系统作动模式间切换，并在切换至一种初始系统作动模式后，于该真空管单元内的真空度低于一个设定目标值时输出该运转讯号至该电动真空泵。
该故障显示单元电连接该电子控制单元，用于显示故障讯息。
本发明所述电子式真空煞车助力系统，该主控制器切换至一种第一系统作动模式后，于该真空管单元内的真空度低于该设定目标值时输出该运转讯号。
本发明所述电子式真空煞车助力系统，该主控制器切换至一种第二系统作动模式后，于接收该煞车讯号时输出该运转讯号。
本发明所述电子式真空煞车助力系统，该真空泵单元还包括一个连通该真空管单元并电连接该电子控制单元且受该运转讯号驱动的备用电动真空泵,于该第一系统作动模式与第二系统作动模式中任一种，该主控器更输出该运转讯号至该备用电动真空泵。
本发明所述电子式真空煞车助力系统，该故障显示单元包括一个真空管故障显示灯，该主控制器切换至一种真空管失效防护模式后，于无接收该煞车讯号时计算真空度下降斜率，且于真空度下降斜率大于一个第一斜率门槛值并小于一个第二斜率门槛值时，控制该真空管故障显示灯亮起，并切换至该第一系统作动模式，于该真空度下降斜率大于该第二斜率门槛值时，控制该真空管故障显示灯亮起，并切换至该第二系统作动模式。
本发明所述电子式真空煞车助力系统，该故障显示单元包括一个真空管故障显示灯，且该电子控制单元还包括一个电连接该主控制器的计时器，该主控制器切换至一种真空管失效防护模式后，控制该计时器于该电动真空泵运转后开始计时，并于计时时间超过一个时间门槛值时，控制该真空管故障显示灯亮起，并切换至该第二系统作动模式。
本发明所述电子式真空煞车助力系统，该故障显示单元包括一个电瓶电压故障显示灯，且该电压感测器电连接该电瓶，该主控制器切换至一种电瓶电压失效防护模式后，控制该电压感测器侦测该电瓶的电压，并于该电压感测器侦测到异常电压时，控制该电瓶电压故障显示灯亮起。
本发明所述电子式真空煞车助力系统，该电子式真空煞车助力系统还包含一个超级电容，该主控制器于该电压感测器侦测到异常电压时，启动该超级电容释放备用电源。
本发明所述电子式真空煞车助力系统，该故障显示单元包括一个真空泵故障显示灯，且该电动真空泵具有一个电连接该电流感测器的泵浦马达，该主控制器切换至一种真空泵失效防护模式后，控制该电流感测器侦测该泵浦马达的电流，并于该电流感测器侦测到异常电流时，控制该真空泵故障显示灯亮起。
本发明所述电子式真空煞车助力系统，该电子式真空煞车助力系统还包含一个开关单元，该开关单元包括一个电连接该电动真空泵并受该电子控制单元控制的开关元件，及一个电连接该开关元件并受该电子控制单元控制的继电器，该故障显示单元包括一个继电器故障显示灯，及一个开关故障显示灯，该主控制器切换至一种电源失效防护模式后，分别控制该继电器及该开关元件切换，并分别于该继电器及该开关元件异常时控制该继电器故障显示灯及该开关故障显示灯亮起。
本发明所述电子式真空煞车助力系统，该电子式真空煞车助力系统还包含一个开关单元，且该真空泵单元还包括一个连通该真空管单元并电连接该电子控制单元且受该运转讯号驱动的备用电动真空泵，该开关单元包括两个分别电连接该电动真空泵及该备用电动真空泵且受该电子控制单元控制的开关元件，及两个分别电连接所述开关元件并受该电子控制单元控制的继电器。
本发明所述电子式真空煞车助力系统，该真空泵单元还包括两个单向阀，及一个连通该真空管单元并电连接该电子控制单元且受该运转讯号驱动的备用电动真空泵，所述单向阀分别设置于该真空管单元与该电动真空泵、及该真空管单元与该备用电动真空泵之间，以避免位于该电动真空泵及该备用电动真空泵侧的气体朝该真空管单元流入。
本发明的有益效果在于：通过该主控制器分别于不同的失效防护模式及不同的系统作动模式间切换，可主动侦测并实时提供故障讯息，具有精确压力控制及失效侦测防护的功效。
附图说明
图1是现有一种煞车助力系统的示意图；
图2是本发明电子式真空煞车助力系统的一个较佳实施例的示意图；
图3是该较佳实施例的电路方块图；
图4是一个流程图，说明该较佳实施例的一个主控制器于一种初始系统作动模式；
图5是一个流程图，说明该较佳实施例的该主控制器于一种真空管失效防护模式；
图6是一个流程图，说明该真空管失效防护模式的另一个样态；
图7是一个流程图，说明该较佳实施例的该主控制器于一种电瓶电压失效防护模式；
图8是一个流程图，说明该较佳实施例的该主控制器于一种真空泵失效防护模式；
图9是一个示意图，说明该较佳实施例的一个开关单元；
图10是一个流程图，说明该较佳实施例的该主控制器于一种电源失效防护模式；以及
图11是一个流程图，说明该电源失效防护模式。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明。
参阅图2与图3，本发明电子式真空煞车助力系统的较佳实施例适用于一辆电动车9，该电动车9包括一个煞车倍力器91、一个连通该煞车倍力器91的真空管单元92，及一个提供电源的电瓶93，该电子式真空煞车助力系统包含一个煞车单元2、一个真空泵单元3、一个电子式压力感测单元4、一个电子控制单元5、一个故障显示单元6，及一个超级电容7。
该煞车单元2连接该煞车倍力器91，并于使用者踩下煞车踏板时输出一个煞车讯号。
该真空泵单元3包括一个连通该真空管单元92并受一个运转讯号驱动的电动真空泵31、一个连通该真空管单元92并受该运转讯号驱动的备用电动真空泵32，及两个单向阀33，该电动真空泵31具有一个泵浦马达311，所述单向阀33分别设置于该真空管单元92与该电动真空泵31、及该真空管单元92与该备用电动真空泵32之间，以避免位于该电动真空泵31及该备用电动真空泵32侧的气体朝该真空管单元92流入。
该电子式压力感测单元4设置于该真空管单元92，用于侦测该真空管单元92内的真空度。
该电子控制单元5分别电连接该煞车单元2、该电动真空泵31、该备用电动真空泵32、该电子式压力感测单元4，及该故障显示单元6。该电子控制单元5包括一个电连接该电瓶93的电压感测器51、一个电连接该泵浦马达311的电流感测器52、一个分别电连接该电压感测器51及该电流感测器52的主控制器53，及一个电连接该主控制器53的计时器54，该主控制器53分别于不同的失效防护模式及不同的系统作动模式间切换。
该故障显示单元6用于显示故障讯息，并包括一个真空管故障显示灯61、一个电瓶电压故障显示灯62、一个真空泵故障显示灯63、一个继电器故障显示灯64，及一个开关故障显示灯65。
参阅图2、图3与图4，系统初始时，该主控制器53处于一种初始系统作动模式，此时该主控制器53通过该电子式压力感测单元4侦测该真空管单元92内部的真空度，并于该真空管单元92内的真空度低于一个设定目标值时输出该运转讯号至该电动真空泵31，驱动该电动真空泵31运转以将该真空管单元92内的气体抽出而提高真空度，该电动真空泵31开始运转后，启动该计时器54开始计时，该计时器54开始计时后，该主控制器53会判断该煞车讯号，当该主控制器53有收到该煞车讯号时，会将该计时器54归零，若该主控制器53没有收到该煞车讯号，该计时器54便持续计时，并于计时时间大于一个时间门槛值时，由该主控制器53控制该电动真空泵31停止运转。另外,该电动真空泵31开始运转后,该主控制器53仍持续通过该电子式压力感测单元4侦测该真空管单元92内部的真空度,虽计时时间不大于该时间门槛值但真空度不小于设定目标值,该主控制器53亦控制该电动真空泵31停止运转。
参阅图2、图3与图5，该主控制器53切换至一种真空管失效防护模式后，于无接收该煞车讯号时计算真空度下降斜率，当真空度下降斜率大于一个第一斜率门槛值并小于一个第二斜率门槛值时，表示该真空管单元92有破损，该主控制器53控制该真空管故障显示灯61亮起，并切换至一个第一系统作动模式，此时该主控制器53在真空度低于该设定目标值时输出该运转讯号，并同时驱动该电动真空泵31及该备用电动真空泵32开始运转，以加速抽取气体达到该设定目标值，若是系统中并未设置该备用电动真空泵32，则该主控制器53仅驱动该电动真空泵31开始运转。
当真空度下降斜率大于该第二斜率门槛值时，即表示该真空管单元92破损严重，该主控制器53控制该真空管故障显示灯61亮起，并切换至一个第二系统作动模式，此时该主控制器53于接收该煞车讯号时才输出该运转讯号，并同时驱动该电动真空泵31及该备用电动真空泵32开始运转，若是系统中并未设置该备用电动真空泵32，则该主控制器53仅驱动该电动真空泵31开始运转。
由于此时该真空管单元92破损严重，真空度会持续低于该设定目标值，因此改于接收该煞车讯号时才输出该运转讯号，可避免该电动真空泵31高频率的运转引起过热现象。
参阅图3与图6，为该真空管失效防护模式的另一个样态，于此样态中，该主控制器53于切换至该真空管失效防护模式后，控制该计时器54于该电动真空泵31运转后开始计时，并于计时时间超过该时间门槛值时，控制该真空管故障显示灯61亮起，并切换至该第二系统作动模式。
参阅图3与图7，该主控制器53切换至一种电瓶电压失效防护模式后，控制该电压感测器51侦测该电瓶93的电压，并于该电压感测器51侦测到电压过高或过低时，控制该电瓶电压故障显示灯62亮起，并启动该超级电容7释放备用电源。
参阅图3与图8，该主控制器53切换至一种真空泵失效防护模式后，于该电动真空泵31运动时,该主控制器53控制该电流感测器52侦测该泵浦马达311的电流，并于该电流感测器52侦测到异常电流时，控制该真空泵故障显示灯63亮起，并启用该备用电动真空泵32，若是系统中并未设置该备用电动真空泵32，则该主控制器53仅控制该真空泵故障显示灯63亮起。
其中，当电流过大时，表示该泵浦马达311内部线圈烧毁，电流过小时，表示该泵浦马达311内部碳刷脱落，没有电流时，表示该泵浦马达311控制线脱落或是断裂。
参阅图3与图9，本发明电子式真空煞车助力系统还包含一个开关单元8，该开关单元8包括两个分别电连接该电动真空泵31及该备用电动真空泵32且受该电子控制单元5控制的开关元件81，及两个分别电连接所述开关元件81并受该电子控制单元5控制的继电器82，若是系统中并未设置该备用电动真空泵32，本发明电子式真空煞车助力系统也可只包括一个电连接该电动真空泵31并受该电子控制单元5控制的开关元件81，及一个电连接该开关元件81并受该电子控制单元5控制的继电器82。
以该电动真空泵31为例，由于该开关元件81与该继电器82的排列方式为串联于该电瓶93与该电动真空泵31之间，因此要驱动该电动真空泵31必须同时启动该开关元件81与该继电器82，只要其中一个为关闭状态，该电动真空泵31即无法运作。
参阅图3、图10与图11，该主控制器53切换至一种电源失效防护模式后，此刻该电动真空泵31、该备用电动真空泵32静止,先确认该继电器82是否启动，由于该继电器82及该开关元件81于初始时皆应为未启动，因此若反馈讯号为未启动(反馈讯号=1)，则表示该继电器82正常，否则为异常。接着于真空度低于设定目标值时,该主控制器53除输出该运转讯号更启动该继电器82，并再次确认该继电器82是否启动，若反馈讯号为启动(反馈讯号≠1)，即为正常，否则为异常；接着再测试是否有电流出现，若无电流导通，即表示该开关元件81尚未启动，判定为正常，否则为异常。当判定该继电器82及该开关元件81异常时，该主控制器53分别控制该继电器故障显示灯64及该开关故障显示灯65亮起，并视下述情况启用该备用电动真空泵32，若是系统中并未设置该备用电动真空泵32，则该主控制器53仅分别控制该继电器故障显示灯64及该开关故障显示灯65亮起。
其中，该继电器82的损坏方式主要为因接点积碳而断路，及因接点烧结而短路，该开关元件81通常使用金氧半场效晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,简写为MOSFET)构成，金氧半场效晶体管的损坏方式主要为因烧毁而短路与断路。
当该继电器82因接点烧结短路而无法关闭时，仍可通过该开关元件81来控制该电动真空泵31是否运转，维持本系统正常功能，当该继电器82因接点积碳断路而无法开启时，会导致该主控制器53无法控制该电动真空泵31运转，此时便需启动该备用电动真空泵32。
当该开关元件81的金氧半场效晶体管烧毁短路而无法关闭时，仍可通过该继电器82来控制该电动真空泵31是否运转，维持本系统正常功能，当该开关元件81的金氧半场效晶体管断路而无法开启时，会导致该主控制器53无法控制该电动真空泵31运转，此时便需启动该备用电动真空泵32。
值得一提的是，该真空管故障显示灯61、该电瓶电压故障显示灯62、该真空泵故障显示灯63、该继电器故障显示灯64，及该开关故障显示灯65也可合并为单一个故障显示灯，当上述失效情形发生时，该主控制器53即控制该故障显示灯亮起。
经由以上的说明，可将本发明的优点归纳如下：
一、通过使用该电子式压力感测单元4替代现有技术的机械式压力感测器，可精确回传该真空管单元92内的真空度，再搭配该电子控制单元5计算与判断，可于车辆煞车过程中准确控制提供该煞车倍力器91所需的真空度。
二、通过该主控制器53于该真空管失效防护模式、该电瓶电压失效防护模式、该真空泵失效防护模式，及该电源失效防护模式之间切换，可主动侦测并主动告知用户煞车助力系统中各项功能状态是否正常，可提醒使用者是否需要维修，并可及时提供故障讯息以供用户应变，可保障使用者的行车安全及道路安全。
三、通过该主控制器53于该初始系统作动模式、该第一系统作动模式，及该第二系统作动模式之间切换，可视情况调整及分配该电动真空泵31及该备用电动真空泵32的运转时间，避免高频率的运转引起过热现象，除可避免该电动真空泵31及该备用电动真空泵32损坏，更加强了使用者的行车安全。
综上所述，本发明可主动侦测并实时提供故障讯息，具有精确压力控制及失效侦测防护的功效，所以确实能达成本发明的目的。
Claims (12)
1.一种电子式真空煞车助力系统，适用于一辆电动车，该电动车包括一个煞车倍力器、一个连通该煞车倍力器的真空管单元，及一个提供电源的电瓶，该电子式真空煞车助力系统包含：一个煞车单元、一个真空泵单元及一个电子式压力感测单元；
该煞车单元连接该煞车倍力器，并于使用者煞车时输出一个煞车讯号；
该真空泵单元包括一个连通该真空管单元并受一个运转讯号驱动的电动真空泵；
该电子式压力感测单元设置于该真空管单元，用于侦测该真空管单元内的真空度；
其特征在于：
该电子式真空煞车助力系统还包含一个电子控制单元及一个故障显示单元；
该电子控制单元分别电连接该煞车单元、该电动真空泵，及该电子式压力感测单元，该电子控制单元包括一个电压感测器、一个电流感测器，及一个分别电连接该电压感测器及该电流感测器的主控制器，该主控制器分别于不同的失效防护模式及不同的系统作动模式间切换，并在切换至一种初始系统作动模式后，于该真空管单元内的真空度低于一个设定目标值时输出该运转讯号至该电动真空泵；
该故障显示单元电连接该电子控制单元，用于显示故障讯息。
2.根据权利要求1所述的电子式真空煞车助力系统，其特征在于：该主控制器切换至一种第一系统作动模式后，于该真空管单元内的真空度低于该设定目标值时输出该运转讯号。
3.根据权利要求2所述的电子式真空煞车助力系统，其特征在于：该主控制器切换至一种第二系统作动模式后，于接收该煞车讯号时输出该运转讯号。
4.根据权利要求3所述的电子式真空煞车助力系统，其特征在于：该真空泵单元还包括一个连通该真空管单元并电连接该电子控制单元且受该运转讯号驱动的备用电动真空泵,于该第一系统作动模式与第二系统作动模式中任一种，该主控器更输出该运转讯号至该备用电动真空泵。
5.根据权利要求3或4所述的电子式真空煞车助力系统，其特征在于：该故障显示单元包括一个真空管故障显示灯，该主控制器切换至一种真空管失效防护模式后，于无接收该煞车讯号时计算真空度下降斜率，且于真空度下降斜率大于一个第一斜率门槛值并小于一个第二斜率门槛值时，控制该真空管故障显示灯亮起，并切换至该第一系统作动模式，于该真空度下降斜率大于该第二斜率门槛值时，控制该真空管故障显示灯亮起，并切换至该第二系统作动模式。
6.根据权利要求3或4所述的电子式真空煞车助力系统，其特征在于：该故障显示单元包括一个真空管故障显示灯，且该电子控制单元还包括一个电连接该主控制器的计时器，该主控制器切换至一种真空管失效防护模式后，控制该计时器于该电动真空泵运转后开始计时，并于计时时间超过一个时间门槛值时，控制该真空管故障显示灯亮起，并切换至该第二系统作动模式。
7.根据权利要求1所述的电子式真空煞车助力系统，其特征在于：该故障显示单元包括一个电瓶电压故障显示灯，且该电压感测器电连接该电瓶，该主控制器切换至一种电瓶电压失效防护模式后，控制该电压感测器侦测该电瓶的电压，并于该电压感测器侦测到异常电压时，控制该电瓶电压故障显示灯亮起。
8.根据权利要求7所述的电子式真空煞车助力系统，其特征在于：该电子式真空煞车助力系统还包含一个超级电容，该主控制器于该电压感测器侦测到异常电压时，启动该超级电容释放备用电源。
9.根据权利要求1所述的电子式真空煞车助力系统，其特征在于：该故障显示单元包括一个真空泵故障显示灯，且该电动真空泵具有一个电连接该电流感测器的泵浦马达，该主控制器切换至一种真空泵失效防护模式后，控制该电流感测器侦测该泵浦马达的电流，并于该电流感测器侦测到异常电流时，控制该真空泵故障显示灯亮起。
10.根据权利要求1所述的电子式真空煞车助力系统，其特征在于：该电子式真空煞车助力系统还包含一个开关单元，该开关单元包括一个电连接该电动真空泵并受该电子控制单元控制的开关元件，及一个电连接该开关元件并受该电子控制单元控制的继电器，该故障显示单元包括一个继电器故障显示灯，及一个开关故障显示灯，该主控制器切换至一种电源失效防护模式后，分别控制该继电器及该开关元件切换，并分别于该继电器及该开关元件异常时控制该继电器故障显示灯及该开关故障显示灯亮起。
11.根据权利要求1所述的电子式真空煞车助力系统，其特征在于：该电子式真空煞车助力系统还包含一个开关单元，且该真空泵单元还包括一个连通该真空管单元并电连接该电子控制单元且受该运转讯号驱动的备用电动真空泵，该开关单元包括两个分别电连接该电动真空泵及该备用电动真空泵且受该电子控制单元控制的开关元件，及两个分别电连接所述开关元件并受该电子控制单元控制的继电器。
12.根据权利要求1所述的电子式真空煞车助力系统，其特征在于：该真空泵单元还包括两个单向阀，及一个连通该真空管单元并电连接该电子控制单元且受该运转讯号驱动的备用电动真空泵，所述单向阀分别设置于该真空管单元与该电动真空泵、及该真空管单元与该备用电动真空泵之间，以避免位于该电动真空泵及该备用电动真空泵侧的气体朝该真空管单元流入。
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