CN107738640A - 一种气压制动供气系统及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
一种气压制动供气系统，包括电控空压机、发动机、发动机控制单元、空压机电控单元、压力传感器、报警单元，电控空压机依次经油水分离器、干燥器、四保阀后与整车气路气路连接，油水分离器的控制口与干燥器的控制口气路连接，发动机与发动机控制单元电连接，空压机电控单元分别与发动机控制单元、电控空压机、压力传感器、报警单元电连接，压力传感器分别与油水分离器的控制口、干燥器的控制口电连接；控制时，先通过空压机电控单元来判断电控空压机是否与发动机相连接，以控制电控空压机切换工作模式，再通过压力传感器检测系统气压，以控制电控空压机进行间歇式供气。本设计不仅结构简单、应用范围广、可靠性高，而且操作简单。
Description
技术领域
本发明涉及汽车电控技术领域，尤其涉及一种气压制动供气系统及其控制方法，主要适用于简化结构、扩大应用范围、提高可靠性能。
背景技术
传统能源客车由空压机为整个气压制动系统提供高压气源，而传统能源客车的空压机由发动机供给工作能量来源，因此，空压机的工作受控于发动机的工作；新能源客车往往不配带发动机，需要单独配带电力驱动的空压机为整车气压制动系统提供高压气源。现有的传统能源客车与新能源客车分别存在如下问题：传统能源客车主要存在空压机寿命低、噪声大的问题；新能源客车主要存在续航里程短的问题。
中国专利，申请公布号为CN104842985A，申请公布日为2015年8月19日的发明公开了一种气压制动供气控制装置及轻型客车，包括电动空压机、变频器、压力开关、油水分离器、空气干燥器及保护阀，电动空压机、油水分离器、空气干燥器及保护阀依次以输气管连通构成主气路，电动空压机与变频器电性连接，变频器通过低压电路与压力开关电性连接，空气干燥器、油水分离器与压力开关连接构成支气路，当主气路压力达到或高于干燥器卸荷压力时，支气路与主气路连通，当主气路压力达到或低于干燥器卸荷压力时，支气路与主气路断开。虽然该发明能实现制动系统间歇供气，但是其仍然存在以下缺陷：该发明只能适用于纯电动或者混合动力车型上，对于传统商用车则无法进行间歇式供气控制，同时，该发明组成结构复杂，需要以双回路判定制动系统用气量是否充足来实现间歇供气控制，另外，制动系统故障时无法进行有效预警。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的结构复杂、应用范围窄、可靠性低的缺陷与问题，提供一种结构简单、应用范围广、可靠性高的气压制动供气系统及其控制方法。
为实现以上目的，本发明的技术解决方案是：一种气压制动供气系统，包括电控空压机、油水分离器、干燥器及四保阀，所述油水分离器包括油水分离器进气口、油水分离器控制口、油水分离器出气口，所述干燥器包括干燥器进气口、干燥器控制口、干燥器排出口、干燥器出气口，所述电控空压机依次经油水分离器进气口、油水分离器出气口、干燥器进气口、干燥器出气口、四保阀后与整车气路气路连接，所述油水分离器控制口与干燥器控制口气路连接，所述气压制动供气系统还包括发动机、发动机控制单元、空压机电控单元、压力传感器及报警单元，所述发动机与发动机控制单元电连接，所述空压机电控单元分别与发动机控制单元、电控空压机、压力传感器、报警单元电连接，所述压力传感器分别与油水分离器控制口、干燥器控制口电连接。
所述电控空压机包括电机与电机控制器，所述电机通过分离开关与电机控制器电连接，电机控制器与空压机电控单元电连接。
所述分离开关上设置有位移传感器，位移传感器与空压机电控单元电连接。
所述气压制动供气系统还包括再生储气筒，所述再生储气筒与干燥器排出口气路连接。
所述整车气路包括储气筒、前桥制动系统回路、后桥制动系统回路和辅助制动系统回路。
所述空压机电控单元通过整车CAN总线与发动机控制单元电连接；所述报警单元通过整车CAN总线与空压机电控单元电连接。
一种气压制动供气系统的控制方法，所述控制方法包括以下步骤：
车辆点火上电后，空压机电控单元通过获取发动机控制单元输出的信号判断电控空压机是否与发动机相连接；若电控空压机与发动机不相连接，则空压机电控单元控制电控空压机切换成新能源模式；若电控空压机与发动机相连接，则空压机电控单元控制电控空压机切换成传统模式；
在新能源模式下，空压机控制单元获取压力传感器输出的压力信号值；当压力信号值大于等于空压机控制单元的设定值时，空压机控制单元控制电控空压机停止供气；当压力信号值小于空压机控制单元的设定值时，空压机控制单元控制电控空压机运转做功，向整车气路提供压缩空气，从而实现间歇式供气；
在传统模式下，空压机电控单元获取压力传感器输出的压力信号值，当压力信号值大于等于空压机控制单元的设定值时，电控空压机进行空转，多余的空气通过干燥器排出口排出，以维持整车气路总气压；当压力信号值小于空压机控制单元的设定值时，电控空压机随发动机运转做功，向整车气路提供压缩空气，从而实现间歇式供气。
所述电控空压机包括电机与电机控制器，所述电机通过分离开关与电机控制器电连接，电机控制器与空压机电控单元电连接，所述分离开关上设置有位移传感器，位移传感器与空压机电控单元电连接；
所述位移传感器将位移电信号输送给空压机电控单元，空压机电控单元通过发动机控制单元的输出信号以及位移电信号来判断电控空压机是否与发动机相连接。
所述压力传感器用于获取油水分离器与干燥器的压力信号值，并将压力信号值输送给空压机控制单元；
所述报警单元用于电控空压机模式切换、整车气路总气压不足以及气压制动供气系统发生故障时发出报警信号。
所述整车气路包括储气筒、前桥制动系统回路、后桥制动系统回路和辅助制动系统回路。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、本发明一种气压制动供气系统及其控制方法中气压制动供气系统还包括发动机、发动机控制单元、空压机电控单元、压力传感器及报警单元，发动机与发动机控制单元电连接，空压机电控单元分别与发动机控制单元、电控空压机、压力传感器、报警单元电连接，压力传感器分别与油水分离器控制口、干燥器控制口电连接，这样的设计不仅结构简单，而且空压机电控单元控制电控空压机切换模式以适应不同的车型，通过压力传感器实时监测制动系统气压，从而控制电控空压机在设定制动系统气压下进行间歇式工作，提升传统车型空压机寿命、降低空压机噪声以及提升新能源车型的续航里程，同时，通过报警单元在模式切换、整车气路压力不足以及系统发生故障时发出报警信号，提高系统的可靠性能。因此，本发明不仅结构简单，而且应用范围广、可靠性高。
2、本发明一种气压制动供气系统及其控制方法中电控空压机包括电机与电机控制器，电机通过分离开关与电机控制器电连接，电机控制器与空压机电控单元电连接，分离开关上设置有位移传感器，位移传感器与空压机电控单元电连接，控制时，空压机电控单元通过位移传感器与发动机控制单元输出的信号来判断电控空压机是否与发动机相连接，提高了工作的可靠性能；气压制动供气系统还包括再生储气筒，再生储气筒与干燥器排出口气路连接，再生储气筒用于排出干燥器中多余的水分及其他，提升干燥器的使用性能及寿命。因此，本发明可靠性高。
3、本发明一种气压制动供气系统及其控制方法中车辆点火上电后，空压机电控单元先通过发动机控制单元与位移传感器输出的信号来判断电控空压机是否与发动机相连接，以控制电控空压机切换工作模式，再通过压力传感器检测系统气压，以控制电控空压机进行间歇式供气，这样的设计不仅应用范围广，而且操作简单。因此，本发明不仅应用范围广，而且操作简单。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明的控制流程图。
图中：电控空压机1、油水分离器2、油水分离器进气口21、油水分离器控制口22、油水分离器出气口23、干燥器3、干燥器进气口31、干燥器控制口32、干燥器排出口33、干燥器出气口34、四保阀4、发动机5、发动机控制单元6、空压机电控单元7、压力传感器8、报警单元9、再生储气筒10。
具体实施方式
以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参见图1、图2，一种气压制动供气系统，包括电控空压机1、油水分离器2、干燥器3及四保阀4，所述油水分离器2包括油水分离器进气口21、油水分离器控制口22、油水分离器出气口23，所述干燥器3包括干燥器进气口31、干燥器控制口32、干燥器排出口33、干燥器出气口34，所述电控空压机1依次经油水分离器进气口21、油水分离器出气口23、干燥器进气口31、干燥器出气口34、四保阀4后与整车气路气路连接，所述油水分离器控制口22与干燥器控制口32气路连接，所述气压制动供气系统还包括发动机5、发动机控制单元6、空压机电控单元7、压力传感器8及报警单元9，所述发动机5与发动机控制单元6电连接，所述空压机电控单元7分别与发动机控制单元6、电控空压机1、压力传感器8、报警单元9电连接，所述压力传感器8分别与油水分离器控制口22、干燥器控制口32电连接。
所述电控空压机1包括电机与电机控制器，所述电机通过分离开关与电机控制器电连接，电机控制器与空压机电控单元7电连接。
所述分离开关上设置有位移传感器，位移传感器与空压机电控单元7电连接。
所述气压制动供气系统还包括再生储气筒10，所述再生储气筒10与干燥器排出口33气路连接。
所述整车气路包括储气筒、前桥制动系统回路、后桥制动系统回路和辅助制动系统回路。
所述空压机电控单元7通过整车CAN总线与发动机控制单元6电连接；所述报警单元9通过整车CAN总线与空压机电控单元7电连接。
一种气压制动供气系统的控制方法，所述控制方法包括以下步骤：
车辆点火上电后，空压机电控单元7通过获取发动机控制单元6输出的信号判断电控空压机1是否与发动机5相连接；若电控空压机1与发动机5不相连接，则空压机电控单元7控制电控空压机1切换成新能源模式；若电控空压机1与发动机5相连接，则空压机电控单元7控制电控空压机1切换成传统模式；
在新能源模式下，空压机控制单元7获取压力传感器8输出的压力信号值；当压力信号值大于等于空压机控制单元7的设定值时，空压机控制单元7控制电控空压机1停止供气；当压力信号值小于空压机控制单元7的设定值时，空压机控制单元7控制电控空压机1运转做功，向整车气路提供压缩空气，从而实现间歇式供气；
在传统模式下，空压机电控单元7获取压力传感器8输出的压力信号值，当压力信号值大于等于空压机控制单元7的设定值时，电控空压机1进行空转，多余的空气通过干燥器排出口33排出，以维持整车气路总气压；当压力信号值小于空压机控制单元7的设定值时，电控空压机1随发动机5运转做功，向整车气路提供压缩空气，从而实现间歇式供气。
所述电控空压机1包括电机与电机控制器，所述电机通过分离开关与电机控制器电连接，电机控制器与空压机电控单元7电连接，所述分离开关上设置有位移传感器，位移传感器与空压机电控单元7电连接；
所述位移传感器将位移电信号输送给空压机电控单元7，空压机电控单元7通过发动机控制单元6的输出信号以及位移电信号来判断电控空压机1是否与发动机5相连接。
所述压力传感器8用于获取油水分离器2与干燥器3的压力信号值，并将压力信号值输送给空压机控制单元7；
所述报警单元9用于电控空压机1模式切换、整车气路总气压不足以及气压制动供气系统发生故障时发出报警信号。
所述整车气路包括储气筒、前桥制动系统回路、后桥制动系统回路和辅助制动系统回路。
本发明的原理说明如下：
本设计提供一种结构简单、可靠性高、能在传统商用车和新能源车型上应用的商用车气压制动供气系统及其控制方法。电控空压机通过模式切换适应不同车型，再通过实时监测制动系统气压，控制空压机的供电装置，从而控制空压机工作方式在设定制动系统气压下进行间歇式的打气与停止，当制动系统用气量不大或者不用气时，电控空压机停止运行或者空转，提升新能源车型的续航里程以及传统车型空压机寿命和噪声性能。
电控空压机可以与发动机相连，也可以不与发动机相连。空压机电控单元用于控制电控空压机两种模式的切换，并与整车VECU通讯，同时实时监测制动系统气压值，实现空压机间歇供气。电控空压机可以用于新能源商用车型，也可以在传统商用车上进行推广应用。
在车辆点火后，空压机电控单元通过整车CAN总线获取发动机控制单元信息，通过是否有该信息加上电控空压机内部行程信号同时判断是否与发动机相连，以此来完成电控空压机模式切换；在传统模式下（传统模式与目前商用车空压机工作模式一样），电控空压机随发动机一起运转，当压力传感器检测到干燥器与油水分离器压力低于设定值时，电控空压机在发动机运转工作下做功，给制动系统供气；当压力传感器检测到压力高于设定值时，电控空压机与发动机脱离空转不做功；在新能源模式下，空压机电控单元控制电控空压机在电机的驱动下完成间歇供气，当压力传感器检测到压力低于设定值时，空压机电控单元控制电机运转做功，完成供气流程；当压力传感器检测到压力达到设定值时，空压机电控单元控制电机停止不做功，不再向制动系统供气，以实现间歇式供气功能。
电控空压机为车辆制动系统提供气压来源，经过油水分离器及空气干燥器处理后，压缩空气进入到四保阀中，进而向整车气路（储气筒）提供压缩空气。油水分离器及干燥器主要功能是保证制动系统内的压缩空气不含油水，保证本设计及整车制动系统功能正常工作。其中油水分离器进气口与电控空压机出气口相连，油水分离器控制口与干燥器控制口相连，同时，在油水分离器控制口与干燥器控制口安装压力传感器，主要用于检测干燥器与油水分离器及整个制动系统的压力，以便空压机电控单元判断是否使电控空压机进行工作。干燥器进气口与油水分离器出气口气管相连，干燥器排出口与再生储气筒的进气口相连，再生储气筒主要用于排出干燥器中多余的水分及气体，提升干燥器的使用性能及寿命，干燥器出气口与四保阀的进气口相连，使干净的压缩空气进入储气筒中。
电控空压机包括电机与电机控制器，电机控制器受空压机电控单元控制，实现电机运转或者停止，电机与电机控制器之间连接有分离机构（实现两种模式切换），分离机构上设置有位移传感器，将位移信号转换为电信号，当电机与发动机通过联轴器相连时，位移传感器将位移电信号输送给空压机电控单元，空压机电控单元通过识别该位移信号与发动机控制单元信号来进行模式切换。
由于压力传感器输出电信号为实时模拟信号，防止信号迟滞及超前，同时为了更好的实现对电控空压机的控制，在控制算法中引入常规的PID自适应控制，通过PID控制算法对气压信号进行优化处理，避免超前及滞后，提高鲁棒性，实现实时性适应性控制。
实施例：
参见图1，一种气压制动供气系统，包括电控空压机1、油水分离器2、干燥器3、四保阀4、发动机5、发动机控制单元6、空压机电控单元7、压力传感器8、报警单元9及再生储气筒10，所述油水分离器2包括油水分离器进气口21、油水分离器控制口22、油水分离器出气口23，所述干燥器3包括干燥器进气口31、干燥器控制口32、干燥器排出口33、干燥器出气口34，所述电控空压机1依次经油水分离器进气口21、油水分离器出气口23、干燥器进气口31、干燥器出气口34、四保阀4后与整车气路气路连接，所述油水分离器控制口22与干燥器控制口32气路连接，所述发动机5与发动机控制单元6电连接，所述空压机电控单元7分别与发动机控制单元6、电控空压机1、压力传感器8、报警单元9电连接，所述压力传感器8分别与油水分离器控制口22、干燥器控制口32电连接；所述电控空压机1包括电机与电机控制器，所述电机通过分离开关与电机控制器电连接，电机控制器与空压机电控单元7电连接，所述分离开关上设置有位移传感器，位移传感器与空压机电控单元7电连接；所述再生储气筒10与干燥器排出口33气路连接；所述整车气路包括储气筒、前桥制动系统回路、后桥制动系统回路和辅助制动系统回路；所述空压机电控单元7通过整车CAN总线与发动机控制单元6电连接；所述报警单元9通过整车CAN总线与空压机电控单元7电连接。
按上述方案，参见图2，一种气压制动供气系统的控制方法，所述控制方法包括以下步骤：
车辆点火上电后，空压机电控单元7通过获取发动机控制单元6输出的信号以及位移传感器输出的位移电信号判断电控空压机1是否与发动机5相连接；若电控空压机1与发动机5不相连接，则空压机电控单元7控制电控空压机1切换成新能源模式；若电控空压机1与发动机5相连接，则空压机电控单元7控制电控空压机1切换成传统模式（默认模式）；
在新能源模式下，空压机控制单元7获取压力传感器8输出的压力信号值；当压力信号值大于等于空压机控制单元7的设定值（设定值需要预先人为设置）时，空压机控制单元7控制电控空压机1停止供气；当压力信号值小于空压机控制单元7的设定值时，空压机控制单元7控制电控空压机1运转做功，向整车气路提供压缩空气，从而实现间歇式供气；
在传统模式下，空压机电控单元7获取压力传感器8输出的压力信号值，当压力信号值大于等于空压机控制单元7的设定值时，电控空压机1进行空转，多余的空气通过干燥器排出口33排出，以维持整车气路总气压；当压力信号值小于空压机控制单元7的设定值时，电控空压机1随发动机5运转做功，向整车气路提供压缩空气，从而实现间歇式供气；
所述压力传感器8用于获取油水分离器2与干燥器3的压力信号值，并将压力信号值输送给空压机控制单元7；所述报警单元9用于电控空压机1模式切换、整车气路总气压不足以及气压制动供气系统发生故障时发出报警信号。
Claims (10)
1.一种气压制动供气系统，包括电控空压机（1）、油水分离器（2）、干燥器（3）及四保阀（4），所述油水分离器（2）包括油水分离器进气口（21）、油水分离器控制口（22）、油水分离器出气口（23），所述干燥器（3）包括干燥器进气口（31）、干燥器控制口（32）、干燥器排出口（33）、干燥器出气口（34），所述电控空压机（1）依次经油水分离器进气口（21）、油水分离器出气口（23）、干燥器进气口（31）、干燥器出气口（34）、四保阀（4）后与整车气路气路连接，所述油水分离器控制口（22）与干燥器控制口（32）气路连接，其特征在于：所述气压制动供气系统还包括发动机（5）、发动机控制单元（6）、空压机电控单元（7）、压力传感器（8）及报警单元（9），所述发动机（5）与发动机控制单元（6）电连接，所述空压机电控单元（7）分别与发动机控制单元（6）、电控空压机（1）、压力传感器（8）、报警单元（9）电连接，所述压力传感器（8）分别与油水分离器控制口（22）、干燥器控制口（32）电连接。
2.根据权利要求1所述的一种气压制动供气系统，其特征在于：所述电控空压机（1）包括电机与电机控制器，所述电机通过分离开关与电机控制器电连接，电机控制器与空压机电控单元（7）电连接。
3.根据权利要求2所述的一种气压制动供气系统，其特征在于：所述分离开关上设置有位移传感器，位移传感器与空压机电控单元（7）电连接。
4.根据权利要求3所述的一种气压制动供气系统，其特征在于：所述气压制动供气系统还包括再生储气筒（10），所述再生储气筒（10）与干燥器排出口（33）气路连接。
5.根据权利要求1所述的一种气压制动供气系统，其特征在于：所述整车气路包括储气筒、前桥制动系统回路、后桥制动系统回路和辅助制动系统回路。
6.根据权利要求1所述的一种气压制动供气系统，其特征在于：所述空压机电控单元（7）通过整车CAN总线与发动机控制单元（6）电连接；所述报警单元（9）通过整车CAN总线与空压机电控单元（7）电连接。
7.一种权利要求1所述的气压制动供气系统的控制方法，其特征在于：所述控制方法包括以下步骤：
车辆点火上电后，空压机电控单元（7）通过获取发动机控制单元（6）输出的信号判断电控空压机（1）是否与发动机（5）相连接；若电控空压机（1）与发动机（5）不相连接，则空压机电控单元（7）控制电控空压机（1）切换成新能源模式；若电控空压机（1）与发动机（5）相连接，则空压机电控单元（7）控制电控空压机（1）切换成传统模式；
在新能源模式下，空压机控制单元（7）获取压力传感器（8）输出的压力信号值；当压力信号值大于等于空压机控制单元（7）的设定值时，空压机控制单元（7）控制电控空压机（1）停止供气；当压力信号值小于空压机控制单元（7）的设定值时，空压机控制单元（7）控制电控空压机（1）运转做功，向整车气路提供压缩空气，从而实现间歇式供气；
在传统模式下，空压机电控单元（7）获取压力传感器（8）输出的压力信号值，当压力信号值大于等于空压机控制单元（7）的设定值时，电控空压机（1）进行空转，多余的空气通过干燥器排出口（33）排出，以维持整车气路总气压；当压力信号值小于空压机控制单元（7）的设定值时，电控空压机（1）随发动机（5）运转做功，向整车气路提供压缩空气，从而实现间歇式供气。
8.根据权利要求7所述的一种气压制动供气系统的控制方法，其特征在于：
所述电控空压机（1）包括电机与电机控制器，所述电机通过分离开关与电机控制器电连接，电机控制器与空压机电控单元（7）电连接，所述分离开关上设置有位移传感器，位移传感器与空压机电控单元（7）电连接；
所述位移传感器将位移电信号输送给空压机电控单元（7），空压机电控单元（7）通过发动机控制单元（6）的输出信号以及位移电信号来判断电控空压机（1）是否与发动机（5）相连接。
9.根据权利要求7所述的一种气压制动供气系统的控制方法，其特征在于：
所述压力传感器（8）用于获取油水分离器（2）与干燥器（3）的压力信号值，并将压力信号值输送给空压机控制单元（7）；
所述报警单元（9）用于电控空压机（1）模式切换、整车气路总气压不足以及气压制动供气系统发生故障时发出报警信号。
10.根据权利要求7所述的一种气压制动供气系统的控制方法，其特征在于：所述整车气路包括储气筒、前桥制动系统回路、后桥制动系统回路和辅助制动系统回路。
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