CN113635844B - 一种车用压缩空气智能集成控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新能源车用压缩空气智能集成控制系统，采用一个联合ECU来统一控制所有压缩空气集成系统包含：EAC电动空压机系统、APU电控空气干燥器、EPB电子驻车系统、电控总阀、电磁阀、冷凝器、ECAS空气悬挂、车门泵等辅助用气系统。本发明中电动空压机、电控空气干燥器、电子驻车制动系统、空气悬挂系统、车门泵等零件仅需具备其本身的机械功能，避免了单独模块EMC试验和其控制系统相关的高昂的研发费用，同时避免因零部件机械损坏，造成整体更换浪费控制器，并且集成集中冷却，大大避免原各子系统独立冷却系统结构，带来的管路连接臃肿问题，各部件可以联合协调控制更加高效节能。

Description

一种车用压缩空气智能集成控制系统

技术领域

本发明涉及汽车用气装置及管理系统领域，尤其涉及一种新能源车用压缩空气智能集成控制系统。

背景技术

一般的车用压缩空气智能集成控制系统主要部件涉及：压缩气源系统、空气处理系统、气制动系统、空气悬挂系统及车门泵等辅助用气系统，是新能源商用车的关键部件，其性能直接关系到整车运行性能和安全，目前新能源车辆普遍搭载的用气装置及控制系统主要由整车控制器、电动空压机、电控干燥器、电子驻车系统、空气悬挂系统、冷凝器、电磁阀、门泵等组成，其每零部件都带有独立或部分电控系统模块ECU与车辆VCU进行通信。其控制逻辑冗长、复杂，电子线路布置繁琐，且带有独立ECU的每个零部件成本高，体积大，安装便利性差。

近年来随着新能源商用车的快速发展，以及智能控制的模块化发展，小体积集成度更高、更加模块化的解决方案是必然的发展趋势，并且在成本、高效、节能等方面也提出了更高的要求。

发明内容

为了解决现有技术存在的上述缺陷，本发明提供一种集成式、体积小、成本低、高效节能安装方便且能最大限度地减小气路、冷却管路、系统模块机械部件及电路联接的更加高效的压缩空气智能集成控制系统。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种新能源车用压缩空气智能集成控制系统，包括整车VCU和联合ECU；所述联合ECU2集成压缩气源系统、空气处理系统、气制动系统、空气悬挂系统及辅助用气系统功能；整车VCU通过CAN与联合ECU通讯，联合ECU实现从气源的产生、空气处理到各用气执行部件联合协调控制工作，简化模块机械部件及功能，更加智能高效，具体如下：

控制电动空压机启停工作，并接收空压机电流、温度运行参数反馈；控制冷凝器上电磁阀工作实现排水卸荷功能；控制干燥器电磁阀通断，并接受压力信号反馈；控制电子驻车带电磁阀工作；接受电控总阀的制动信号；接收ECAS气囊的压力信号；接收高度传感器位置信号；控制ECAS电磁阀工作和门泵工作。

进一步地，联合ECU控制电动空压机智能启停的具体过程为：联合ECU上的气压传感器检测车辆气压制动系统压力，并根据压缩机工作负荷率适时调整，藉此实现电动空压机的智能启停；同时通过控制空压机电机的工作转速使空压机在最佳性能负荷率下工作，使空压机更加高效节能；并根据检测系统压力值对电动空压机进行多转速控制：

a.气压在零～起步压力：以第一转速RPM A运行并反馈气压过低警告；

b.起步压力～回关压力：以第二转速RPM B运行；

c.回关压力～切断压力：以第三转速RPM C运行；

d.如果检测到电动机温度高于温度设定值，则也可在转速RPM A～C之间降低运行转速，其中第一转速＞第二转速＞第三转速，转速设定值根据车辆实际运行情况调整；所述温度设定值根据实际运行工况情况调整，不得高于180度。

进一步地，起步压力、回关压力、切断压力值也可由整车VCU设定参数并且可以根据车辆运行情况实时调整，由联合ECU监控及执行，其中压力值可由电控空气干燥器内置压力传感器监测，回关、切断可由内置电磁阀开关执行。

进一步地，联合ECU控制冷凝器智能排水的具体过程为：联合ECU接收空压机排气管路温度传感器监测到制动系统气体温度及整车环境温度，适时调整冷凝器的电磁阀开/关排水时间。

进一步地，联合ECU控制电控干燥器智能再生的具体过程为：联合ECU实时监测电控干燥器上压力读取装置的反馈信息后，通过协作电动空压机延时启停，并通过控制干燥电磁阀启闭，从而实现卸荷、回流反冲再生、重新供气功能，冬天联合ECU协作空压机利用自身高排气温度实现加热功能，并且在压缩达到系统切断压力时，此时打开电控干燥器电磁阀，适时调整关闭空压机时间，获得大气流充分反冲分子筛，排出水汽，从跟本上解决因结冰堵住气道的可能；并且联合ECU通过检测空压机排气量、排气温运行参数度，实时调整干燥器气流反冲分子筛再生时间，实现智能再生。

进一步地，联合ECU、高度传感器、ECAS电磁阀、气囊的气压传感器组成ECAS空气悬挂系统；高度传感器测量底盘高度信号，传递给联合ECU，联合ECU同时接收车速、制动状态、车门状态、气压信号，联合ECU综合所有输入信息，以及内部的控制参数和高度控制指标，激发ECAS电磁阀的相应动作，组成一个闭环控制系统，实现对各个气囊充放气，调节底盘到达目标高度；并且联合ECU2可以通过空气悬挂上的气压传感器、高度传感器，间接监测到整车重量、重心变化，从而联动制动系统，实现智能化联合控制，调整制动系统压力。

进一步地，门泵由联合ECU控制，当收到到驾驶员关闭或开启指令时，联合ECU可联动空气悬挂系统功能，当达到车门开启的同时，靠近车门一侧降低高度，方便乘客上下车，并且空气悬挂升起车门自动关闭，提升安全性。

进一步地，联合ECU控制电子驻车工作，并与整车VCU通讯，实现停车自动驻车功能防止溜车，同时联合ECU接收电控总阀制动踏板信号，突发制动失效情况下，实现辅助紧急制动功能。

本发明的有益效果：本发明中电动空压机、电控空气干燥器、电子驻车制动系统、空气悬挂系统、车门泵等零件仅需具备其本身的机械功能，大大简化各系统冗余机械部件，避免了单独模块EMC试验和其控制系统相关的高昂的研发费用，同时避免因零部件机械损坏，造成整体更换浪费控制器，并且集成集中冷却，大大避免原各子系统独立冷却系统结构，带来的管路连接臃肿问题，各部件可以联合协调控制更加高效节能。

附图说明

图1控制系统模块原理图；

图2控制系统部件组成图；

图3控制系统整车布置图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明具体实施方式作进一步详细说明。

如图1所示，本发明提供了一种新能源车用压缩空气智能集成控制系统，联合ECU2集成了压缩气源系统、空气处理系统、气制动系统、空气悬挂系统及车门泵等辅助用气系统功能，并与整车控制器VCU进行通信，采用集中管理，联合控制协调各部件工作，从气源的产生、空气处理到各用气执行部件，实时调整各部件运行参数，更加高效节能，并且各部件只需机械执行功能，提升可靠性的同时更加经济。

如图3所示，本发明采用一个联合ECU来统一控制所有压缩空气管理系统包含：EAC电动空压机系统、APU电控空气干燥器、EPB电子驻车系统、电控总阀、电磁阀、冷凝器、ECAS空气悬挂、车门泵等辅助用气系统。联合ECU可以自己独立放置，也可以与电控空气干燥器或电子驻车系统或电动空压机等集成在一起，以最大程度地减少气路或电子线路。联合ECU涵盖了电动空压机控制系统，电子驻车系统，空气悬挂系统，电子空气处理单元等其当前ECU的所有功能，并包括控制器的保护功能(故障代码/控制器的诊断功能)。

实施方式如图2所示：整车VCU1通过CAN与联合ECU2通讯，联合ECU2控制电动空压机3启停工作，并接收空压机电流、温度等运行参数反馈；联合ECU控制冷凝器4上电磁阀工作实现排水卸荷功能；联合ECU控制干燥器5电磁阀通断，并接受压力信号反馈；联合ECU控制电子驻车6带电磁阀工作；联合ECU控制接受电控总阀7的制动信号；联合ECU接收ECAS气囊8的汽压力信号；联合ECU接收高度传感器10位置信号；联合ECU控制ECAS电磁阀11工作；联合ECU控制门泵9工作；从而实现从气源的产生、空气处理到各用气执行部件联合协调控制工作。

智能联动控制工作说明：

电动空压机3智能运行：联合ECU2上的气压传感器检测车辆气压制动系统压力，并根据压缩机工作负荷率适时调整，藉此实现电动空压机的智能启停；同时通过控制空压机电机的工作转速使空压机在最佳性能负荷率下工作，使空压机更加高效节能。例如可根据条件对电动空压机进行多转速控制：

检测系统压力值例如：

a.气压在零～起步压力：以第一转速RPM A运行并反馈气压过低警告

b.起步压力～回关压力：以第二转速RPM B运行；

c.回关压力～切断压力：以第三转速RPM C运行；

d.如果检测到电动机温度高于温度设定值，则也可在转速RPM A～C之间降低运行转速，其中第一转速＞第二转速＞第三转速，转速设定值根据车辆实际运行情况调整；所述温度设定值根据实际运行工况情况调整，不得高于180度。

起步压力，回关压力，切断压力值也可由整车VCU1设定参数并且可以根据车辆运行情况实时调整，由联合ECU2监控及执行，其中压力值可由电控空气干燥器5内置压力传感器监测，回关、切断可由内置电磁阀开关执行。

冷凝器4智能排水：联合ECU2接收空压机排气管路温度传感器监测到制动系统气体温度及整车环境温度，适时调整冷凝器4的电磁阀开/关排水时间，例如检测气体温度过高，此时产生的冷凝水较多，适时延长电磁阀开启排水时间；例如检测环境温度过低，存在冷凝水结冰风险，此时无需像传统冷凝器上布置加热系统，只需通过延长空压机关闭时间，打开冷凝器电磁阀反冲外排冷凝水避免结冰的风险。

电控干燥器5智能再生：传统干燥器存在体积大、设计繁琐、分子筛易失效等行业技术瓶颈和使用寿命短维修频次与费用高的顽疾，并且需要加热系统避免冬天分子筛及管路结冰堵住气道管路。本发明采用联合ECU2控制实时监测电控干燥器5上压力读取装置的反馈信息后，通过协作电动空压机延时启停，并通过控制干燥电磁阀启闭，从而实现卸荷、回流反冲再生、重新供气等功能，并且无需干燥器加热系统，冬天联合ECU2协作空压机利用自身高排气温度实现加热功能，并且在压缩达到系统切断压力时，此时打开电控干燥器5电磁阀，适时调整关闭空压机时间，获得大气流充分反冲分子筛，排出水汽，从跟本上解决了因结冰堵住气道的可能。并且联合ECU通过检测空压机运行参数如排气量、排气温度，实时调整干燥器气流反冲分子筛再生时间，实现智能再生，提升干燥效率，更加高效节能，并延长分子筛的使用寿命，解决了使用寿命短维修频次与费用高的顽疾。

智能空气悬挂：

ECAS空气悬挂系统由联合ECU2、高度传感器10、ECAS电磁阀11、气囊8的气压传感器等组成。高度传感器10测量底盘高度信号，传递给联合ECU2，联合ECU2同时接收其它信号，如车速、制动状态、车门状态、气压等，联合ECU2综合所有输入信息，以及内部的控制参数和高度控制指标，激发ECAS电磁阀11的相应动作，组成一个闭环控制系统，实现对各个气囊充放气，调节底盘到达目标高度。并且联合ECU2可以通过空气悬挂上的气压传感器、高度传感器，间接监测到整车重量、重心变化，从而联动制动系统，实现智能化联合控制，调整制动系统压力：起步压力，回关压力，切断压力等设定值，例如随着整车货物重量增加，此时可以调整增大制动系统压力设定值，从而获得更大的制动力，使得行车制动更加高效安全。并具备紧急制动预碰撞悬挂高度调节功能极大提升安全性。

智能车门系统：

例如公交客车、商务大巴等车辆采用气动门，门泵9可由联合ECU2控制，当收到到驾驶员关闭或开启指令时，联合ECU2可联动空气悬挂系统功能，例如达到车门开启的同时，靠近车门一侧降低高度，方便乘客上下车，并可做到空气悬挂升起车门自动关闭，提升安全性。

智能驻车：

联合ECU2控制电子驻车阀6工作，并与整车VCU1通讯，可实现停车自动驻车功能防止溜车，联合ECU2并且可接收电控总阀制动踏板信号，突发制动失效情况下，可实现辅助紧急制动功能。

本发明通过一种更高效联合控制策略，大大简化各模块冗余机械部件及功能，系统中各模块更加高效可靠，例如干燥器上无需再布置传统干燥器的加热模块来防止积水结冰，冬天联合ECU可协作空压机利用自身高排气温度实现加热功能，并且在压缩达到系统切断压力时，此时打开电控干燥器电磁阀，适时调整关闭空压机时间，获得大气流充分反冲分子筛，排出水汽，从跟本上解决因结冰堵住气道的可能；并且联合ECU通过检测空压机排气量、排气温运行参数度，实时调整干燥器气流反冲分子筛再生时间，实现智能再生。实现一种集成式、体积小、成本低、高效节能安装方便且能最大限度地减小气路、冷却管路、系统模块机械部件及电路联接的更加高效的压缩空气智能集成控制系统。

上述实施例用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种新能源车用压缩空气智能集成控制系统，其特征在于，包括整车VCU和联合ECU；所述联合ECU集成压缩气源系统、空气处理系统、气制动系统、空气悬挂系统及辅助用气系统功能；整车VCU通过CAN与联合ECU通讯，联合ECU实现从气源的产生、空气处理到各用气执行部件联合协调控制工作，具体如下：

控制电动空压机启停工作，并接收空压机电流、温度运行参数反馈；控制冷凝器上电磁阀工作实现排水卸荷功能；控制干燥器电磁阀通断，并接受压力信号反馈；控制电子驻车带电磁阀工作；接受电控总阀的制动信号；接收ECAS气囊的压力信号；接收高度传感器位置信号；控制ECAS电磁阀工作和门泵工作；

联合ECU控制电动空压机智能启停的具体过程为：联合ECU上的气压传感器检测车辆气压制动系统压力，并根据压缩机工作负荷率适时调整，藉此实现电动空压机的智能启停；同时通过控制空压机电机的工作转速使空压机在最佳性能负荷率下工作，使空压机更加高效节能；并根据检测系统压力值对电动空压机进行多转速控制：

a.气压在零～起步压力：以第一转速RPM A运行并反馈气压过低警告；

b.起步压力～回关压力：以第二转速RPM B运行；

c.回关压力～切断压力：以第三转速RPM C运行；

d.如果检测到电动机温度高于温度设定值，则也可在转速RPM A～C之间降低运行转速，其中第一转速＞第二转速＞第三转速，转速设定值根据车辆实际运行情况调整；所述温度设定值根据实际运行工况情况调整，不得高于180摄氏度。

2.根据权利要求1所述的一种新能源车用压缩空气智能集成控制系统，其特征在于，起步压力值、回关压力值、切断压力值由整车VCU设定参数并且根据车辆运行情况实时调整，由联合ECU监控及执行，其中压力值由电控空气干燥器内置压力传感器监测，回关、切断由内置电磁阀开关执行。

3.根据权利要求1所述的一种新能源车用压缩空气智能集成控制系统，其特征在于，联合ECU控制冷凝器智能排水的具体过程为：联合ECU接收空压机排气管路温度传感器监测到制动系统气体温度及整车环境温度，适时调整冷凝器的电磁阀开/关排水时间。

4.根据权利要求1所述的一种新能源车用压缩空气智能集成控制系统，其特征在于，联合ECU控制电控干燥器智能再生的具体过程为：联合ECU实时监测电控干燥器上压力读取装置的反馈信息后，通过协作电动空压机延时启停，并通过控制干燥电磁阀启闭，从而实现卸荷、回流反冲再生、重新供气功能，冬天联合ECU协作空压机利用自身高排气温度实现加热功能，并且在压缩达到系统切断压力时，此时打开电控干燥器电磁阀，适时调整关闭空压机时间，获得大气流充分反冲分子筛，排出水汽；并且联合ECU通过检测空压机排气量、排气温运行参数度，实时调整干燥器气流反冲分子筛再生时间，实现智能再生。

5.根据权利要求1所述的一种新能源车用压缩空气智能集成控制系统，其特征在于，联合ECU、高度传感器、ECAS电磁阀、气囊的气压传感器组成ECAS空气悬挂系统；高度传感器测量底盘高度信号，传递给联合ECU，联合ECU同时接收车速、制动状态、车门状态、气压信号，联合ECU综合所有输入信息，以及内部的控制参数和高度控制指标，激发ECAS电磁阀的相应动作，组成一个闭环控制系统，实现对各个气囊充放气，调节底盘到达目标高度；并且联合ECU可以通过空气悬挂上的气压传感器、高度传感器，间接监测到整车重量、重心变化，从而联动制动系统，调整制动系统压力。

6.根据权利要求5所述的一种新能源车用压缩空气智能集成控制系统，其特征在于，门泵由联合ECU控制，当收到到驾驶员关闭或开启指令时，联合ECU可联动空气悬挂系统功能，当达到车门开启的同时，靠近车门一侧降低高度，并且空气悬挂升起车门自动关闭。

7.根据权利要求1所述的一种新能源车用压缩空气智能集成控制系统，其特征在于，联合ECU控制电子驻车工作，并与整车VCU通讯，实现停车自动驻车功能防止溜车，同时联合ECU接收电控总阀制动踏板信号，突发制动失效情况下，实现辅助紧急制动功能。