采用改进型调压阀的电动制动空压机系统启停控制方法
【专利摘要】本发明公开了属于电动车的空压机控制技术范围的一种采用改进型调压阀的电动制动空压机系统启停控制方法。本方法通过在改进型调压阀内部加工出一条连接活塞上部压力腔的控制孔道，该孔道的气压控制信号分为两路，一路用于驱动压力开关，该压力开关的通断信号用来控制电动制动空压机的启停；另一路用于控制打开干燥器中的排气活塞，从而利用再生储气筒中压缩空气实现干燥器吹扫动作；其气压控制信号都取自于调压阀中活塞上部的压力腔，而该压力腔的压力大小又直接与调压阀的泵气和卸荷动作分别对应，因此从原理上确保了空压机启停、调压阀卸荷和干燥器吹扫动作的同步性。既节约了电能消耗，又有效保证了干燥器的工作性能。
【专利说明】
采用改进型调压阀的电动制动空压机系统启停控制方法
技术领域
[0001]本发明属于电动车的空压机控制技术范围，特别涉及一种采用改进型调压阀的电动制动空压机系统启停控制方法，尤其适用于采用气压制动方式的各类纯电动商用车和增程式商用车。
【背景技术】
[0002]采用气压制动方式的传统内燃机汽车的制动空压机通常都由内燃机驱动，当整车储气筒的压力达到最高设定值时，由于内燃机因驱动需要不能停机，所以只能通过调压阀中的卸荷装置将空压机输出管路接通大气进行卸载，而制动空压机仍然由内燃机带着空转，与此同时再生储气筒中的压缩空气被导入到干燥器中进行反吹以活化其中的吸水活性材料，为下次重新打气做好准备。
[0003]而在采用气压制动方式的纯电动商用车和增程式商用车上，制动空压机改为由辅助电机驱动后，使得制动空压机的驱动电机与整车驱动系统解耦，从而可以采用启停方式来对电动制动空压机进行控制。也就是说当储气筒压力低于最高设定值时，电动制动空压机持续工作，向储气筒栗气，一旦储气筒压力达到最高设定值时，调压阀的排气活塞下移打开调压阀的排气口，接着干燥器的排气口也打开，这时再生储气筒中的压缩空气被导入到干燥器中进行反吹以活化其中的吸水活性材料，与此同时电动制动空压机停机；当储气筒压力下降至调压阀的回关压力时，调压阀和干燥器的排气口关闭，电动制动空压机重新启动恢复栗气过程。
[0004]但目前市场上很多纯电动商用车和增程式商用车的电动制动空压机在设计时往往采用在储气筒上安装压力传感器或压力开关，利用压力传感器或压力开关的信号来实现空压机的启停控制，由于压力传感器或压力开关的压力控制点与调压阀的卸荷压力控制点往往不一致，从而容易造成空压机的启停和调压阀卸荷动作不同步，造成以下两种不良后果:一是调压阀产生卸荷动作后(同时干燥器反吹活化)但电动制动空压机不停机，导致电动制动空压机空转白白消耗电能;二是电动制动空压机停机但调压阀不动作(干燥器也不反吹活化)，经过一段时间后，由于干燥器活性吸水材料得不到活化而报废，同时导致制动系统管路和阀件中混进大量水分和油污，降低了制动系统的可靠性和寿命。针对目前纯电动商用车和增程式商用车上电动制动空压机的启停控制、调压阀卸荷与干燥器吹扫动作不同步的问题，提出了一种采用改进型调压阀的电动制动空压机启停控制方法，
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提出一种采用改进型调压阀的电动制动空压机系统启停控制方法，其特征在于，采用改进型调压阀的电动制动空压机系统由电动制动空压机、逆变器、干燥器、再生储气筒、改进型调压阀、四回路保护阀和储气筒组成;具体结构为:空压机驱动电机I与空压机2组合成电动制动空压机，空压机2经输气管3连接到干燥器4上，干燥器4通过干燥器出气管5和控制气管6分别与改进型调压阀7的进气口 22和控制气路端口 20连接;干燥器4下部通过再生气管14与再生储气筒15连接;改进型调压阀7通过调压阀出气管8、四回路保护阀9和气管10与四个储气筒11连接;在改进型调压阀7的控制气路端口 20附近安装压力开关12，其输出端通过控制线13连接到逆变器17的控制端口 16上;逆变器17由高压直流供电端口 18供电，将直流电逆变为三相交流电经三相输出线19供给空压机驱动电机I。
[0006]所述改进型调压阀的结构是在调压阀内部加工出一条连接活塞上部压力腔的控制孔道形成改进型调压阀；具体结构为在阀体内由各部件分隔成A、B、C、D、F腔;在阀体顶部固定梯形筒，形成E腔，梯形筒顶端固定调压螺杆27，梯形筒与阀体结合处固定橡皮碗28，橡皮碗28中央孔内安装挺杆26及旁通阀门25;在橡皮碗28两边的A腔和E腔内各用弹簧支撑卸荷控制阀门24和调压螺杆27;在A腔内旁通阀门25固定在卸荷控制阀门24的阀座孔内；卸荷孔道23将A腔和B腔连通;在阀体左边从上至下设置进气口 22、控制气路端口 20和安装压力开关12;连通孔道21将控制气路端口 20和压力开关12与B腔连通;在阀体右边的出气口 31内安装单向阀30，斜孔29将A腔与出气口 31连通;滤芯32安装在D腔与单向阀左侧孔道的结合处;排气管36安装在F腔底端，在F腔内，活塞34由弹簧支撑在排气管36 口上，活塞34上端与B腔内壁滑动密封，活塞34下端固定排气阀门35，排气阀门35与F腔上端口密封;旁通孔道33连通E腔和F腔。
[0007]所述压力开关12为低通高断型。
[0008]一种采用改进型调压阀的电动制动空压机系统启停控制方法，其特征在于，通过在改进型调压阀内部加工出一条连接活塞上部压力腔的控制孔道，该孔道的气压控制信号分为两路，一路用于驱动压力开关，该压力开关的信号用来控制电动制动空压机的启停;另一路用于控制打开干燥器中的排气活塞，从而利用再生储气筒中压缩空气实现干燥器吹扫动作；其气压控制信号都取自于调压阀中活塞上部的压力腔，而该压力腔的压力大小又直接与调压阀的栗气和卸荷动作分别对应，因此从原理上确保了空压机启停、调压阀卸荷和干燥器吹扫动作的同步性;具体控制过程为经过干燥器4除水后的干燥压缩空气通过干燥器出气管5从进气口 22进入改进型调压阀7内的C腔、D腔，经过滤芯32和单向阀30后从出气口 31输出；同时一部分压缩空气通过斜孔29到达A腔；当A腔压力低于设计值810±20kPa时，卸荷控制阀门24处于关闭状态，挺杆26被顶起，旁通阀门25处于开启状态，B腔通过卸荷孔道23、旁通阀门25、E腔、旁通孔道33、F腔与大气连通，所以此时B腔为常压(低压)状态;B腔还通过连通孔道21与压力开关12、控制气路端口20连接，因此压力开关12处于导通状态，该导通状态能控制逆变器17工作，从而使电动制动空压机处于栗气工作状态，所以此时改进型调压阀处于栗气状态；当A腔压力达到设计值810±20kPa时，A腔上部的橡皮碗28克服弹簧的预压力上移，变成弧形，卸荷控制阀门24上移打开，挺杆26下移，旁通阀门25处于关闭状态，B腔通过连通孔道23与A腔连通，所以此时B腔为高压状态，B腔压力推动活塞34下移，排气阀门35打开，C腔、D腔中高压空气经打开的排气阀门35、F腔和排气管36排入大气中，此时改进型调压阀处于卸荷状态;B腔的压缩空气通过连通孔道21进入到压力开关12和控制气路端口20等处，因此压力开关12(低通高断型)处于断开状态，继而使逆变器17停止工作，空压机2停止栗气，而同时通过控制气路端口 20将一部分压缩空气导入干燥器4，使干燥器产生卸荷和吹扫动作。
[0009]本发明的有益效果是通过在改进型调压阀内部加工出一条连接活塞上部压力腔的控制孔道，改变控制气路结构，使压力开关所连控制气路的压力大小就直接与改进型调压阀的栗气和卸荷状态严格关联起来，就从原理上解决了空压机启停、调压阀动作和干燥器反吹卸荷等动作的同步问题，从而克服了传统电动制动空压机控制方法的不足，从原理上实现了电动制动空压机的启停、调压阀卸荷和干燥器吹扫等动作的同步，具有结构简单、容易实施、成本低、性能可靠等优点。
【附图说明】
[0010]图1为采用改进型调压阀的电动制动空压机系统结构及控制原理示意图，图中实心箭头为栗气状态;空心箭头为卸荷状态。
[0011]图2为改进型调压阀结构示意图，图中实心箭头为栗气状态。
[0012]图3为改进型调压阀结构示意图，图中空心箭头为卸荷状态;虚线箭头表示向上移动。
【具体实施方式】
[0013]本发明提出了一种采用改进型调压阀的电动制动空压机系统启停控制方法，下面结合附图予以说明。
[0014]图1所示为采用改进型调压阀的电动制动空压机系统结构及控制原理示意图，图中实心箭头为栗气状态;空心箭头为卸荷状态。
[0015]图中所示的改进型调压阀的电动制动空压机系统由电动制动空压机、逆变器、干燥器、再生储气筒、改进型调压阀、四回路保护阀和储气筒组成。具体结构为:空压机驱动电机I与空压机2组合成电动制动空压机，空压机2经气压输气管3连接到干燥器4上，干燥器4通过干燥器出气管5和控制气管6分别与改进型调压阀7的进气口 22和控制气路端口 20连接;干燥器4下部通过再生气管14与再生储气筒15连接;改进型调压阀7通过调压阀出气管8、四回路保护阀9和气管10与四个储气筒11连接;在改进型调压阀7的控制气路端口20附近安装压力开关12(低通高断型)，其输出端通过控制线13连接到逆变器17的控制端口 16上；逆变器17由高压直流供电端口 18供电，将直流电逆变为三相交流电经三相输出线19供给空压机驱动电机I。
[0016]图2、图3为改进型调压阀结构示意图，图中实心箭头为栗气状态;空心箭头为卸荷状态;虚线箭头表示向上移动。图中所示改进型调压阀的结构是在调压阀内部加工出一条连接活塞上部压力腔的控制孔道形成改进型调压阀；具体结构为在阀体内由各部件分隔成A、B、C、D、F腔;在阀体顶部固定梯形筒，形成E腔，梯形筒顶端固定调压螺杆27，梯形筒与阀体结合处固定橡皮碗28，橡皮碗28中央孔内安装挺杆26及旁通阀门25;在橡皮碗28两边的A腔和E腔内各用弹簧支撑卸荷控制阀门24和调压螺杆27;在A腔内旁通阀门25固定在卸荷控制阀门24的阀座孔内；卸荷孔道23将A腔和B腔连通;在阀体左边从上至下设置进气口 22、控制气路端口 20和安装压力开关12;连通孔道21将控制气路端口 20和压力开关12与B腔连通；在阀体右边的出气口 31内安装单向阀30，斜孔29将A腔与出气口 31连通;滤芯32安装在D腔与单向阀左侧孔道的结合处;排气管36安装在F腔底端，在F腔内，活塞34由弹簧支撑在排气管36 口上，活塞34上端与B腔内壁滑动密封，活塞34下端固定排气阀门35，排气阀门35与F腔上端口密封;旁通孔道33连通E腔和F腔。
[0017]采用改进型调压阀的电动制动空压机启停控制方法是通过在改进型调压阀内部加工出一条连接活塞上部压力腔的控制孔道，该孔道的气压控制信号分为两路，一路用于驱动压力开关，该压力开关的信号用来控制电动制动空压机的启停；另一路用于控制打开干燥器中的排气活塞，从而利用再生储气筒中压缩空气实现干燥器吹扫动作；上述气压控制信号都取自于调压阀中活塞上部的压力腔，而该压力腔的压力大小又直接与调压阀的栗气和卸荷动作分别对应，因此从原理上确保了空压机启停、调压阀卸荷和干燥器吹扫动作的同步性。
[0018]所述电动制动空压机启停控制具有栗气和卸荷两种状态;具体控制过程为经过干燥器4除水后的干燥压缩空气通过干燥器出气管5从进气口 22进入改进型调压阀7内的C腔、D腔，经过滤芯32和单向阀30后从出气口31输出；同时一部分压缩空气通过斜孔29到达A腔；当A腔压力低于设计值810±20kPa时，(如图2所示)卸荷控制阀门24处于关闭状态，挺杆26被顶起，旁通阀门25处于开启状态，B腔通过卸荷孔道23、旁通阀门25、E腔、旁通孔道33、F腔与大气连通，所以此时B腔为常压(低压)状态;B腔还通过连通孔道21与压力开关12、控制气路端口 20连接，因此压力开关12(低通高断型)处于导通状态，该导通状态能控制逆变器17工作，从而使电动制动空压机处于栗气工作状态，所以此时改进型调压阀处于栗气状态；当A腔压力达到设计值810±20kPa时，A腔上部的橡皮碗28克服弹簧的预压力上移，变成弧形(如图3所示中虚线箭头指示)，卸荷控制阀门24上移打开，挺杆26下移，旁通阀门25处于关闭状态，B腔通过连通孔道23与A腔连通，所以此时B腔为高压状态，B腔压力推动活塞34下移，排气阀门35打开，C腔、D腔中高压空气经打开的排气阀门35、F腔和排气管36排入大气中，此时改进型调压阀处于卸荷状态;B腔的压缩空气通过连通孔道21进入到压力开关12和控制气路端口20等处，因此压力开关12(低通高断型)处于断开状态，继而使逆变器17停止工作，空压机2停止栗气，而同时通过控制气路端口 20将一部分压缩空气导入干燥器4，使干燥器产生卸荷和吹扫动作。当调压阀出气口31 口处压力又降至调压阀回关压力时，橡皮碗28回位，卸荷控制阀门24下移关闭，挺杆26上移，旁通阀门25处于开启状态，B腔通过孔道23、旁通阀门25、E腔、孔道33、F腔等与大气连通，所以此时B腔压力又恢复为常压状态，压力开关12处于导通状态，活塞34在弹簧作用下上移，排气阀门35关闭，电动制动空压机又重新开始栗气循环。
[0019]其压力开关12和控制气路端口20处的压力大小就直接与调压阀的栗气和卸荷状态严格关联起来，这样就从原理上解决了空压机启停、调压阀动作和干燥器反吹卸荷等动作的同步问题。
【主权项】
1.一种采用改进型调压阀的电动制动空压机系统，其特征在于，所述改进型调压阀的电动制动空压机系统由电动制动空压机、逆变器、干燥器、再生储气筒、改进型调压阀、四回路保护阀和储气筒组成;具体结构为:空压机驱动电机(I)与空压机(2)组合成电动制动空压机，空压机(2)经气压输气管(3)连接到干燥器(4)上，干燥器(4)通过干燥器出气管(5)和控制气管(6)分别与改进型调压阀(7)的进气口(22)和控制气路端口(20)连接;干燥器(4)下部通过再生气管(15)与再生储气筒(14)连接;改进型调压阀(7)通过调压阀出气管(8)、四回路保护阀(9)和气管(10)与四个储气筒(11)连接;在改进型调压阀(7)的控制气路端口(20)附近安装压力开关(12)，其输出端通过控制线(13)连接到逆变器(17)的控制端口(16)上;逆变器(17)由高压直流供电端口(18)供电，将直流电逆变为三相交流电经三相输出线(19)供给空压机驱动电机(I)。2.根据权利要求1所述采用改进型调压阀的电动制动空压机系统，其特征在于，所述改进型调压阀的结构是在调压阀内部加工出一条连接活塞上部压力腔的控制孔道形成改进型调压阀；具体结构为在阀体内由各部件分隔成A、B、C、D、F腔;在阀体顶部固定梯形筒，形成E腔，梯形筒顶端固定调压螺杆(27)，梯形筒与阀体结合处固定橡皮碗(28)，橡皮碗(28)中央孔内安装挺杆(26)及旁通阀门(25);在橡皮碗(28)两边的A腔和E腔内各用弹簧支撑卸荷控制阀门(24)和调压螺杆(27);在A腔内卸荷控制阀门(24)与旁通阀门(25)固定在一起；卸荷孔道(23)将A腔和B腔连通;在阀体左边从上至下设置进气口(22)、控制气路端口(20)和安装压力开关(12);连通孔道(21)将进气口(22)、控制气路端口(20)和压力开关(12)与B腔连通;在阀体右边的出气口(31)内安装单向阀(30)，斜孔(29)将A腔与出气口(31)连通；滤芯(32)安装在D腔与单向阀(30)左侧孔道的结合处;排气管(36)安装在F腔底端，在F腔内，活塞(34)由弹簧支撑在排气管(36) 口上，活塞(34)上端与B腔内壁滑动密封，活塞(34)下端固定排气阀门(35)，排气阀门(35)与F腔上端口密封;旁通孔道(33)连通E腔和F腔。3.根据权利要求1所述采用改进型调压阀的电动制动空压机系统，其特征在于，所述压力开关(12)为低通高断型。4.一种采用改进型调压阀的电动制动空压机系统启停控制方法，其特征在于，通过在改进型调压阀内部加工出一条连接活塞上部压力腔的控制孔道，该孔道的气压控制信号分为两路，一路用于驱动压力开关，该压力开关的信号用来控制电动制动空压机的启停;另一路用于控制打开干燥器中的排气活塞，从而利用再生储气筒中压缩空气实现干燥器吹扫动作；其气压控制信号都取自于调压阀中活塞上部的压力腔，而该压力腔的压力大小又直接与调压阀的栗气和卸荷动作分别对应，因此从原理上确保了空压机启停、调压阀卸荷和干燥器吹扫动作的同步性;具体控制过程为经过干燥器(4)除水后的干燥压缩空气通过干燥器出气管(5)从进气口( 22)进入改进型调压阀(7)内的C腔、D腔，经过滤芯(32)和单向阀(30)后从出气口(31)输出；同时一部分压缩空气通过斜孔(29)到达A腔；当A腔压力低于设计值810±20kPa时，卸荷控制阀门(24)处于关闭状态，挺杆(26)被顶起，旁通阀门(25)处于开启状态，B腔通过卸荷孔道(23)、旁通阀门(25)、E腔、旁通孔道(33)、F腔与大气连通，所以此时B腔为常压状态;B腔还通过连通孔道(21)与压力开关(12)、控制气路端口(20)连接，因此压力开关(12)处于导通状态，此时改进型调压阀处于栗气状态；当A腔压力达到设计值.810 ± 20kPa时，A腔上部的橡皮碗(28)克服弹簧的预压力上移，变成弧形，卸荷控制阀门(24)上移打开，挺杆(26)下移，旁通阀门(25)处于关闭状态，B腔通过连通孔道(23)与A腔连通，所以此时B腔为高压状态，B腔压力推动活塞(34)下移，排气阀门(35打开，C腔、D腔中高压空气经打开的排气阀门(35)、F腔和排气管(36)排入大气中，此时改进型调压阀处于卸荷状态;B腔的压缩空气通过连通孔道(21)进入到压力开关(12)和控制气路端口(20)处，因此压力开关(12)处于断开状态，继而使逆变器(17)停止工作，空压机(2)停止栗气，而同时通过控制气路端口(20)将一部分压缩空气导入干燥器(4)，使干燥器产生卸荷和吹扫动作。
【文档编号】F04B49/02GK105857284SQ201610298707
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年5月6日
【发明人】仇斌, 陈全世, 田光宇, 黄勇
【申请人】清华大学