TWI498241B - Electronic vacuum brake assist system - Google Patents

Description

電子式真空煞車助力系統

本發明是有關於一種煞車助力系統，特別是指一種電子式真空煞車助力系統。

參閱圖1，習知的一種煞車助力系統，適用於包括一煞車倍力器11的電動車，該煞車助力系統包括一連通該煞車倍力器11的真空管單元12、一連通該真空管單元12的電動真空泵13、一設置於該真空管單元12的機械式壓力感測器14、一電連接該電動真空泵13與該機械式壓力感測器14的機械式繼電器15，及一提供電源的電瓶16。

當使用者踩下煞車，該機械式壓力感測器14感測到該真空管單元12內的壓力不低於一設定目標值時，直接控制該機械式繼電器15切換，使該電動真空泵13電連接至該電瓶16而開始運作，該電動真空泵13對該真空管單元12抽取氣體，使該真空管單元12內的壓力能低於該設定目標值，而使該煞車倍力器11能夠正常運作。

一般該機械式壓力感測器14的精準度不高，無法提供精確的資訊，僅可得知高於或低於該設定目標值以供切換，而不能作較準確的控制。

當該電動真空泵13故障，或是因為該電動真空泵13周邊的電路失效而導致該電動真空泵13無法正常運作時，會使得該真空管單元12內的壓力無法下降至低於該設定目標值，而導致該煞車倍力器11的運作異常，車輛無法正常 減速，而駕駛人在踩下煞車踏板前都無法得知煞車已經故障，不但對駕駛人及乘客十分危險，亦形成道路安全的隱憂。

因此，本發明之目的，即在提供一種具有精確壓力控制及失效偵測防護的電子式真空煞車助力系統。

於是，本發明電子式真空煞車助力系統，適用於一電動車，該電動車包括一煞車倍力器、一連通該煞車倍力器的真空管單元，及一提供電源的電瓶，該電子式真空煞車助力系統包含一煞車單元、一真空泵單元、一電子式壓力感測單元、一電子控制單元，及一故障顯示單元。

該煞車單元連接該煞車倍力器，並於使用者煞車時輸出一煞車訊號。

該真空泵單元包括一連通該真空管單元並受一運轉訊號驅動的電動真空泵。

該電子式壓力感測單元設置於該真空管單元，用以偵測該真空管單元內的真空度。

該電子控制單元分別電連接該煞車單元、該電動真空泵，及該電子式壓力感測單元，並包括一電壓感測器、一電流感測器，及一分別電連接該電壓感測器及該電流感測器的主控制器，該主控制器分別於不同的失效防護模式及不同的系統作動模式間切換，並在切換至一初始系統作動模式後，於該真空管單元內的真空度低於一設定目標值時輸出該運轉訊號至該電動真空泵。

該故障顯示單元電連接該電子控制單元，用以顯示故障訊息。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之一個較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。

參閱圖2與圖3，本發明電子式真空煞車助力系統之較佳實施例適用於一電動車9，該電動車9包括一煞車倍力器91、一連通該煞車倍力器91的真空管單元92，及一提供電源的電瓶93，該電子式真空煞車助力系統包含一煞車單元2、一真空泵單元3、一電子式壓力感測單元4、一電子控制單元5、一故障顯示單元6，及一超級電容7。

該煞車單元2連接該煞車倍力器91，並於使用者踩下煞車踏板時輸出一煞車訊號。

該真空泵單元3包括一連通該真空管單元92並受一運轉訊號驅動的電動真空泵31、一連通該真空管單元92並受該運轉訊號驅動的備用電動真空泵32，及二單向閥33，該電動真空泵31具有一泵浦馬達311，該等單向閥33分別設置於該真空管單元92與該電動真空泵31及該備用電動真空泵32之間，以避免位於該電動真空泵31及該備用電動真空泵32側的氣體朝該真空管單元92流入。

該電子式壓力感測單元4設置於該真空管單元92，用以偵測該真空管單元92內的真空度。

該電子控制單元5分別電連接該煞車單元2、該電動真 空泵31、該備用電動真空泵32、該電子式壓力感測單元4，及該故障顯示單元6，並包括一電連接該電瓶93的電壓感測器51、一電連接該泵浦馬達311的電流感測器52、一分別電連接該電壓感測器51及該電流感測器52的主控制器53，及一電連接該主控制器53的計時器54，該主控制器53分別於不同的失效防護模式及不同的系統作動模式間切換。

該故障顯示單元6用以顯示故障訊息，並包括一真空管故障顯示燈61、一電瓶電壓故障顯示燈62、一真空泵故障顯示燈63、一繼電器故障顯示燈64，及一開關故障顯示燈65。

參閱圖2、圖3與圖4，系統初始時，該主控制器53處於一初始系統作動模式，此時該主控制器53透過該電子式壓力感測單元4偵測該真空管單元92內部的真空度，並於該真空管單元92內的真空度低於一設定目標值時輸出該運轉訊號至該電動真空泵31，驅動該電動真空泵31運轉以將該真空管單元92內的氣體抽出而提高真空度，該電動真空泵31開始運轉後，啟動該計時器54開始計時，該計時器54開始計時後，該主控制器53會判斷該煞車訊號，當該主控制器53有收到該煞車訊號時，會將該計時器54歸零，若該主控制器53沒有收到該煞車訊號，該計時器54便持續計時，並於計時時間大於一時間門檻值時，由該主控制器53控制該電動真空泵31停止運轉。

參閱圖2、圖3與圖5，該主控制器53切換至一真空 管失效防護模式後，於無接收該煞車訊號時計算真空度下降斜率，當真空度下降斜率大於一第一斜率門檻值並小於一第二斜率門檻值時，表示該真空管單元92有破損，該主控制器53控制該真空管故障顯示燈61亮起，並切換至一第一系統作動模式，此時該主控制器53在真空度低於該設定目標值時輸出該運轉訊號，並同時驅動該電動真空泵31及該備用電動真空泵32開始運轉，以加速抽取氣體達到該設定目標值，若是系統中並未設置該備用電動真空泵32，則該主控制器53僅驅動該電動真空泵31開始運轉。

當真空度下降斜率大於該第二斜率門檻值時，即表示該真空管單元92破損嚴重，該主控制器53控制該真空管故障顯示燈61亮起，並切換至一第二系統作動模式，此時該主控制器53於接收該煞車訊號時才輸出該運轉訊號，並同時驅動該電動真空泵31及該備用電動真空泵32開始運轉，若是系統中並未設置該備用電動真空泵32，則該主控制器53僅驅動該電動真空泵31開始運轉。

由於此時該真空管單元92破損嚴重，真空度會持續低於該設定目標值，因此改於接收該煞車訊號時才輸出該運轉訊號，可避免該電動真空泵31高頻率的運轉引起過熱現象。

參閱圖3與圖6，為該真空管失效防護模式的另一樣態，於此樣態中，該主控制器53於切換至該真空管失效防護模式後，控制該計時器54於該電動真空泵31運轉後開始計時，並於計時時間超過該時間門檻值時，控制該真空管 故障顯示燈61亮起，並切換至該第二系統作動模式。

參閱圖3與圖7，該主控制器53切換至一電瓶電壓失效防護模式後，控制該電壓感測器51偵測該電瓶93的電壓，並於該電壓感測器51偵測到電壓過高或過低時，控制該電瓶電壓故障顯示燈62亮起，並啟動該超級電容7釋放備用電源。

參閱圖3與圖8，該主控制器53切換至一真空泵失效防護模式後，控制該電流感測器52偵測該泵浦馬達311的電流，並於該電流感測器52偵測到異常電流時，控制該真空泵故障顯示燈63亮起，並啟用該備用電動真空泵32，若是系統中並未設置該備用電動真空泵32，則該主控制器53僅控制該真空泵故障顯示燈63亮起。

其中，當電流過大時，表示該泵浦馬達311內部線圈燒毀，電流過小時，表示該泵浦馬達311內部碳刷脫落，沒有電流時，表示該泵浦馬達311控制線脫落或是斷裂。

參閱圖3與圖9，本發明電子式真空煞車助力系統還包含一開關單元8，該開關單元8包括二分別電連接該電動真空泵31及該備用電動真空泵32且受該電子控制單元5控制的開關元件81，及二分別電連接該等開關元件81並受該電子控制單元5控制的繼電器82，若是系統中並未設置該備用電動真空泵32，本發明電子式真空煞車助力系統亦可只包括一電連接該電動真空泵31並受該電子控制單元5控制的開關元件81，及一電連接該開關元件81並受該電子控制單元5控制的繼電器82。

由於該開關元件81與該繼電器82的排列方式為串聯，因此要驅動該電動真空泵31必須同時啟動該開關元件81與該繼電器82，只要其中一個為關閉狀態，該電動真空泵31即無法運作。

參閱圖3、圖10與圖11，該主控制器53切換至一電源失效防護模式後，先確認該繼電器82是否啟動，由於該繼電器82及該開關元件81於初始時皆應為未啟動，因此若回授訊號為未啟動(回授訊號=1)，則表示該繼電器82正常，否則為異常，接著啟動該繼電器82，並再次確認該繼電器82是否啟動，若回授訊號為啟動(回授訊號≠1)，即為正常，否則為異常，接著再測試是否有電流出現，若無電流導通，即表示該開關元件81尚未啟動，判定為正常，否則為異常。當該繼電器82的回授訊號及該開關元件81的電流異常時，該主控制器53分別控制該繼電器故障顯示燈64及該開關故障顯示燈65亮起，並視下述情況啟用該備用電動真空泵32，若是系統中並未設置該備用電動真空泵32，則該主控制器53僅控制該繼電器故障顯示燈64及該開關故障顯示燈65亮起。

其中，該繼電器82的損壞方式主要為因接點積碳而斷路，及因接點燒結而短路，該開關元件81通常使用金氧半場效電晶體(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，簡寫為MOSFET)構成，金氧半場效電晶體的損壞方式主要為因燒毀而短路與斷路。

當該繼電器82因接點燒結短路而無法關閉時，仍可藉 由該開關元件81來控制該電動真空泵31是否運轉，維持本系統正常功能，當該繼電器82因接點積碳斷路而無法開啟時，會導致該主控制器53無法控制該電動真空泵31運轉，此時便需啟動該備用電動真空泵32。

當該開關元件81的金氧半場效電晶體燒毀短路而無法關閉時，仍可藉由該繼電器82來控制該電動真空泵31是否運轉，維持本系統正常功能，當該開關元件81的金氧半場效電晶體斷路而無法開啟時，會導致該主控制器53無法控制該電動真空泵31運轉，此時便需啟動該備用電動真空泵32。

值得一提的是，該真空管故障顯示燈61、該電瓶電壓故障顯示燈62、該真空泵故障顯示燈63、該繼電器故障顯示燈64，及該開關故障顯示燈65亦可合併為單一個故障顯示燈，當上述失效情形發生時，該主控制器53即控制該故障顯示燈亮起。

經由以上的說明，可將本發明的優點歸納如下：

一、藉由使用該電子式壓力感測單元4替代習知技術的機械式壓力感測器，可精確回傳該真空管單元92內的真空度，再搭配該電子控制單元5計算與判斷，可於車輛煞車過程中準確控制提供該煞車倍力器91所需之真空度。

二、藉由該主控制器53於該真空管失效防護模式、該電瓶電壓失效防護模式、該真空泵失效防護模式，及該電源失效防護模式之間切換，可主動偵測並主動告知使用者煞車助力系統中各項功能狀態是否正常，可提醒使用者是 否需要維修，並可即時提供故障訊息以供使用者應變，可保障使用者的行車安全及道路安全。

三、藉由該主控制器53於該初始系統作動模式、該第一系統作動模式，及該第二系統作動模式之間切換，可視情況調整及分配該電動真空泵31及該備用電動真空泵32的運轉時間，避免高頻率的運轉引起過熱現象，除可避免該電動真空泵31及該備用電動真空泵32損壞，更加強了使用者的行車安全。

綜上所述，本發明可主動偵測並即時提供故障訊息，具有精確壓力控制及失效偵測防護的功效，故確實能達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

2‧‧‧煞車單元

3‧‧‧真空泵單元

31‧‧‧電動真空泵

311‧‧‧泵浦馬達

32‧‧‧備用電動真空泵

33‧‧‧單向閥

4‧‧‧電子式壓力感測單元

5‧‧‧電子控制單元

51‧‧‧電壓感測器

52‧‧‧電流感測器

53‧‧‧主控制器

54‧‧‧計時器

6‧‧‧故障顯示單元

61‧‧‧真空管故障顯示燈

62‧‧‧電瓶電壓故障顯示燈

63‧‧‧真空泵故障顯示燈

64‧‧‧繼電器故障顯示燈

65‧‧‧開關故障顯示燈

7‧‧‧超級電容

8‧‧‧開關單元

81‧‧‧開關元件

82‧‧‧繼電器

9‧‧‧電動車

91‧‧‧煞車倍力器

92‧‧‧真空管單元

93‧‧‧電瓶

圖1是習知一種煞車助力系統的示意圖；圖2是本發明電子式真空煞車助力系統之一較佳實施例的示意圖；圖3是該較佳實施例的電路方塊圖；圖4是一流程圖，說明該較佳實施例的一主控制器於一初始系統作動模式；圖5是一流程圖，說明該較佳實施例的該主控制器於一真空管失效防護模式； 圖6是一流程圖，說明該真空管失效防護模式的另一樣態；圖7是一流程圖，說明該較佳實施例的該主控制器於一電瓶電壓失效防護模式；圖8是一流程圖，說明該較佳實施例的該主控制器於一真空泵失效防護模式；圖9是一示意圖，說明該較佳實施例的一開關單元；圖10是一流程圖，說明該較佳實施例的該主控制器於一電源失效防護模式；及圖11是一流程圖，說明該電源失效防護模式。

2‧‧‧煞車單元

3‧‧‧真空泵單元

31‧‧‧電動真空泵

311‧‧‧泵浦馬達

32‧‧‧備用電動真空泵

4‧‧‧電子式壓力感測單元

5‧‧‧電子控制單元

51‧‧‧電壓感測器

52‧‧‧電流感測器

53‧‧‧主控制器

54‧‧‧計時器

6‧‧‧故障顯示單元

61‧‧‧真空管故障顯示 燈

62‧‧‧電瓶電壓故障顯示燈

63‧‧‧真空泵故障顯示燈

64‧‧‧繼電器故障顯示燈

65‧‧‧開關故障顯示燈

7‧‧‧超級電容

8‧‧‧開關單元

81‧‧‧開關元件

82‧‧‧繼電器

93‧‧‧電瓶

Claims (12)

1. 一種電子式真空煞車助力系統，適用於一電動車，該電動車包括一煞車倍力器、一連通該煞車倍力器的真空管單元，及一提供電源的電瓶，該電子式真空煞車助力系統包含：一煞車單元，連接該煞車倍力器，並於使用者煞車時輸出一煞車訊號；一真空泵單元，包括一連通該真空管單元並受一運轉訊號驅動的電動真空泵；一電子式壓力感測單元，設置於該真空管單元，用以偵測該真空管單元內的真空度；一電子控制單元，分別電連接該煞車單元、該電動真空泵，及該電子式壓力感測單元，並包括一電壓感測器、一電流感測器，及一分別電連接該電壓感測器及該電流感測器的主控制器，該主控制器分別於不同的失效防護模式及不同的系統作動模式間切換，並在切換至一初始系統作動模式後，於該真空管單元內的真空度低於一設定目標值時輸出該運轉訊號至該電動真空泵；及一故障顯示單元，電連接該電子控制單元，用以顯示故障訊息。
2. 根據申請專利範圍第1項所述之電子式真空煞車助力系統，其中，該主控制器切換至一第一系統作動模式後，於該真空管單元內的真空度低於該設定目標值時輸出該運轉訊號。
3. 根據申請專利範圍第2項所述之電子式真空煞車助力系統，其中，該主控制器切換至一第二系統作動模式後，於接收該煞車訊號時輸出該運轉訊號。
4. 根據申請專利範圍第3項所述之電子式真空煞車助力系統，其中，該真空泵單元還包括一連通該真空管單元並電連接該電子控制單元且受該運轉訊號驅動的備用電動真空泵。
5. 根據申請專利範圍第3項及第4項中任一項所述之電子式真空煞車助力系統，其中，該故障顯示單元包括一真空管故障顯示燈，該主控制器切換至一真空管失效防護模式後，於接收該煞車訊號時計算真空度下降斜率，且於真空度下降斜率大於一第一斜率門檻值並小於一第二斜率門檻值時，控制該真空管故障顯示燈亮起，並切換至該第一系統作動模式，於該真空度下降斜率大於該第二斜率門檻值時，控制該真空管故障顯示燈亮起，並切換至該第二系統作動模式。
6. 根據申請專利範圍第3項及第4項中任一項所述之電子式真空煞車助力系統，其中，該故障顯示單元包括一真空管故障顯示燈，且該電子控制單元還包括一電連接該主控制器的計時器，該主控制器切換至一真空管失效防護模式後，控制該計時器於該電動真空泵運轉後開始計時，並於計時時間超過一時間門檻值時，控制該真空管故障顯示燈亮起，並切換至該第二系統作動模式。
7. 根據申請專利範圍第1項所述之電子式真空煞車助力系 統，其中，該故障顯示單元包括一電瓶電壓故障顯示燈，且該電壓感測器電連接該電瓶，該主控制器切換至一電瓶電壓失效防護模式後，控制該電壓感測器偵測該電瓶的電壓，並於該電壓感測器偵測到異常電壓時，控制該電瓶電壓故障顯示燈亮起。
8. 根據申請專利範圍第7項所述之電子式真空煞車助力系統，還包含一超級電容，該主控制器於該電壓感測器偵測到異常電壓時，啟動該超級電容釋放備用電源。
9. 根據申請專利範圍第1項所述之電子式真空煞車助力系統，其中，該故障顯示單元包括一真空泵故障顯示燈，且該電動真空泵具有一電連接該電流感測器的泵浦馬達，該主控制器切換至一真空泵失效防護模式後，控制該電流感測器偵測該泵浦馬達的電流，並於該電流感測器偵測到異常電流時，控制該真空泵故障顯示燈亮起。
10. 根據申請專利範圍第1項所述之電子式真空煞車助力系統，還包含一開關單元，該開關單元包括一電連接該電動真空泵並受該電子控制單元控制的開關元件，及一電連接該開關元件並受該電子控制單元控制的繼電器，該故障顯示單元包括一繼電器故障顯示燈，及一開關故障顯示燈，該主控制器切換至一電源失效防護模式後，分別控制該繼電器及該開關元件切換，並分別於該繼電器的回授訊號及該開關元件的電流異常時控制該繼電器故障顯示燈及該開關故障顯示燈亮起。
11. 根據申請專利範圍第1項所述之電子式真空煞車助力系 統，還包含一開關單元，且該真空泵單元還包括一連通該真空管單元並電連接該電子控制單元且受該運轉訊號驅動的備用電動真空泵，該開關單元包括二分別電連接該電動真空泵及該備用電動真空泵且受該電子控制單元控制的開關元件，及二分別電連接該等開關元件並受該電子控制單元控制的繼電器。
12. 根據申請專利範圍第1項所述之電子式真空煞車助力系統，其中，該真空泵單元還包括二單向閥，及一連通該真空管單元並電連接該電子控制單元且受該運轉訊號驅動的備用電動真空泵，該等單向閥分別設置於該真空管單元與該電動真空泵及該備用電動真空泵之間，以避免位於該電動真空泵及該備用電動真空泵側的氣體朝該真空管單元流入。