CN112061100B - 一种真空助力器、制动助力控制系统与控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种真空助力器，真空助力器壳体上设有真空压力传感器，真空压力传感器包括：真空压力传感器内壳体，固定连接至真空助力器壳体的内表面并与真空助力器的内部连通；真空压力传感器外壳体，固定连接至真空助力器壳体的外表面并与外部环境连通；真空压力传感器芯片，设置在控制电路板上，控制电路板固定在真空压力传感器内壳体之内；内部镂空的天线，一端连接控制电路板，另一端开口并穿过真空助力器壳体进入真空压力传感器外壳体；上述真空助力器可将内外压力差值信号以无线传输的方式向外发送，克服了发动机机舱布置发动机机舱布置布线困难，线缆与接线头容易老化失效导致助力系统失效的问题。

Description

一种真空助力器、制动助力控制系统与控制方法

技术领域

本申请涉及汽车制造技术领域，尤其涉及一种真空助力器、制动助力控制系统与控制方法。

背景技术

目前，大部分汽车的刹车助力系统采用真空助力器，为了检测真空助力器的真空度，通常使用线缆外接式真空压力传感器，通过线束连接将传感器采集到的电信号传输给控制器进行分析计算，从而间接控制电子真空泵的工作；例如，在CN104842987A中明确指出：“所述相对压力传感器、绝对压力传感器分别通过三条线缆和所述整车控制器的地线端口、低压电源端、信号传输端口连接”。然而发动机机舱环境复杂，使用外接线缆连接真空压力传感器不仅要需要对线束进行合理布置，而且在恶劣环境下使用线束及接插件容易快速老化，导致系统失效、产生安全风险。

发明内容

本发明提供了一种真空助力器、真空电子泵控制系统与控制方法，以解决或者部分解决真空助力器采用线接的真空压力传感器，随之产生的布线困难、线束及接插件容易老化导致系统失效的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种真空助力器，真空助力器壳体上设有真空压力传感器，真空压力传感器包括：

真空压力传感器内壳体，固定连接至真空助力器壳体的内表面，并与真空助力器的内部连通；

真空压力传感器外壳体，固定连接至真空助力器壳体的外表面，并与外部环境连通；

真空压力传感器芯片，设置在控制电路板上，控制电路板固定在真空压力传感器内壳体之内；

内部镂空的天线，一端连接控制电路板，另一端开口并穿过真空助力器壳体进入真空压力传感器外壳体；

在真空助力器工作时，真空压力传感器芯片获取真空助力器的内外压力差值信号，并通过天线将内外压力差值信号以无线传输的方式发送至外部控制单元。

可选的，真空压力传感器芯片为贴片型射频真空压力传感器芯片。

可选的，天线为射频天线。

可选的，还包括第一防水机构，第一防水机构设置在控制电路板与天线之间。

可选的，还包括第二防水机构，第二防水机构设置在真空压力传感器外壳体的顶端。

可选的，真空压力传感器内壳体、真空助力器壳体和真空压力传感器外壳体之间采用螺栓连接。

基于前述技术方案相同的发明构思，本发明还提供了一种制动助力的控制系统，包括：

前述技术方案中任一项的真空助力器；

电子真空泵，连接在真空助力器与外部控制单元之间；

外部控制单元用于接收真空压力传感器发送的内外压力差值信号；并根据内外压力差值信号，控制电子真空泵开始工作或停止工作。

可选的，控制系统还包括：

继电器，连接在电子真空泵与外部控制单元之间；继电器通过断开以使真空电子泵停止工作，或吸合以使真空电子泵开始工作。

可选的，控制系统还包括：电源模组，用于为控制系统供电。

基于前述技术方案相同的发明构思，本发明还提供一种制动助力的控制方法，应用于前述技术方案的控制系统，控制方法包括：

根据内外压力差值信号，判断真空助力器的内外压差与当前大气压力值之比是否大于第一阈值；

若是，外部控制单元控制电子真空泵停止工作；

若否，外部控制单元控制电子真空泵开始工作，在真空助力器的内外压差与当前大气压力值之比大于第二阈值时，外部控制单元控制电子真空泵停止工作。

通过本发明的一个或者多个技术方案，本发明具有以下有益效果或者优点：

本发明提供了一种包括无线式真空压力传感器的真空助力器，其中，真空压力传感器的内壳体固定在真空助力器壳体的内表面，并与真空助力器的内部连通；真空压力传感器的外壳体固定在真空助力器壳体的外表面，并与外部环境连通；真空压力传感器芯片，设置在真空压力传感器内壳体之内；通过穿过真空助力器壳体、与外部连通的中部镂空的天线，既实现了真空助力器内外压差的测量，又支持将内外压力差值信号以无线传输的方式发送至外部控制单元，从而解决了目前采用线缆连接真空压力传感器的真空助力器，在发动机机舱布置存在布线困难，线缆与接线头容易老化失效导致助力系统失效的问题；另外，将真空压力传感器置于真空助力器壳体内部，还优化了机舱布置空间，避免线束、管体摩擦或再干涉风险，降低零部件磨损速度。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1示出了根据本发明一个实施例的装有真空压力传感器的真空助力器的结构示意图；

图2示出了根据本发明一个实施例的装有包括凸起部的真空压力传感器的真空助力器的结构示意图；

图3示出了根据本发明一个实施例的制动助力控制系统的结构示意图；

图4示出了根据本发明一个实施例的制动助力控制系统工作过程示意图；

图5示出了根据本发明一个实施例的外部控制单元的判断逻辑示意图；

附图标记说明：

1、真空助力器壳体；2、真空压力传感器；21、真空压力传感器内壳体；22、真空压力传感器外壳体；23、真空压力传感器芯片；24、天线；25、第一防水机构；26、第二防水机构；27、固定螺栓；28、控制电路板；29、凸起部；3、外部控制单元；4、电子真空泵；5、继电器；6、电源模组；7、单向阀。

具体实施方式

为了使本申请所属技术领域中的技术人员更清楚地理解本申请，下面结合附图，通过具体实施例对本申请技术方案作详细描述。在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。除非另有特别说明，本发明中用到的各种设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。

为了解决现有的汽车真空助力器上使用的真空压力传感器采用线缆连接引发的布线困难、线缆老化产生系统失效风险的问题，在一个可选的实施例中，如图1所示，提供了一种真空助力器，真空助力器壳体1上设有真空压力传感器2，真空压力传感器2包括：

真空压力传感器内壳体21，固定连接至真空助力器壳体1的内表面，并与真空助力器的内部连通；

真空压力传感器外壳体22，固定连接至真空助力器壳体1的外表面，并与外部环境连通；

真空压力传感器芯片23，设置在控制电路板28上，控制电路板28固定在真空压力传感器内壳体21之内；

内部镂空的天线24，一端连接控制电路板28，另一端开口并穿过真空助力器壳体1进入真空压力传感器外壳体22；

在真空助力器工作时，真空压力传感器芯片23获取真空助力器的内外压力差值信号，并通过天线24将内外压力差值信号以无线传输的方式发送至外部控制单元。

具体的，本实施例中的真空助力器使用的是一种改进的无线通讯式真空压力传感器2。真空压力传感器2包括内壳体和外壳体；其中，真空压力传感器内壳体21固定连接在真空助力器壳体1内表面；真空压力传感器外壳体22则固定连接在真空助力器壳体1外表面。将真空压力传感器芯片23封装在(微型)控制电路板28上，控制电路板28固定在真空压力传感器内壳体21之中，真空压力传感器芯片23根据真空助力器内外环境的气压差值检测得到内外压差信号，控制电路板28对内外压力差值信号进行处理，然后通过控制电路板28上集成的天线24进行无线传输。为了使真空压力传感器2尽量小型化，可选的，真空压力传感器芯片23为贴片型射频真空压力传感器芯片，可采用市售的现有产品，在使用时将贴片型射频真空压力传感器芯片封装至控制电路板上，然后将控制电路板安装在真空压力传感器内壳体21的内表面上，并通过密封胶密封。由于真空压力传感器2的主体结构在内部，因此可优化发动机机舱布置空间。

为了兼顾内置式的真空压力传感器芯片23既能实现良好的与外部接收单元建立无线通信连接、发送电信号的功能，又能实现同时接触真空助力器内外环境以测量内外压差，即真空助力器的内外气压之间压差的功能。经研究后将天线24处理为中部镂空，天线24一端电连接控制电路板28，另一端开口，并穿过真空助力器壳体1进入真空压力传感器外壳体22并与之连通。其中，真空压力传感器内壳体21上开孔与真空助力器的内部环境连通；真空压力传感器外壳体22的顶端开口与外部环境连通。如此，真空压力传感器芯片23接触了真空助力器的内部环境，同时通过镂空的天线24接触外部环境，即可测量并经过自身电路处理后得到真空助力器的内外压差信号；同时，伸出真空助力器的天线24可以良好的与外部控制单元建立无线连接，发送内外压力差值，实现内外压力差值的无线传输。

可选的，真空助力器还包括内置电池，如在控制电路板28上集成微型电池或扣式电池，支撑芯片电路周期性采集数据；可选用索尼微型扣式电池。

可选的，无线连接的方式包括但不限于射频(无线电)、蓝牙、Zigbee、Wifi、4G、5G、NFC等。本实施例中优选射频的方式，即内外压差信号通过控制电路板28上的射频电路处理后经射频天线向外发送；因为射频方式耗电量最小，电池续航时间最长(使用扣式电池寿命能达到10年)，且不需要配置基站，是最优的成本选择。可选的，射频的可选频段为高频，优选频率范围在300MHz以上；例如可使用433.92MHz的频率进行传输。

通常来说，真空助力器内部不会产生水。但为了保证真空压力传感器芯片23与天线24电连接处不会遇水失效，可选的，如图1所示，还包括第一防水机构25，第一防水机构25设置在控制电路板28与天线24之间。第一防水机构25可使用防水密封圈，套设在控制电路板28与天线24的电连接处。

为了防止意外情况下进入真空助力器的水汽在真空压力传感器内壳体21中凝结成水，影响真空压力传感器芯片23正常工作，可选的，在安装真空压力传感器内壳体21时，将控制电路板28贴在真空压力传感器内壳体21的侧壁靠上的位置，并在固定真空压力传感器内壳体21时使其中轴线与水平方向呈预设角度，预设角度可选范围为20～75°，如图1所示。如此可使凝结的水汇集在真空压力传感器内壳体21的底部，尽量降低对真空压力传感器芯片23和控制电路板28的不利作用。

由于本实施例中的天线24还具有为真空压力传感器芯片23连通外部环境的需求，为了防止水或灰尘从天线24开口处进入导致真空压力传感器芯片23损坏或堵塞天线24，可选的，还包括第二防水机构26，第二防水机构26设置在真空压力传感器外壳体22的顶端，起到防水、灰尘或杂质过滤的功能。第二防水机构26可使用具有防尘、吸水功能的海绵体。

为了进一步的防水，如图2所示，另一种可选方案是在真空压力传感器外壳体22的顶端设置凸起部29，凸起部29可以使用隔水的材料，如塑料，同时在凸起部的下端开口，既保证了真空压力传感器外壳体22与外界连通，又防止外部环境的水直接滴落进入真空压力传感器外壳体22内部。

由于采用内置式真空压力传感器2，为了稳定连接，可选的，真空压力传感器内壳体21、真空助力器壳体1和真空压力传感器外壳体22之间采用螺栓连接。

结合图2对本发明实施例提供的一种使用贴片型真空压力传感器芯片的真空助力器进行完整的说明；

本发明真空压力传感器2安装在真空助力器壳体1内，中间镂空的射频天线24一端电连接控制电路板28，连接处设有防水密封圈，另一端穿过真空助力器壳体1与外界大气相通，且由射频真空压力传感器外壳体22和第二防水机构26和凸起部29保护，传感器内部电路板通过密封胶密封，贴片形射频真空压力传感器内壳体21、外壳体通过两个固定螺栓27固定在真空助力器壳体1上；封装在电路板上的贴片型射频真空压力传感器芯片23采集真空助力器的内外压差，通过自身电路处理完成后由射频电路通过中间镂空的射频天线24发出给外部接收单元，实现信号的传输。

本实施例提供了一种包括无线式真空压力传感器的真空助力器，其中，真空压力传感器的内壳体固定在真空助力器壳体的内表面，并与真空助力器的内部连通；真空压力传感器的外壳体固定在真空助力器壳体的外表面，并与外部环境连通；真空压力传感器芯片，设置在真空压力传感器内壳体之内；通过穿过真空助力器壳体、与外部连通的中部镂空的天线，既实现了真空助力器内外压差的测量，又支持将内外压力差值信号以无线传输的方式发送至外部控制单元，从而解决了目前采用线缆连接真空压力传感器的真空助力器，在发动机机舱布置存在布线困难，线缆与接线头容易老化失效导致助力系统失效的问题。

另外，将真空压力传感器的主体结构置于真空助力器壳体内部，还优化了机舱布置空间，避免线束、管体摩擦或再干涉风险，降低零部件磨损速度。并且，由于采用的是无线传输信号，不再考虑真空压力传感器的布线设计，因此真空压力传感器在真空助力器上的安装位置也具有相当的灵活性。

基于前述实施例相同的发明构思，在另一个可选的实施例中，如图3所示，提供了一种制动助力的控制系统，应用于汽车，包括：

前述实施例中的真空助力器；

电子真空泵4，连接在真空助力器与外部控制单元3之间；

外部控制单元3用于接收真空压力传感器2发送的内外压力差值信号；并根据内外压力差值信号，控制电子真空泵4开始工作或停止工作。

可选的，控制系统还包括：继电器5，连接在电子真空泵4与外部控制单元3之间；继电器5通过断开以使真空电子泵停止工作，或吸合以使真空电子泵开始工作。

可选的，控制系统还包括：电源模组6，用于为控制系统供电。电源模组可选用蓄电池。

可选的，电子真空泵4与真空助力器通过真空管路连接，真空管路上设有单向阀7。单向阀7用于保证电子真空泵4与真空助力器之间的管路是单向气流管路。

图4示出了是本发明实施例制动助力控制系统工作过程：

输入信号：外部控制单元3(电控单元)接收到当前大气压力信号(电信号)和贴片型射频真空度传感器信号(无线高频信号)，外部控制单元3中的内部控制逻辑进行逻辑判断；

输出信号：主要通过电信号控制电子真空泵4继电器5的吸合和断开从而控制电子真空泵4的开启和关闭工作(电信号)。

总的来说，外部控制单元3(电控单元)接收到真空压力传感器2无线传输的内外压力差值信号后，判断当前真空助力器内部是否需要补充真空，若需要，则通过控制继电器5的吸合间接控制电子真空泵4开始抽气，当真空助力器内部真空度达到设定值时，外部控制单元3通过控制继电器5的断开间接控制电子真空泵4停止抽气。

基于前述实施例相同的发明构思，在另一个可选的实施例中，提供了一种制动助力的控制方法，应用于前述实施例中的制动助力控制系统，控制方法包括如下步骤：

S10：根据内外压力差值信号，判断真空助力器的内外压差与当前大气压力值之比是否大于第一阈值；

S21：若是，外部控制单元3控制电子真空泵4停止工作；

S22：若否，外部控制单元3控制电子真空泵4开始工作，在真空助力器的内外压差与当前大气压力值之比大于第二阈值时，外部控制单元3控制电子真空泵4停止工作。

可选的，第一阈值的取值为40％～60％，第二阈值的取值为70％～90％。

其中，结合前述实施例，一种可选的外部控制单元3的控制逻辑如图5所示：

接收到输入信号后，外部控制单元3判断贴片型射频真空度传感器信号(Vac，无线高频信号，压差信号)是否大于当前大气压力信号(Patm，电信号)的50％；

若是，则通过控制继电器5断开，间接控制电子真空泵4停止工作；

若否，则通过控制电子真空泵4继电器5吸合，间接控制电子真空泵4开始工作,在电子真空泵4工作期间外部控制单元3判断贴片形射频真空度传感器信号Vac是否大于当前大气压力信号Patm的80％，如果是，则通过控制继电器5断开，间接控制电子真空泵4停止工作；若否，则控制继电器5保持吸合状态，间接控制电子真空泵4继续工作。

通过本发明的一个或者多个实施例，本发明具有以下有益效果或者优点：

本发明提供了一种包括无线式真空压力传感器的真空助力器，其中，真空压力传感器的内壳体固定在真空助力器壳体的内表面，并与真空助力器的内部连通；真空压力传感器的外壳体固定在真空助力器壳体的外表面，并与外部环境连通；真空压力传感器芯片，设置在真空压力传感器内壳体之内；通过穿过真空助力器壳体、与外部连通的中部镂空的天线，既实现了真空助力器内外压差的测量，又支持将内外压力差值信号以无线传输的方式发送至外部控制单元，从而解决了目前采用线缆连接真空压力传感器的真空助力器，在发动机机舱布置存在布线困难，线缆与接线头容易老化失效导致助力系统失效的问题；另外，将真空压力传感器置于真空助力器壳体内部，还优化了机舱布置空间，避免线束、管体摩擦或再干涉风险，降低零部件磨损速度。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的普通技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种真空助力器，其特征在于，所述真空助力器壳体上设有真空压力传感器，所述真空压力传感器包括：

真空压力传感器内壳体，固定连接至所述真空助力器壳体的内表面，并与所述真空助力器的内部连通；

真空压力传感器外壳体，固定连接至所述真空助力器壳体的外表面，并与外部环境连通；

真空压力传感器芯片，设置在控制电路板上，所述控制电路板固定在所述真空压力传感器内壳体之内；所述控制电路板集成微型电池；

内部镂空的天线，一端连接所述控制电路板，另一端开口并穿过所述真空助力器壳体进入所述真空压力传感器外壳体的内部空间；

在所述真空助力器工作时，所述真空压力传感器芯片获取所述真空助力器的内外压力差值信号，并通过所述天线将所述内外压力差值信号以无线传输的方式发送至外部控制单元。

2.如权利要求1所述的真空助力器，其特征在于，所述真空压力传感器芯片为贴片型射频真空压力传感器芯片。

3.如权利要求1所述的真空助力器，其特征在于，所述天线为射频天线。

4.如权利要求1所述的真空助力器，其特征在于，还包括第一防水机构，所述第一防水机构设置在所述控制电路板与所述天线之间。

5.如权利要求1所述的真空助力器，其特征在于，还包括第二防水机构，所述第二防水机构设置在所述真空压力传感器外壳体的顶端。

6.如权利要求1所述的真空助力器，其特征在于，所述真空压力传感器内壳体、所述真空助力器壳体和所述真空压力传感器外壳体之间采用螺栓连接。

7.一种制动助力的控制系统，其特征在于，所述控制系统包括：

如权利要求1～6任一项所述的真空助力器；

电子真空泵，连接在所述真空助力器与外部控制单元之间；

所述外部控制单元用于接收所述真空压力传感器发送的所述内外压力差值信号；并根据所述内外压力差值信号，控制所述电子真空泵开始工作或停止工作。

8.如权利要求7所述的控制系统，其特征在于，所述控制系统还包括：

继电器，连接在所述电子真空泵与所述外部控制单元之间；所述继电器通过断开以使所述电子真空 泵停止工作，或吸合以使所述电子真空 泵开始工作。

9.如权利要求7所述的控制系统，其特征在于，所述控制系统还包括：电源模组，用于为所述控制系统供电。

10.一种制动助力的控制方法，其特征在于，应用于权利要求7所述的控制系统，所述控制方法包括：

根据所述内外压力差值信号，判断所述真空助力器的内外压差与当前大气压力值之比是否大于第一阈值；

若是，所述外部控制单元控制所述电子真空泵停止工作；

若否，所述外部控制单元控制所述电子真空泵开始工作，在所述真空助力器的内外压差与当前大气压力值之比大于第二阈值时，所述外部控制单元控制所述电子真空泵停止工作。

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