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一种电动汽车空压机控制系统及其控制方法

阅读:298发布:2023-03-11

专利汇可以提供一种电动汽车空压机控制系统及其控制方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种电动 汽车 空压机控制系统及方法,系统包括控制单元、执行机构、 活塞 式空压机、储气罐和压 力 传感器 ,活塞式空压机与储气罐的空气充入口连接, 压力传感器 安装在储气罐内、用于实时感应储气罐内空气压力,压力传感器输出端与控制单元输入端连接,控制单元输出端经执行机构与活塞式空压机连接。控制方法通过控制单元将储气罐内空气压力值与预先储存设定的压力 阀 值进行比较,判断压缩空气是否充足,控制单元发出控制 信号 通过执行机构使活塞式空压机启停,使得储气罐内空气压力维持在一定的范围内。本发明在保证供给足够的压缩空气的同时有效地避免了空压机的无效运转,减少了电量损耗;同时增设消声器和 隔音 罩提高整车舒适性。,下面是一种电动汽车空压机控制系统及其控制方法专利的具体信息内容。

1.一种电动汽车空压机控制系统,其特征在于,包括控制单元、执行机构、活塞式空压机、储气罐和压传感器,活塞式空压机与储气罐的空气充入口连接,压力传感器安装在储气罐内、用于实时感应储气罐内空气压力,压力传感器输出端与控制单元输入端连接,控制单元输出端经执行机构与活塞式空压机连接,控制单元用于根据储气罐中压力传感器检测的压力信号通过执行机构控制活塞式空压机的运转与否。
2.根据权利要求1所述的电动汽车空压机控制系统,其特征在于,所述活塞式空压机的进排气道中还设置有抗性消音器,所述抗性消音器由突变界面的管和室相互组合构成。
3.根据权利要求1所述的电动汽车空压机控制系统,其特征在于,所述活塞式空压机的外围设置有隔音罩,隔声罩的外壳由不透气的金属材料组成,隔声罩的中间为阻尼层,隔声罩的内层装有吸声材料。
4.根据权利要求1所述的电动汽车空压机控制系统,其特征在于,所述执行机构采用小型电动机或电磁离合器
5.根据权利要求1所述的电动汽车空压机控制系统,其特征在于,所述压力传感器采用电阻式压力传感器。
6.一种权利要求1~5任意之一所述的电动汽车空压机控制系统的控制方法,其特征在于,包括如下步骤:
1)首先控制系统初始化;
2)电动汽车在行驶过程中,活塞式空压机向储气罐充入空气;
3)安装在储气罐中的压力传感器实时检测储气罐内空气压力,并将储气罐内空气压力值传递至控制单元;
4)控制单元将储气罐内空气压力值与预先储存设定的压力值进行比较,判断压缩空气是否充足,若储气罐内空气压力值大于压力阀值的上限值,即压缩空气充足,控制单元发出控制信号通过执行机构使活塞式空压机停止运转,不再压缩空气,停止向储气罐中充入空气;若储气罐内空气压力值小于压力阀值的下限值,即压缩空气不足,控制单元发出控制信号通过执行机构使活塞式空压机运转压缩空气,向储气罐中充入空气;如此循环往复,储气罐中气压不足时,活塞式空压机运转,储气罐充满时,活塞式空压机停止运转,使得储气罐内空气压力维持在一定的范围内。
7.根据权利要求6所述的电动汽车空压机控制系统的控制方法,其特征在于,所述压力阀值的上限值约为0.8MPa,下限值约为0.6MPa。

说明书全文

一种电动汽车空压机控制系统及其控制方法

技术领域

[0001] 本发明涉及电动汽车空压机控制领域,具体涉及一种电动汽车空压机控制系统及其控制方法。

背景技术

[0002] 汽车空压机是汽车气动系统的动来源,主要用于为气压制动系统等装置提供压缩空气。传统汽车中发动机带动空压机的活塞做往复运动压缩空气储存到储气罐,当储气罐中的气压达到设定的压力安全值(0.8MPa左右)时,必须进行卸荷处理,在这个卸荷的过程中空压机仍处于运转状态。总体来说,装配了空压机的传统汽车有两种卸荷方式。第一种方式为放空卸荷,空压机随发动机运转压缩空气,当储气罐中气压达到预设上限值时,空压机继续压缩空气,但此时储气罐中的安全开启,罐中压缩气体排出,实现放空卸荷;当储气罐压力低于预设下限值时,罐中安全阀关闭,压缩气体不再排放。这种方法最为简单,但不经济,浪费了大量能量,一般不采用。第二种方式采用压力调节器,当罐中气压到达预设上限值时,使空压机的排气压力等于进气压力,此时空压机的功率消耗为额定功率的20%-30%,这种方式较为经济,应用于大多数传统汽车。虽然第二种卸荷方式有所改进,但是并没有解决空压机空转的问题,这造成了能量的浪费。因此对于以节能减排为目的的纯电动汽车,将传统汽车上的空压机控制方式应用于纯电动车不是很适合。
[0003] 对于使用发动机驱动的汽车,产生的噪声最高在90-110db,而活塞式空压机产生的噪声最高可达90db,此时空压机产生的噪声并不是那么明显。由于电动机工作时的噪音相对较小,活塞式空压机产生的噪音对于电动汽车来说就是一个巨大的噪声源,活塞式空压机的噪声主要由进气噪声,排气噪声和机械噪声组成。为了避免此类噪声,目前电动汽车均选用旋叶式空压机。但是,旋叶式空压机和活塞式空压机高达十倍的差价造成了生产成本的提高。
[0004] 另外,就空压机的控制方式来说,现在电动汽车均采用机械式气压开关对空压机进行控制。由于疲劳强度的限制,机械式气压开关工作的可靠性和寿命便大大折扣,这种机械式开关一旦出现工作故障,可导致车辆出现气压急剧下降,导致制动力不足,甚至制动失灵。

发明内容

[0005] 本发明要解决的技术问题是,针对现有技术存在的上述不足,提供一种电动汽车空压机控制系统及其控制方法,在保证供给足够的压缩空气的同时有效地避免了压缩空气足够情况下空压机的无效运转。
[0006] 本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是:一种电动汽车空压机控制系统,包括控制单元、执行机构、活塞式空压机、储气罐和压力传感器,活塞式空压机与储气罐的空气充入口连接,压力传感器安装在储气罐内、用于实时感应储气罐内空气压力,压力传感器输出端与控制单元输入端连接,控制单元输出端经执行机构与活塞式空压机连接,控制单元用于根据储气罐中压力传感器检测的压力信号通过执行机构控制活塞式空压机的运转与否。
[0007] 按上述方案,所述活塞式空压机的进排气道中还设置有抗性消音器,所述抗性消音器由突变界面的管和室相互组合构成。
[0008] 按上述方案,所述活塞式空压机的外围设置有隔音罩,隔声罩的外壳由不透气的金属材料组成,隔声罩的中间为阻尼层,隔声罩的内层装有吸声材料。
[0009] 按上述方案,所述执行机构采用小型电动机或电磁离合器
[0010] 按上述方案,所述压力传感器采用电阻式压力传感器。
[0011] 本发明电动汽车空压机控制系统的控制方法,包括如下步骤:1)首先控制系统初始化;
2)电动汽车在行驶过程中,活塞式空压机向储气罐充入空气;
3)安装在储气罐中的压力传感器实时检测储气罐内空气压力,并将储气罐内空气压力值传递至控制单元;
4)控制单元将储气罐内空气压力值与预先储存设定的压力阀值进行比较,判断压缩空气是否充足,若储气罐内空气压力值大于压力阀值的上限值,即压缩空气充足,控制单元发出控制信号通过执行机构使活塞式空压机停止运转,不再压缩空气,停止向储气罐中充入空气;若储气罐内空气压力值小于压力阀值的下限值,即压缩空气不足,控制单元发出控制信号通过执行机构使活塞式空压机运转压缩空气,向储气罐中充入空气;如此循环往复,储气罐中气压不足时,活塞式空压机运转,储气罐充满时,活塞式空压机停止运转,使得储气罐内空气压力维持在一定的范围内。
[0012] 按上述方案,所述压力阀值的上限值约为0.8MPa,下限值约为0.6MPa。
[0013] 本发明的工作原理:考虑到电动汽车运行过程中需要的速度并不是一个恒定不变的值,如果将驱动主电机的输出端以固定传动比传送至活塞式空压机,这势必会使活塞式空压机的转速随主电机转速变化而变化,导致活塞式空压机工作状况不稳定。本发明采用增设小型电动机作为活塞式空压机动力源的方法,小型电动机直接驱动活塞式空压机运转,给储气罐充气,通过控制单元控制小型电动机运转来实现活塞式空压机的电子开关控制。在对噪声的控制方面,针对活塞式空压机的噪声特点设计专的降噪处理结构,进气噪声和排气噪声通过扩展消声器减弱,机械噪声通过隔音罩减弱。
[0014] 本发明的有益效果:1、增设小型电动机直接驱动活塞式空压机运转,小型电动机由控制单元根据储气罐中压力传感器反馈的压力信号进行控制,控制单元根据储气罐中压力传感器的压力信号通过小型电动机控制空压机的运转与否,有效避免行驶过程中空压机的无效运转,实现了在压缩空气足够的情况下,空压机不运转;压缩空气不足时,空压机运转补充压缩空气,通过控制单元控制活塞式空压机的工作状况,去除了传统汽车中空压机的卸荷工作状态,节约了能量;
2、针对活塞式空压机噪声过大和旋叶式空压机成本高的问题,本发明选用活塞式空压机,并对活塞式空压机进行结构降噪处理优化,设置了降噪装置,利用扩展式消声器减弱空压机的进排气噪声,利用隔音罩减弱空压机的机械噪声,以较低的成本提高了整车舒适性;
3、针对传统机械式气压开关工作可靠性低和寿命短的问题,本发明在整个控制回路当中均采用可靠性高、精确度高电子式控制开关而不包含传统机械式控制开关,实现了对空压机运转的即时控制,有效地避免了空压机的无效运转,减少了电量损耗。
附图说明
[0015] 图1为本发明电动汽车空压机控制系统的控制方法流程图;图2是本发明电动汽车空压机控制系统的结构示意图;
图3是本发明电动汽车空压机控制系统的降噪设计示意图。

具体实施方式

[0016] 为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步的详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明,并不限定本发明的保护范围。
[0017] 参照图2所示,本实施例的电动汽车空压机控制系统包括:控制单元ECU、执行机构、活塞式空压机、储气罐和压力传感器,活塞式空压机与储气罐的空气充入口连接,压力传感器安装在储气罐内、用于实时感应储气罐内空气压力,压力传感器输出端与控制单元ECU输入端连接,控制单元ECU输出端经执行机构与活塞式空压机连接,控制单元ECU用于根据储气罐中压力传感器检测的压力信号通过执行机构控制活塞式空压机的运转与否。
[0018] 在对噪声的控制方面,本发明对活塞式空压机采用了针对性的优化结构设计。活塞式空压机主要的噪声包括进气噪声、排气噪声和机械噪声,为了让活塞式空气压缩机能够应用到电动汽车上,对活塞式空气压缩机进行了优化设计。
[0019] 如图3所示,所述活塞式空压机的进排气道中还设置有抗性消音器,用于对空压机的进排气噪声进行消音处理,所述抗性消音器由突变界面的管和室相互组合构成,通过过滤掉一些低频率的噪声达到降低噪声的目的,并且在抗潮湿性能、耐高温性能、气体流速、洁净度等方面都比阻性消音器效果好。抗性消音器包括共振式消音器和扩张式消音器。本发明采用了扩张式消音器。扩张式消音器由各个扩张室与连管组成,利用横断面积的扩张、收缩引起声波的反射与干涉来达到消声的目的,降噪成本低。
[0020] 所述活塞式空压机的外围设置有隔音罩,用于对空压机的机械噪声进行消音处理(机械噪声处理),隔声罩的外壳由具有一定重量和刚性的不透气的金属材料组成,一般用约为2毫米厚的板,罩的中间为阻尼层,罩的内层装有吸声材料。隔声罩通过把噪声较大的空压机封闭起来,可以阻隔空压机的机械噪声的外传和扩散,从而以减少机械噪声对周围环境的影响,是一种简单而有效的方法。如图3所示,通过把空压机密封起来以达到降噪的目的。
[0021] 所述执行机构采用小型电动机或电磁离合器,在图2所示的实施方案中增设了专门驱动活塞式空压机的小型电动机。
[0022] 所述压力传感器采用电阻式压力传感器。
[0023] 参照图1的控制方法流程图,本发明电动汽车空压机控制系统的控制方法,包括如下步骤:1)首先控制系统初始化;
2)电动汽车在行驶过程中,活塞式空压机向储气罐充入空气;
3)安装在储气罐中的压力传感器实时检测储气罐内空气压力,并将储气罐内空气压力值P(储气罐气压信号的电信号)传递至控制单元ECU;
4)控制单元ECU将储气罐内空气压力值P与预先储存设定的压力阀值(上限值P1约为
0.8MPa,下限值P0约为0.6MPa)进行比较,判断压缩空气是否充足,若储气罐内空气压力值P大于压力阀值的上限值P1,即压缩空气充足,控制单元发出控制信号通过执行机构使活塞式空压机停止运转,不再压缩空气,停止向储气罐中充入空气;若储气罐内空气压力值小于压力阀值的下限值,即压缩空气不足,控制单元发出控制信号通过执行机构使活塞式空压机运转压缩空气,向储气罐中充入空气;如此循环往复,储气罐中气压不足时,活塞式空压机运转,储气罐充满时,活塞式空压机停止运转,使得储气罐内空气压力维持在一定的范围内(实现了对空压机运转的闭环可控控制)。
[0024] 本发明直接采用一台小型电动机直接驱动活塞式空压机的运转,通过控制小型电动机工作来实现活塞式空压机的启停,从而可以使选择的小型电动机额定转速与活塞式空压机的额定转速相同,当储气罐中气压不足时,活塞式空压机能够迅速满负荷工作,实现快速充气。这种控制方式最为理想,保证了活塞式空压机处于最佳工作状态,相比于传统汽车中空压机的工作状态,本方案中的活塞式空压机工作状态更优,使其能更快速给储气罐充气,从而使活塞式空压机需要的工作时间缩小了,相对增加了活塞式空压机的使用寿命。
[0025] 本发明在保证供给足够的压缩空气的同时有效地避免了压缩空气足够情况下活塞式空压机的无效运转。假定选取EQ140-3型空压机安装于纯电动汽车时计算其消耗的能量,额定功率P=1.5Kw,卸荷功率P1约为额定功率的25%,设定纯电动汽车的平均行驶速度为40km/h,则纯电动汽车行驶百公里,相比于传统控制方案节约的电量Q2=P1×t×(1-1/3)=
0.625 kW·h。也就是说理论上能够在以40km/h匀速行驶100km时至少节约电量0.625 kW·h。同时对活塞式空压机进行了降噪设计,以较低的成本提高了整车舒适性。
[0026] 显然,上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例,而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,依本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
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