专利名称：一种可用于电动汽车的刹车真空助力装置及其控制方法
技术领域：
本发明是关于一种刹车真空助力装置及其控制方法，更具体地说，是关 于一种可用于电动汽车的刹车真空助力装置及其控制方法。
背景技术：
在传统的燃油汽车中使用的真空助力装置，其制动助力装置的力源，即 真空助力器，是通过真空管路连通到发动机进气管，操纵方式比较灵敏。而 当前的电动汽车刹车系统结构方式比较复杂，虽然能达到刹车的目的，但由 于其操纵性能不如传统燃油汽车灵活，因此刹车的效果远不如传统燃油汽 车，使得电动汽车的安全性、操纵性都受到影响，很多方面存在安全隐患。
CN2880613公开了一种可用于电动汽车的刹车真空助力装置，如图1所 示的该装置包括真空助力器3，与刹车踏板l连接；真空泵6，通过贮气 罐5与真空助力器3的真空伺服气室8相连通；主控ECU 12，与该真空泵6 电连接；以及在贮气罐5上设置的测量其内部气压的压力传感器11，与主控 ECU 12电连接。刹车执行部件包括制动主缸4，其通过制动油路7连接制 动轮缸13、 14、 15、 16 (连接方式未示出)。压力传感器本身属于一种易失 效元件，由于老化等因素均可能导致其损坏或误差增大，而压力传感器又是 真空助力装置中的关键部件。在上述技术方案中，没有考虑到压力传感器这 一关键部件的失效问题，其可靠性低，并且也没有提出相应的控制方法。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的刹车真空助力装置的可靠性低的问题， 提供一种可靠性高的可用于电动汽车的刹车真空助力装置及其控制方法。
本发明提供的可用于电动汽车的刹车真空助力装置包括真空助力器、真 空泵、贮气罐、主控ECU和压力传感器；真空助力器用于与刹车踏板连接， 为刹车提供助力；真空泵通过贮气罐与真空助力器的真空伺服气室相连通， 用于从真空伺服气室中抽除气体；压力传感器与主控ECU电连接，用于测 量贮气罐内的气压；其中，所述压力传感器为多个，分别用于独立地测量贮 气罐内的气压；主控ECU分别与多个压力传感器及真空泵电连接，用于接 收多个压力传感器测量的贮气罐内的气压，判断多个压力传感器中的至少一 个工作是否正常，并且根据判断结果，决定是否根据及根据哪些压力传感器 测量的贮气罐内的气压，控制真空泵的开启。
本发明进一步提供了一种可用于电动汽车的刹车真空助力装置的控制 方法，其中该方法包括多个压力传感器分别独立地测量贮气罐内的气压；主 控ECU接收多个压力传感器测量的贮气罐内的气压，判断多个压力传感器 中的至少一个工作是否正常，并根据判断结果，决定是否根据及根据哪些压 力传感器测量的贮气罐内的气压，控制真空泵的开启。
本发明提供的可用于电动汽车的刹车真空助力装置及其控制方法，由于 在装置中包括多个压力传感器，它们分别独立地测量贮气罐内的气压，那么 主控ECU可以从接收到多个压力传感器的测得的气压来得出更接近真实值 的贮气罐内的气压，可以防止压力传感器损坏或误差过大导致主控ECU因 为接收的气压偏离真实值而引起的控制错误或不及时的问题。为实现对真空 泵的有效控制以保证刹车系统的安全性提供了高可靠性的保证，从而增加了 行车的安全性。
图1是现有技术的可用于电动汽车的刹车真空助力装置的示意图； 图2是根据本发明的一种具体实施方式
的可用于电动汽车的刹车真空助 力装置的示意图3是根据本发明的一种具体实施方式
的多个控制回路及其切换电路的 电路图4A是利用本发明提供的装置，可用于本发明提供的方法的控制真空 泵的方法的部分流程图4B是利用本发明提供的装置，可用于本发明提供的方法的控制真空 泵的方法的部分流程图。
具体实施例方式
本发明提供的一种可用于电动汽车的刹车真空助力装置，包括真空助 力器、真空泵、贮气罐、主控ECU、压力传感器，真空助力器，与刹车踏板 连接，用于为刹车提供助力；真空泵，通过贮气罐与真空助力器的真空伺服 气室相连通，用于从真空伺服气室中抽除气体；其中，所述压力传感器为多 个，分别独立地用于测量贮气罐内的气压；主控ECU分别与多个压力传感 器及真空泵电连接，用于接收多个压力传感器测量的贮气罐内的气压，判断 多个压力传感器中的至少一个工作是否正常，并且根据判断结果，决定是否 根据及根据哪些压力传感器测量的贮气罐内的气压，控制真空泵的开启。
根据本发明的装置，所述真空助力器、真空泵和贮气罐可以采用本领域 公知的各种真空助力器、真空泵和贮气罐。所述多个压力传感器可以采用相 同类型的元件实现，如本领域技术人员所公知的各种压阻效应式压力传感器 或者电阻应变计式压力传感器，另外根据不同的工作原理的压力传感器在贮 气罐上的安装位置也各不相同，有的需要置于内部，有的则只需要附着在罐 的外壁上，这也是本领域技术人员所公知的，在此不再赘述。
优选地，本发明的装置的主控ECU用于判断多个压力传感器中的部分 压力传感器工作是否正常；如果该部分压力传感器工作正常，则根据该部分 压力传感器中的一个测量的贮气罐内的气压，或者该部分压力传感器的部分 或全部测量的贮气罐内的气压的平均值，控制真空泵的开启；如果该部分压 力传感器工作不正常，则根据多个压力传感器中另外一部分压力传感器中的 一个测量的忙气罐的内部气压，或者另外一部分压力传感器的部分或全部测 量的贮气罐的内部气压的平均值，控制真空泵的开启。
优选地，本发明的装置的主控ECU用于判断所有多个压力传感器的工 作是否正常；如果所有压力传感器工作正常，则根据多个压力传感器中的一 个测量的贮气罐内的气压，或者根据多个压力传感器的全部或部分测量的贮 气罐内的气压的平均值，控制真空泵的开启；如果所有压力传感器中的部分 工作正常，则根据工作正常的压力传感器中的一个测量的贮气罐内的气压， 或者根据工作正常的压力传感器的全部或部分测量的贮气罐内的气压的平 均值，控制真空泵的开启；如果所有压力传感器工作均不正常，则主控ECU 立即启动真空泵。
根据本发明的装置，所述多个压力传感器的个数可以是多个，优选地为 2个。图2示出了根据本发明的包括两个压力传感器的装置，该装置包括真 空助力器3、真空泵6、贮气罐5、主控ECU 12、压力传感器11和17，真 空助力器3，与刹车踏板l连接，用于为刹车提供助力；真空泵6，通过贮 气罐5与真空助力器3的真空伺服气室8相连通，用于从真空伺服气室8中 抽除气体；其中，所述压力传感器为多个，分别独立地用于测量贮气罐5内 的气压；主控ECU 12分别与2个压力传感器11和17及真空泵6电连接， 用于接收2个压力传感器测量的贮气罐5内的气压，判断2个压力传感器中 的至少一个工作是否正常，并且根据判断结果，决定是否根据及根据哪些压 力传感器测量的贮气罐5内的气压，控制真空泵6的开启。另外，图2还示 出了刹车执行部件，该部件包括制动主缸4，通过制动油路7连接制动轮缸 13、 14、 15、 16 (连接方式未示出)；所述真空助力器的真空伺服气室被一
伺服气室膜片分为前后两部分，前腔经真空管路与贮气罐5相连通，其中设 置有一真空单向阀10，后腔经控制阀2与刹车踏板1连接。
一般来说，压力传感器工作不正常包括两种情况损坏和误差过大。可
以用来判断压力传感器工作不正常的方法有很多，为方便起见，本发明中主
控ECU通过对接收到的压力传感器测得的气压进行比较来判断，具体方法 是判断压力传感器损坏的方法是判断该压力传感器测得的气压是否长时间 固定不变或者超出贮气罐的正常气压范围；判断压力传感器误差过大的方法 是比较多个压力传感器测得的气压，是否均在正常工作范围之内，并且是否 相差小于10%。
根据本发明的装置的优选实施方式，当所有压力传感器工作均不正常 时，主控ECU还用于根据有无脚刹信号，控制真空泵开启的时长。脚刹信 号是刹车踏板上的传感器将刹车踏板处于被踩下和松开的状态产生并发送 到主控ECU的电信号。主控ECU是通过为真空泵加电来启动真空泵，并且 通过控制为真空泵加电的时间来控制真空泵开启的时长。
优选地，本发明的装置还包括多个控制回路，主控ECU通过所述多个 控制回路控制真空泵的开启；所述主控ECU还用于判断多个控制回路中的 至少一个工作是否正常，并且根据判断结果，采用工作正常的控制回路控制 真空泵的开启。控制回路的作用在于将主控ECU输出的控制信号进一步放 大，使之符合控制真空泵开启所要求的工作电压。所述控制回路可以通过多 种电路结构来实现，如本领域所公知的各种开关电路或驱动电路实现，而且 各个所述控制回路结构可以相同。如果需要切换到其他控制回路，其用于进 行切换的功能元件可以通过多种电路结构来实现，如本领域所公知的各种可 控开关或切换电路来实现。
如图3所示，以两个控制回路为例，为便于描述分别称为主用控制回路 和备用控制回路。两控制回路均包括光耦隔离电路和MOS管放大电路，其
切换是通过继电器来实现的。其中主用控制回路和备用控制回路的输出分别 连接到继电器的两个静触点，而继电器的动触点则与真空泵连接作为控制信
号的输出端，主控ECU输出READY信号控制继电器的动触点与哪一个静 触点吸合，从而实现主用控制回路和备用控制回路之间的切换。
所述多个控制回路可以由单独电路板构成，优选地，所述多个控制回路 集成在主控ECU中。用于判断控制回路是否正常的方法可以有多种，优选 地是通过比较控制回路的输入信号与输出信号的逻辑是否一致来实现的。
本发明还提供的一种可用于电动汽车的刹车真空助力装置的控制方法， 所述真空助力装置包括的真空助力器、真空泵、贮气罐、主控ECU和压力 传感器；真空助力器用于与刹车踏板连接，为刹车提供助力；真空泵通过贮 气罐与真空助力器的真空伺服气室相连通，用于从真空伺服气室中抽除气 体；压力传感器与主控ECU电连接，用于测量贮气罐内的气压；其中压力 传感器为多个，该方法包括多个压力传感器分别独立地测量贮气罐内的气 压；主控ECU接收多个压力传感器测量的贮气罐内的气压，判断多个压力 传感器中的至少一个工作是否正常，并根据判断结果，决定是否根据及根据 哪些压力传感器测量的贮气罐内的气压，控制真空泵的开启。
优选地，本发明的方法中，主控ECU判断多个压力传感器中的部分压 力传感器工作是否正常；如果该部分压力传感器工作正常，则根据该部分压 力传感器中的一个测量的贮气罐内的气压，或者该部分压力传感器的部分或 全部测量的贮气罐内的气压的平均值，控制真空泵的开启；如果该部分压力 传感器工作不正常，如果该部分压力传感器工作不正常，则根据多个压力传 感器中另外一部分压力传感器中的一个测量的贮气罐的内部气压，或者另外 一部分压力传感器的部分或全部测量的贮气罐的内部气压的平均值，控制真 空泵的开启。
优选地，本发明的方法中，主控ECU判断所有多个压力传感器的工作
是否正常；如果所有压力传感器工作正常，则根据多个压力传感器中的一个 测量的忙气罐内的气压，或者根据多个压力传感器的全部或部分测量的贮气 罐内的气压的平均值，控制真空泵的开启；如果所有压力传感器中的部分工 作正常，则根据工作正常的压力传感器中的一个测量的贮气罐内的气压，或 者根据工作正常的压力传感器的全部或部分测量的贮气罐内的气压的平均 值，控制真空泵的开启；如果所有压力传感器工作均不正常，则主控ECU 立即启动真空泵。
根据本发明的优选实施方式的方法，其中用于判断压力传感器工作是否 正常的方法是判断该压力传感器测得的气压是否固定不变或者超出贮气罐 的气压范围，或比较多个压力传感器测得的气压。
根据本发明的方法，优选地所述压力传感器的个数为2个。
另外，根据本发明的优选实施方式的方法，当所有压力传感器工作均不 正常时，主控ECU还根据有无脚刹信号，控制真空泵开启的时长。主控ECU 是通过为真空泵加电来启动真空泵，并且通过控制为真空泵加电的时间来控 制真空泵开启的时长。
下面参考图2，说明本发明提供的刹车真空助力装置的具体工作过程。 在踩下刹车踏板l后，控制阀2向前动作，而主控ECU12则对由压力传感 器11和/或17测得的数据进行处理，当贮气罐5内气压大于给定值时，主控 ECU12发送控制信号到真空泵6，启动真空泵6，将真空伺服气室8前腔内 的空气经真空单向阀IO吸出，此时真空助力器3内的伺服气室膜片两端承 受不同的气压，从而控制制动主缸4输出很大的压力，使贮液罐9内的液体 经刹车油路7送到四个刹车轮缸13、 14、 15、 16，直到主控ECU12接收到 的数据达到目标值时，真空泵6停止动作。如此反复动作可以使驾驶员无需 对刹车踏板1施加较大的力就可以实现刹车制动。
本发明的控制回路是一个闭环控制电路，控制信号经过控制回路的光耦
隔离和MOS管放大后连接到继电器，再与真空泵相连。本发明判断控制回
路是否正常工作的方法是采集控制回路输出的控制信号并且送回主控
ECU，主控ECU将该控制信号与初始的控制信号进行逻辑比较，如果相同， 说明该控制回路正常工作；如果不同，则说明该控制回路不能正常工作，则 需要切换到其他控制电路。
下面参考图4A和图4B，以压力传感器的个数为2个并且控制回路个数 为2个的情况，说明一种利用本发明提供的装置，可用于本发明提供的方法 的控制真空泵的方法的流程图。车辆启动以后，首先判断主用控制回路是否 正常工作，如果不正常则启用备用控制回路，判断方法如前所述；然后判断 压力传感器是否正常工作，判断方法如前所述。
图4A示出了两个压力传感器均不能正常工作的情况下的控制流程。如 果两个压力传感器均不能正常工作，则将真空泵开启一定时间后关闭。此时 将真空泵开启一定时间的目的是为了能够为第一次刹车提供助力，那么这个 开启时间的具体数值取决于不同的真空泵的工作效率。此后判断有没有脚刹 信号出现，当出现脚刹信号时，立即开启真空泵，当脚刹被松开后，判断开 启的时间到达预定时间，如果是则关闭真空泵，反之则将真空泵仍然保持开 启状态，直到保持开启的时间到达预定时间后再关闭。此时保持真空泵开启 一段时间目的在于保证下次刹车时有足够的真空度，所以该预定时间由真空 泵的工作效率和性能参数决定。
图4B示出了两个压力传感器的至少一个能正常工作的情况下的控制流 程。如果两个压力传感器之一可以正常工作，则首先判断真空度是否小于预 定值iiuml，此预定值miml表示真空助力装置能够为刹车提供有效的助力 的最小真空度，例如30KPa (以相对真空度的绝对值来计量，下同)，如果 真空度小于预定值numl则开启真空泵以保持相应的真空度；如果真空度不 小于预定值numl则还要判断真空度是否小于预定值num3 ，此预定值num3
表示真空助力装置能够在不开启真空泵的情况下，也足够完成多次刹车的助
力的最小真空度，例如75KPa;此时，需要判断是否有脚刹信号，如果没有 脚刹信号则不需要开启真空泵，如果有脚刹信号，则还需要判断真空度是否 小于预定值num2，此预定值num2表示真空助力装置能够完成一次助力动 作的最小真空度，例如65KPa，如果是则需要开启真空泵；如果不是则不需 要开启真空泵。
权利要求
1.一种可用于电动汽车的刹车真空助力装置，包括真空助力器、真空泵、贮气罐、主控ECU和压力传感器；真空助力器用于与刹车踏板连接，为刹车提供助力；真空泵通过贮气罐与真空助力器的真空伺服气室相连通，用于从真空伺服气室中抽除气体；压力传感器与主控ECU电连接，用于测量贮气罐内的气压；其特征在于，所述压力传感器为多个，分别用于独立地测量贮气罐内的气压；主控ECU分别与多个压力传感器及真空泵电连接，用于接收多个压力传感器测量的贮气罐内的气压，判断多个压力传感器中的至少一个工作是否正常，并且根据判断结果，决定是否根据及根据哪些压力传感器测量的贮气罐内的气压，控制真空泵的开启。
2. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，主控ECU用于判断多个 压力传感器中的部分压力传感器工作是否正常；如果该部分压力传感器工作正常，则根据该部分压力传感器中的一个测 量的贮气罐内的气压，或者该部分压力传感器的部分或全部测量的贮气罐内 的气压的平均值，控制真空泵的开启；如果该部分压力传感器工作不正常，则根据多个压力传感器中另外一部 分压力传感器中的一个测量的贮气罐的内部气压，或者另外一部分压力传感 器的部分或全部测量的贮气罐的内部气压的平均值，控制真空泵的开启。
3. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，主控ECU用于判断所有 多个压力传感器的工作是否正常；如果所有压力传感器工作正常，则根据多个压力传感器中的一个测量的 贮气罐内的气压，或者根据多个压力传感器的全部或部分测量的贮气罐内的 气压的平均值，控制真空泵的开启；如果所有压力传感器中的部分工作正常，则根据工作正常的压力传感器 中的一个测量的贮气罐内的气压，或者根据工作正常的压力传感器的全部或 部分测量的贮气罐内的气压的平均值，控制真空泵的开启；如果所有压力传感器工作均不正常，则主控ECU立即启动真空泵。
4. 根据权利要求2或3所述的装置，其特征在于，当所有压力传感器工 作均不正常时，主控ECU还用于根据有无脚刹信号，控制真空泵开启的时 长。
5. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括多个控制 回路，主控ECU通过所述多个控制回路控制真空泵的开启；所述主控ECU 还用于判断多个控制回路中的至少一个工作是否正常，并且根据判断结果， 采用工作正常的控制回路控制真空泵的开启。
6. 根据权利要求5所述的装置，其特征在于，用于判断控制回路是否正 常的方法是比较控制回路的输入信号与输出信号的逻辑是否一致。
7. —种可用于电动汽车刹车的真空助力装置的控制方法，所述真空助力 装置包括的真空助力器、真空泵、贮气罐、主控ECU和压力传感器；真空 助力器用于与刹车踏板连接，为刹车提供助力；真空泵通过贮气罐与真空助 力器的真空伺服气室相连通，用于从真空伺服气室中抽除气体；压力传感器 与主控ECU电连接，用于测量贮气罐内的气压；其特征在于，压力传感器 为多个，该方法包括 多个压力传感器分别独立地测量贮气罐内的气压；主控ECU接收多个压力传感器测量的贮气罐内的气压，判断多个压力 传感器中的至少一个工作是否正常，并根据判断结果，决定是否根据及根据 哪些压力传感器测量的贮气罐内的气压，控制真空泵的开启。
8. 根据权利要求7所述的方法，其特征在于，主控ECU判断多个压力 传感器中的部分压力传感器工作是否正常；如果该部分压力传感器工作正常，则根据该部分压力传感器中的一个测 量的贮气罐内的气压，或者该部分压力传感器的部分或全部测量的贮气罐内 的气压的平均值，控制真空泵的开启；如果该部分压力传感器工作不正常，如果该部分压力传感器工作不正 常，则根据多个压力传感器中另外一部分压力传感器中的一个测量的贮气罐 的内部气压，或者另外一部分压力传感器的部分或全部测量的贮气罐的内部 气压的平均值，控制真空泵的开启。
9. 根据权利要求7所述的方法，其特征在于，主控ECU判断所有多个 压力传感器的工作是否正常；如果所有压力传感器工作正常，则根据多个压力传感器中的一个测量的 贮气罐内的气压，或者根据多个压力传感器的全部或部分测量的贮气罐内的 气压的平均值，控制真空泵的开启；如果所有压力传感器中的部分工作正常，则根据工作正常的压力传感器 中的一个测量的贮气罐内的气压，或者根据工作正常的压力传感器的全部或 部分测量的贮气罐内的气压的平均值，控制真空泵的开启；如果所有压力传感器工作均不正常，则主控ECU立即启动真空泵。
10. 根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，当所有压力传感器 工作均不正常时，主控ECU还根据有无脚刹信号，控制真空泵开启的时长。
11. 根据权利要求7所述的方法，其特征在于，主控ECU通过多个控制 回路控制真空泵的开启；所述主控ECU还判断多个控制回路中的至少一个 是否正常，并且根据判断结果，采用工作正常的控制回路控制真空泵的开启。12根据权利要求ll所述的方法，其特征在于，用于判断控制回路是否 正常的方法是比较控制回路的输入信号与输出信号的逻辑是否一致。
全文摘要
本发明提供了一种可用于电动汽车的刹车真空助力装置及其控制方法，该装置包括真空助力器、真空泵、贮气罐、主控ECU和压力传感器，真空助力器用于为刹车提供助力；真空泵用于从真空伺服气室中抽除气体；压力传感器用于测量贮气罐内的气压；其中，所述压力传感器为多个，多个压力传感器分别独立地用于测量贮气罐内的气压；主控ECU用于接收多个压力传感器测量的贮气罐内的气压，判断多个压力传感器中的至少一个工作是否正常，并且根据判断结果，决定是否根据及根据哪些压力传感器测量的贮气罐内的气压，控制真空泵的开启。采用本发明的装置和方法，可以使刹车真空助力装置具有较高的可靠性，从而增加了行车的安全性。
文档编号B60T13/66GK101357630SQ20071013007
公开日2009年2月4日 申请日期2007年7月30日 优先权日2007年7月30日
发明者丁会利, 波 周, 徐循进, 波 祖 申请人:比亚迪股份有限公司