CN111319599A - 一种车用气泵系统及其控制方法、车辆 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及车辆控制技术领域，特别是一种车用气泵系统及其控制方法、车辆。获取当前剩余气量、制动踏板深度、制动踏板变化率和制动踏板踩踏频率，根据制动踏板深度确定当前制动需求气量，根据制动踏板变化率和制动踏板踩踏频率确定当前制动紧急程度；根据当前制动需求气量和当前制动紧急程度确定预期制动需求气量，至少当当前剩余气量小于预期制动需求气量的条件满足时，开启气泵，气泵系统满足低能耗就需要使用小排量、小功率的气泵，在频繁制动或紧急深踩制动时通过对比剩余气量与预期的制动需求气量的大小关系，判断是否开启气泵，可以实现在当前剩余气量无法满足预期需求的时候及时打开气泵进行打气，确保制动用气需求，保证整车制动安全。
Description
技术领域
本发明涉及车辆控制技术领域，特别是一种车用气泵系统及其控制方法、车辆。
背景技术
车用气泵系统用于制备、储存压缩空气，广泛用于商用车制动系统。目前车用气泵系统由储气系统、气泵、气压传感器、气压控制器及管路构成，采用气压检测的方式监测储气装置压力并根据该储气装置的压力控制气泵系统，为整车气路提供压缩空气。
现有技术采用小排量气泵时，并且在频繁制动或紧急深踩制动时，会存在用气不足的情况，影响整车制动安全，因此为了确保整车制动用气安全，气泵系统必须采用大排量、大功率的气泵，并且采用高压或大容量储气装置，但是此设置仅为了满足车辆频繁制动或紧急制动需求时，对于车辆正常的运行情况下此设置能耗较高、浪费严重。而现有采用小排量气泵时，气泵系统的控制方法是通过气压传感器采集储气装置内部气压，通过气压控制器判定储气装置内部气压是否达到设定下限值，控制气泵工作，向储气装置补充压缩空气，直到储气装置内部气压达到设定上限值，控制气泵停止工作，因此在频繁制动或紧急深踩制动时控制气泵系统的方法依然是在气压低于设定下限值时在进行打气，由于储气装置中气压在设定下限值附近，无法满足频繁制动或紧急深踩制动的用气需求，无法确保整车制动安全。
发明内容
本发明的目的是提供一种车用气泵系统及其控制方法、车辆，用以解决在气泵系统满足较小排量、低能耗的前提下现有气泵系统控制方法无法满足紧急制动或频繁制动用气需求导致整车制动安全性较低的问题。
为了实现气泵系统中气泵的控制，解决在气泵系统满足低能耗的前提下现有气泵系统控制方法无法满足紧急制动或频繁制动用气需求导致整车制动安全性较低的问题。本发明提供一种车用气泵系统控制方法，包括以下步骤：
1)获取当前剩余气量、制动踏板深度、制动踏板变化率和制动踏板踩踏频率，根据所述制动踏板深度确定当前制动需求气量，根据所述制动踏板变化率和制动踏板踩踏频率确定当前制动紧急程度；
2)根据当前制动需求气量和当前制动紧急程度确定预期制动需求气量，判断当前剩余气量是否小于所述预期制动需求气量；
3)至少当当前剩余气量小于所述预期制动需求气量的条件满足时，开启气泵。
有益效果是，气泵系统满足低能耗就需要使用小排量、小功率的气泵，在频繁制动或紧急深踩制动时通过对比剩余气量与预期的制动需求气量的大小关系，判断是否开启气泵，可以实现在当前剩余气量无法满足预期需求的时候及时打开气泵进行打气，确保制动用气需求，保证整车制动安全。
进一步地，为了更加精确的控制气泵，开启气泵还需要满足当前剩余气量的减小变化率与气泵排量的和大于或等于所述预期制动需求气量的增大变化率的条件。
进一步地，为了较好的提供制动紧急程度，所述当前制动紧急程度包括第一制动紧急程度、第二制动紧急程度和第三制动紧急程度，第一制动紧急程度、第二制动紧急程度和第三制动紧急程度的大小依次减小；所述第一制动紧急程度条件为制动踏板变化率大于设定踏板变化率上限值且在制动踏板停止位置保持设定时间，所述第二制动紧急程度为制动踏板踩踏频率大于设定频率上限值，所述第三制动紧急程度为制动踏板变化率小于设定踏板变化率下限值且制动踏板踩踏频率小于设定频率下限值。
本发明提供一种车用气泵系统，包括气泵、储气装置、气压传感器和控制器，所述气泵通过气路连接所述储气装置；所述气压传感器设置于所述储气装置内，用于获取储气装置中气体压力；所述控制器的第一输入端连接所述气压传感器，并根据气体压力计算储气装置中当前剩余气量；所述控制器的输出端连接所述气泵，所述控制器的第二输入端用于连接电子制动踏板，用于获取制动踏板深度、制动踏板变化率和制动踏板踩踏频率；所述控制器根据所述制动踏板深度确定当前制动需求气量，并根据所述制动踏板变化率和制动踏板踩踏频率确定当前制动紧急程度；再根据当前制动需求气量和当前制动紧急程度确定预期制动需求气量，至少当当前剩余气量小于所述预期制动需求气量的条件满足时，所述控制器开启气泵。气泵系统满足低能耗就需要使用小排量、小功率的气泵，在频繁制动或紧急深踩制动时通过对比剩余气量与预期的制动需求气量的大小关系，判断是否开启气泵，可以实现在当前剩余气量无法满足预期需求的时候及时打开气泵进行打气，确保制动用气需求，保证整车制动安全。
进一步地，为了更加精确的控制气泵，所述控制器开启气泵还需要满足当前剩余气量的减小变化率与气泵排量的和大于或等于所述预期制动需求气量的增大变化率的条件。
进一步地，为了较好的提供制动紧急程度，系统中所述当前制动紧急程度包括第一制动紧急程度、第二制动紧急程度和第三制动紧急程度，第一制动紧急程度、第二制动紧急程度和第三制动紧急程度的大小依次减小；所述第一制动紧急程度条件为制动踏板变化率大于设定踏板变化率上限值且在制动踏板停止位置保持设定时间，所述第二制动紧急程度为制动踏板踩踏频率大于设定频率上限值，所述第三制动紧急程度为制动踏板变化率小于设定踏板变化率下限值且制动踏板踩踏频率小于设定频率下限值。
本发明提供一种车辆，包括车辆本体和车用气泵系统，车用气泵系统包括气泵、储气装置、气压传感器和控制器，所述气泵通过气路连接所述储气装置；所述气压传感器设置于所述储气装置内，用于获取储气装置中气体压力；所述控制器的第一输入端连接所述气压传感器，并根据气体压力计算储气装置中当前剩余气量；所述控制器的输出端连接所述气泵，所述控制器的第二输入端用于连接电子制动踏板，用于获取制动踏板深度、制动踏板变化率和制动踏板踩踏频率；所述控制器根据所述制动踏板深度确定当前制动需求气量，并根据所述制动踏板变化率和制动踏板踩踏频率确定当前制动紧急程度；再根据当前制动需求气量和当前制动紧急程度确定预期制动需求气量，至少当当前剩余气量小于所述预期制动需求气量的条件满足时，所述控制器开启气泵。
气泵系统满足低能耗就需要使用小排量、小功率的气泵，在频繁制动或紧急深踩制动时通过对比剩余气量与预期的制动需求气量的大小关系，判断是否开启气泵，可以实现在当前剩余气量无法满足预期需求的时候及时打开气泵进行打气，确保制动用气需求，保证整车制动安全。
进一步地，为了更加精确的控制气泵，车辆中所述控制器开启气泵还需要满足当前剩余气量的减小变化率与气泵排量的和大于或等于所述预期制动需求气量的增大变化率的条件。
进一步地，为了较好的提供制动紧急程度，车辆中所述当前制动紧急程度包括第一制动紧急程度、第二制动紧急程度和第三制动紧急程度，第一制动紧急程度、第二制动紧急程度和第三制动紧急程度的大小依次减小；所述第一制动紧急程度条件为制动踏板变化率大于设定踏板变化率上限值且在制动踏板停止位置保持设定时间，所述第二制动紧急程度为制动踏板踩踏频率大于设定频率上限值，所述第三制动紧急程度为制动踏板变化率小于设定踏板变化率下限值且制动踏板踩踏频率小于设定频率下限值。
附图说明
图1是本发明的一种车用气泵系统控制方法的流程图；
图2是本发明的一种进一步地车用气泵系统控制方法的流程图；
图3是本发明的一种车用气泵系统连接示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
方法实施例
本发明提供一种车用气泵系统控制方法，如图1所示，包括以下步骤：
1)获取当前剩余气量、制动踏板深度、制动踏板变化率和制动踏板踩踏频率，根据制动踏板深度确定当前制动需求气量，根据制动踏板变化率和制动踏板踩踏频率确定当前制动紧急程度；
2)根据当前制动需求气量和当前制动紧急程度确定预期制动需求气量，判断当前剩余气量是否小于预期制动需求气量；
3)至少当当前剩余气量小于预期制动需求气量的条件满足时，开启气泵。
如图2所示，上述的开启气泵还需要满足当前剩余气量的减小变化率与气泵排量的和大于或等于预期制动需求气量的增大变化率的条件。
制动踏板踩踏越快即制动踏板变化率越大，制动紧急程度越高，而且，制动踏板踩踏频次越高，制动紧急程度越高。紧急制动程度可以简单分为轻微制动需求、一般制动需求、紧急制动需求，也可以根据计算能力细致分为更多挡位，或分为线性、非线性等更高控制精度。
遵循上述的制动紧急程度划分的原则，本发明中当前制动紧急程度包括第一制动紧急程度、第二制动紧急程度和第三制动紧急程度，第一制动紧急程度、第二制动紧急程度和第三制动紧急程度的大小依次减小；第一制动紧急程度条件为制动踏板变化率大于设定踏板变化率上限值且在制动踏板停止位置保持设定时间，第二制动紧急程度为制动踏板踩踏频率大于设定频率上限值，第三制动紧急程度为制动踏板变化率小于设定踏板变化率下限值且制动踏板踩踏频率小于设定频率下限值。
储气装置通过管路连接气泵及气压传感器，通过气压传感器采集储气装置内部气压，获取储气装置内部气压，根据V剩＝T*V*P标/(T标*P剩)公式可计算得到当前剩余气量，其中，V剩为剩余气体体积，V为储气装置或者储气装置中任一气包的容积，T为当前储气装置或者气包内气体温度，P剩为当前气包内气体压力，P标为标况下大气压，T标为标况下气温。
制动踏板深度、制动踏板变化率和制动踏板踩踏频率的获取为通过连接的电子制动踏板上的传感器进行采集，并将采集的驾驶人员的制动动作转换为驾驶人员踏制动踏板深度、踏板变化率、踩踏频次的信号。
通过实时分析电子制动踏板采集到的踏板深度，由F＝d*k，得到制动力，其中，F为制动力，d为踏板深度，k为制动系数；根据F＝P需*s得到该制动力下所需的气体压力，其中，P需为所需的气体压力，s为气压系数；将P需在当前特定的储气装置情况下转换为当前制动用气需求。
通过比较预期制动需求气量与当前剩余气量的大小关系判断是否启动气泵；在V剩/(m+1)>V需*A时不许到启动气泵，其中，V剩为剩余气体体积，V需为制动用气需求，m为储气装置或者气包的余气安全系数，A为当前制动紧急程度，V需*A为预期制动需求气量。
另外，在满足上述条件的基础上，当当前剩余气量的减小变化率与气泵排量的和大于或者等于预期制动需求气量的增大变化率时才启动气泵，控制更加精准。通过如下公式：V剩’>＝V需’-Q进行比较，其中，V剩’为当前剩余气量的变化率，该当前剩余气量的变化率应为减小的变化率，V需’为预期制动需求气量的变化率，该预期制动需求气量的变化率应为一个增大的变化率，Q为空压机排量即为气泵排量。
当达到气泵开启条件时，控制气泵工作，向储气装置补充压缩气体，使得气泵及储气装置始终在最佳效率区间运行，同时储气装置内部气量始终保持在安全用气使用范围内。
系统实施例
本发明提供一种车用气泵系统，如图3所示，包括气泵、储气装置、气压传感器和控制器，气泵通过气路连接储气装置；气压传感器设置于储气装置内，用于获取储气装置中气体压力；控制器的第一输入端连接气压传感器，并根据气体压力计算储气装置中当前剩余气量；控制器的输出端连接气泵，控制器的第二输入端用于连接电子制动踏板，用于获取制动踏板深度、制动踏板变化率和制动踏板踩踏频率。
控制器根据制动踏板深度确定当前制动需求气量，并根据制动踏板变化率和制动踏板踩踏频率确定当前制动紧急程度；再根据当前制动需求气量和当前制动紧急程度确定预期制动需求气量，至少当当前剩余气量小于预期制动需求气量的条件满足时，控制器开启气泵。
该控制器控制开启气泵还需要满足当前剩余气量的减小变化率与气泵排量的和大于或等于预期制动需求气量的增大变化率的条件。
本发明中当前制动紧急程度包括第一制动紧急程度、第二制动紧急程度和第三制动紧急程度，第一制动紧急程度、第二制动紧急程度和第三制动紧急程度的大小依次减小；第一制动紧急程度条件为制动踏板变化率大于设定踏板变化率上限值且在制动踏板停止位置保持设定时间，第二制动紧急程度为制动踏板踩踏频率大于设定频率上限值，第三制动紧急程度为制动踏板变化率小于设定踏板变化率下限值且制动踏板踩踏频率小于设定频率下限值。
车辆实施例
本发明提供一种车辆，包括车辆本体和车用气泵系统，车用气泵系统包括气泵、储气装置、气压传感器和控制器，气泵通过气路连接储气装置；气压传感器设置于储气装置内，用于获取储气装置中气体压力；控制器的第一输入端连接气压传感器，并根据气体压力计算储气装置中当前剩余气量；控制器的输出端连接气泵，控制器的第二输入端用于连接电子制动踏板，用于获取制动踏板深度、制动踏板变化率和制动踏板踩踏频率。
控制器根据制动踏板深度确定当前制动需求气量，并根据制动踏板变化率和制动踏板踩踏频率确定当前制动紧急程度；再根据当前制动需求气量和当前制动紧急程度确定预期制动需求气量，至少当当前剩余气量小于预期制动需求气量的条件满足时，控制器开启气泵。
上述控制器控制开启气泵还需要满足当前剩余气量的减小变化率与气泵排量的和大于或等于预期制动需求气量的增大变化率的条件。
本发明中当前制动紧急程度包括第一制动紧急程度、第二制动紧急程度和第三制动紧急程度，第一制动紧急程度、第二制动紧急程度和第三制动紧急程度的大小依次减小；第一制动紧急程度条件为制动踏板变化率大于设定踏板变化率上限值且在制动踏板停止位置保持设定时间，第二制动紧急程度为制动踏板踩踏频率大于设定频率上限值，第三制动紧急程度为制动踏板变化率小于设定踏板变化率下限值且制动踏板踩踏频率小于设定频率下限值。
以上给出了本发明涉及的具体实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。采用对本领域技术人员而言容易想到的方式对上述实施例中的技术手段进行变换、替换、修改，并且起到的作用与本发明中的相应技术手段基本相同、实现的发明目的也基本相同，这样形成的技术方案是对上述实施例进行微调形成的，这种技术方案仍落入本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种车用气泵系统控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)获取当前剩余气量、制动踏板深度、制动踏板变化率和制动踏板踩踏频率，根据所述制动踏板深度确定当前制动需求气量，根据所述制动踏板变化率和制动踏板踩踏频率确定当前制动紧急程度；
2)根据当前制动需求气量和当前制动紧急程度确定预期制动需求气量，判断当前剩余气量是否小于所述预期制动需求气量；
3)至少当当前剩余气量小于所述预期制动需求气量的条件满足时，开启气泵。
2.根据权利要求1所述的车用气泵系统控制方法，其特征在于，开启气泵还需要满足当前剩余气量的减小变化率与气泵排量的和大于或等于所述预期制动需求气量的增大变化率的条件。
3.根据权利要求1或2所述的车用气泵系统控制方法，其特征在于，所述当前制动紧急程度包括第一制动紧急程度、第二制动紧急程度和第三制动紧急程度，第一制动紧急程度、第二制动紧急程度和第三制动紧急程度的大小依次减小；所述第一制动紧急程度条件为制动踏板变化率大于设定踏板变化率上限值且在制动踏板停止位置保持设定时间，所述第二制动紧急程度为制动踏板踩踏频率大于设定频率上限值，所述第三制动紧急程度为制动踏板变化率小于设定踏板变化率下限值且制动踏板踩踏频率小于设定频率下限值。
4.一种车用气泵系统，包括气泵、储气装置、气压传感器和控制器，所述气泵通过气路连接所述储气装置；所述气压传感器设置于所述储气装置内，用于获取储气装置中气体压力；所述控制器的第一输入端连接所述气压传感器，并根据气体压力计算储气装置中当前剩余气量；所述控制器的输出端连接所述气泵，其特征在于，所述控制器的第二输入端用于连接电子制动踏板，用于获取制动踏板深度、制动踏板变化率和制动踏板踩踏频率；所述控制器根据所述制动踏板深度确定当前制动需求气量，并根据所述制动踏板变化率和制动踏板踩踏频率确定当前制动紧急程度；再根据当前制动需求气量和当前制动紧急程度确定预期制动需求气量，至少当当前剩余气量小于所述预期制动需求气量的条件满足时，所述控制器开启气泵。
5.根据权利要求4所述的车用气泵系统，其特征在于，所述控制器开启气泵还需要满足当前剩余气量的减小变化率与气泵排量的和大于或等于所述预期制动需求气量的增大变化率的条件。
6.根据权利要求4或5所述的车用气泵系统，其特征在于，所述当前制动紧急程度包括第一制动紧急程度、第二制动紧急程度和第三制动紧急程度，第一制动紧急程度、第二制动紧急程度和第三制动紧急程度的大小依次减小；所述第一制动紧急程度条件为制动踏板变化率大于设定踏板变化率上限值且在制动踏板停止位置保持设定时间，所述第二制动紧急程度为制动踏板踩踏频率大于设定频率上限值，所述第三制动紧急程度为制动踏板变化率小于设定踏板变化率下限值且制动踏板踩踏频率小于设定频率下限值。
7.一种车辆，包括车辆本体和车用气泵系统，车用气泵系统包括气泵、储气装置、气压传感器和控制器，所述气泵通过气路连接所述储气装置；所述气压传感器设置于所述储气装置内，用于获取储气装置中气体压力；所述控制器的第一输入端连接所述气压传感器，并根据气体压力计算储气装置中当前剩余气量；所述控制器的输出端连接所述气泵，其特征在于，所述控制器的第二输入端用于连接电子制动踏板，用于获取制动踏板深度、制动踏板变化率和制动踏板踩踏频率；所述控制器根据所述制动踏板深度确定当前制动需求气量，并根据所述制动踏板变化率和制动踏板踩踏频率确定当前制动紧急程度；再根据当前制动需求气量和当前制动紧急程度确定预期制动需求气量，至少当当前剩余气量小于所述预期制动需求气量的条件满足时，所述控制器开启气泵。
8.根据权利要求7所述的车辆，其特征在于，所述控制器开启气泵还需要满足当前剩余气量的减小变化率与气泵排量的和大于或等于所述预期制动需求气量的增大变化率的条件。
9.根据权利要求7或8所述的车辆，其特征在于，所述当前制动紧急程度包括第一制动紧急程度、第二制动紧急程度和第三制动紧急程度，第一制动紧急程度、第二制动紧急程度和第三制动紧急程度的大小依次减小；所述第一制动紧急程度条件为制动踏板变化率大于设定踏板变化率上限值且在制动踏板停止位置保持设定时间，所述第二制动紧急程度为制动踏板踩踏频率大于设定频率上限值，所述第三制动紧急程度为制动踏板变化率小于设定踏板变化率下限值且制动踏板踩踏频率小于设定频率下限值。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20200623 |