CN104260718B - 一种实现电动真空泵自保护功能的制动系统和控制方法 - Google Patents

一种实现电动真空泵自保护功能的制动系统和控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种实现电动真空泵自保护功能的制动系统，其包括真空助力器(10)、电动真空泵(6)、真空储气罐(7)、控制单元(17)、压力传感器(8)、温湿传感器(4)、报警显示器(17),其特征在于：真空助力器(10)与制动踏板(11)连接，为刹车助力；电动真空泵(6)通过真空储气罐(7)与真空助力器(10)的低压腔连通，抽取真空储气罐(7)中的气体；本发明中，电动真空泵不会因为进水和长时间高温运转发生损坏，提高了制动系统的安全性；根据真空储气罐的真空度进行电动真空泵的控制，更加节能。

Description

一种实现电动真空泵自保护功能的制动系统和控制方法
技术领域
本发明应用于汽车制动系统，特别涉及一种可以实现进水和高温自保护的电动真空泵控制方法,属于汽车制动领域。
背景技术
节能与安全已经成为汽车发展的主题,混合动力和纯电动汽车的研发越来越重要。混合动力和纯电动汽车的制动系统普遍采用电动真空泵，但是在传统控制方法下，存在很多问题：第一，电动真空泵的进气口与制动真空助力器的低压腔室相连接，当电动雨刷积水较大时，会流到真空助力器，造成真空助力器内腔进水。现有的电动真空泵中，叶片式电动真空泵是使用最多的，叶片多为石墨材料，湿度较大的空气被进入真空泵，石墨叶片遇水发泡变质，叶片强度变低，最终造成叶片破裂，进水过多会增加电机负载，造成电机负荷过大烧毁电机。第二，如果制动真空管路存在漏气，电动真空泵会长时间运转，造成真空泵过热电机烧毁，既不利于汽车节能，也会造成安全事故。第三，当制动系统出现故障时，驾驶员难以觉察，如果制动踏板力增加，驾驶员因为紧张，操作不当，会造成人为的安全事故。
发明内容
本发明的目的在于解决上述问题，提出一种可以实现进水和高温自保护的电动真空泵控制方法，该电动真空泵不会因为进水而损坏，即使因为电动真空泵管路漏气造成电动真空泵过热运转，不会发生烧毁现象,并且在电动真空泵进水或者进气口温度过高时,会发出报警提示，引导驾驶员正确操作。
本发明的技术方案是提供一种实现电动真空泵自保护功能的制动系统，其包括真空助力器、电动真空泵、真空储气罐、控制单元、压力传感器、温湿传感器、报警显示器，其特征在于：
真空助力器与制动踏板连接，为刹车助力；
电动真空泵通过真空储气罐与真空助力器的低压腔连通，抽取真空储气罐的气体；
压力传感器测量真空储气罐内的气压，将信号发给控制单元；
温湿传感器固定在电动真空泵进气通道中，与控制单元连接，检测电动真空泵进气管空气的湿度和温度；
控制单元连接系统信息仪表盘，用于显示真空助力系统的状态。
真空储气罐连接在电动真空泵与真空助力器的低压腔之间，其中设有压力传感器，所述压力传感器与控制单元相连。压力传感器将真空储气罐的气压值发送给控制单元，当测定气压大于压力第一阀值P1，电动真空泵准备开启；当真空储气罐气体压力小于压力第二阀值P2时，电动真空泵停止运转。
所述电动真空泵进气管路开有一小孔，安装有温湿传感器，其与控制单元连接。温湿传感器测定电动真空泵进气管空气的湿度和温度，将信号发送给控制单元。
进一步地，所述电动真空泵控制单元连接着系统信息仪表盘，用于显示真空储气罐中的气体压力值、进气管空气的湿度值和温度值。同时，显示器上有故障报警灯，当制动系统出现故障或者进气管空气的湿度过高时，报警灯会闪烁报警。
进一步地，温湿传感器的安装位置选在泵体上，泵体上开一个孔到达进气管路，并且孔的位置在进气管路的下方。
本发明还提供了一种制动系统的控制方法，其特征在于：包含以下步骤：
步骤1：启动控制单元，对传感器进行自检；
控制单元上电初始化后，对压力传感器和温湿传感器信号进行检测，如果传感器的电压值超出正常值范围，可以认为传感器损坏或误差太大，启动系统报警提示。
步骤2：检测真空储气罐中的真空度，根据结果判断是否需要启动电动真空泵；
检测真空储气罐当前的压力值，并与压力第一阀值P1进行比较，如果真空储气罐当前压力值大于压力第一阀值P1，则进入步骤3；如果真空储气罐当前压力值小于P1，返回步骤1检测各个传感器是否正常。
步骤3：检测电动真空泵进气管空气的湿度和湿度，根据检测结果对电动真空泵进行控制干预；
当真空储气罐压力值大于压力第一阀值P1，置于电动真空泵进气管上的温湿传感器检测进气管空气的湿度，如果湿度大于湿度第一阀值S1或者温度大于温度第一阀值T1，通过控制单元计算电动真空泵运转时间T，电动真空泵运转时间T后停止；
如果进气管空气的湿度小于湿度第一阀值S1并且温度小于温度第一阀值T1，进入步骤4；
步骤4：电动真空泵正常运转或者按指定时间运转
如果进气管空气的湿度大于湿度第二阀值S2，小于湿度第一阀值S1，则电动真空泵开启运转，直到真空储气罐中的压力小于压力第二阀值P2，电动真空泵才停止运转；
如果进气管空气的湿度小于湿度第二阀值S2，电动真空泵正常运转；
如果电动真空泵进气管空气的温度大于温度第二阀值T2，小于温度第一阀值T1，则电动真空泵开启运转，直到真空储气罐的压力小于压力阀值P2，电动真空泵才会停止运转；
如果电动真空泵进气管空气的温度小于温度第二阀值T2，则电动真空泵正常运转；
步骤5：在系统信息仪表盘中显示系统信息和报警提示
进一步地，系统信息仪表盘实时显示真空储气罐中的气体压力值，进气管空气的温度值和湿度值；当电动真空泵进气管空气的湿度大于湿度第一阀值S1或者进气管空气的温度大于温度第一阀值T1，系统信息仪表盘的显示屏会显示“减速停车”，同时温度或湿度报警灯会闪烁报警，提醒驾驶员尽快停车检查；
如果电动真空泵进气管空气的温度大于温度第二阀值T2，小于温度第一阀值T1，温度报警灯点亮报警，提醒驾驶员电动真空泵进气温度过高；
如果电动真空泵进气管空气的湿度大于湿度第二阀值S2，小于湿度第一阀值S1，湿度报警灯点亮报警，提醒驾驶员电动真空泵进气管空气的湿度过高。
本发明与现有的技术相比，具有如下的优点：
(1)电动真空泵不会因为进水和长时间高温运转发生损坏，提高了制动系统的安全性；
(2)根据真空储气罐的真空度进行电动真空泵的控制，更加节能；
(3)具有报警显示功能，不仅方便驾驶者进行故障排查，而且将各种信号进行实时显示，可以提醒驾驶员正确操作。
附图说明
图1为本发明提出的真空助力系统的结构示意图。
图2为图1中温湿传感器安装位置的结构示意图。
图3是本发明电动真空泵控制方法流程图。
图4是根据车速和储气罐压力确定的电动真空泵运转时间图表。
图1中，1为电动真空泵电源线，2为电动真空泵减震套，3为电动真空泵进气管，4为温湿传感器，5为温湿传感器信号线，6电动真空泵，7为真空储气罐，8为压力传感器，9为制动主缸储液壶，10为真空助力器，11为制动踏板，12为制动液压管路，13为文字显示屏,14为故障报警灯,15为数字显示屏,16为系统信息仪表盘,17为控制单元。
具体实施方式
以下将结合附图1-4对本发明的技术方案进行详细说明。
如图1-2所示，本发明提出的电动真空泵自保护功能的制动系统，包括刹车装置、抽真空装置、真空泵控制单元和系统报警显示装置等。
其中，刹车装置包括依次相连的制动踏板11、真空助力器10、制动主缸储液壶9、制动液压管路12等。
其中，抽真空装置包括真空储气罐7和电动真空泵6，真空储气罐7与真空助力器10的低压腔连通，真空储气罐7的另一端与电动真空泵进气管3连接，电动真空泵6抽取真空储气罐7中的气体。
其中，真空泵控制单元包括压力传感器8、温湿传感器4、控制单元17和电动真空泵电源线1等；压力传感器8置于真空储气罐7中，检测真空储气罐7中的气体压力，发送给控制单元17，温湿传感器4置于电动真空泵进气管3上，检测电动真空泵进气管3的空气温度和湿度，发送给控制单元17，控制单元17通过电动真空泵电源线1与电动真空泵6连接，实现对电动真空泵6的控制。
其中，系统报警显示装置包括文字显示屏13、数字显示屏15和故障报警灯14等；控制单元17与系统信息仪表盘16连接，系统信息仪表盘16置于汽车仪表盘上，方便驾驶员观察，系统信息仪表盘16中包括文字显示屏13、数字显示屏15和故障报警灯14，实时显示各种信息。
本示例中，在控制单元17内部设定了不同的温度和湿度阀值，当温湿传感器4检测的温度值大于第一阀值T1，为了保证制动安全，不能立即停止电动真空泵6运转，必须通过车速确定电动真空泵6的运转的时间T,同时系统信息仪表盘16的温度故障报警灯14闪烁，文字显示屏13提醒“减速停车”；
如果电动真空泵进气管3空气的温度值大于第二阀值T2，小于第一阀值T1，电动真空泵6可以继续工作，但是系统信息仪表盘16上的温度故障报警灯14点亮，提醒驾驶员电动真空泵进气管3空气的温度过高。
当温湿传感器4检测的湿度大于第一阀值S1，为了保证制动安全，不能立即停止电动真空泵6运转，通过车速确定电动真空泵6需要运转的时间T,系统信息仪表盘16的湿度故障报警灯闪烁，文字显示屏13提醒“减速停车”；
如果电动真空泵进气管3的湿度值大于第二阀值S2，小于第一阀值S1，电动真空泵6可以继续工作，但是系统信息仪表盘16上的湿度故障报警灯14点亮，提醒驾驶员电动真空泵6进气湿度过高。
需要说明的是，当电动真空泵进气管3的进气温度或者湿度大于第一阀值T1或者S1时，控制单元17根据当前车速和真空储气罐7中的压力计算出保证汽车能安全制动的电动真空泵6需要运转时间T,实现汽车的轻松制动，不会给驾驶员带来太大压力。
本示例中，所采用的一款电动真空泵6临界温度为200℃，所以电动真空泵6的温度第一阀值T1为80℃,温度第二阀值T2为50℃；电动真空泵6临界湿度为100％，所以电动真空泵6的湿度第一阀值S1为95％，湿度第二阀值S2为80％。其他电动真空泵可以选取不同的温度阀值和湿度阀值。
参照图3所示，本发明的所述的电动真空助力系统控制方法包括:
步骤1：控制单元17上电初始化，控制单元17给各传感器供电，然后检测各传感器返回电压值是否正常，若不在正常范围，传感器故障报警灯14闪烁；
步骤2：检测真空储气罐7的气体压力，启动或停止。
检测真空储气罐7当前的气体压力值，如果真空储气罐7当前压力值大于70Kpa，则进入步骤3；如果真空储气罐7当前压力值小于70Kpa，则返回步骤1中监测传感器电压值是否正常。
步骤3：检测电动真空泵进气管3空气的湿度和温度，根据检测结果选择电动真空泵6工作方式。
当真空储气罐7中的气体压力值大于70Kpa，置于电动真空泵进气管3上的温湿传感器检测进气管空气的湿度和温度，如果湿度大于95％或者进温度大于80度，控制单元17根据此时的车速和真空储气罐7中的气体压力，计算电动真空泵6是否启动或者启动的时间。如图4所示，如果车速大于100km/h并且真空储气罐7气体压力大于80kpa，电动真空泵6运转5000ms；如果车速大于100km/h并且真空储气罐7气体压力大于70kpa小于80kpa,电动真空泵6运转2000ms；如果车速大于60km/h小于100km/h并且真空储气罐7气体压力大于80kpa，电动真空泵6运转2000ms；如果车速大于60km/h小于100km/h并且真空储气罐7气体压力大于70kpa小于80kpa，电动真空泵6运转1000ms；如果车速小于60km/h并且真空储气罐7气体压力大于80kpa，电动真空泵6运转1000ms，如果真空储气罐7气体压力大于70kpa小于80kpa并且车速小于60km/h或者真空储气罐7气体压力小于70kpa，电动真空泵6不运转。
如果电动真空泵进气管3空气的湿度小于95％并且温度小于80度,进入步骤4。
步骤4：电动真空泵6正常运转或者按指定时间运转。
如果电动真空泵进气管3空气的湿度小于95％并且温度小于80度，电动真空泵6启动继续运转，直到真空储气罐7中的气体压力小于60kpa，电动真空泵6才自动停止。
如果电动真空泵进气管3空气的湿度大于95％或者温度大于80度，电动真空泵6按照步骤3控制单元17计算的时间运转。
步骤5：系统信息显示或者报警提示。
系统信息仪表盘16实时显示真空储气罐7中的气体压力值，电动真空泵进气管3的空气的温度值和湿度值。当电动真空泵进气管3空气的湿度大于95％或者空气温度大于80度，系统信息仪表盘16的文字显示屏会显示“减速停车”，同时温度或湿度报警灯14会闪烁报警，提醒驾驶员尽快停车检查。如果电动真空泵进气管3温度大于50度小于80度，温度报警灯点亮报警，提醒驾驶员电动真空泵进气管3处的温度过高；如果进气管空气的湿度大于80％小于95％，湿度报警灯点亮报警，提醒驾驶员电动真空泵进气管3空气的湿度过高。
需要说明的是，所述的温度和湿度的预定义的第一阀值和第二阀值、车速的不同阀值、真空储气罐7中气体的不同阀值，可以理解为任意与具体车辆相匹配的值，因此本发明控制方法实例中所采用的数据不能理解为对本发明的限制。

Claims (2)

1.一种实现电动真空泵自保护功能的制动系统的控制方法，其特征在于：包含以下步骤：
步骤1：控制单元(17)上电初始化后，对压力传感器(8)和温湿传感器(4)信号进行检测，如果传感器的电压值超出正常值范围，认为传感器损坏或误差大，启动系统报警提示；
步骤2：检测真空储气罐(7)中的真空度，根据结果判断是否需要启动电动真空泵(6)；
检测真空储气罐(7)当前的压力值，并与压力第一阀值P1进行比较，如果真空储气罐(7)当前压力值大于压力第一阀值P1，则进入步骤3；如果真空储气罐(7)当前压力值小于P1，返回步骤1检测各个传感器是否正常；
步骤3：检测电动真空泵(6)进气管空气的湿度和温度，根据检测结果对电动真空泵(6)进行控制干预；
当真空储气罐(7)压力值大于压力第一阀值P1，置于电动真空泵(6)进气管上的温湿传感器(4)检测进气管空气的湿度，如果进气管空气的湿度大于湿度第一阀值S1或者温度大于温度第一阀值T1，通过控制单元计算电动真空泵(6)运转时间T，电动真空泵(6)运转时间T后停止；
如果电动真空泵(6)进气管空气的湿度小于湿度第一阀值S1并且温度小于温度第一阀值T1，进入步骤4；
步骤4：电动真空泵(6)正常运转或者按指定时间运转；
如果电动真空泵(6)进气管空气的湿度大于湿度第二阀值S2，小于湿度第一阀值S1，则电动真空泵(6)开启运转，直到真空储气罐(7)中的压力小于压力第二阀值P2，电动真空泵(6)才停止运转；
如果电动真空泵(6)进气管空气的湿度小于湿度第二阀值S2，电动真空泵(6)正常运转；
如果电动真空泵(6)进气管空气的温度大于温度第二阀值T2，小于温度第一阀值T1，则电动真空泵(6)开启运转，直到真空储气罐(7)的压力小于压力阀值P2，电动真空泵(6)才停止运转；
如果电动真空泵(6)进气管的温度小于温度第二阀值T2，则电动真空泵(6)正常运转；
步骤5：在系统信息仪表盘(16)中显示系统信息和报警提示。
2.根据权利要求1所述的实现电动真空泵自保护功能的制动系统的控制方法，其特征在于：
步骤5中：系统信息仪表盘(16)实时显示真空储气罐(7)中的气体压力值、进气管空气的温度值和湿度值；当电动真空泵(6)进气管空气的湿度大于湿度第一阀值S1或者进气管空气温度大于温度第一阀值T1，系统信息仪表盘(16)的显示屏(13)会显示“减速停车”，温度或湿度报警灯(14)会闪烁报警，提醒驾驶员尽快停车检查；
如果电动真空泵(6)进气管空气的温度大于温度第二阀值T2，小于温度第一阀值T1，温度报警灯点亮报警，提醒驾驶员电动真空泵(6)进气温度过高；
如果电动真空泵(6)进气管空气的湿度大于湿度第二阀值S2，小于湿度第一阀值S1，湿度报警灯点亮报警，提醒驾驶员电动真空泵(6)进气湿度过高。
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Denomination of invention: A braking system and control method for realizing the self-protection function of electric vacuum pump

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