CN110805550B - 车载式气泵控制系统及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种车载式气泵控制系统，包括：控制器模块、电池模块、外部交流接口、电源切换模块、气泵、高压空气气瓶、压力传感器；控制器模块分别与车载12V电源、电池模块、电源切换模块、压力传感器连接，控制器模块基于压力传感器的信号通过电源切换模块选择给气泵的供电方式；外部交流接口与电源切换模块连接，用于供外部交流电接入；电源切换模块与气泵连接，用于给气泵供电；气泵与高压空气气瓶连接，用于给高压空气气瓶供气；压力传感器与高压空气气瓶连接，用于采集高压空气气瓶中的压力。本发明通用性好，能在车载12V电源供电不足情况下通过外部电源确保设备正常工作，同时在缺乏外部供电设备的情况下，仍然能够充气。
Description
技术领域
本发明涉及气泵控制技术领域，具体涉及一种车载式气泵控制系统及其控制方法。
背景技术
目前市场上气泵在很多场合都有使用，但是在车载上的气泵使用却从未出现。为了弥补目前这一技术空缺，提出了车载式气泵控制系统及其控制方法，通过集成在拖车上的气泵控制系统，对各类气袋进行充气，能够提高气泵及高压气瓶的工作效率。特别是在拖车使用上，对于使用起重气袋的拖车来说，可以针对起重气袋的标准进行车载气泵控制系统的设计，能够大大提高拖车的工作效率。同时通过车载气泵控制系统，能在车辆行驶时对气泵供电的锂电池组进行充电，并对高压气瓶压力动态检测，保证高压气瓶的正常工作气压。使用该气泵控制系统，能够有效降低拖车运行过程中被拖车辆受损的风险。
发明内容
本发明提供了一种车载式气泵控制系统及其控制方法，以解决现有技术中缺乏对拖车车载气泵合理控制的技术问题。
本发明提供了一种车载式气泵控制系统，包括：控制器模块、电池模块、外部交流接口、电源切换模块、气泵、高压空气气瓶、压力传感器；所述控制器模块分别与车载12V电源、电池模块、电源切换模块、压力传感器连接，控制器模块基于所述压力传感器的信号通过所述电源切换模块选择给所述气泵的供电方式；所述外部交流接口与所述电源切换模块连接，用于供外部交流电接入；所述电源切换模块与所述气泵连接，用于给气泵供电；所述气泵与所述高压空气气瓶连接，用于给高压空气气瓶供气；所述压力传感器与所述高压空气气瓶连接，用于采集高压空气气瓶中的压力。
进一步地，所述控制器模块包括：充电器、控制单元、电量检测单元、逆变器单元；所述充电器分别与车载12V电源、控制单元、电池模块连接，所述车载12V电源通过所述充电器给所述控制单元、电池模块供电；所述电量检测单元分别与所述电池模块、控制单元连接，用于检测电池模块的余电量；所述逆变器单元分别与所述控制单元、电池模块、电源切换模块连接，所述逆变器单元基于所述控制单元的控制信号将所述电池模块输出的电源进行逆变处理。
进一步地，所述控制器模块还包括：车辆状态获取单元；所述车辆状态获取单元与所述控制单元连接，为所述控制单元提供车辆状态，所述控制单元基于获取的车辆状态选择供电充气方式。
进一步地，所述控制器模块还包括：报警单元；所述报警单元与所述控制单元连接，基于控制单元的控制信号进行报警。
本发明还提供了一种车载式气泵控制方法，包括在车辆运行时的控制方法以及在车辆停止时的控制方法；
其中，在车辆运行时的控制方法包括：
获取电池模块的余电量，获取高压空气气瓶中的压力值；
当电池模块的余电量为预设低电量状态时，控制单元控制停止逆变器单元工作，启动充电器让车载12V电源给电池模块充电；
当高压空气气瓶中的压力值为预设低压状态时，控制单元控制逆变器单元启动工作，控制电源切换模块将供电方式切换至电池供电模式；
当高压空气气瓶中的压力值为预设高压状态时，控制单元控制逆变器单元停止工作，启动充电器让车载12V电源给电池模块充电；
在车辆停止时的控制方法包括：
获取高压空气气瓶中的压力值，
当高压空气气瓶中的压力值为预设低压状态时，获取电池模块的余电量，当电池模块余电量为预设高电量状态时，控制单元控制逆变器单元启动工作，控制电源切换模块将供电方式切换至电池供电模式；
当电池模块的余电量为预设低电量状态时，控制单元控制逆变器单元停止工作，控制电源切换模块将供电方式切换至外部供电模式。
进一步地，当电池模块的余电量为预设低电量状态，且高压气瓶压力值为预设低压值状态时，控制单元控制报警模块发出报警信号，控制逆变器单元停止工作，启动充电器让车载12V电源给电池模块充电，直至电池模块电量达到预设高电量状态。
进一步地，所示预设低电量状态、预设满电量状态的设置方法为：
先将电池模块的电量从空电量至满电量分成数个量级，其中的从空电量起数个量级为预设低电量状态，剩余的数个量级为预设满电量状态；再将分成的数个量级作为隶属度函数的子集进行隶属度函数处理；最后根据隶属度函数输出结果将电量值与预设低电量状态、预设满电量状态相对应。
进一步地，所示预设低压值状态、预设高压值状态的设置方法为：
先将高压气瓶的气量从空气量至满气量分成数个量级，其中的从空气量起数个量级为预设低压值状态，剩余的数个量级为预设满压值状态；再将分成的数个量级作为隶属度函数的子集进行隶属度函数处理；最后根据隶属度函数输出结果将气量值与预设低压值状态、预设高压值状态相对应。
进一步地，所示隶属度函数为三角形隶属度函数。
本发明的有益效果：
1.经济性高，采用电量检测模块、控制器模块、逆变器模块和压力传感器等设备，成本低廉。
2.通用性好，采用外部交流接口，能在车载12V电源供电不足情况下通过外部电源确保设备的正常工作。同时采用锂电池组供电，在缺乏必要供电设备的情况下，仍然能够完成预定的任务。
3.便携性高，控制器单元采用模块化结构，体积小，适用于采用起重气袋的拖车或者其他工作车使用。
4.本发明利用隶属度函数对压力值、电量值的状态进行合理划分，可以适应不同电量值、压力值的系统。
附图说明
通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：
图1为本发明中一种车载式气泵控制系统的示意图；
图2为本发明实施例中电池模块电量的三角形隶属度函数图。
图3为本发明实施例中高压气瓶气量的三角形隶属度函数图。
图4为本发明实施例中汽车运行状态下逆变器工作状态模糊规则表
图5为本发明实施例汽车运行状态下充电器工作状态模糊规则表
图6为本发明实施例汽车运行状态下电源切换状态模糊规则表
图7为本发明实施例汽车停止状态下逆变器工作状态模糊规则表
图8为本发明实施例汽车停止状态下充电器工作状态模糊规则表
图9为本发明实施例汽车停止状态下电源切换状态状态模糊规则表
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明实施例提供一种车载式气泵控制系统，包括：控制器模块、电池模块，优选锂电池组、外部交流接口、电源切换模块、气泵、高压空气气瓶、压力传感器；控制器模块包括：充电器、控制单元、电量检测单元、逆变器单元、车辆状态获取单元、报警单元；充电器分别与车载12V电源、控制单元、电池模块连接，车载12V电源通过充电器给控制单元、电池模块供电；电量检测单元分别与电池模块、控制单元连接，用于检测电池模块的余电量；逆变器单元分别与控制单元、电池模块、电源切换模块连接，逆变器单元基于控制单元的控制信号将电池模块输出的电源进行逆变处理；车辆状态获取单元与控制单元连接，为控制单元提供车辆状态，控制单元基于获取的车辆状态选择充气方式；报警单元与控制单元连接，基于控制单元的控制信号进行报警；外部交流接口与电源切换模块连接，用于供外部交流电接入；电源切换模块与气泵连接，用于给气泵供电；气泵与高压空气气瓶连接，用于给高压空气气瓶供气；压力传感器与高压空气气瓶连接，用于采集高压空气气瓶中的压力。
本发明车载式气泵控制方法，包括在车辆运行时的控制方法以及在车辆停止时的控制方法；
其中，在车辆运行时的控制方法包括：
获取电池模块的余电量，获取高压空气气瓶中的压力值；
当电池模块的余电量为预设低电量状态时，控制单元控制停止逆变器单元工作，启动充电器让车载12V电源给电池模块充电；
当高压空气气瓶中的压力值为预设低压状态时，控制单元控制逆变器单元启动工作，控制电源切换模块将供电方式切换至电池供电模式；
当高压空气气瓶中的压力值为预设高压状态时，控制单元控制逆变器单元停止工作，启动充电器让车载12V电源给电池模块充电；
在车辆停止时的控制方法包括：
获取高压空气气瓶中的压力值，
当高压空气气瓶中的压力值为预设低压状态时，获取电池模块的余电量，当电池模块余电量为预设高电量状态时，控制单元控制逆变器单元启动工作，控制电源切换模块将供电方式切换至电池供电模式；
当电池模块的余电量为预设低电量状态时，控制单元控制逆变器单元停止工作，控制报警模块发出报警信号，控制电源切换模块将供电方式切换至外部供电模式，启动充电器让车载12V电源给电池模块充电，直至电池模块电量达到预设高电量状态。
所示预设低电量状态、预设满电量状态的设置方法为：
先将电池模块的电量从空电量至满电量分成数个量级，其中的从空电量起数个量级为预设低电量状态，剩余的数个量级为预设满电量状态；再将分成的数个量级作为隶属度函数的子集进行隶属度函数处理；最后根据隶属度函数输出结果将电量值与预设低电量状态、预设满电量状态相对应。
所示预设低压值状态、预设高压值状态的设置方法为：
先将高压气瓶的气量从空气量至满气量分成数个量级，其中的从空气量起数个量级为预设低压值状态，剩余的数个量级为预设满压值状态；再将分成的数个量级作为隶属度函数的子集进行隶属度函数处理；最后根据隶属度函数输出结果将气量值与预设低压值状态、预设高压值状态相对应。
例如，将电池模块的电量从空电量至满电量分成很低(VS)、低(S)、中等(M)、高(B)、很高(VB)五个数量级，将很低(VS)、低(S)规定为预设低电量状态，将中等(M)、高(B)、很高(VB)规定为预设满电量状态。
将高压气瓶的气量从空气量至满气量分成很低(VS)、低(S)、中等(M)、高(B)、很高(VB)五个数量级，将很低(VS)、低(S)规定为预设低压值状态，将中等(M)、高(B)、很高(VB)规定为预设高压值状态。
采用三角形隶属度函数，该函数计算方便。如图2所示，将五个电量量级作为函数的子集，同时将电量值论域设置为{0，100}，即为电池模块电量的三角形隶属度函数图，从图中可以看出当电量小于38％时为预设低电量状态。
如图3所示将五个气压量级作为函数的子集，同时将气压值论域设置为{0，100}，即为高压气瓶气量的三角形隶属度函数图，从图中可以看出当气量小于38％时为预设低压值状态。
如图4-9所示，为本发明根据车辆状态、高压气瓶气量、电池模块电量，对逆变器工作状态、充电器工作状态、电源切换模块状态、报警模块状态作出的状态规则表。其中，逆变器工作状态：“NS”表示“逆变器关闭”，“NR”表示“逆变器运行”；充电器工作状态：“CS”表示“充电器关闭”，“CR”表示“充电器运行”；电源切换模块状态：“D”表示“车载12V供电”，“A”表示“外部交流接口”；报警模块状态：“B”表示“报警模块工作”。控制单元基于电量的三角形隶属度函数、气量的三角形隶属度函数以及规则表对各器件进行控制。
虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。
Claims (4)
1.一种车载式气泵控制方法，适用于车载式气泵控制系统，所述车载式气泵控制系统包括：控制器模块、电池模块、外部交流接口、电源切换模块、气泵、高压空气气瓶、压力传感器；所述控制器模块分别与车载12V电源、电池模块、电源切换模块、压力传感器连接，控制器模块基于所述压力传感器的信号通过所述电源切换模块选择给所述气泵的供电方式；所述控制器模块包括：充电器、控制单元、电量检测单元、逆变器单元；所述充电器分别与车载12V电源、控制单元、电池模块连接，所述车载12V电源通过所述充电器给所述控制单元、电池模块供电；所述电量检测单元分别与所述电池模块、控制单元连接，用于检测电池模块的余电量；所述逆变器单元分别与所述控制单元、电池模块、电源切换模块连接，所述逆变器单元基于所述控制单元的控制信号将所述电池模块输出的电源进行逆变处理；所述外部交流接口与所述电源切换模块连接，用于供外部交流电接入；所述电源切换模块与所述气泵连接，用于给气泵供电；所述气泵与所述高压空气气瓶连接，用于给高压空气气瓶供气；所述压力传感器与所述高压空气气瓶连接，用于采集高压空气气瓶中的压力；
其特征在于，所述车载式气泵控制方法包括在车辆运行时的控制方法以及在车辆停止时的控制方法；
其中，在车辆运行时的控制方法包括：
获取电池模块的余电量，获取高压空气气瓶中的压力值；
当电池模块的余电量为预设低电量状态时，控制单元控制停止逆变器单元工作，启动充电器让车载12V电源给电池模块充电；
当高压空气气瓶中的压力值为预设低压状态时，控制单元控制逆变器单元启动工作，控制电源切换模块将供电方式切换至电池供电模式；
当高压空气气瓶中的压力值为预设高压状态时，控制单元控制逆变器单元停止工作，启动充电器让车载12V电源给电池模块充电；
在车辆停止时的控制方法包括：
获取高压空气气瓶中的压力值，
当高压空气气瓶中的压力值为预设低压状态时，获取电池模块的余电量，当电池模块余电量为预设高电量状态时，控制单元控制逆变器单元启动工作，控制电源切换模块将供电方式切换至电池供电模式；
当电池模块的余电量为预设低电量状态时，控制单元控制逆变器单元停止工作，控制电源切换模块将供电方式切换至外部供电模式。
2.如权利要求1所述的车载式气泵控制方法，其特征在于，所述控制器模块还包括：车辆状态获取单元；所述车辆状态获取单元与所述控制单元连接，为所述控制单元提供车辆状态，所述控制单元基于获取的车辆状态选择供电充气方式。
3.如权利要求1所述的车载式气泵控制方法，其特征在于，所述预设低电量状态、预设高电量状态的设置方法为：
先将电池模块的电量从空电量至满电量分成数个量级，其中的从空电量起数个量级为预设低电量状态，剩余的数个量级为预设高电量状态；再将分成的数个量级作为隶属度函数的子集进行隶属度函数处理；最后根据隶属度函数输出结果将电量值与预设低电量状态、预设高电量状态相对应。
4.如权利要求1或3所述的车载式气泵控制方法，其特征在于，所述预设低压状态、预设高压状态的设置方法为：
先将高压空气气瓶的气量从空气量至满气量分成数个量级，其中的从空气量起数个量级为预设低压状态，剩余的数个量级为预设高压状态；再将分成的数个量级作为隶属度函数的子集进行隶属度函数处理；最后根据隶属度函数输出结果将气量值与预设低压状态、预设高压状态相对应。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract |
Application publication date: 20200218 Assignee: Center for technology transfer Jiangsu University of Science and Technology Assignor: JIANGSU University OF SCIENCE AND TECHNOLOGY Contract record no.: X2021980006173 Denomination of invention: Vehicle mounted air pump control system and its control method Granted publication date: 20201215 License type: Common License Record date: 20210714 |
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| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract | ||
| EC01 | Cancellation of recordation of patent licensing contract |
Assignee: Center for technology transfer Jiangsu University of Science and Technology Assignor: JIANGSU University OF SCIENCE AND TECHNOLOGY Contract record no.: X2021980006173 Date of cancellation: 20210826 |
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| EC01 | Cancellation of recordation of patent licensing contract | ||
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Effective date of registration: 20231213 Address after: 230000 floor 1, building 2, phase I, e-commerce Park, Jinggang Road, Shushan Economic Development Zone, Hefei City, Anhui Province Patentee after: Dragon totem Technology (Hefei) Co.,Ltd. Address before: Science and Technology Office of Jiangsu University of science and technology, No.2, Mengxi Road, Zhenjiang, Jiangsu, 212003 Patentee before: JIANGSU University OF SCIENCE AND TECHNOLOGY |
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| TR01 | Transfer of patent right |