CN108099885B - 一种适用于混合动力制动的真空度控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种适用于混合动力制动的真空度控制方法及系统。所述的适用于混合动力制动的真空度控制系统包括：发动机控制单元，蓄电池，制动真空度传感器，大气压力传感器，发动机，电动真空泵，整车控制单元，电动真空泵继电器,真空助力器；所述的方法包括：发动机控制单元根据当前制动真空度控制电动真空泵工作；在电动真空泵工作时对电动真空泵保护；整车控制单元按逻辑进行；发动机控制单元设定变量四大步骤。本发明同现有技术相比：电动真空泵不必一致工作，可保证安全，节约能耗，延长工作寿命，并保证整车在生命周期内电动真空泵的正常工作；具有完整有效的真空系统故障判断逻辑，保证真空系统的任何故障可能性都能被检测出来。

Description

一种适用于混合动力制动的真空度控制方法及系统

技术领域

本发明属于发动机电控系统技术领域，涉及一种适用于混合动力制动的真空度控制方法及系统。

背景技术

在适用于混合动力制动的真空度控制的本发明以前的现有技术中，国内各主机厂对于传统车匹配自然进气发动机的制动真空度技术就是使用进气歧管的负压作为真空源，不需要控制；对于传统车匹配增压发动机则根据需求额外控制电动真空泵，使用进气歧管负压或真空泵作为真空源；对于电动车只是控制电动真空泵工作作为真空源满足真空度的需求。专利文献1(CN201020277630.0)中提出一种强混合动力汽车真空助力安全控制系统,包括整车控制器HCU、电动真空泵、压力传感器、继电器及线束；整车控制器采集压力传感器信号控制电动真空泵的低压继电器的开与关,同时把真空泵系统的故障警告给驾驶员。专利文献2(CN201410449678.8)中公开了一种混合动力汽车的真空助力系统及其的控制方法,包括：真空罐；第一真空产生装置,其通过发动机的进气歧管产生的负压产生第一真空；低压蓄电池；第二真空产生装置,其由低压蓄电池供电以产生第二真空。专利文献3(CN201410219167.7)提出一种混合动力汽车的真空助力控制系统及其控制方法,包括：真空传感器、真空助力控制单元、继电器、真空泵、电子稳定控制单元和真空助力器,真空助力控制单元分别与真空传感器和电子稳定控制单元相连,通过混合动力汽车的车速调整打开阈值和关闭阈值,以满足不同车速下助力动力。对于专利文献1、专利文献2公开的系统，其所述的控制系统为HCU进行控制，信号交互更为复杂；专利文献3公开的系统，其所述的系统需要额外的控制单元成本更高；此外，对于专利文献1、专利文献2公开的系统，所述的控制系统及方法，均只是介绍真空泵正常工作模式下的控制，未提出详细地针对真空泵本体保护措施以及复杂的故障模式如何处理。

目前，国内市场还没有完备的针对匹配增压直喷发动机的混合动力车型对于真空度控制的应用的具体报道。

发明内容

针对上述现有技术状况，本发明的目的在于提供一种与增压直喷发动机的混合动力车型匹配的，具有对真空泵本体保护措施及处理复杂故障模式的控制方法及控制系统。

现将本发明构思及技术解决方案叙述如下：

为了解决上述技术问题，本发明首先提供一种适用于混合动力制动的真空度控制系统，其特征在于：所述的控制系统包括：发动机控制单元，蓄电池，制动真空度传感器，大气压力传感器，发动机，电动真空泵，整车控制单元，电动真空泵继电器,真空助力器；所述的发动机控制单元与整车控制单元相互通信，发动机控制单元通知整车控制单元真空系统状态，并且通过发动机控制单元中的接口单元控制发动机和电动真空泵继电器是否工作；所述的蓄电池给发动机控制单元供电；所述的制动真空度传感器安装在车辆的真空助力器上；所述的大气压力传感器集成在发动机控制单元内部，用于检测大气压力；所述的发动机受真空度控制系统的发动机控制单元的控制，当发动机运转时，其进气歧管的负压可以为真空助力器提供真空源；所述的电动真空泵继电器在配电盒中，发动机控制单元的控制信号作为继电器的控制输入；所述的整车控制单元发出指令给发动机控制单元，从而控制发动机正常根据工况工作或强制起机；所述的电动真空泵继电器通过其接口单元控制电动真空泵的工作；所述的真空助力器可以为驾驶员制动提供真空助力，真空助力器的真空腔气室通过软管与电动真空泵连接，电动真空泵工作时可以为其提供真空源。

本发明进一步提供一种适用于混合动力制动的真空度控制系统，其特征在于：所述的发动机控制单元通过蓄电池接口单元采集蓄电池电压信号；所述的制动真空度传感器通过其接口单元接收制动真空度传感器真空压力信号，其输出端连接到发动机控制单元上。

本发明进一步提供一种适用于混合动力制动的真空度控制系统，其特征在于：大气压力传感器与大气接触并通过其接口单元接收大气压力信号，其输出连接到发动机控制单元上；发动机控制单元根据大气压力确定控制真空泵的阈值。

本发明进一步提供一种适用于混合动力制动的真空度控制系统，其特征在于：真空度控制系统的存储单元用于存储真空压力P、大气压力P_a，标定阈值P₀、P₁、A、B、C、D、k值；变量F、S、F₀、F₁、F₂、F₃、V、V_min、V_max、ΔP、t、E；标定阈值T₀、T₁以及电动真空泵是否工作W，电动真空泵连续工作时间T，电动真空泵停止工作时间T′。

本发明进一步提供一种适用于混合动力制动的真空度控制系统，其特征在于：真空度控制系统的第一运算处理单元根据当前制动真空度控制电动真空泵是否工作；第二运算处理单元根据情况限定电动真空泵的连续工作时间；第三运算处理单元出于安全的考虑，当真空系统故障时，需要起动发动机以保证真空源从而保证安全；第四运算处理单元对真空系统故障的判断。

本发明继续提供一种适用于混合动力制动的真空度控制方法，其特征在于：通过识别制动真空度、大气压力、蓄电池电压信息，从而直接控制电动真空泵，或者与整车控制单元交互后控制发动机起动，来为制动系统提供真空源，具体包括以下步骤：

步骤1：发动机控制单元根据当前制动真空度控制电动真空泵工作：

步骤1.1：通过控制电动真空泵继电器结合或断开可以决定电动真空泵是否工作，电动真空泵状态由变量W表示：

制动真空度传感器将测得的真空助力器的压力信号传输到发动机控制单元；

步骤1.2：发动机控制单元将真空度传感器采集的压力P，与内部的标定值P₀进行比较；

步骤1.3：若P≥P₀，则控制电动真空泵继电器结合，从而使电动真空泵工作；

步骤1.4：为真空助力器提供负压，同时将压力P与内部的标定值P₁进行比较：

步骤1.5：当P≤P₁时，控制电动真空泵继电器断开，停止电动真空泵工作；从而使真空助力器有足够的真空度，保证整车制动安全；

其中，P₀标定值与大气压力传感器所采集的环境压力P_a成函数关系，

A、B、C、k均根据整车工况及高原标定试验；P₁＝D，根据整车工况及高原标定试验确定D值；

步骤2：在电动真空泵工作时对电动真空泵保护：

步骤2.1：当电动真空泵连续工作时间T超过T₀时，发动机控制单元会控制电动真空泵停止工作时间T′，T₀值为可标定值

步骤2.2：只有当T′超过T₁(可标定)后再恢复工作以保护电动真空泵，T₁为可标定值出于安全的考虑，当真空系统故障时，需要起动发动机以保证真空源从而保证安全，在混合动力车型中，发动机控制单元对于发动机的起动及停机控制是完全听从于整车控制单元；

步骤3：整车控制单元按如下逻辑进行：

步骤3.1：发动机控制单元设定变量F，整车控制单元设定变量S，发动机控制单元将F状态以CAN总线方式发送给整车控制单元，整车控制单元将S状态以CAN总线方式发送给发动机控制单元；

步骤3.2：F代表发动机真空系统是否存在故障：

步骤3.3：S代表是否起动发动机：

步骤3.4；对于S值的设定整车控制单元根据车辆工况、驾驶员需求等方面确定，但额外需要判断发动机控制单元发送的F值，若F＝0，整车控制单元正常根据需求进行整车控制，S＝1表示起动发动机，S＝0表示停止发动机；若F＝1，则综合判断当前车辆状态能否起发动机，若可以则S＝1表示起动发动机，不可以则S＝2，表示时车辆无法使用，进入跛行Breakdown状态,发动机控制单元执行整车控制单元发送的S命令,保证了当存执真空系统故障时，起动发动机，满足真空助力器的真空度需求；

步骤4：发动机控制单元设定变量F＝F₀||F₁||F₂||F₃,F₀、F₁、F₂、F₃的判断逻辑如下：

步骤4.1：设定变量F₀,蓄电池给发动机控制单元供电，发动机控制单元能够获得蓄电池电压V，确认电动真空泵有一定的工作电压范围，最小为V_min(如10V)，最大为V_max(如16V)，则

步骤4.2：设定变量F₁，发动机控制单元对连接的制动真空度传感器进行故障诊断：

步骤4.3：设定变量F₂，发动机控制单元对连接的电动真空泵继电器进行故障诊断：

步骤4.4:设定变量F₃,发动机控制单元对真空泵系统的工作能力进行判断:

当根据需求控制真空泵工作后，对真空度的变化ΔP进行判断，若一定时间t(可标定)后ΔP小于值E，则认为真空泵系统有故障，可能为真空泵故障、管路故障等造成的。

本发明同现有技术相比的优点如下：

1、发动机控制单元根据当前制动真空度控制电动真空泵是否工作。优点在于电动真空泵不必一致工作，发动机控制单元控制在有效合理的工况下使能电动真空泵，既保证安全又节约能耗。

2.根据情况限定电动真空泵的连续工作时间，优点在于保护电动真空泵的工作寿命，保证整车在生命周期内电动真空泵的正常工作。

3.当真空系统故障时，需要起动发动机。优点在于，当真空泵故障时保证发动机起动提供真空源，有效保证制动及安全。

4.完整有效的真空系统故障判断逻辑。优点在于能够全面识别真空系统故障，保证真空系统的任何故障可能性都能被检测出来，保证整车安全。

附图说明

图1是本发明的混合动力真空度控制系统原理框图。

图2是本发明的混合动力真空度控制方法框图。

图3是本发明的混合动力真空度控制方法软件流程图。

具体实施方式

现将本发明的具体实施方式结合附图做进一步说明：

参见图1：

本发明的混合动力真空度控制系统原理框图，包括发动机控制单元，蓄电池，制动真空度传感器，发动机，电动真空泵，整车控制单元，电动真空泵继电器,真空助力器。蓄电池给发动机控制制单元供电，发动机控制单元可以采集蓄电池的电压；制动真空度传感器安装在车辆的真空助力器上，制动真空度传感器采集真空助力器的压力，其输出连接到发动机控制单元上；大气压力传感器与大气接触，其输出连接到发动机控制单元上，发动机控制单元根据大气压力确定控制真空泵的阈值；电动真空泵继电器在配电盒中，发动机控制单元的控制信号作为继电器的控制输入；发动机控制单元与整车控制单元相互通信，发动机控制单元通知整车控制单元的真空系统状态，整车控制单元发出指令控制发动机正常根据工况工作或强制起机；电动真空泵作为真空助力器的真个空源，电动真空泵工作时可以为真空助力器提供真空源；发动机受发动机控制单元的控制，当发动机运转时，其进气歧管的负压可以为真空助力器提供真空源。

参见图2：

所示为本发明的混合动力真空度控制方法框图，该软系统包括存储单元、制动真空度传感器接口单元、蓄电池接口单元：用于采集蓄电池电压信号、大气压力传感器接口单元、整车控制器接口单元、电动真空泵继电器接口单元、发动机接口单元、第一运算处理单元、第二运算处理单元、第三运算处理单元、第四运算处理单元。

存储单元：用于存储制动真空度传感器检测的真空助力器真空压力P，大气压力传感器检测的大气压力P_a，用于判断是否进行真空泵控制的阈值P₀、P₁、确定P₀、P₁大小的变量A、B、C、D、k(可标定)，电动真空泵是否工作W，电动真空泵连续工作时间T，电动真空泵停止工作时间T′，电动真空泵的最长工作时间阈值T₀(可标定)，电动真空泵长时间工作后所需要停歇时间T₁(可标定)，真空系统故障状态F，是否需要起动发动机命令S，真空系统故障状态F₀、F₁、F₂、F₃，蓄电池电压V，电动真空泵最小工作电压V_min(可标定)，电动真空泵最大工作电压为V_max，真空度的电压变化ΔP，判定时间t(可标定)，真空度变化判定阈值E(可标定)；

制动真空度传感器接口单元：用于接收制动真空度传感器真空压力信号；

蓄电池接口单元：用于采集蓄电池电压信号；

大气压力传感器接口单元；用于接收大气压力传感器大气压力信号；

整车控制器接口单元：用于发送当前真空系统状态信号，并且用于接收整车控制单元发出的是否起机信号；

电动真空泵继电器接口单元：用于控制电动真空泵的工作；

发动机接口单元：用于控制发动机是否工作；

第一运算处理单元：发动机控制单元根据

控制当前制动真空度电动真空泵是否工作，。若P≥P₀，则控制电动真空泵继电器结合，从而使电动真空泵工作，同时将压力P与内部的标定值P₁进行比较，当P≤P₁时，控制电动真空泵继电器断开，停止电动真空泵工作,其中:

A、B、C、k根据整车工况及高原标定试验确定；P₁＝D，D根据整车工况及高原标定试验确定。

第二运算处理单元：根据情况限定电动真空泵的连续工作时间。在电动真空泵工作时，当电动真空泵连续工作时间T超过T₀(可标定)时，发动机控制单元会控制电动真空泵停止工作一定时间T₁(可标定)后再恢复工作以保护电动真空泵。公式含在第一运算处理单元中。

第三运算处理单元：出于安全的考虑，当真空系统故障时，需要起动发动机以保证真空源从而保证安全。在混合动力车型中，发动机控制单元对于发动机的起动及停机控制是完全听从于整车控制单元。

发动机控制单元执行整车控制单元发送的S命令。保证了当存执真空系统故障时，起动发动机，满足真空助力器的真空度需求；

第四运算处理单元：对真空系统故障的判断:F＝F₀||F₁||F₂||F₃；F₀、F₁、F₂、F₃的判断逻辑如下:

参见图3：

为本发明的混合动力真空度控制方法软件流程图。

Claims (3)

1.一种适用于混合动力制动的真空度控制系统，其特征在于：所述的控制系统包括：发动机控制单元，蓄电池，制动真空度传感器，大气压力传感器，发动机，电动真空泵，整车控制单元，电动真空泵继电器，真空助力器；所述的发动机控制单元与整车控制单元相互通信，发动机控制单元通知整车控制单元真空系统状态，并且通过发动机控制单元中的接口单元控制发动机和电动真空泵继电器是否工作；所述的蓄电池给发动机控制单元供电；所述的制动真空度传感器安装在车辆的真空助力器上；所述的大气压力传感器集成在发动机控制单元内部，用于检测大气压力；所述的发动机受真空度控制系统的发动机控制单元的控制，当发动机运转时，其进气歧管的负压能够为真空助力器提供真空源；所述的电动真空泵继电器在配电盒中，发动机控制单元的控制信号作为继电器的控制输入；所述的整车控制单元发出指令给发动机控制单元，从而控制发动机正常根据工况工作或强制起机；所述的电动真空泵继电器通过其接口单元控制电动真空泵的工作；所述的真空助力器能够为驾驶员制动提供真空助力，真空助力器的真空腔气室通过软管与电动真空泵连接，电动真空泵工作时能够为其提供真空源；

其中，所述的发动机控制单元通过蓄电池接口单元采集蓄电池电压信号；所述的制动真空度传感器通过其接口单元接收制动真空度传感器真空压力信号，其输出端连接到发动机控制单元上；

大气压力传感器与大气接触并通过其接口单元接收大气压力信号，其输出连接到发动机控制单元上；发动机控制单元根据大气压力确定控制真空泵的阈值；

真空度控制系统的第一运算处理单元根据当前制动真空度控制电动真空泵是否工作；第二运算处理单元根据情况限定电动真空泵的连续工作时间；第三运算处理单元出于安全的考虑，当真空系统故障时，需要起动发动机以保证真空源从而保证安全；第四运算处理单元对真空系统故障的判断。

2.根据权利要求1所述的一种适用于混合动力制动的真空度控制系统，其特征在于：真空度控制系统的存储单元用于存储真空压力P、大气压力P_a，标定阈值P₀、P₁、A、B、C、D、k值；变量F、S、F₀、F₁、F₂、F₃、V、V_min、V_max、ΔP、t、E；标定阈值T₀、T₁；以及电动真空泵是否工作W，电动真空泵连续工作时间T，电动真空泵停止工作时间T′；

其中，P₀、P₁为用于判断是否进行真空泵控制的阈值，A、B、C、D、k为确定P₀、P₁大小的变量，F为真空系统故障状态，S为是否需要启动发动机命令，F₀、F₁、F₂、F₃为真空系统故障状态，V为蓄电池电压，V_min为电动真空泵最小工作电压，V_max为电动真空泵最大工作电压，ΔP为真空度的电压变化，t为判定时间，E为真空度变化判定阈值，T₀为电动真空泵的最长工作时间阈值，T₁为电动真空泵长时间工作后所需要停歇时间。

3.一种适用于混合动力制动的真空度控制方法，其特征在于：通过识别制动真空度、大气压力、蓄电池电压信息，从而直接控制电动真空泵，或者与整车控制单元交互后控制发动机起动，来为制动系统提供真空源，具体包括以下步骤：

步骤1：发动机控制单元根据当前制动真空度控制电动真空泵工作；

步骤2：在电动真空泵工作时对电动真空泵保护；

步骤3：整车控制单元按逻辑进行；

步骤4：发动机控制单元设定变量F＝F₀||F₁||F₂||F₃，对F₀、F₁、F₂、F₃进行判断逻辑设定；

其中，步骤1中所述的“发动机控制单元根据当前制动真空度控制电动真空泵工作”的具体步骤如下：

步骤1.1：通过控制电动真空泵继电器结合或断开能够决定电动真空泵是否工作，电动真空泵状态由变量W表示：

制动真空度传感器将测得的真空助力器的压力信号传输到发动机控制单元；

步骤1.2：发动机控制单元将真空度传感器采集的压力P，与内部的标定值P₀进行比较；

步骤1.3：若P≥P₀，则控制电动真空泵继电器结合，从而使电动真空泵工作；

步骤1.4：为真空助力器提供负压，同时将压力P与内部的标定值P₁进行比较：

步骤1.5：当P≤P₁时，控制电动真空泵继电器断开，停止电动真空泵工作；从而使真空助力器有足够的真空度，保证整车制动安全；

其中，P₀标定值与大气压力传感器所采集的环境压力P_a成函数关系，

A、B、C、k均根据整车工况及高原标定试验；P₁＝D根据整车工况及高原标定试验确定D值；

步骤2中所述的“在电动真空泵工作时对电动真空泵保护”的具体步骤如下：

步骤2.1：当电动真空泵连续工作时间T超过T₀时，发动机控制单元会控制电动真空泵停止工作时间T′，T₀值为可标定值；

步骤2.2：只有当T′超过T₁后再恢复工作以保护电动真空泵，T₁为可标定值出于安全的考虑，当真空系统故障时，需要起动发动机以保证真空源从而保证安全，在混合动力车型中，发动机控制单元对于发动机的起动及停机控制是完全听从于整车控制单元；

步骤3中所述的“整车控制单元按逻辑进行”的具体步骤如下：

步骤3.1：发动机控制单元设定变量F，整车控制单元设定变量S，发动机控制单元将F状态以CAN总线方式发送给整车控制单元，整车控制单元将S状态以CAN总线方式发送给发动机控制单元；

步骤3.2：F代表发动机真空系统是否存在故障：

步骤3.3：S代表是否起动发动机：

步骤3.4；对于S值的设定整车控制单元根据车辆工况和驾驶员需求方面确定，但额外需要判断发动机控制单元发送的F值，若F＝0，整车控制单元正常根据需求进行整车控制，S＝1表示起动发动机，S＝0表示停止发动机；若F＝1，则综合判断当前车辆状态能否起发动机，若能够则S＝1表示起动发动机，不能够则S＝2，表示时车辆无法使用，进入跛行Breakdown状态，发动机控制单元执行整车控制单元发送的S命令，保证了当存执真空系统故障时，起动发动机，满足真空助力器的真空度需求；

步骤4中所述的“发动机控制单元设定变量F＝F₀||F₁||F₂||F₃，对F₀、F₁、F₂、F₃进行判断逻辑设定”的具体步骤如下：

步骤4.1：设定变量F₀,蓄电池给发动机控制单元供电，发动机控制单元能够获得蓄电池电压V，确认电动真空泵有一定的工作电压范围，最小为V_min，最大为V_max，则

步骤4.2：设定变量F₁，发动机控制单元对连接的制动真空度传感器进行故障诊断：

步骤4.3：设定变量F₂，发动机控制单元对连接的电动真空泵继电器进行故障诊断：

步骤4.4:设定变量F₃,发动机控制单元对真空泵系统的工作能力进行判断:

当根据需求控制真空泵工作后，对真空度的变化ΔP进行判断，若一定时间t后ΔP小于值E，则认为真空泵系统有故障，可能为真空泵故障、或管路故障等造成的。