CN106696937A - 气压制动系统及基于该制动系统控制空压机的启停方法 - Google Patents

气压制动系统及基于该制动系统控制空压机的启停方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种气压制动系统及基于该系统的空压机的启停方法，在该系统中第一压力检测单元检测储气筒内的压力，并将该压力信号传递至控制单元；第二压力检测单元检测空气干燥器的排气口外的压力，并将该压力信号传递至控制单元；控制单元根据第一压力检测单元及第二压力检测单元的信号进行判断：当储气筒内的压力高于第一压力阈值，且空气干燥器的排气口外的压力高于第二压力阈值时，控制单元控制空压机停止向气压制动系统内充入压缩空气；当储气筒内的压力低于第一压力阈值，且空气干燥器的排气口外的压力高于第二压力阈值时，控制单元控制空压机向气压制动系统内充入压缩空气。

Description

气压制动系统及基于该制动系统控制空压机的启停方法
技术领域
本发明涉及电动汽车制动领域，尤其是一种气压制动系统及基于该气压制动系统控制空压机的启停方法。
背景技术
汽车空压机是汽车气动系统的动力来源，空压机主要用于为气压制动系统提供压缩空气，空压机通过空气干燥器将压缩气体充入储气筒内。在现有的气压制动系统中，为了控制空压机的启动与停止，需要在储气筒内安装压力传感器，随着气压制动系统的工作，储气筒内的气压会不断地降低，当传感器检测到储气筒内的压力达到设定的最低气压时，会将该信号传递至整车控制单元(Vehicle Control Unit，VCU)，整车控制单元根据压力传感器传递的信号控制空压机开始运转，为储气筒内冲入压缩空气，随着压缩空进的进入，储气筒内的气压不断增加，当压力传感器检测到储气筒内的压力达到设定的最高气压值时，压力传感器会控制空压机停止运转；在空压机进行充气的过程中，空气干燥器内的压力也会随着空压机的工作而不断增加，当储气筒内的压力达到设定的最高气压值后，空气干燥器内的气压也达到了卸荷压力，空气干燥器内的气压会将排气口顶开，空气干燥器内的气体会通过排气口排出，空压机进行空转卸荷，当空气干燥器内的气压小于卸荷压力时，空气干燥器的排气口封闭，空气干燥器内的压力不再减小。
上述的控制方法需要确保储气筒内设定的最高气压值需要与空气干燥器内的卸荷气压相同。只有在这种情况下才能保证空压机卸荷的同时停止运转，但是，由于空气干燥器的卸荷压力是通过调压弹簧来决定的，在气压制动系统工作当中，调压弹簧可能会产生变形，从而导致其弹性形变与弹簧力不再具有线性关系，一方面很难对空气干燥器的卸荷压力进行精确调整，另一方面，随着使用时间的延长，空气干燥器的卸荷压力会不断发生变化。当空气干燥器内的卸荷压力不等于储气筒内设定的最高气压值时，其有以下两种情况：
第一：当储气筒内设定的最高气压值大于空气干燥器内的卸荷压力时，气压制动系统内的压力会先达到卸荷压力，即空压机会先进行卸荷，空压机产生的压缩空气通过空气干燥器内的排气口直接排出，储气筒内的气体压力不会再增加，空压机一直不会停止运转，这就需要电机不停地带动空压机运转，造成了蓄电池的损耗，也极大地降低了电动车的行驶距离。
第二：当储气筒内设定的最高气压值小于卸荷压力时，气压制动系统内的压力会先达到储气筒内设定的最高气压值，此时，整车控制单元控制空压机停止运转，气压制动系统内的压力不再升高，空气干燥器不会进行卸荷，会导致干燥器内的水分与杂志无法排除，严重影响了空气干燥器的使用寿命。在现有技术中，某些气压制动系统会在空压机停止运转一段时间后，再控制空气干燥器进行卸荷，这样虽然能够解决了空压机不能够卸荷的问题，但仍然造成了电能的浪费。
发明内容
本发明的目的在于提供一种气压制动系统及基于该气压制动系统控制空压机的启停方法，该气压制动系统能够较为精确地控制空压机的启停以及空气干燥器的卸荷，有效地防止空压机不能停止或者空气干燥器不能卸荷的异常情况，延长空气压缩器的寿命，减少电能的损耗。
本发明提供一种气压制动系统，包括空压机、空气干燥器、储气筒、控制单元、第一压力检测单元及第二检测单元，所述空压机通过所述空气干燥器与所述储气筒相连，所述第一压力检测单元设置于所述储气筒内，所述第二压力检测单元设置于所述空气干燥器的排气口外，所述控制单元与所述空压机、所述第一压力检测单元及所述第二压力检测单元电性相连；
所述第一压力检测单元检测所述储气筒内的压力，并将该压力信号传递至所述控制单元；
第二压力检测单元检测所述空气干燥器的排气口外的压力，并将该压力信号传递至所述控制单元；
所述控制单元将所述第一压力检测单元检测到的压力及第二检测单元检测到的压力分别与预先储存的第一压力阈值及第二压力阈值进行对比，并根据对比结果做出判断：
当所述储气筒内的压力高于所述第一压力阈值，且所述空气干燥器的排气口外的压力高于所述第二压力阈值时，所述控制单元控制所述空压机停止向所述气压制动系统内充入压缩空气；
当所述储气筒内的压力低于所述第一压力阈值，且所述空气干燥器的排气口外的压力高于所述第二压力阈值时，所述控制单元控制所述空压机开始向所述气压制动系统内充入压缩空气。
进一步地，所述第一压力阈值不低于所述气压制动系统内的最低气体压力值，但不高于所述气压制动系统内的最高气体压力值，所述第二压力阈值不高于所述空气干燥器的最小卸荷压力值。
进一步地，所述第一压力阈值为0.5MPa，所述第二压力阈值为0.65MPa。
进一步地，所述气压制动系统还包括警示模块，所述警示模块与所述控制单元相连，当所述储气筒内的压力低于所述第一压力阈值，而所述空气干燥器的排气口外的压力高于所述第二压力阈值时，所述控制单元通过所述警示模块发出警示信号。
进一步地，当所述储气筒内的压力高于所述第一压力阈值，且所述空气干燥器的排气口外的压力高于第二压力阈值时，所述控制单元经过第一延时时间后，再控制所述空压机停止工作。
进一步地，所述第一压力检测单元及所述第二压力检测单元为压力开关或压力传感器。
进一步地，所述第一压力检测单元及所述第二压力检测单元均为常开性压力开关。
进一步地，所述储气筒包括与前制动气室相连的前储气筒、与后制动气室相连的后储气筒、与驻车气室相连的驻车储气筒及辅助储气筒，所述前储气筒、所述后储气筒、所述驻车储气筒及所述辅助储气筒之间相互连通，所述第一压力检测单元设置于任意储气筒内。
本发明还提供了一种空压机启停控制方法，该控制方法基于本发明提供的气压制动系统，并包括如下步骤：
所述第一压力检测单元检测储气筒内的压力，并将该压力信号传递至所述控制单元；
所述第二压力检测单元检测所述空气干燥器的排气口外的压力，并将该压力信号传递至所述控制单元；
所述控制单元将所述第一压力检测单元检测到的压力即所述第二压力检测单元检测到的压力分别与所述第一压力阈值及所述第二压力阈值进行对比，并根据对比结果做出判断：
当所述储气筒内的压力高于所述第一压力阈值，且所述空气干燥器的排气口外的压力高于所述第二压力阈值时，所述控制单元控制所述空压机停止向所述气压制动系统内充入压缩空气；
当所述储气筒内的压力低于所述第一压力阈值，且所述空气干燥器的排气口外的压力低于第二压力阈值时，所述控制单元控制所述空压器开始向所述气压制动系统内充入压缩空气。
进一步地，当所述储气筒内的压力低于所述第一压力阈值而所述空气干燥器的排气口外的压力高于所述第一压力阈值时，所述控制单元发出警示信号。
综上所述，本发明通过在储气筒以及空气干燥器的排气口外设置第一压力检测单元及第二压力检测单元，并改变控制单元中启动以及停止空压机的控制条件，能够使本发明提供的气压制动系统先进行空压机的卸荷，然后再停止空压机运行，，避免了当空气干燥器的卸荷压力低于储气筒的最高压力时，空压机不能停止工作的缺点，降低了蓄电池的损耗，同时也避免了由于储气筒的最高压力小于空气干燥器的卸荷压力时，空气干燥器无法卸荷的缺点。因此，本发明提供的气压制动系统能够较为精确地控制空压机的启停以及空气干燥器的卸荷，有效地防止空压机不停止或者空气干燥器不卸荷的异常情况，延长空气压缩器的寿命，减少电能的损耗。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
图1为本发明实施例提供的气压制动系统的系统框图。
图2为本发明实施例提供的基于本发明实施例提供的气压制动系统控制空压机的启停的控制策略示意图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本发明进行详细说明如下。
本发明的目的在于提供一种气压制动系统及基于该气压制动系统控制空压机的启停方法，该气压制动系统能够较为精确地控制空压机的启停以及空气干燥器的卸荷，有效地防止空压机不停止或者空气干燥器不卸荷的异常情况，延长空气压缩器的寿命，减少电能的损耗。
图1为本发明实施例提供的气压制动系统的系统框图，如图1所示，在本发明的实施例中，气压制动系统包括空压机10、空气干燥器20、储气筒30、控制单元40、第一压力检测单元51及第二压力检测单元52，空压机10通过空气干燥器20与储气筒30相连，第一压力检测单元51设置于储气筒30内，第二压力检测单元52设置于空气干燥器20的排气口外，控制单元40与空压机10、第一压力检测单元51及第二压力检测单元52电性相连；第一压力检测单元51检测储气筒30内的压力并将该压力信号传递至控制单元40，第二压力检测单元52检测空气干燥器20的排气口外的压力并将该压力信号传递至控制单元40；控制单元40将第一压力检测单元51检测到的压力与预先储存的第一压力阈值，以及第二压力检测单元52检测到的压力与预先储存的第二压力阈值进行对比，并根据对比结果做出判断，当储气筒30内的压力高于第一压力阈值，且空气干燥器20的排气口外的压力高于第二压力阈值时，控制单元40控制空压机10停止向气压制动系统充入压缩空气；当储气筒30内的压力低于第一压力阈值，且空气干燥器20的排气口外的压力低于第二压力阈值时，控制单元40控制空压机10开始向气压制动系统充入压缩空气。
在本发明中，通过在储气筒30内以及空气干燥器20的排气口外设置第一压力检测单元51及第二压力检测单元52，能够检测到储气筒30内部以及空气干燥器20的排气口外的气体压力，控制单元40根据第一压力检测单元51及第二压力检测单元52检测到的压力值可以准确地判断气压制动系统内气压的变化。当第一压力检测单元51检测到的储气筒30内的压力高于第一压力阈值时，此时空压机10不会停止工作；只有当当第二压力检测单元52也检测到空气干燥器20的排气口外的压力值高于第二压力阈值时，说明此时空气干燥器20的排气口已经打开，空压机10进行卸荷，气压制动系统内的压力不会再增加，控制单元40需要关闭空压机10。也即，若储气筒30内的压力高于第一压力阈值且空气干燥器20的排气口外的压力高于第二压力阈值，控制单元40控制空压机10停止工作，停止向气压制动系统充入压缩空气。在本发明中，与现有技术相比，不再以储气筒30内的最高气压作为判断空压机10停止的条件，而是依据储气筒30以及空气干燥器20两者的气压，共同对空压机10进行控制，使空压机10先进行卸荷，然后再停止工作。
随着空压机10卸荷的进行，气压制动系统内的气压不断降低，当气压制动系统的内压力低于空气干燥器20的卸荷压力时，空气干燥器20的排气口关闭，气压制动系统内的压缩气体不再排出，空压机10不会再进行卸荷，空气干燥器20的排气口外的压力值会低于第二压力阈值；随着气压制动系统的工作，气压制动系统内的气压会不断降低，当储气筒30内的压力低于第一压力阈值时，表明此时储气筒30内的气压已经较低，需要空压机10向气压制动系统内补充压缩气体。也即，若储气筒30内的压力低于第一压力阈值，且空气干燥器20的排气口外的压力低于第二压力阈值时，控制单元40控制空压机10开始工作，开始向气压制动系统充入压缩空气。
在本发明中，通过在储气筒30以及空气干燥器20的排气口外设置第一压力检测单元51及第二压力检测单元52，并改变控制单元40中启动以及停止空压机10的控制条件，能够使本发明提供的气压制动系统先进行空压机10的卸荷，然后再停止空压机10运行，，避免了当空气干燥器20的卸荷压力低于储气筒30的最高压力时，空压机10不能停止工作的缺点，降低了蓄电池的损耗，同时也避免了由于储气筒30的最高压力小于空气干燥器20的卸荷压力时，空气干燥器20无法卸荷的缺点。因此，本发明提供的气压制动系统能够较为精确地控制空压机10的启停以及空气干燥器20对空压机10及气压制动系统的卸荷，有效地防止空压机10不能停止或者空气干燥器20不能卸荷的异常情况，延长空气压缩器的寿命，减少电能的损耗。
进一步地，在本发明中，控制单元40通过逆变器60与空压机10相连。
进一步地，在本实施例中，第一压力阈值不低于气压制动系统内的最低气体压力值，但不高于气压制动系统内的最高气体压力值，当气压制动系统内的气体压力低于第一压力阈值时，表明气压制动系统需要补充压缩气体，第二压力阈值不高于空气干燥器20能够通过调节装置，如调节弹簧，调节出的最小卸荷压力值。优选地，第一压力阈值为0.5MPa，第二压力阈值为0.65MPa。
进一步地，本发明提供的气压制动系统还包括警示模块60，警示模块60与控制单元40相连，为了便于对气压制动系统的监测，当控制单元40检测到储气筒30内的压力低于第一压力阈值而空气干燥器20的排气口外的压力高于第二压力阈值时，也即此时储气筒30内的气体压力虽然较小，需要空压机10充入压缩空气，但是空气干燥器20已经进行卸荷，表明此时气压制动系统出现了故障，其故障原因包括但不限于空气干燥器20内卸荷压力过低或第一压力检测单元51故障等，控制单元40通过警示模块60向发出警示信号。
为了便于将空气干燥器20内的水分及杂质排除，优选地，当控制单元40检测到储气筒30内的压力高于第一压力阈值，且空气干燥器20的排气口外的压力高于第二压力阈值时，控制单元40在经过第一延时时间后，控制空压机10停止工作。
进一步地，在本实施例中，控制单元40可以为整车控制单元(Vehicle ControlUnit，VCU)，第一压力检测单元51及第二压力检测单元52可以为压力开关，优选为常开型压力开关，当储气筒30内的压力达到第一压力阈值时，储气筒30内的压力开关闭合，当空气干燥器20的排气口外的压力达到第二压力阈值时，空气干燥器20的排气口外的压力开关闭合，当两个压力开关均闭合时，控制单元40控制空压机10停止工作，当两个压力开关均断开时，控制单元40控制空压机10开始工作。
可以理解地，在其它实施例中，第一压力检测单元51及第二压力检测单元52可以为压力传感器。
进一步地，在本实施例中，储气筒30包括与前制动气室相连的前储气筒31、与后制动气室相连的后储气筒32、与驻车气室相连的驻车储气筒33以及辅助储气筒34，前储气筒31、后储气筒32、驻车储气筒33及辅助储气筒34之间相互连通，上述的第一压力检测单元51设置于任意储气筒31，32，33，34内。
图2为本发明实施例提供的基于本发明实施例提供的气压制动系统控制空压机的启停的控制策略示意图，如图2所示，本发明还提供了一种基于上述气压制动系统的控制空压机10启停的方法，该方法包括如下步骤：
第一压力检测单元51检测储气筒30内的压力，并将该压力信号传递至控制单元40；
第二压力检测单元52检测空气干燥器20的排气口外的压力，并将该压力信号传递至控制单元40；
控制单元40将第一压力检测单元51检测到的压力与预先储存的第一压力阈值，以及第二压力检测单元52检测到的压力与预先储存的第二压力阈值进行对比，并根据对比结果做出判断：
当储气筒30内的压力高于第一压力阈值，且空气干燥器20的排气口外的压力高于第二压力阈值时，控制单元40控制空压机10停止向气压制动系统充入压缩空气；
当储气筒30内的压力低于第一压力阈值，且空气干燥器20的排气口外的压力低于第二压力阈值时，控制单元40控制空压机10开始向气压制动系统充入压缩空气。
进一步地，当储气筒30内的压力低于第一压力阈值而空气干燥器20的排气口外的压力高于第二压力阈值时，控制单元40发出警示信号。
综上所述，本发明通过在储气筒30以及空气干燥器20的排气口外设置第一压力检测单元51及第二压力检测单元52，并改变控制单元40中启动以及停止空压机10的控制条件，能够使本发明提供的气压制动系统先进行空压机10的卸荷，然后再停止空压机10运行，，避免了当空气干燥器20的卸荷压力低于储气筒30的最高压力时，空压机10不能停止工作的缺点，降低了蓄电池的损耗，同时也避免了由于储气筒30的最高压力小于空气干燥器20的卸荷压力时，空气干燥器20无法卸荷的缺点。因此，本发明提供的气压制动系统能够较为精确地控制空压机10的启停以及空气干燥器20的卸荷，有效地防止空压机10不能停止或者空气干燥器20不能卸荷的异常情况，延长空气压缩器的寿命，减少电能的损耗。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种气压制动系统，其特征在于：包括空压机、空气干燥器、储气筒、控制单元、第一压力检测单元及第二检测单元，所述空压机通过所述空气干燥器与所述储气筒相连，所述第一压力检测单元设置于所述储气筒内，所述第二压力检测单元设置于所述空气干燥器的排气口外，所述控制单元与所述空压机、所述第一压力检测单元及所述第二压力检测单元电性相连；
所述第一压力检测单元检测所述储气筒内的压力，并将该压力信号传递至所述控制单元；
所述第二压力检测单元检测所述空气干燥器的排气口外的压力，并将该压力信号传递至所述控制单元；
所述控制单元将所述第一压力检测单元检测到的压力及第二检测单元检测到的压力分别与预先储存的第一压力阈值及第二压力阈值进行对比，并根据对比结果做出判断：
当所述储气筒内的压力高于所述第一压力阈值，且所述空气干燥器的排气口外的压力高于所述第二压力阈值时，所述控制单元控制所述空压机停止向所述气压制动系统内充入压缩空气；
当所述储气筒内的压力低于所述第一压力阈值，且所述空气干燥器的排气口外的压力高于所述第二压力阈值时，所述控制单元控制所述空压机开始向所述气压制动系统内充入压缩空气。
2.根据权利要求1所述的气压制动系统，其特征在于：所述第一压力阈值不低于所述气压制动系统内的最低气体压力值，但不高于所述气压制动系统内的最高气体压力值，所述第二压力阈值不高于所述空气干燥器的最小卸荷压力值。
3.根据权利要求2所述的气压制动系统，其特征在于：所述第一压力阈值为0.5MPa，所述第二压力阈值为0.65MPa。
4.根据权利要求1所述的气压制动系统，其特征在于：所述气压制动系统还包括警示模块，所述警示模块与所述控制单元相连，当所述储气筒内的压力低于所述第一压力阈值，而所述空气干燥器的排气口外的压力高于所述第二压力阈值时，所述控制单元通过所述警示模块发出警示信号。
5.根据权利要求1所述的气压制动系统，其特征在于：当所述储气筒内的压力高于所述第一压力阈值，且所述空气干燥器的排气口外的压力高于第二压力阈值时，所述控制单元经过第一延时时间后，再控制所述空压机停止工作。
6.根据权利要求1所述的气压制动系统，其特征在于：所述第一压力检测单元及所述第二压力检测单元为压力开关或压力传感器。
7.根据权利要求6所述的气压制动系统，其特征在于：所述第一压力检测单元及所述第二压力检测单元均为常开性压力开关。
8.根据权利要求1所述的气压制动系统，其特征在于：所述储气筒包括与前制动气室相连的前储气筒、与后制动气室相连的后储气筒、与驻车气室相连的驻车储气筒及辅助储气筒，所述前储气筒、所述后储气筒、所述驻车储气筒及所述辅助储气筒之间相互连通，所述第一压力检测单元设置于任意储气筒内。
9.一种空压机启停控制方法，其特征在于：该控制方法基于权利要求1至8中任意一项所述的气压制动系统，并包括如下步骤：
所述第一压力检测单元检测储气筒内的压力，并将该压力信号传递至所述控制单元；
所述第二压力检测单元检测所述空气干燥器的排气口外的压力，并将该压力信号传递至所述控制单元；
所述控制单元将所述第一压力检测单元检测到的压力即所述第二压力检测单元检测到的压力分别与所述第一压力阈值及所述第二压力阈值进行对比，并根据对比结果做出判断：
当所述储气筒内的压力高于所述第一压力阈值，且所述空气干燥器的排气口外的压力高于所述第二压力阈值时，所述控制单元控制所述空压机停止向所述气压制动系统内充入压缩空气；
当所述储气筒内的压力低于所述第一压力阈值，且所述空气干燥器的排气口外的压力低于第二压力阈值时，所述控制单元控制所述空压器开始向所述气压制动系统内充入压缩空气。
10.根据权利要求9所述的空压机启停控制方法，其特征在于：当所述储气筒内的压力低于所述第一压力阈值而所述空气干燥器的排气口外的压力高于所述第一压力阈值时，所述控制单元发出警示信号。
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