CN108749807B - 一种高度集成化的压差传感器工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高度集成化的压差传感器工作方法，根据该工作方法，可以选择性地测量绝对压力值和/或相对压力值，并据此控制流体抽取装置是以何种功率工作或是不工作。本发明的压差传感器集成度高，工作方法效率高，在节约能源的同时提高了制动的可靠性。

Description

一种高度集成化的压差传感器工作方法

技术领域

本发明涉及车辆工程领域，尤其适用于利用真空助力刹车系统中测量真空度的传感器来优化车辆的真空制动系统。

背景技术

近年来，为了解决能源危机和环境污染问题，新能源汽车和小排量发动机汽车得到飞速发展；同时，用户对于车辆的性能和安全要求逐渐提高。绝大多数的轿车采用真空助力伺服制动系统，使人力和助力并用，其真空助力装置的真空源来自于发动机进气歧管，真空度负压一般可达到0.05-0.07MPa。当负压工作室的真空度达到外界大气压时，真空助力器可以提供最大的制动助力。如果刹车助力系统出现漏气现象，会造成在刹车时气室前后腔的压差很小甚至消失，刹车助力系统失效，造成制动距离增加，制动困难等，在上述情况下都有必要增加一个压力传感器来监测气室前后腔之间的压力差是否合适，如有漏气则应启动相应的警告系统，如果真空度不够则应通知控制器启动真空泵提供额外的真空。

作为第一方面，现有技术中测量真空的压力传感器要么只能独立地测量前腔或后腔的绝对压力，要么只能独立地测量前腔和后腔的相对压力差，然而，车辆在不同的环境下行驶时，需要提供的制动力是不同的，已有专利申请就该问题提出了将海拔高度分为数个海拔区间，对不同的海拔区间设定不同的真空助力器真空度范围预设多个大气压范围值，每个大气压范围值对应一个预设真空度比较值和一个预设真空度基准值的方案，该方案由于针对海拔高度进行划分导致计算过程复杂，事实上，当制动系统的负压工作室处于很高的真空度时，无论海拔多高，车辆都能有效制动，而当负压工作室处于很低的真空度时，则无论海拔多高，车辆都不能有效制动，此时再根据海拔区间预设多个值就完全没有意义了；而且只针对海拔高度作了划分，也不能适应其他情况；作为第二方面，现有技术中的真空泵在要么处于工作状态要么处于不工作状态，没有有效地调节真空泵工作状态的方法，因此不能优化地控制真空泵以提供车辆所需的制动力；作为第三方面，现有技术未能将车辆的参数例如轮胎的状况与真空伺服制动系统有效关联，不能根据轮胎状况的变化来控制真空泵的工作状态；作为第四方面，现有技术未能有效利用真空泵系统，对于真空泵从负压工作腔中的气体未能有效利用。

本发明旨在提供一种能够准确地提供车辆所需的制动力的方法，为此，本发明提供了一种高度集成的压差传感器及其工作方法。

发明内容

为解决现有技术中的问题，本发明首先提供了一种高度集成的压差传感器总成，其包括一个传感器壳体，和位于一个壳体内的第一测量腔室以及与所述第一测量腔室分隔开的第二测量腔室，所述第一测量腔室具备流体排放口，所述流体排放口操作性地与流体抽取装置连接，还包括位于壳体内部的集成有传感器和控制模块的电路板，所述控制模块选择性地控制传感器测量第一测量腔室的绝对压力值或第一测量腔室与第二测量腔室的压力差，还包括信号传输装置，所述信号传输装置用于将测量得到的压力信号转换成电信号传送给外部控制终端。因此本发明可以根据需要得到绝对压力值或相对压力值，并且至少在第一测量腔室的绝对压力大于第一阈值或小于第二阈值的情况下，无需进一步测量第一测量腔室与第二测量腔室的压力差，减少计算步骤，更为关键的是，本发明的技术方案无需划分多个海拔区间，并对应的设置多个阈值，尽管如此，本发明还具有更广泛的适用性和可靠性。

作为本发明的又一优选技术方案，本发明还可以根据传感器测量的压力值，合理控制流体抽取装置的工作状态，在制动时间充足的情况下，流体抽取装置只以较小的功率工作，保护流体抽取装置的同时节约了能源，而在制动时间紧张的情况下，流体抽取装置则以较高的功率工作，以保证在规定时间内达到制动效果，根据本发明的技术方案，可以起到有效制动并保护流体抽取装置和节约能源的目的。

作为本发明的又一优选技术方案，本发明还可以根据车辆参数例如轮胎的胎压和/或轮胎的胎面的胎纹深度来控制流体抽取装置的工作状态，大大提升了车辆的行车安全性能。

作为本发明的又一优选技术方案，本发明还可以回收利用流体抽取装置工作时所抽取的流体例如气体，并在监测到轮胎的胎压处于慢速漏气的状态时，利用该气体对轮胎进行实时充气，提高燃油经济性。

附图说明

图1为符合本发明一优选实施例中设计的带单向阀的差压传感器的示意图；

图2为符合本发明一优选实施例中设计的带单向阀的差压传感器的结构示意图；

图3为符合本发明的应用实例的系统框图。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

下文为本文所采用的所选术语的定义。这些定义包括落入术语范围内且可用于实施的部件的各种例子和/或形式。所述例子并非旨在进行限制。术语的单数和复数形式均可在所述定义之内。

“流体”应理解为意指包括液体和气体。

“径向”是指垂直于轮胎旋转轴线的方向。

“信号”可包括本领域普通技术人员可理解的任何含义，至少包括对电流、电压、电荷、温度、数据或者一个或多个存储器位置的状态的电学或磁性表示，其在一个或多个传输介质上表示且一般能够传输、接收、存储、比较、组合或另外以任何等同方式操作。

就在说明书或权利要求书中使用术语“包括”或“具有”而言，其旨在以类似于术语“包含”在权利要求中用作过渡词时所理解的方式来具有包容性。此外，就采用术语“或”(例如，A或B)而言，其旨在表示“A或B或两者”。当申请人旨在指示“仅A或B但不是两者”时，则将采用术语“仅A或B但不是两者”。因此，本文中术语“或”的使用具有包容性，不具有排他性此外，就在说明书和权利要求书中使用术语“在…中”或“到…中”而言，其旨在另外表示“在…上”或“到…上”。此外，就在说明书或权利要求书中使用术语“连接”而言，其旨在不仅表示“直接连接到”，而且也表示“间接连接到”，例如通过另外的一个部件或多个部件进行连接。

诸如“一个”、“一种”和“该”之类的术语并非旨在仅指单一实体，而是包括其具体例子可用于举例说明的通用类别。本文的术语用来描述本发明的具体实施例，但它们的使用并不界定本发明，除非如权利要求书中所述。

现在参见图1和图2，高度集成的压差传感器总成包括一个传感器壳体50，和位于一个壳体50内的第一测量腔室20和与所述第一测量腔室分隔开的第二测量腔室30，所述第一测量腔室具备流体排放口10，所述流体排放口操作性地与流体抽取装置(图中未示出)连接，还包括位于壳体内部的集成有传感器和控制模块的电路板60，所述控制模块选择性地控制传感器测量第一测量腔室的绝对压力值或第一测量腔室与第二测量腔室的压力差，还包括信号传输装置(图中未示出)，所述信号传输装置用于将测量得到的压力信号转换成电信号传送给外部控制终端。

实施例1中，所述高度集成的压差传感器总成应用在车辆的真空伺服制动系统中，其中所述传感器为真空度测量传感器，所述第一测量腔室优选为负压工作腔，所述第二测量腔室为环境压力腔室，所述流体排放口为抽气口，所述流体抽取装置为真空泵。图3示意出了该实施例的系统图。为采用所述高度集成的压差传感器总成测量车辆的真空伺服制动系统的制动助力器的负压工作室的压力，所述真空伺服制动系统的制动助力器与真空度测量传感器的负压工作腔硬连接，真空度测量传感器的抽气口与真空泵的进气口通过真空管路连接；真空度测量传感器的输出信号通过电气线路传给控制器，控制器控制真空泵的工作或停止状态。所述集成电路还具有控制模块，并且所述控制模块可操作地选择测量绝对压力还是相对压力，即可以选择测量所述制动助力器的负压工作室的绝对真空度，还是测量所述制动助力器的前腔和后腔的相对压力差。作为一个优选的实施例，工作时首先测量所述负压工作室的绝对压力，并且在所述传感器检测到第一测量腔室的压力大于第一阈值时，控制流体抽取装置以第一功率工作；在所述传感器检测到第一测量腔室的压力小于第二阈值时，则流体抽取装置停止工作；否则，若所述传感器检测到第一测量腔室的压力处于第一阈值和第二阈值之间，进一步测量并计算第一测量腔室与第二测量腔室的差值即相对压力，若差值大于参考值，则控制流体抽取装置以第二功率工作，否则，流体抽取装置以第一功率工作。

还包括记录所述真空泵以第一功率工作的时间t1和/或以第二功率工作的时间t2。

根据本发明的工作方法，无论车辆处于何种环境下，均能更为有效地提供制动力，克服了现有技术中复杂的计算过程。当检测到工作室的绝对压力大于第一阈值，即真空度非常低时，则无论环境压力是多少，都不能有效地保证制动效果，且为了达到所需真空度需要真空泵抽取大量体积的气体，因此，为了在规定时间内达到所需真空度，所述真空泵需要以大功率的第一功率工作，以保证制动效果；当检测到工作室的绝对压力小于第二阈值时，即真空度非常高时，则无论环境压力多少，均能有效保证制动效果，因此，不需要抽取气体即不需要真空泵的工作；当检测到所述工作室的绝对压力小于等于第一阈值并大于等于第二阈值时，所述工作室能否在规定时间内达到制动效果则与外界的环境压力相关，即取决于相对压力差，此时，控制模块控制所述传感器测量所述第一测量腔室和第二测量腔室的压力差，若所述相对压力差大于参考值，即真空度处于较高水平时，控制所述真空泵以较低功率的第二功率例如额定功率工作，若所述相对压力差不大于参考值，即真空度处于较低水平时，控制所述真空泵以第一功率工作，以保证制动效果。其中所述第一阈值大于所述第二阈值，所述第一功率大于所述第二功率。根据本发明的技术方案，无需根据海拔高度设置多个预设值，且能适应各种不同的外界状况。

作为优选，本发明的第一阈值、第二阈值以及参考值的设定定期更新。

作为优选，记录真空泵的工作时间，例如记录所述真空泵以第一功率工作的时间t1和/或以第二功率工作的时间t2，并且在所述时间t1超过第一预计时间后负压工作室的压力还远未达到所述真空度时，判定真空泵处于非有效工作状态，或在所述时间t2超过第二预计时间后负压工作室的压力还远未达到所述真空度时，判定真空泵处于非有效工作状态，这样可以有效保证真空制动系统的制动效果，防止因制动无效而产生的事故。

作为优选，本发明的压差传感器的抽气口集成了单向阀11，可直接接入负压发生器，或通过管道连入负压发生器。在负压发生器工作的时候，单向阀自动打开，可通过抽气口将负压测量腔，以及通过负压测量口将负压工作室的气体抽出，实现真空；在负压发生器停止工作的状态，单向阀自动闭合，能保证抽气口后端连入的负压测量口和负压测量腔，负压工作室将负压维持一定的时间。在真空泵不工作的时候，大气不能反向进入制动助力器的负压工作室，维持负压，节省真空泵的工作时间以达到节能降耗的目的并延长真空泵的寿命。

作为本发明的另一个实施例，车辆在制动过程中，轮胎的胎压变化会对车辆的制动性能产生严重的影响。例如若车辆的胎压监测系统监测到车辆的轮胎处于快速漏气状态时，则应使得车辆快速制动，防止由于车辆轮胎漏气而发生交通事故；在此情况下，应使得真空泵以高功率的第一功率迅速抽取真空，以快速制动确保行驶安全。作为优选的实施例，所述车辆具有中央控制系统，所述中央控制系统与所述集成电路的控制模块以无线或有线的方式连接，并且所述中央控制系统能够命令所述控制模块控制所述真空泵以第一功率工作。

作为本发明的另一个实施例，车辆在制动过程中，轮胎的胎纹沟深度变化会对车辆的制动性能产生严重的影响。例如若车辆监测到所述轮胎的胎面花纹沟深度小于第五阈值即花纹沟模式严重时，则应使得车辆快速制动，防止由于车辆轮胎抓地力不足而发生交通事故；在此情况下，应使得真空泵以高功率的第一功率迅速抽取真空，以快速制动确保行驶安全。作为优选的实施例，所述车辆具有中央控制系统，所述中央控制系统与所述集成电路的控制模块以无线或有线的方式连接，并且所述中央控制系统能够命令所述控制模块控制所述真空泵以第一功率工作。

作为本发明的另一个实施例，真空泵工作时需要从所述负压工作室抽取气体，为了收集所述真空泵从所述负压工作室抽取的气体，优选地是还包括气体储存装置，所述气体储存装置用于储存所述真空泵抽取从所述负压工作室气体。

作为本发明的另一个实施例，还包括将所述气体储存装置与所述轮胎的腔体连通的阀，所述阀可操作性地打开或关闭；若所述轮胎的胎压的下降速度小于第三阈值且大于第四阈值即处于缓慢漏气的状态时，则控制所述气体储存装置与所述轮胎的腔体连通的阀至打开位置，向所述轮胎充气，以便维持轮胎的气压保证行车安全和提高燃油经济效率。

因此，可以看出，本发明的装置和方法易于实现所提及的结果和优势，以及其中固有的那些结果和优势。虽然出于本公开的目的已示出并描述了本发明的特定优选实施例，但本领域的技术人员可对零部件和步骤的布置及构造进行许多改变，这些改变包含在附加权利要求所限定的本发明的范围和精神内。

Claims (10)

1.一种高度集成化的压差传感器工作方法，其中所述压差传感器包括一个传感器壳体，一个位于所述传感器壳体内的第一测量腔室，以及位于所述传感器壳体内的、且与所述第一测量腔室分隔开的第二测量腔室，所述第一测量腔室具备流体排放口，所述流体排放口操作性地与流体抽取装置连接，还包括位于所述传感器壳体内部的、且集成有传感器和控制模块的电路板，所述控制模块选择性地控制传感器测量第一测量腔室的绝对压力值和/或第一测量腔室与第二测量腔室的压力差，还包括信号传输装置，所述信号传输装置用于将测量得到的压力信号转换成电信号并传送给外部控制终端；其特征在于包括如下步骤：(a)若所述传感器检测到第一测量腔室的压力大于第一阈值，则流体抽取装置以第一功率工作；(b)若所述传感器检测到第一测量腔室的压力小于第二阈值，则流体抽取装置停止工作；(c)若所述传感器检测到第一测量腔室的压力处于第一阈值和第二阈值之间，进一步测量并计算第一测量腔室与第二测量腔室的压力差值，若差值大于参考值，则控制流体抽取装置以第二功率工作，(d)否则，流体抽取装置以第一功率工作；其中，所述第一测量腔室为真空测量腔室，所述流体抽取装置为真空泵，所述流体为气体，且所述第一功率大于所述第二功率。

2.如权利要求1所述的工作方法，其特征在于：还包括记录所述真空泵以第一功率工作的时间t1和/或以第二功率工作的时间t2。

3.如权利要求1或2所述的工作方法，其特征在于：在所述步骤(a)之前还包括根据车辆参数判断是否需要快速制动的步骤，若判断结果为需要快速制动，则无论所述第一测量腔室的压力大小，所述真空泵均以第一功率工作，若判断结果为不需要快速制动，则继续按照所述步骤(a)－(d)的判断条件进行工作。

4.如权利要求3所述的工作方法，其特征在于：所述车辆参数为轮胎的胎压和/或轮胎的胎面的胎纹深度。

5.如权利要求4所述的工作方法，若所述轮胎的胎压的下降速度大于第三阈值，则判断结果为需要快速制动。

6.如权利要求4所述的工作方法，若所述轮胎的胎面的胎纹径向深度小于第五阈值，则判断结果为需要快速制动。

7.如权利要求4所述的工作方法，其特征在于：还包括流体储存装置，所述流体储存装置用于储存所述真空泵抽取的流体。

8.如权利要求7所述的工作方法，其特征在于：还包括将所述流体储存装置与所述轮胎的腔体连通的阀，所述阀可操作性地打开或关闭。

9.如权利要求8所述的工作方法，其特征在于：若轮胎的胎压的下降速度小于第三阈值且大于第四阈值，则控制所述流体储存装置与所述轮胎的腔体连通的阀至打开位置，向所述轮胎充气。

10.如权利要求1所述的工作方法，其特征在于：所述流体排放口集成有单向阀。

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