CN111256903B - 一种新能源车用高原用真空度传感器和测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新能源车用高原用真空度传感器和测试方法，其特征是，包括壳体和壳体内的气室，气室和外界密封设有活塞，活塞与气室可滑动连接，活塞的一端位于气室外侧，活塞位于气室外侧的外端设有与壳体固定的压差芯片，压差芯片能够与活塞外端接触；壳体内还设有管道连通真空泵的纯压芯片。本发明的有益之处在于相比现有技术，本申请能够直接输出外界与标准大气压的压力差，从而能够提高真空泵助力调整的反应速率；可识别高原地区海拔；成本重量更低，省电和寿命长；可靠性高；气室的抗漏性能高，活塞移动平稳，系统稳定性高。

Description

一种新能源车用高原用真空度传感器和测试方法

技术领域

本发明属于电动汽车真空传感器领域，具体是一种新能源车用高原用真空度传感器和测试方法。

背景技术

电动真空泵控制策略，是针对汽车上的电动真空泵的控制逻辑及策略。电动真空泵为汽车真空助力系统的一部分，真空助力系统包含：电动真空泵、真空罐、真空助力器、真空管路等零件，其中电动真空泵负责抽取真空；真空罐负责存储电动真空泵抽取的真空，并采集真空度信号，并控制真空的走向；真空助力器负责为驾驶员提供助力，已使得驾驶员可以以较小的踏板力提供足够的制动强度，而这个过程是消耗电能的。因此，电动真空泵的控制策略是否合理，关乎着整车的制动强度，对整车的安全有着重要的影响。而电动真空泵工作消耗的是整车上的电能，尤其对于纯电动汽车，电动真空泵控制策略是否合理，对整车的续航里程也会产生影响。中国专利文献CN109696273A于2019年4月30日公开了“一种汽车刹车助力真空度压力传感器装置”，汽车刹车助力真空度压力传感器装置，包括壳体，所述壳体内部设有空腔，所述壳体上还设有第一气嘴和第二气嘴；所述壳体表面设有腔体，所述腔体底部设有与空腔连通的连通孔，所述腔体内部设有电路基板；所述电路基板上设有用于测量汽车助力器内外压力差值的表压芯片和用于测量大气绝对压力值的绝压芯片；所述腔体上设有盖板，所述盖板与腔体之间构成一容纳腔，所述盖板上设有通气嘴，所述通气嘴上设有防水透气膜和防尘帽；所述壳体上还设有电器接头，所述电器接头与电路基板连接。尽管该申请人宣称，该结构能同时检测汽车刹车助力器压力值和外部实时大气压力值，解决了当外部环境压力值变化时，不能准确的检测当前汽车刹车助力器的压力值的问题。但其存在以下不足之处：传感器始终处于常开状态，用于检测外界气压，持续耗费电量，而且容易造成传受压芯片的寿命失效，受压芯片作为真空度传感器的核心部件，在受压芯片损坏后就需要整体替换传感器，影响传感器的使用寿命。

发明内容

基于上述问题，本发明提供一种新能源车用高原用真空度传感器和测试方法，利用高原地区和标准大气压的压差，可识别高原地区海拔；相比较于传统双传感器方式，具有成本重量更低，省电和寿命长的优点。

为了实现发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种新能源车用高原用真空度传感器，其特征是，包括壳体和壳体内的气室，气室和外界密封设有活塞，活塞与气室可滑动连接，活塞的一端位于气室外侧，活塞位于气室外侧的外端设有与壳体固定的压差芯片，压差芯片能够与活塞外端接触；壳体内还设有管道连通真空泵的纯压芯片。

纯压芯片可获取系统内真空度值；气室中为标准大气压空气，当车辆处于高原地区，气室内压力比环境压力大，推动活塞向右移动，压差芯片受到压力，输出此时压力值；活塞压差与大气压力线性相关，可根据压差值，直接得到此时当地气压与标准大气压的差值，进而为真空泵制动所需的动能进行判断；此外也可以结合差值和标准大气压得出此时大气压力；相比较于传统双传感器方式，本传感器成本重量更低，获取大气压方式利用压差，及在平原地区，无此压差，则传感器可不工作，省电，延长寿命。

作为优选，壳体在气室壁面上设有配合活塞的滑孔，活塞上设有与滑孔滑动密封的连接段，活塞在气室外侧的一端设有尺寸大于滑块的限位段，连接段和限位段之间设有环形凹槽，壳体内设有连通外界和环形凹槽的气孔。通过连接段与滑块的滑动配合，通过环形凹槽增大活塞与外界之间对应的面积，方便活塞的快速反应。

作为优选，活塞的外端设有顶针，顶针与压差芯片相对，压差芯片垂直活塞轴线设置。顶针所需活塞顶住压差芯片的面积，从而在同等压力情况下能获得更大的压强，压力更为集中，提高压差检测的检测效率和检测结果的精确度。

作为优选，活塞外设有弹性膜，弹性膜位于环形凹槽内，弹性膜的两端分别连接在连接段和壳体的滑孔壁上；连接段和气孔位于弹性膜的同一侧；弹性膜与环形凹槽组成复位腔，复位腔与外界通过孔隙连通。通过弹性膜在环形凹槽内组成复位腔，复位腔和弹性膜率先对压力变化做出反应，能够提高活塞的反应速率；通过孔隙，复位腔压力与外界压力最后将持平，也就是弹性膜将恢复平整，方便后续的使用；通过弹性膜，在大气压力急速变大时，弹性膜向内凹陷变形，对活塞产生向外移动的拉力用于抵消一部分活塞所受的压差力，使活塞能够缓慢的移动，从而提高气室的抗漏气能力，提高活塞和气室之间的密封可靠性，提高真空度传感器整体的可靠性。

作为优选，弹性膜上设有复压通孔。通过负压通孔方便弹性膜两侧的空气交互流动，是复位腔和外界最终实现压力相等。

作为优选，滑孔与气室同轴线，活塞的连接段位于滑孔的中部。活塞相对气室的截面较小，方便活塞对压差作出反应。

一种基于上述新能源车用高原用真空度传感器的测试方法，其特征是，包括以下步骤：

A、纯压芯片与真空泵连通，始终测量真空泵系统真空度；活塞位于初始位置，活塞与压差芯片不接触，压差芯片不受外部压力，此时压差芯片不工作；

B、在车体行驶到高原环境时，外界气压小于气室内的标准大气压，活塞受气室和外界压差作用有外移的趋势，活塞顶针顶住压差芯片，压差芯片所受压力正比于气室和外界压差；

C、通过压差值直接确定电动真空泵需要辅助的压力，实现真空泵制动器和整车电量的精确控制。

相比现有技术，本申请能够直接输出外界与标准大气压的压力差，从而能够提高真空泵的反应速率，相比传统的真空度传感器，测量外部大气压，测量真空泵大气压，本申请所要进行的转化步骤小，能够直接依压差结果，调整真空泵制动器的输出压力。

作为优选，步骤B中，弹性膜先感应到外界的气压变化并作出反应；在海拔升降过快的产所，弹性膜先在压力作用下向外膨胀变形，弹性膜产生弹力拉动活塞外移，活塞快速响应，之后弹性膜通过孔隙使复位腔内气压与外界相等，弹性模回复到平整状态，整个系统回复稳定。

综上所述，本发明的有益效果是：可识别高原地区海拔；成本重量更低，省电和寿命长；可靠性高；气室的抗漏性能高，活塞移动平稳，系统稳定性高。

附图说明

图1是本发明的示意图。

图2是图1的俯视图。

图3是图1中A处的放大图。

其中：壳体1 气室2 活塞3 连接段31 密封圈310 限位段32 环形凹槽33 顶针34气孔4 进气头5 电气接头6 压差芯片7 纯压芯片8 弹性膜9 复位腔10。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步的描述。

如图1到图3所示的实施例，为一种新能源车用高原用真空度传感器，其特征是，包括壳体1和壳体1内的气室2，气室2和外界密封设有活塞3，活塞3与气室2可滑动连接，壳体1在气室2壁面上设有配合活塞3的滑孔，滑孔为圆柱形通孔。气室2包括纵截面为正方形的空腔，气室2为长方体，滑孔与气室2同轴线，活塞3的连接段31位于滑孔的中部。活塞3上设有与滑孔滑动密封的连接段31，活塞3在气室2外侧的一端设有尺寸大于滑块的限位段32，连接段31和限位段32之间设有环形凹槽33，壳体1内设有连通外界和环形凹槽33的气孔4。

活塞3的一端位于气室2外侧，活塞3位于气室2外侧的外端设有与壳体1固定的压差芯片7，压差芯片7可采用成品传感器，本申请采用英飞凌KP120。压差芯片7能够与活塞3外端接触；活塞3的外端设有顶针34，顶针34位于限位段32的外端面上。顶针34与压差芯片7相对，压差芯片7垂直活塞3轴线设置。壳体1内还设有管道连通真空泵的纯压芯片8。纯压芯片8也可采用成品传感器，本申请采用英飞凌KP215F1701。壳体1上设有连通纯压芯片8的进气头5，进气头5内设有通孔与纯压芯片8连通。壳体1上还设有电气接头6，用于与外界电路连通，保证真空度传感器的供电。活塞3外设有弹性膜9，弹性膜9位于环形凹槽33内，弹性膜9的两端分别连接在连接段31和壳体1的滑孔壁上；连接段31和气孔4位于弹性膜9的同一侧；弹性膜9与环形凹槽33组成复位腔10，复位腔10与外界通过孔隙连通。弹性膜9上设有复压通孔。弹性膜9为圆台形的薄膜，弹性膜9的小口与连接段31固定，弹性膜9的大口固定在滑孔的壁面上。

一种基于上述新能源车用高原用真空度传感器的测试方法，其特征是，包括以下步骤：

A、纯压芯片8与真空泵连通，始终测量真空泵系统真空度；活塞3位于初始位置，活塞3与压差芯片7不接触，压差芯片7不受外部压力，此时压差芯片7不工作；

B、在车体行驶到高原环境时，外界气压小于气室2内的标准大气压，活塞3受气室2和外界压差作用有外移的趋势，活塞3顶针34顶住压差芯片7，压差芯片7所受压力正比于气室2和外界压差；

C、通过压差值直接确定电动真空泵需要辅助的压力，实现真空泵制动器和整车电量的精确控制。

步骤B中，弹性膜9先感应到外界的气压变化并作出反应；在海拔升降过快的产所，弹性膜9先在压力作用下向外膨胀变形，弹性膜9产生弹力拉动活塞3外移，活塞3快速响应，之后弹性膜9通过孔隙使复位腔10内气压与外界相等，弹性模回复到平整状态，整个系统回复稳定。

相比现有技术，本申请能够直接输出外界与标准大气压的压力差，从而能够提高真空泵的反应速率，相比传统的真空度传感器，测量外部大气压，测量真空泵大气压，本申请所要进行的转化步骤小，能够直接依压差结果，调整真空泵制动器的输出压力。活塞3压差与大气压力线性相关，可根据压差值，直接得到此时当地气压与标准大气压的差值，进而为真空泵制动所需的动能进行判断；此外也可以结合差值和标准大气压得出此时大气压力；相比较于传统双传感器方式，本传感器成本重量更低，获取大气压方式利用压差，及在平原地区，无此压差，则传感器可不工作，省电，延长寿命。

Claims (5)

1.一种新能源车用高原用真空度传感器，其特征是，包括壳体和壳体内的气室，气室和外界密封设有活塞，活塞与气室可滑动连接，活塞的一端位于气室外侧，活塞位于气室外侧的外端设有与壳体固定的压差芯片，压差芯片能够与活塞外端接触；壳体内还设有管道连通真空泵的纯压芯片；壳体在气室壁面上设有配合活塞的滑孔，活塞上设有与滑孔滑动密封的连接段，活塞在气室外侧的一端设有尺寸大于滑块的限位段，连接段和限位段之间设有环形凹槽，壳体内设有连通外界和环形凹槽的气孔；活塞的外端设有顶针，顶针与压差芯片相对，压差芯片垂直活塞轴线设置；所述滑孔与气室同轴线，活塞的连接段位于滑孔的中部。

2.根据权利要求1所述的一种新能源车用高原用真空度传感器，其特征是，所述活塞外设有弹性膜，弹性膜位于环形凹槽内，弹性膜的两端分别连接在连接段和壳体的滑孔壁上；连接段和气孔位于弹性膜的同一侧；弹性膜与环形凹槽组成复位腔，复位腔与外界通过孔隙连通。

3.根据权利要求2所述的一种新能源车用高原用真空度传感器，其特征是，所述弹性膜上设有复压通孔。

4.一种基于上述权利要求1到3任一项所述的新能源车用高原用真空度传感器的测试方法，其特征是，包括以下步骤：

A、纯压芯片与真空泵连通，始终测量真空泵系统真空度；活塞位于初始位置，活塞与压差芯片不接触，压差芯片不受外部压力，此时压差芯片不工作；

B、在车体行驶到高原环境时，外界气压小于气室内的标准大气压，活塞受气室和外界压差作用有外移的趋势，活塞顶针顶住压差芯片，压差芯片所受压力正比于气室和外界压差；

C、通过压差值直接确定电动真空泵需要辅助的压力，实现真空泵制动器和整车电量的精确控制。

5.根据权利要求4所述的一种新能源车用高原用真空度传感器的测试方法，其特征是，所述步骤B中，弹性膜先感应到外界的气压变化并作出反应；在海拔升降过快的产所，弹性膜先在压力作用下向外膨胀变形，弹性膜产生弹力拉动活塞外移，活塞快速响应，之后弹性膜通过孔隙使复位腔内气压与外界相等，弹性模回复到平整状态，整个系统回复稳定。

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