CN111301382A - 混合动力车辆制动真空助力系统及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示了一种混合动力车辆制动真空助力系统及其控制方法，系统由制动真空助力组件、发动机以及动力组件三部分组成，制动真空助力组件包括制动真空助力器及电动真空泵、二者之间管路连接，动力组件与发动机传动连接，发动机内部地进气歧管通过一个三通电磁阀分别与制动真空助力器及电动真空泵管路连接。本发明既能够满足车辆行驶过程中常规的制动助力需求，又能够在制动真空助力系统出现故障或连续制动的情况下立即建立制动真空助力，从而极大地提升制动安全性、保证车辆的制动性能。

Description

混合动力车辆制动真空助力系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种车辆制动真空助力系统及其控制方法，具体而言，涉及一种混合动力车辆、特别是增程车辆的制动真空助力系统及其控制方法，属于车辆控制技术领域。
背景技术
近些年来，随着世界范围内环境的日益恶化和能源供应的日益紧张，世界各国燃油排放法规的收紧已经成为了不可逆转的趋势。在这样的时代背景下，混合动力车辆凭借其节能、低排放等特点，逐步成为汽车研究与开发的一个重点，对于混合动力车辆的各项研究工作也在有条不紊的展开。
具体而言，现有的混合动力车辆的制动真空助力系统普遍采用电动制动真空助力泵作为驾驶员的制动助力、以减轻驾驶员的“劳动强度”。但在车辆的行驶过程中，当驾驶员频繁制动时，电动制动真空助力泵会因长时间工作而出现电机温度急速上升的情况，进而导致电机损坏。因此，此类制动真空助力系统的可靠性难以得到保证。
目前市面上混动车辆的制动真空助力系统中的制动真空泵，其控制方式大部分都通过系统中真空度传感器所检测到的真空度、与系统中控制器内的阈值进行比较，来完成制动真空泵运行与否的判断。但如果制动真空助力系统中的管路或其他部位存在泄漏情况，那么电动真空泵就会始终处于工作状态，直至电动真空泵损坏。为了避免此类问题的发生、保证车辆的制动安全，大多数厂家在进行控制系统设计时都会进行设定，一旦车辆出现类似故障后，控制系统会将车速限制到一个较低值行驶。
但是通过实践，技术人员发现，上述方法尽管能够在一定程度上保证车辆行驶的安全性，但是其对于车辆正常行驶的影响巨大，因此仅能够作为备用方案来使用。
综上所述，如何在现有技术的基础上提出一种全新的混合动力车辆、特别是增程车辆的制动真空助力系统及其控制方法，以克服现有技术中的各种不足，也就成为了本领域内技术人员亟待解决的问题。
发明内容
鉴于现有技术存在上述缺陷，本发明的目的是提出一种混合动力车辆、特别是增程车辆的制动真空助力系统及其控制方法，具体如下。
一种混合动力车辆制动真空助力系统，由制动真空助力组件、发动机以及动力组件三部分组成，所述制动真空助力组件包括制动真空助力器及电动真空泵、二者之间管路连接，所述动力组件与所述发动机传动连接，所述发动机内部地进气歧管通过一个三通电磁阀分别与所述制动真空助力器及所述电动真空泵管路连接。
优选地，所述制动真空助力组件包括制动真空助力器、真空罐以及电动真空泵，三者之间管路连接，所述制动真空助力器与车辆制动踏板传动连接且其内部设置有用于检测真空度的真空度传感器。
优选地，所述发动机内设置有进气歧管，所述进气歧管分别与节气门和气缸相连接且所述进气歧管内部设置有用于检测进气压力的进气压力传感器，所述进气歧管与所述三通电磁阀管路连接。
优选地，所述动力组件包括ISG电机及其他构型混动设备，所述ISG电机与所述其他构型混动设备通过一个动力耦合器与所述发动机传动连接。
优选地，所述其他构型混动设备包括并联式混合动力构型、串联式混合动力构型以及增程式混合动力构型。
优选地，所述三通电磁阀上设置有磁阀进口、第一磁阀出口以及第二磁阀出口，所述三通电磁阀的磁阀进口与所述制动真空助力器管路连接，所述三通电磁阀的第一磁阀出口分别与所述真空罐以及所述电动真空泵管路连接，所述三通电磁阀的第二磁阀出口与所述进气歧管管路连接；在所述进气歧管与所述三通电磁阀二者间的连接管路上还设置有一个单向阀，所述单向阀的作用方向在控制时由所述三通电磁阀向所述发动机方向导通，所述单向阀的默认状态为磁阀进口与第一磁阀出口导通。
一种混合动力车辆制动真空助力系统的控制方法，基于上所述的混合动力车辆制动真空助力系统，其特征在于，包括如下步骤：
S1、针对混合动力车辆制动真空助力系统中的各传感器及制动真空助力组件进行功能性故障诊断；
S2、根据诊断结果判断混合动力车辆制动真空助力系统中的各传感器及制动真空助力组件是否能够正常运行；
若诊断结果表明各传感器及制动真空助力组件功能正常，则进入正常工作模式控制混合动力车辆制动真空助力系统；
反之，则进入故障模式控制混合动力车辆制动真空助力系统；
S3、根据混合动力车辆内其余控制器的反馈状态、动力电池的SOC(StateofCharge)值以及整车的高压上电状态，判断是采用进气歧管的真空度还是启动电动真空泵为车辆制动系统提供助力。
优选地，S1包括如下步骤：
S11、当车辆处于钥匙低压上电状态时，通过进气压力传感器，获取外界环境压力P作为参考值；
S12、根据真空度传感器反馈的电压值，初步判断传感器是否在正常的工作状态；
S13、控制制动真空助力器进入工作状态，检测真空度传感器的数值是否有变化，并根据制动踏板的信号和真空度传感器上数值的变换速率判断电动真空泵是否正常、各条连接管路是否存在泄漏。
优选地，S2中所述进入正常工作模式控制混合动力车辆制动真空助力系统，包括如下步骤：
S21、当车辆处于钥匙低压上电状态、且高压为非上电状态时，保持三通电磁阀的磁阀进口及第一磁阀出口接通，若有制动信号或真空度传感器检测到真空压度≤50%P时，开启制动真空泵电机，直到真空度≥75%P时，关闭制动真空泵电机；反之控制三通电磁阀的磁阀进口及第二磁阀出口接通，等待下一步操作；
S22、由前序操作，转为高压上电成功后，根据动力电池的SOC(StateofCharge)值判断是否需要起动发动机，若需要发动机起动发电且根据进气压力传感器判断map<90 kpa、同时满足制动未踩下状态，则控制三通电磁阀的磁阀进口及第二磁阀出口接通，关闭电动真空泵，采用发动机进气歧管获取真空度；反之，则继续保持三通电磁阀的磁阀进口及第一磁阀出口接通，采用电动制动真空助力泵获取真空度。
优选地，S2中所述进入故障模式控制混合动力车辆制动真空助力系统，包括如下步骤：
S23、当车辆处于钥匙低压上电状态、且高压为非上电状态时，保持三通电磁阀的磁阀进口及第一磁阀出口接通，若真空度传感器检测到真空度不足时，则每隔30s开启20s电动真空泵，循环10次后，关闭电动真空泵同时控制三通电磁阀进口及第一磁阀出口接通，采用进气歧管获取真空度状态，等待高压上电指令；
S24、由前序操作，转为高压上电成功后，若真空度传感器检测到真空度不足、且此时动力电池SOC值较高时，则保持节气门在小开度下，控制ISG电机拖动发动机转动，此时发动机不进行喷油点火，直到制动真空助力器满足真空度≥75%P后，ISG电机停止拖动发动机转动；若真空度传感器检测到真空度不足、且此时动力电池SOC值较低时，控制ISG电机拖动发动机起动，此时ISG电机按照系统需求的实际发电量进行发电，直至动力电池SOC值较高时，随即重复S24的处理步骤。本发明的优点主要体现在以下几个方面：
本发明所提出的一种混合动力车辆制动真空助力系统及其控制方法，既能够满足车辆行驶过程中常规的制动助力需求，又能够在制动真空助力系统出现故障或连续制动的情况下立即建立制动真空助力，从而极大地提升制动安全性、保证车辆的制动性能。
使用本发明中不同状态模式的控制方法，可以有效地减少电动制动真空泵的工作频率，不仅避免了真空泵电机因长期处于工作状态而导致的电机损坏，而且可以减少能源的消耗，还有助于提高整个制动真空助力系统的使用寿命。
此外，本发明也为同领域内的其他相关问题提供了参考，可以以此为依据进行拓展延伸，运用于同领域内的其他技术方案中，具有十分广阔的应用前景。
以下便结合实施例附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详述，以使本发明技术方案更易于理解、掌握。
附图说明
图1为本发明系统的结构示意图；
图2为并联式混合动力构型示意图；
图3为增程式混合动力构型示意图。
具体实施方式
本发明提出了一种混合动力车辆、特别是增程车辆的制动真空助力系统及其控制方法，具体如下。
如图1所示，一种混合动力车辆制动真空助力系统，由制动真空助力组件、发动机以及动力组件三部分组成，所述制动真空助力组件包括制动真空助力器及电动真空泵、二者之间管路连接，所述动力组件与所述发动机传动连接，所述发动机内部地进气歧管通过一个三通电磁阀分别与所述制动真空助力器及所述电动真空泵管路连接。
所述制动真空助力组件包括制动真空助力器、真空罐以及电动真空泵，三者之间管路连接，所述制动真空助力器与车辆制动踏板传动连接且其内部设置有用于检测真空度的真空度传感器。
所述发动机内设置有进气歧管，所述进气歧管与节气门相连接且所述进气歧管内部设置有用于检测进气压力的进气压力传感器，所述进气歧管与所述三通电磁阀管路连接。
所述动力组件包括ISG电机及其他构型混动设备，所述ISG电机与所述其他构型混动设备通过一个动力耦合器与所述发动机传动连接。
此处需要说明的是，所述其他构型混动设备包括并联式混合动力构型、串联式混合动力构型以及增程式混合动力构型。
如图2所示，所述并联式混合动力构型包括：发动机组件、电机驱动组件、动力耦合器、电磁离合器、ISG电机组件。发动机可在电磁离合吸合时，通过发动机传动组件将动力传递给差速器，最终传递给车轮，使车辆可以正常行驶。当离合器未吸合时，ISG电机与发动机组件进行发电，通过电机驱动组件将动力传递给差速器，最终传递给车轮。
如图3所示，所述增程式混合动力构型包括：发动机组件、电机驱动组件、增程器、ISG电机组件。电机驱动组件直接驱动车辆，发动机不参与驱动，增程器ISG电机让车辆边行驶边充电。当动力电池电量不足时，通过増程发动机工作来发电，将所发出的电能一部分用于直接驱动电机，另一部分为蓄电池进行充电。半充半放的作业模式当动力电池的电能达到某一SOC(StateofCharge)值上限，增程发动机停止工作，由电池来直接驱动电机；
所述串联式混合动力构型包括：发动机组件、电机驱动组件、耦合器、ISG电机组件。结构上与增程式混合动力构型相似，控制上也相似。
具体而言，述三通电磁阀上设置有磁阀进口、第一磁阀出口以及第二磁阀出口，所述三通电磁阀的磁阀进口与所述制动真空助力器管路连接，所述三通电磁阀的第一磁阀出口分别与所述真空罐以及所述电动真空泵管路连接，所述三通电磁阀的第二磁阀出口与所述进气歧管管路连接；在所述进气歧管与所述三通电磁阀二者间的连接管路上还设置有一个单向阀，所述单向阀的作用方向在控制时由所述三通电磁阀向所述发动机方向导通，所述单向阀的默认状态为磁阀进口与第一磁阀出口导通。
本发明还揭示了一种混合动力车辆制动真空助力系统的控制方法，基于如上所述的混合动力车辆制动真空助力系统，包括如下步骤：
S1、针对混合动力车辆制动真空助力系统中的各传感器及制动真空助力组件进行功能性故障诊断。
具体而言，S1包括如下步骤：
S11、当车辆处于钥匙低压上电状态时，通过进气压力传感器，获取外界环境压力P作为参考值；
S12、根据真空度传感器反馈的电压值，初步判断传感器是否在正常的工作状态；
S13、控制制动真空助力器进入工作状态，检测真空度传感器的数值是否有变化，并根据制动踏板的信号和真空度传感器上数值的变换速率判断电动真空泵是否正常、各条连接管路是否存在泄漏。
这一步骤的具体操作过程如下，若在未踩下制动踏板且真空泵未开启工作的状态下，监测到真空度在15s后下降的幅值≥8kpa，则判断电动制动真空助力系统存在慢漏故障；在该故障状态下，若监测到真空度＜50%的环境压力时，则控制电动真空泵开启工作。
若在未踩下制动踏板且真空泵开启工作的状态下，监测到真空度连续30s以上＜50%的环境压力，则判断电动制动真空助力系统存在快漏故障，控制电动真空泵停止工作；30s后继续恢复控制策略。
S2、根据诊断结果判断混合动力车辆制动真空助力系统中的各传感器及制动真空助力组件是否能够正常运行；
若诊断结果表明各传感器及制动真空助力组件功能正常，则进入正常工作模式控制混合动力车辆制动真空助力系统；
反之，则进入故障模式控制混合动力车辆制动真空助力系统。
具体而言，S2中所述进入正常工作模式控制混合动力车辆制动真空助力系统，包括如下步骤：
S21、当车辆处于钥匙低压上电状态、且高压为非上电状态时，保持三通电磁阀的磁阀进口及第一磁阀出口接通，若有制动信号或真空度传感器检测到真空压度≤50%P时，开启制动真空泵电机，直到真空度≥75%P时，关闭制动真空泵电机；反之控制三通电磁阀的磁阀进口及第二磁阀出口接通，等待下一步操作；
S22、由前序操作，转为高压上电成功后，根据动力电池的SOC值判断是否需要起动发动机，若需要发动机起动发电且根据进气压力传感器判断map<90 kpa、同时足制动未踩下状态，则控制三通电磁阀的磁阀进口及第二磁阀出口接通，关闭电动真空泵，采用发动机进气歧管获取真空度；反之，则继续保持三通电磁阀的磁阀进口及第一磁阀出口接通，采用电动制动真空助力泵获取真空度。
S2中所述进入故障模式控制混合动力车辆制动真空助力系统，包括如下步骤：
S23、当车辆处于钥匙低压上电状态、且高压为非上电状态时，保持三通电磁阀的磁阀进口及第一磁阀出口接通，若真空度传感器检测到真空度不足时，则每隔30s开启20s电动真空泵，如此循环10次后，在关闭电动真空泵的同时控制三通电磁阀进口及第一磁阀出口接通，采用进气歧管获取真空度状态，等待高压上电指令；
S24、由前序操作，转为高压上电成功后，若真空度传感器检测到真空度不足、且此时动力电池SOC值较高时，则保持节气门在小开度下，控制ISG电机拖动发动机转动，此时发动机不进行喷油点火，直到制动真空助力器满足真空度≥75%P阈值后，ISG电机停止拖动发动机转动；若真空度传感器检测到真空度不足、且此时动力电池SOC值较低时，则控制ISG电机拖动发动机起动，此时ISG电机按照系统需求的实际发电量进行发电，直至动力电池SOC值高达了较高值时，则继续进入S24的高SOC值处理步骤。
S3、根据混合动力车辆内其余控制器的反馈状态、动力电池的SOC值以及整车的高压上电状态，判断是采用进气歧管的真空度还是启动电动真空泵为车辆制动系统提供助力。
综上所述，本发明所提出的一种混合动力车辆制动真空助力系统及其控制方法，既能够满足车辆行驶过程中常规的制动助力需求，又能够在制动真空助力系统出现故障或连续制动的情况下立即建立制动真空助力，从而极大地提升制动安全性、保证车辆的制动性能。
使用本发明中不同状态模式的控制方法，可以有效地减少电动制动真空泵的工作频率，不仅避免了真空泵电机因长期处于工作状态而导致的电机损坏，而且可以减少能源的消耗，还有助于提高整个制动真空助力系统的使用寿命。
此外，本发明也为同领域内的其他相关问题提供了参考，可以以此为依据进行拓展延伸，运用于同领域内的其他技术方案中，具有十分广阔的应用前景。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神和基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种混合动力车辆制动真空助力系统，由制动真空助力组件、发动机以及动力组件三部分组成，其特征在于：所述制动真空助力组件包括制动真空助力器及电动真空泵、二者之间管路连接，所述动力组件与所述发动机传动连接，所述发动机内部地进气歧管通过一个三通电磁阀分别与所述制动真空助力器及所述电动真空泵管路连接。
2.根据权利要求1所述的混合动力车辆制动真空助力系统，其特征在于：所述制动真空助力组件包括制动真空助力器、真空罐以及电动真空泵，三者之间管路连接，所述制动真空助力器与车辆制动踏板传动连接且其内部设置有用于检测真空度的真空度传感器。
3.根据权利要求2所述的混合动力车辆制动真空助力系统，其特征在于：所述发动机内设置有进气歧管，所述进气歧管分别与节气门和气缸相连接且所述进气歧管内部设置有用于检测进气压力的进气压力传感器，所述进气歧管与所述三通电磁阀管路连接。
4.根据权利要求1所述的混合动力车辆制动真空助力系统，其特征在于：所述动力组件包括ISG电机及其他构型混动设备，所述ISG电机与所述其他构型混动设备通过一个动力耦合器与所述发动机传动连接。
5.根据权利要求4所述的混合动力车辆制动真空助力系统，其特征在于：所述其他构型混动设备包括并联式混合动力构型、串联式混合动力构型以及增程式混合动力构型。
6.根据权利要求3所述的混合动力车辆制动真空助力系统，其特征在于：所述三通电磁阀上设置有磁阀进口、第一磁阀出口以及第二磁阀出口，所述三通电磁阀的磁阀进口与所述制动真空助力器管路连接，所述三通电磁阀的第一磁阀出口分别与所述真空罐以及所述电动真空泵管路连接，所述三通电磁阀的第二磁阀出口与所述进气歧管管路连接；在所述进气歧管与所述三通电磁阀二者间的连接管路上还设置有一个单向阀，所述单向阀的作用方向在控制时由所述三通电磁阀向所述发动机方向导通，所述单向阀的默认状态为磁阀进口与第一磁阀出口导通。
7.一种混合动力车辆制动真空助力系统的控制方法，基于如权利要求1~6任一所述的混合动力车辆制动真空助力系统，其特征在于，包括如下步骤：
S1、针对混合动力车辆制动真空助力系统中的各传感器及制动真空助力组件进行功能性故障诊断；
S2、根据诊断结果判断混合动力车辆制动真空助力系统中的各传感器及制动真空助力组件是否能够正常运行；
若诊断结果表明各传感器及制动真空助力组件功能正常，则进入正常工作模式控制混合动力车辆制动真空助力系统；
反之，则进入故障模式控制混合动力车辆制动真空助力系统；
S3、根据混合动力车辆内其余控制器的反馈状态、动力电池的SOC(StateofCharge)值以及整车的高压上电状态，判断是采用进气歧管的真空度还是启动电动真空泵为车辆制动系统提供助力。
8.根据权利要求7所述的混合动力车辆制动真空助力系统的控制方法，其特征在于，S1包括如下步骤：
S11、当车辆处于钥匙低压上电状态时，通过进气压力传感器，获取外界环境压力P作为参考值；
S12、根据真空度传感器反馈的电压值，初步判断传感器是否在正常的工作状态；
S13、控制制动真空助力器进入工作状态，检测真空度传感器的数值是否有变化，并根据制动踏板的信号和真空度传感器上数值的变换速率判断电动真空泵是否正常、各条连接管路是否存在泄漏。
9.根据权利要求7所述的混合动力车辆制动真空助力系统的控制方法，其特征在于，S2中所述进入正常工作模式控制混合动力车辆制动真空助力系统，包括如下步骤：
S21、当车辆处于钥匙低压上电状态、且高压为非上电状态时，保持三通电磁阀的磁阀进口及第一磁阀出口接通，若有制动信号或真空度传感器检测到真空压度≤50%P时，开启制动真空泵电机，直到真空度≥75%P时，关闭制动真空泵电机；反之控制三通电磁阀的磁阀进口及第二磁阀出口接通，等待下一步操作；
S22、由前序操作，转为高压上电成功后，根据动力电池的SOC(StateofCharge)值判断是否需要起动发动机，若需要发动机起动发电且根据进气压力传感器判断map<90kpa、同时满足制动未踩下状态，则控制三通电磁阀的磁阀进口及第二磁阀出口接通，关闭电动真空泵，采用发动机进气歧管获取真空度；反之，则继续保持三通电磁阀的磁阀进口及第一磁阀出口接通，采用电动制动真空助力泵获取真空度。
10.根据权利要求7所述的混合动力车辆制动真空助力系统的控制方法，其特征在于，S2中所述进入故障模式控制混合动力车辆制动真空助力系统，包括如下步骤：
S23、当车辆处于钥匙低压上电状态、且高压为非上电状态时，保持三通电磁阀的磁阀进口及第一磁阀出口接通，若真空度传感器检测到真空度不足时，则每隔30s开启20s电动真空泵，循环10次后，关闭电动真空泵同时控制三通电磁阀进口及第一磁阀出口接通，采用进气歧管获取真空度状态，等待高压上电指令；
S24、由前序操作，转为高压上电成功后，若真空度传感器检测到真空度不足、且此时动力电池SOC值较高时，则保持节气门在小开度下，控制ISG电机拖动发动机转动，此时发动机不进行喷油点火，直到制动真空助力器满足真空度≥75%P后，ISG电机停止拖动发动机转动；若真空度传感器检测到真空度不足、且此时动力电池SOC值较低时，控制ISG电机拖动发动机起动，此时ISG电机按照系统需求的实际发电量进行发电，直至动力电池SOC值较高时，随即重复S24的处理步骤。
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