CN110030184B - 新能源商用车空压机及干燥器的控制装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新能源商用车空压机及干燥器的控制装置及方法，该方法包括步骤1：整车高压上电，仪表及车身控制模块（9）给干燥器（10）和冷凝器控制阀（5）供电；步骤2：仪表及车身控制模块采集前筒气压传感器（1）、后筒气压传感器（2）和湿筒气压传感器（3）气压值，min（P1 or P2 or P3）＜0.7Mpa时，仪表及车身控制模块输出打气需求；步骤3：高压附件控制器（6）控制空压机（7）工作；步骤4：max（P1 or P2 or P3）＞1Mpa时，输出停止打气需求；步骤5：高压附件控制器控制空压机停止工作，仪表及车身控制模块给排气电磁阀（4）供电。本发明能实现空压机及干燥器控制、信号采集、故障诊断、功能安全等功能的整体控制，以便适应整车工况的运行。
Description
技术领域
本发明涉及一种新能源（EV）商用车高压附件系统及其控制方法，尤其涉及一种新能源商用车空压机及干燥器的控制装置及方法。
背景技术
目前，新能源（EV）商用车空压机及干燥器的控制系统方案大多采用分立控制方案，空压机控制、干燥器控制、气路电磁阀及风扇控制、气压及油压信号采集等都由不同的系统分别执行，系统间交互信息较少，故障处理机制各不相同，并且不同功能在不同类型车辆上的配置参数不一样，在控制时只能根据整车的不同空压机和干燥器状态，进行个性化配置，造成实现上述功能的空压机及干燥器控制系统种类繁多，且不具有自诊断功能和故障处理功能，一旦出现故障，无法记录及上报故障码，也无法及时根据故障调整工作策略；整车高压电气控制架构无法统一，无法满足新能源商用车种类繁多、批次多、批量小、开发周期短的要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新能源商用车空压机及干燥器的控制装置及方法，能实现空压机及干燥器控制、信号采集（如气压、油压等）、故障诊断、功能安全等功能的整体控制，以便适应整车工况的运行。
本发明是这样实现的：
一种新能源商用车空压机及干燥器的控制装置，包括前筒气压传感器、后筒气压传感器、湿筒气压传感器、排气电磁阀、冷凝器电磁阀和高压附件控制器；前筒气压传感器和后筒气压传感器分别设置在汽车储气筒的进气口和排气口，湿筒气压传感器设置在汽车储气筒内，前筒气压传感器、后筒气压传感器和湿筒气压传感器的输出端分别与仪表及车身控制模块的输入端连接；排气电磁阀设置在汽车储气筒的排气管上，冷凝器电磁阀设置在冷凝器上，仪表及车身控制模块的输出端分别与排气电磁阀、冷凝器电磁阀和干燥器连接，高压附件控制器与仪表及车身控制模块双向连接；高压附件控制器的电源输出端与空压机连接，空压机的输出端与高压附件控制器的输入端连接。
所述的高压附件控制器的输出端连接有空压机风扇。
一种新能源商用车空压机及干燥器的控制方法，包括以下步骤：
步骤1：整车高压上电，仪表及车身控制模块给干燥器和冷凝器控制阀供电；
步骤2：仪表及车身控制模块采集前筒气压传感器的气压值P1、后筒气压传感器的气压值P2和湿筒气压传感器的气压值P3，当前筒气压传感器气压值P1、后筒气压传感器气压值P2或湿筒气压传感器气压值P3的最小值＜0.7MPa，即min（P1 or P2 or P3）＜0.7Mpa时，仪表及车身控制模块向高压附件控制器输出打气需求；
步骤3：高压附件控制器给空压机供电，控制空压机工作；
步骤4：当前筒气压传感器气压值P1、后筒气压传感器气压值P2或湿筒气压传感器气压值P3的最大值＞1MPa，即max（P1 or P2 or P3）＞1Mpa时，仪表及车身控制模块向高压附件控制器输出停止打气需求；
步骤5：高压附件控制器停止给空压机供电，控制空压机停止工作，仪表及车身控制模块给排气电磁阀供电。
在所述的步骤1中，若整车低压上电，高压附件控制器采集到空压机的油压开关为断开状态，则高压附件控制器上报故障给仪表及车身控制模块，并通过仪表显示“打气泵油压开关故障”。
在所述的步骤2中，前筒气压传感器、后筒气压传感器或湿筒气压传感器中任意气压传感器的气压值超出测量范围时，仪表及车身控制模块根据另两个气压传感器的气压值判断是否输出打气需求，同时通过仪表显示“*筒气压传感器故障”；
所述的仪表及车身控制模块根据另两个气压传感器的气压值判断是否输出打气需求的具体方法为：当另两个气压传感器的气压最小值小于0.7MPa时，仪表及车身控制模块给高压附件控制器输出打气需求；当另两个气压传感器的气压最大值大于1.2MPa时，仪表及车身控制模块停止给高压附件控制器输出打气需求。
在所述的步骤3中，若供电10-30s后空压机的油压开关处于断开状态，则高压附件控制器继续给空压机供电；若供电10-30s后空压机的油压开关仍然闭合，则高压附件控制器给空压机断开供电。
在所述的步骤3中，空压机工作时，高压附件控制器给空压机风扇供电。
在所述的步骤2和步骤4中，仪表及车身控制模块采集高压附件控制器发出的空压机的工作状态，空压机工作状态的采集方法具体是：空压机内的油压传感器采集空压机的油压数据，高压附件控制器采集油压数据，当空压机油压在正常范围内时，空压机工作，当空压机油压过高或过低时，高压附件控制器控制空压机停止工作；高压附件控制器将空压机的工作状态发送到仪表及车身控制模块。
在所述的步骤4中，当仪表及车身控制模块打气需求输出10-20min，且没有达到停止条件时，通过仪表显示“储气管路漏气”。
当所述的空压机完成第一次打气后，若前筒气压传感器、后筒气压传感器或湿筒气压传感器中任意气压传感器的气压值与另两个气压传感器气压值的均值相差0.25Mpa以上，则判断该气压传感器故障，仪表及车身控制模块根据另两个气压传感器的气压值判断是否输出打气需求，同时通过仪表显示“*筒气压传感器故障”；
所述的仪表及车身控制模块根据另两个气压传感器的气压值判断是否输出打气需求的具体方法为：当另两个气压传感器的气压最小值小于0.7MPa时，仪表及车身控制模块给高压附件控制器输出打气需求；当另两个气压传感器的气压最大值大于1.2MPa时，仪表及车身控制模块停止给高压附件控制器输出打气需求。
本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：
1、本发明能实现空压机控制、干燥器控制、气路电磁阀及风扇控制、气压及油压信号采集等由整车仪表及车身控制模块、高压附件控制器共同执行，系统间信息交互紧密，故障处理机制同步，形成新能源商用车空压机及干燥器的平台化控制策略，可兼容不同空压机及干燥器供应商的产品，整车高压电气控制架构统一。
2、本发明能够适应新能源商用车种类繁多、批次多、批量小、开发周期短的要求而进行不同的硬件和软件配置，实现了平台化零部件的要求，扩展了产品的适用性，提高了产品的性能，降低了产品的成本。
3、本发明实现了平台化配置，根据空压机、干燥器进行配置，具有自保护、自诊断功能，能够根据不同故障调整空压机及干燥器的工作策略，具有非常高的功能安全等级，确保不会因系统故障造成系统零部件损坏；能够实现整车高压电气架构控制的平台化，能够实现商用车的订单化快速生产。
4、本发明应用范围广，具有非常高的经济效益。
本发明能实现空压机及干燥器控制、信号采集（如气压、油压等）、故障诊断、功能安全等功能的整体控制，以便适应整车工况的运行，使整车高压电气控制架构统一，满足新能源商用车种类繁多、批次多、批量小、开发周期短的要求。
附图说明
图1是本发明新能源商用车空压机及干燥器的控制装置的原理图；
图2是本发明新能源商用车空压机及干燥器的控制方法的流程图。
图中，1前筒气压传感器，2后筒气压传感器，3湿筒气压传感器，4排气电磁阀，5冷凝器电磁阀，6高压附件控制器，7空压机，8空压机风扇，9仪表及车身控制模块，10干燥器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
请参见附图1，一种新能源商用车空压机及干燥器的控制装置，包括前筒气压传感器1、后筒气压传感器2、湿筒气压传感器3、排气电磁阀4、冷凝器电磁阀5和高压附件控制器6；前筒气压传感器1和后筒气压传感器2分别设置在汽车储气筒的进气口和排气口，湿筒气压传感器3设置在汽车储气筒内，用于检测汽车储气筒的进气口、排气口和内部的气压，前筒气压传感器1、后筒气压传感器2和湿筒气压传感器3的输出端分别与仪表及车身控制模块9的输入端连接；排气电磁阀4设置在汽车储气筒的排气管上，冷凝器电磁阀5设置在冷凝器上，仪表及车身控制模块9的输出端分别与排气电磁阀4、冷凝器电磁阀5和干燥器10连接，用于为排气电磁阀4、冷凝器电磁阀5和干燥器10上电或断电，高压附件控制器6通过硬线或CAN线与仪表及车身控制模块9双向连接；高压附件控制器6的电源输出端与空压机7连接，空压机7的输出端与高压附件控制器6的输入端连接，空压机7向高压附件控制器6发送油压模拟电信号。
所述的高压附件控制器6的输出端连接有空压机风扇8，高压附件控制器6控制空压机风扇8工作，用于为空压机7散热。
请参见附图2，一种新能源商用车空压机及干燥器的控制方法，包括以下步骤：
步骤1：整车高压上电，仪表及车身控制模块9给干燥器10和冷凝器电磁阀5输出DC24V供电，使冷凝器电磁阀5控制冷凝器冷却空压机7排出的气体。仪表及车身控制模块9给冷凝器电磁阀5输出供电的输出逻辑为：间隔30s输出1s。
若整车低压上电，高压附件控制器6采集到空压机7的油压开关为断开状态，则高压附件控制器6上报故障给仪表及车身控制模块9，并通过仪表显示“打气泵油压开关故障”。
步骤2：仪表及车身控制模块9采集前筒气压传感器1的气压值P1、后筒气压传感器2的气压值P2和湿筒气压传感器3的气压值P3，当前筒气压传感器1气压值P1、后筒气压传感器2气压值P2或湿筒气压传感器3气压值P3的最小值＜0.7MPa，即min（P1 or P2 or P3）＜0.7Mpa时，仪表及车身控制模块9通过硬线及CAN线向高压附件控制器6输出打气需求。仪表及车身控制模块9通过CAN线采集高压附件控制器6发出的空压机7的工作状态。空压机7的油压数据通过空压机油压传感器采集。空压机7工作时，高压附件控制器6采集空压机7的油压信号，当空压机油压在正常范围（0.1~0.2Mpa）内时，空压机7工作，当空压机油压过高或过低即超出正常范围时，高压附件控制器6控制空压机7停止工作，以免空压机损坏；高压附件控制器6将空压机7的工作状态发送到仪表及车身控制模块9。
所述的前筒气压传感器1、后筒气压传感器2或湿筒气压传感器3中任意气压传感器的气压值超出测量范围时，测量范围优选为0-1.2MPa，仪表及车身控制模块9根据其他两个气压传感器的气压值判断是否输出打气需求，同时通过仪表显示“*筒气压传感器故障”。所述的仪表及车身控制模块9根据其他两个气压传感器的气压值判断是否输出打气需求的具体方法为：当其他两个气压传感器的气压最小值小于0.7MPa时，仪表及车身控制模块9通过硬线给高压附件控制器6输出打气需求；当其他两个气压传感器的气压最大值大于1.2MPa时，仪表及车身控制模块9停止给高压附件控制器6输出打气需求。
步骤3：高压附件控制器6给空压机7供电，控制空压机7工作。控制空压机7工作的具体方法为：高压附件控制器6收到仪表及车身控制模块9的打气需求后，开始给空压机7输出AC380V供电。若供电10-30s后空压机7的油压开关处于断开状态，则高压附件控制器6继续给空压机7供电；若供电10-30s后空压机7的油压开关仍然闭合，则高压附件控制器6给空压机7断开供电。空压机7工作时，高压附件控制器6给空压机风扇8输出DC24V供电。
步骤4：当前筒气压传感器1气压值P1、后筒气压传感器2气压值P2或湿筒气压传感器3气压值P3的最大值＞1MPa，即max（P1 or P2 or P3）＞1Mpa时，仪表及车身控制模块9向高压附件控制器6输出停止打气需求。仪表及车身控制模块9通过CAN线采集高压附件控制器6发出的空压机7的工作状态。
当仪表及车身控制模块9打气需求输出10-20min，且没有达到停止条件时，通过仪表显示“储气管路漏气”。
步骤5：高压附件控制器6停止给空压机7供电，控制空压机7停止工作，仪表及车身控制模块9给排气电磁阀4输出DC24V供电5-20s。控制空压机7停止工作的具体步骤为：高压附件控制器6收到仪表及车身控制模块9的停止打气需求后，停止给空压机7输出AC380V供电。
当空压机7完成第一次打气后，前筒气压传感器1、后筒气压传感器2或湿筒气压传感器3中任意气压传感器的气压值与其它两个气压传感器气压值的均值相差0.25Mpa以上，则判断该气压传感器故障，仪表及车身控制模块9根据其他两个气压传感器的气压值判断是否输出打气需求，同时通过仪表显示“*筒气压传感器故障”。所述的仪表及车身控制模块9根据其他两个气压传感器的气压值判断是否输出打气需求的具体方法为：当其他两个气压传感器的气压最小值小于0.7MPa时，仪表及车身控制模块9通过硬线给高压附件控制器6输出打气需求；当其他两个气压传感器的气压最大值大于1.2MPa时，仪表及车身控制模块9停止给高压附件控制器6输出打气需求。
本发明的控制逻辑为：整车上高压后，仪表及车身控制模块9给干燥器10供电，同时采集气压信号，判断气压值并向高压附件控制器6发出空压机打气需求，根据空压机7运行状态控制排气电磁阀4以及冷凝器电磁阀5工作；高压附件控制器6在收到空压机打气需求后，根据油压开关反馈状态控制空压机7工作，同时控制空压机风扇8工作。
本发明控制方法中对故障处理逻辑为：根据气压采集信号判断整车气管路堵塞或者漏气并调整空压机打气需求输出逻辑，根据油压采集信号判断空压机7反转故障并调节交流高压电源输出特性。
本发明应用于整车上的操作方法为：
整车上高压后，仪表及车身控制模块9控制干燥器10 DC24V供电，同时采集前筒气压传感器1、后筒气压传感器2、湿筒气压传感器3的气压值，当三个气压值的最小值为0.65Mpa时，小于0.7Mpa，仪表及车身控制模块9通过硬线给高压附件控制器6输出打气需求。
高压附件控制器6收到仪表及车身控制模块9的打气需求后，开始给空压机7输出AC380V供电，供电10s后空压机7的油压为0.15 Mpa，在油压正常范围内（0.1~0.2Mpa），继续为空压机7供电。若供电10s后空压机7的油压超出正常范围，则断开供电。在空压机7打气过程中，高压附件控制器6给空压机风扇8输出DC24V供电，用于为空压机7散热，同时仪表及车身控制模块9给冷凝器电磁阀5输出DC24V供电，输出逻辑为：间隔30s输出1s。仪表及车身控制模块9通过总线采集高压附件控制器6发出的空压机7的工作状态，当空压机7停止工作即空压机7的油压过高或过低时，仪表及车身控制模块9给排气电磁阀4输出DC24V供电5s。
当三个气压传感器气压值的最大值为1.2Mpa时，大于1Mpa，仪表及车身控制模块9停止给高压附件控制器6输出打气需求。高压附件控制器6收到仪表及车身控制模块9的停止打气需求后，停止给空压机7输出AC380V供电。
本发明控制装置在操作过程中发生故障，其处理方式如下：
故障1：当前筒气压传感器1的气压值超出测量范围（0~1.2MPa）时，如1.3MPa，则仪表及车身控制模块9根据其他两个气压传感器的气压值判断是否输出打气需求，即当其他两个气压传感器的气压最小值为0.65MPa时，小于0.7MPa，仪表及车身控制模块9通过硬线给高压附件控制器6输出打气需求；当其他两个气压传感器的气压最大值为1.2MPa时，大于1MPa，仪表及车身控制模块9停止给高压附件控制器6输出打气需求，同时显示“前筒气压传感器故障”。
故障2：当仪表及车身控制模块9打气需求输出10min，且没有达到停止条件时，则显示“储气管路漏气”。
故障3：当空压机7完成第一次打气后，前筒气压传感器1的气压值与其它两个气压传感器的气压值均值相差0.3Mpa，大于0.25Mpa，则判断前筒气压传感器1故障，仪表及车身控制模块9根据其他两个气压传感器的气压值判断是否输出打气需求，即当其他两个气压传感器的气压最小值为0.65MPa时，小于0.7MPa，仪表及车身控制模块9通过硬线给高压附件控制器6输出打气需求；当其他两个气压传感器的气压最大值为1.2MPa时，大于1MPa，仪表及车身控制模块9停止给高压附件控制器6输出打气需求，同时显示“前筒气压传感器故障”。
故障4：整车低压上电后，高压附件控制器6采集到的空压机7的油压开关为断开状态，则高压附件控制器6上报“打气泵油压开关故障”。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定发明的保护范围，因此，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在 本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种新能源商用车空压机及干燥器的控制装置，其特征是：包括前筒气压传感器（1）、后筒气压传感器（2）、湿筒气压传感器（3）、排气电磁阀（4）、冷凝器电磁阀（5）和高压附件控制器（6）；前筒气压传感器（1）和后筒气压传感器（2）分别设置在汽车储气筒的进气口和排气口，湿筒气压传感器（3）设置在汽车储气筒内，前筒气压传感器（1）、后筒气压传感器（2）和湿筒气压传感器（3）的输出端分别与仪表及车身控制模块（9）的输入端连接；排气电磁阀（4）设置在汽车储气筒的排气管上，冷凝器电磁阀（5）设置在冷凝器上，仪表及车身控制模块（9）的输出端分别与排气电磁阀（4）、冷凝器电磁阀（5）和干燥器（10）连接，高压附件控制器（6）与仪表及车身控制模块（9）双向连接；高压附件控制器（6）的电源输出端与空压机（7）连接，空压机（7）的输出端与高压附件控制器（6）的输入端连接；所述的高压附件控制器（6）的输出端连接有空压机风扇（8）。
2.一种权利要求1所述的新能源商用车空压机及干燥器的控制装置的控制方法，其特征是：包括以下步骤：
步骤1：整车高压上电，仪表及车身控制模块（9）给干燥器（10）和冷凝器电磁阀（5）供电；
步骤2：仪表及车身控制模块（9）采集前筒气压传感器（1）的气压值P1、后筒气压传感器（2）的气压值P2和湿筒气压传感器（3）的气压值P3，当前筒气压传感器（1）气压值P1、后筒气压传感器（2）气压值P2或湿筒气压传感器（3）气压值P3的最小值＜0.7MPa，即min（P1 or P2or P3）＜0.7Mpa时，仪表及车身控制模块（9）向高压附件控制器（6）输出打气需求；前筒气压传感器（1）、后筒气压传感器（2）或湿筒气压传感器（3）中任意气压传感器的气压值超出测量范围时，仪表及车身控制模块（9）根据另两个气压传感器的气压值判断是否输出打气需求，同时通过仪表显示“*筒气压传感器故障”；
步骤3：高压附件控制器（6）给空压机（7）供电，控制空压机（7）工作；
步骤4：当前筒气压传感器（1）气压值P1、后筒气压传感器（2）气压值P2或湿筒气压传感器（3）气压值P3的最大值＞1MPa，即max（P1 or P2 or P3）＞1Mpa时，仪表及车身控制模块（9）向高压附件控制器（6）输出停止打气需求；当所述的空压机（7）完成第一次打气后，若前筒气压传感器（1）、后筒气压传感器（2）或湿筒气压传感器（3）中任意气压传感器的气压值与另两个气压传感器气压值的均值相差0.25Mpa以上，则判断该气压传感器故障，仪表及车身控制模块（9）根据另两个气压传感器的气压值判断是否输出打气需求，同时通过仪表显示“*筒气压传感器故障”；
步骤5：高压附件控制器（6）停止给空压机（7）供电，控制空压机（7）停止工作，仪表及车身控制模块（9）给排气电磁阀（4）供电。
3.根据权利要求2所述的新能源商用车空压机及干燥器的控制装置的控制方法，其特征是：若整车低压上电，高压附件控制器（6）采集到空压机（7）的油压开关为断开状态，则高压附件控制器（6）上报故障给仪表及车身控制模块（9），并通过仪表显示“打气泵油压开关故障”。
4.根据权利要求2所述的新能源商用车空压机及干燥器的控制装置的控制方法，其特征是：在所述的步骤2中，所述的仪表及车身控制模块（9）根据另两个气压传感器的气压值判断是否输出打气需求的具体方法为：当另两个气压传感器的气压最小值小于0.7MPa时，仪表及车身控制模块（9）给高压附件控制器（6）输出打气需求；当另两个气压传感器的气压最大值大于1.2MPa时，仪表及车身控制模块（9）停止给高压附件控制器（6）输出打气需求。
5.根据权利要求2所述的新能源商用车空压机及干燥器的控制装置的控制方法，其特征是：在所述的步骤3中，若供电10-30s后空压机（7）的油压开关处于断开状态，则高压附件控制器（6）继续给空压机（7）供电；若供电10-30s后空压机（7）的油压开关仍然闭合，则高压附件控制器（6）给空压机（7）断开供电。
6.根据权利要求2所述的新能源商用车空压机及干燥器的控制装置的控制方法，其特征是：在所述的步骤3中，空压机（7）工作时，高压附件控制器（6）给空压机风扇（8）供电。
7.根据权利要求2所述的新能源商用车空压机及干燥器的控制装置的控制方法，其特征是：在所述的步骤2和步骤4中，仪表及车身控制模块（9）采集高压附件控制器（6）发出的空压机（7）的工作状态，空压机（7）工作状态的采集方法具体是：空压机（7）内的油压传感器采集空压机（7）的油压数据，高压附件控制器（6）采集油压数据，当空压机油压在正常范围内时，空压机（7）工作，当空压机油压过高或过低时，高压附件控制器（6）控制空压机（7）停止工作；高压附件控制器（6）将空压机（7）的工作状态发送到仪表及车身控制模块（9）。
8.根据权利要求2所述的新能源商用车空压机及干燥器的控制装置的控制方法，其特征是：在所述的步骤4中，当仪表及车身控制模块（9）打气需求输出10-20min，且没有达到停止条件时，通过仪表显示“储气管路漏气”。
9.根据权利要求2所述的新能源商用车空压机及干燥器的控制装置的控制方法，其特征是：在所述的步骤4中，所述的仪表及车身控制模块（9）根据另两个气压传感器的气压值判断是否输出打气需求的具体方法为：当另两个气压传感器的气压最小值小于0.7MPa时，仪表及车身控制模块（9）给高压附件控制器（6）输出打气需求；当另两个气压传感器的气压最大值大于1.2MPa时，仪表及车身控制模块（9）停止给高压附件控制器（6）输出打气需求。
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