采用改进组合干燥器的电动制动空压机系统启停控制方法
【专利摘要】本发明公开了属于纯电动车制动控制技术领域的一种采用改进组合干燥器的电动制动空压机系统启停控制方法，通过改进传统组合干燥器内部的气路结构，引出能够反映干燥器工作状态的气压信号来促动压力开关，继而利用压力开关信号控制电动制动空压机的启停，从而实现了空压机启停和干燥器卸荷吹扫动作的同步控制，既节约了电能，又有效保证了干燥器的工作性能和寿命，该方法从原理上实现了电动制动空压机的启停和干燥器卸荷吹扫动作的同步，具有结构简单、容易实施、成本低、性能可靠等优点，特别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；对改善和提高气压制动系统的可靠性和寿命具有重要的工程应用价值。
【专利说明】
采用改进组合干燥器的电动制动空压机系统启停控制方法
技术领域
[0001]本发明属于纯电动车制动控制技术领域，特别涉及一种采用改进组合干燥器的电动制动空压机系统启停控制方法，具体说，本方法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，调压阀卸荷，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，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，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组合式干燥器中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干燥器卸荷动作不同步，造成以下两种不良后果:一是干燥器产生卸荷动作后(同时干燥器吹扫)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干燥器不吹扫，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和干燥器卸荷吹扫动作不同步的问题，本发明提出了一种采用改进型组合干燥器的电动制动空压机启停控制方法进行克服。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提出了一种采用改进组合干燥器的电动制动空压机系统启停控制方法，其特征在于，所述采用改进组合干燥器的电动制动空压机系统由电动制动空压机、逆变器、改进型组合式干燥器、再生储气筒、四回路保护阀和储气筒组成；其中空压机驱动电机I与空压机2组合成电动制动空压机，空压机2经空压机输气管3连接到改进型组合式干燥器4上，改进型组合式干燥器4通过再生储气筒进气管5和干燥器输气管7分别与再生储气筒6和四回路保护阀8连接，四回路保护阀8通过气管9与储气筒10连接;改进型组合式干燥器4的端口 40上安装有压力开关11，其输出端通过控制线12连接到逆变器14的控制端口 13上;逆变器14由高压直流供电端口 15供电，将直流电逆变为三相交流电经三相输出线16供给空压机驱动电机I。
[0006]所述改进型组合干燥器的结构为在外壳22内固定干燥筒21，在干燥筒21周围及顶部为环形通道20，滤芯19固定在环形通道20下部，干燥筒21下端连接干燥器C腔和漏斗状D腔，干燥器C腔上端与环形通道20下端固定，通过滤芯19与干燥筒21相通;进气口 18设置在干燥器C腔左边；出气管26上端连接在漏斗状D腔下端，出气管26水平段上半部设置成节流孔23，节流孔23与再生储气筒端口 24相通；出气管26水平段下半部内安装单向阀25，；出气管26水平段下面从左至右设置为F腔、A腔和E腔;F腔和干燥器C腔相通，F腔上部被活塞38及活塞密封圈37分隔出B腔，A腔和E腔由橡皮碗29隔开;Y字孔道将B腔、A腔和安装压力开关11的端口 40连通;在出气管26与单向阀25连接处设置小孔道27将出气管26与A腔连通;B腔还通过孔道39与端口 40连通;在E腔的右边安装调压螺杆28。
[0007]所述F腔的左边设置压力开关端口40，F腔的下边设置排气口 36，排气阀门35安装在F腔内，活塞38与排气阀门35连接。
[0008]所述分隔A腔和E腔的橡皮碗29的中央孔上安装旁通阀门31，卸荷控制阀门33与旁通阀门31同轴安装，卸荷控制阀门33与橡皮碗29之间用弹簧支撑;在E腔内的橡皮碗29与调压螺杆28之间也用弹簧支撑;旁通孔道32将E腔和F腔连通。
[0009]所述采用改进组合干燥器的电动制动空压机系统启停控制方法;来自空压机2的压缩空气由进气口 18进入改进型组合干燥器4的C腔，由于压缩空气自身温度的下降，会产生部分冷凝水，沉积在排气阀门35处。C腔的压缩空气流经改进型组合干燥器4的细过滤器19，并通过环形通道20到达改进型组合干燥器4的上部，当压缩空气流经干燥筒21时水分被吸附并滞留在其表面上，干燥后的压缩空气到达漏斗状D腔，经出气管26与单向阀25输出。同时漏斗状D腔的部分压缩空气经节流孔23通过再生储气筒端口 24、再生储气筒进气管5进入再生储气筒6;进入出气管26的一部分压缩空气经在出气管26与单向阀25连接处设置小孔道27到达A腔；当A腔压力低于设计值(通常为810±20kPa)时，卸荷控制阀门33处于关闭状态，挺杆30被顶起，旁通阀门31处于开启状态，B腔通过Y字孔道34、旁通阀门31、E腔、旁通孔道32、F腔与大气连通，所以此时B腔为常压状态，B腔还通过孔道39与安装压力开关11的端口40连通，因此压力开关11(低通高断型)处于导通状态，该导通状态能控制逆变器14工作，从而使电动制动空压机处于栗气工作状态，所以此时组合式干燥器处于栗气状态。当A腔压力达到设计值(通常为810±20kPa)时，A腔右部的橡皮碗29克服弹簧的预压力右移，卸荷控制阀门33右移打开，挺杆30被弹回，旁通阀门31关闭，B腔通过Y字孔道34与A腔连通，所以此时B腔为高压状态，B腔压力推动活塞38下移，排气阀门35打开，C腔中高压空气经打开的阀门35、F腔和排气口36排入大气中，与此同时，再生储气筒6中的干燥压缩空气经再生储气筒端口 24、节流孔23迅速流向改进型组合干燥器4下部的漏斗状D腔，自下而上流过干燥筒21，将滞留在干燥剂上的水分带走，经环形通道20、C腔、排气阀门35、F腔从排气口 36排入大气，此时组合干燥器4处于卸荷状态；另外B腔的压缩空气通过Y字孔道34、孔道39进入到安装压力开关11的端口 40处，因此压力开关11处于断开状态，继而使逆变器停止工作，空压机停止栗气；
[0010]上述原理是通过在改进型组合式干燥器4内部增加孔道39后，就将安装压力开关11的端口 40通过孔道39和Y字孔道34分别与B腔及A腔连通，这样安装压力开关11的端口 40处的压力大小就直接与组合式干燥器的栗气和卸荷状态严格关联起来，这样就从原理上解决了电动制动空压机启停和干燥器卸荷吹扫动作的同步问题。
[0011 ] 所述压力开关11为低通高断型。
[0012]本的发明的有益效果是通过在改进型组合式干燥器内部增加连通孔道，改进传统组合干燥器内部的气路结构，引出能够反映干燥器工作状态的气压信号来驱动压力开关，继而利用压力开关信号控制电动制动空压机的启停，从而实现了空压机启停和干燥器卸荷吹扫动作的同步控制，既节约了电能消耗，又有效保证了干燥器的工作性能和寿命，本发明的推广应用对改善和提高纯电动商用车和增程式商用车气压制动系统的可靠性和寿命具有重要的工程应用价值。本发明具有结构简单、容易实施、成本低、性能可靠等优点。
【附图说明】
[0013]图1为采用改进型组合干燥器的电动制动空压机结构及控制原理示意图；图中实心箭头表示栗气状态;空心箭头表示卸荷状态。
[0014]图2为改进型组合干燥器结构示意图；图中实心箭头表示栗气状态;空心箭头表示卸荷状态。
【具体实施方式】
[0015]本发明提出了一种采用改进组合干燥器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。
[0016]如图1所示的采用改进组合干燥器的电动制动空压机系统结构及控制原理示意图；图中实心箭头表示栗气状态;空心箭头表示卸荷状态。图中所示的采用改进组合干燥器的电动制动空压机系统由电动制动空压机、逆变器、改进型组合式干燥器、再生储气筒、四回路保护阀和储气筒组成；其中空压机驱动电机I与空压机2组合成电动制动空压机，空压机2经空压机输气管3连接到改进型组合式干燥器4上，改进型组合式干燥器4通过再生储气筒进气管5和干燥器输气管7分别与再生储气筒6和四回路保护阀8连接，四回路保护阀8通过气管9与储气筒10连接;改进型组合式干燥器4的端口 40上安装有压力开关11，其输出端通过控制线12连接到逆变器14的控制端口 13上;逆变器14由高压直流供电端口 15供电，将直流电逆变为三相交流电经三相输出线16供给空压机驱动电机I。
[0017]在图2所示的改进型组合干燥器结构示意图中，实心箭头表示栗气状态;空心箭头表示卸荷状态。其改进型组合干燥器的结构为在外壳22内固定干燥筒21，在干燥筒21周围及顶部为环形通道20，滤芯19固定在环形通道20下部，干燥筒21下端连接干燥器C腔和漏斗状D腔，干燥器C腔上端与环形通道20下端固定，通过滤芯19与干燥筒21相通;进气口 18设置在干燥器C腔左边；出气管26上端连接在漏斗状D腔下端，出气管26水平段上半部设置成节流孔23，节流孔23与再生储气筒端口24相通；出气管26水平段下半部内安装单向阀25，；出气管26水平段下面从左至右设置为F腔、A腔和E腔;F腔和干燥器C腔相通，F腔上部被活塞38及活塞密封圈37分隔出B腔，A腔和E腔由橡皮碗29隔开;Y字孔道将B腔、A腔和安装压力开关11的端口 40连通;在出气管26与单向阀25连接处设置小孔道27将出气管26与A腔连通;B腔还通过孔道39与安装压力开关11的端口 40连通;在E腔的右边安装调压螺杆28。在F腔的左边设置端口 40;F腔的下边设置排气口 36，排气阀门35安装在F腔内，活塞38与排气阀门35连接。
[0018]在橡皮碗29的中央孔上安装旁通阀门31，卸荷控制阀门33与旁通阀门31同轴安装，卸荷控制阀门33与橡皮碗29之间用弹簧支撑;在E腔内的橡皮碗29与调压螺杆28之间也用弹簧支撑;旁通孔道32;将E腔和F腔连通。
[0019]如图1、2所示的采用改进型组合干燥器的电动制动空压机的启停控制原理:来自空压机2的压缩空气由进气口 18进入改进型组合干燥器4的C腔，由于压缩空气自身温度的下降，会产生部分冷凝水，沉积在排气阀门35处。C腔的压缩空气流经改进型组合干燥器4的细过滤器19，并通过环形通道20到达改进型组合干燥器4的上部，当压缩空气流经干燥筒21时水分被吸附并滞留在其表面上，干燥后的压缩空气到达漏斗状D腔，经出气管26与单向阀
25输出。同时漏斗状D腔的部分压缩空气经节流孔23通过再生储气筒端口 24、再生储气筒进气管5进入再生储气筒6;进入出气管26的一部分压缩空气经在出气管26与单向阀25连接处设置小孔道27到达A腔；当A腔压力低于设计值(通常为810 ± 20kPa)时，卸荷控制阀门33处于关闭状态，挺杆30被顶起，旁通阀门31处于开启状态，B腔通过Y字孔道34、旁通阀门31、E腔、旁通孔道32、F腔与大气连通，所以此时B腔为常压状态，B腔还通过孔道39与压力开关11端口40连通，因此压力开关11(低通高断型)处于导通状态，该导通状态能控制逆变器14工作，从而使电动制动空压机处于栗气工作状态，所以此时组合式干燥器处于栗气状态。当A腔压力达到设计值(通常为810±20kPa)时，A腔右部的橡皮碗29克服弹簧17的预压力右移，卸荷控制阀门33右移打开，挺杆30被弹回，旁通阀门31关闭，B腔通过Y字孔道34与A腔连通，所以此时B腔为高压状态，B腔压力推动活塞38下移，排气阀门35打开，C腔中高压空气经打开的阀门35、F腔和排气口36排入大气中，与此同时，再生储气筒6中的干燥压缩空气经再生储气筒端口24、节流孔23迅速流向改进型组合干燥器4下部的漏斗状D腔，自下而上流过干燥筒21，将滞留在干燥剂上的水分带走，经环形通道20、C腔、排气阀门35 ^腔从排气口 36排入大气，此时组合干燥器4处于卸荷状态；另外B腔的压缩空气通过Y字孔道34、孔道39进入到安装压力开关11的端口 40处，因此压力开关11处于断开状态，继而使逆变器停止工作，空压机停止栗气；
[0020]上述原理是通过在改进型组合式干燥器4内部增加孔道39后，就将安装压力开关11的端口 40通过孔道39和Y字孔道34分别与B腔及A腔连通，这样安装压力开关11的端口 40处的压力大小就直接与组合式干燥器的栗气和卸荷状态严格关联起来，这样就从原理上解决了电动制动空压机启停和干燥器卸荷吹扫动作的同步问题。
[0021 ]所述压力开关11为低通高断型。
[0022]电动制动空压机的启停控制原理的工作状态主要分栗气和卸荷两种:
[0023](I)栗气状态
[0024]当出气管26出气口处的压力与A腔压力相等，低于调压阀的回关压力700_750kPa时，橡皮碗29在弹簧作用下回位，卸荷控制阀门33左移关闭，挺杆30被顶起，旁通阀门31开启，B腔及安装压力开关11的端口 40通过Y字孔道34、孔道39、旁通阀门31、E腔、旁通孔道32、F腔等与大气相通，活塞38上移，排气阀门35关闭，同时压力开关11导通，从而控制逆变器开始工作，电动制动空压机开始栗气，压缩空气经空压机输气管3、改进型组合式干燥器4、干燥器输气管7、四回路保护阀8等预存到储气筒10中，同时还有一部分压缩空气经再生储气筒进气管气管5预存在再生储气筒6中。在此过程中，A腔压力随出气管26的压力增加而升高，但在A腔压力达到设计值之前，橡皮碗29在弹簧17预压力作用下始终处于栗气位置，压力开关11 一直处于导通状态。
[0025](2)卸荷状态
[0026]当干燥器的出气管26口处的压力与A腔压力相等，达到设计值810±20kPa时，在A腔压力作用下橡皮碗29克服弹簧17预压力而右移，带着卸荷控制阀门33右移打开，同时挺杆30被弹回促使旁通阀门31关闭，B腔与A腔连通，B腔压力升高并推动活塞38下移，排气阀门35打开，C腔中的压缩空气经排气阀门35、F腔排空，单向阀25关闭，维持A腔、其下游管路和储气筒中的压力不变。与此同时，再生储气筒6中压缩空气经24口、节流孔23、D腔反向吹过干燥筒21，从而将水分和油污等从排气口 36排出；A腔中压缩空气经Y字孔道34和孔道39到达安装压力开关11的端口 40处，使得压力开关11断开，从而使逆变器停止工作，电动制动空压机停止栗气。至此，电动制动空压机停机和干燥器吹扫动作同步完成；当干燥器出气管
26口处压力又降至调压阀回关压力时，系统又重新开始栗气循环。
【主权项】
1.一种采用改进组合干燥器的电动制动空压机系统，其特征在于，所述采用改进型组合干燥器的电动制动空压机系统由电动制动空压机、逆变器、改进型组合式干燥器、再生储气筒、四回路保护阀和储气筒组成;其中空压机驱动电机(I)与空压机(2)组合成电动制动空压机，空压机(2)经空压机输气管(3)连接到改进型组合式干燥器(4)上，改进型组合式干燥器(4)通过再生储气筒进气管(5)和干燥器输气管(7)分别与再生储气筒(6)和四回路保护阀(8连接，四回路保护阀(8)通过四回路分压气管(9)与储气筒(10)连接;改进型组合式干燥器(4)的端口 40上安装有压力开关(11)，其输出端通过控制线(12)连接到逆变器(14)的控制端口(13)上;逆变器(I4)由高压直流供电端口(I5)供电，将直流电逆变为三相交流电经三相输出线(16)供给空压机驱动电机(I)。2.根据权利要求1所述采用改进组合干燥器的电动制动空压机系统，其特征在于，所述改进型组合干燥器的结构为在外壳(22)内固定干燥筒(21)，在干燥筒(21)周围及顶部为环形通道(20)，滤芯(19)固定在环形通道(20)下部，干燥筒(21)下端连接干燥器C腔和漏斗状D腔，干燥器C腔上端与环形通道(20)下端固定，通过滤芯(19)与干燥筒(21)相通;进气口(18)设置在干燥器C腔左边；出气管(26)上端连接在漏斗状D腔下端，出气管(26)水平段上半部设置成节流孔(23)，节流孔(23)与再生储气筒端口(24)相通；出气管(26)水平段下半部内安装单向阀(25)，出气管(26)水平段下面从左至右设置为F腔、A腔和E腔;F腔和干燥器C腔相通，F腔上部被活塞(38)及活塞密封圈(37)分隔出B腔，A腔和E腔由橡皮碗(29)隔开;Y字孔道(34)将B腔、A腔和端口 40连通;在出气管(26)与单向阀(25)连接处设置小孔道(27)将出气管(26)与A腔连通;B腔还通过孔道(39)与端口(40)连通;在E腔的右边安装调压螺杆(28)。3.根据权利要求1所述采用改进组合干燥器的电动制动空压机系统，其特征在于，所述F腔的左边设置端口(40); F腔的下边设置排气口(36)，排气阀门(35)安装在F腔内，活塞(38)与排气阀门(35)连接。4.根据权利要求1所述采用改进组合干燥器的电动制动空压机系统，其特征在于，所述分隔A腔和E腔的橡皮碗(29)的中央孔上安装旁通阀门(31)，卸荷控制阀门(33)与旁通阀门(31)同轴安装，卸荷控制阀门(33)与橡皮碗(29)之间用弹簧支撑;在E腔内的橡皮碗(29)与调压螺杆(28)之间也用弹簧支撑;旁通孔道(32);将E腔和F腔连通。5.—种采用改进组合干燥器的电动制动空压机的启停控制方法;其特征在于，来自空压机(2)的压缩空气由进气口(18)进入改进型组合干燥器(4)的C腔，由于压缩空气自身温度的下降，会产生部分冷凝水，沉积在排气阀门(35)处，C腔的压缩空气流经改进型组合干燥器(4)的细过滤器(19)，并通过环形通道(20)到达改进型组合干燥器(4)的上部，当压缩空气流经干燥筒(21)时水分被吸附并滞留在其表面上，干燥后的压缩空气到达漏斗状D腔，经出气管(26)与单向阀(25)输出；同时漏斗状D腔的部分压缩空气经节流孔(23)通过再生储气筒端口(24)、再生储气筒进气管(5)进入再生储气筒(6);进入出气管(26)的一部分压缩空气经在出气管(26)与单向阀(25)连接处设置小孔道(27)到达A腔；当A腔压力低于设计值810±20kPa时，卸荷控制阀门(33)处于关闭状态，挺杆(30)被顶起，旁通阀门(31)处于开启状态，B腔通过Y字孔道(34)、旁通阀门(31)、E腔、旁通孔道(32)、F腔与大气连通，所以此时B腔为常压状态，B腔还通过孔道(39)与安装压力开关(11)的端口(40)连通，因此压力开关(11)处于导通状态，此时组合式干燥器处于栗气状态；当A腔压力达到设计值通常为810土20kPa时，A腔右部的橡皮碗(29)克服弹簧(I7)的预压力右移，卸荷控制阀门(33)右移打开，挺杆(30)被弹回，旁通阀门(31)关闭，B腔通过Y字孔道(34)与A腔连通，所以此时B腔为高压状态，B腔压力推动活塞(38)下移，排气阀门(35)打开，C腔中高压空气经打开的阀门(35)1腔和排气口(36)排入大气中，与此同时，再生储气筒(6)中的干燥压缩空气经再生储气筒端口(24)、节流孔(23)迅速流向改进型组合干燥器(4)下部的漏斗状D腔，自下而上流过干燥筒(21)，将滞留在干燥剂上的水分带走，经环形通道(20)、C腔、排气阀门(35)、F腔从排气口(36)排入大气，此时组合干燥器(4)处于卸荷状态;另外B腔的压缩空气通过Y字孔道(34)、孔道(39)进入到安装压力开关(11)的端口(40)处，因此压力开关(11)处于断开状态，继而使逆变器停止工作，空压机停止栗气；上述原理是通过在改进型组合式干燥器(4)内部增加孔道(39)后，就将安装压力开关(11)的端口(40)通过孔道(39)和Y字孔道(34)分别与B腔及A腔连通，这样安装压力开关(II)的端口(40)处的压力大小就直接与组合式干燥器的栗气和卸荷状态严格关联起来，这样就从原理上解决了电动制动空压机启停和干燥器卸荷吹扫动作的同步问题。6.根据权利要求5所述采用改进型组合干燥器的电动制动空压机的启停控制方法，其特征在于，所述压力开关为低通高断型。
【文档编号】F04B49/06GK105822531SQ201610298688
【公开日】2016年8月3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