电动真空泵控制系统及方法与流程

本发明涉及真空泵控制技术领域，具体涉及电动真空泵控制系统及方法。

背景技术：

在新能源电动汽车上，电动真空泵抽取真空，从而维持制动真空压力的工作方式，作为电动汽车的制动系统安全保障措施途径之一，制动系统控制的有效性显得尤为重要。目前新能源汽车只控制继电器，从而完成电动真空泵开启与关闭，而很少考虑电压与电流等因素对电动真空泵工作过程的节能性与可靠性的影响，导致电动真空泵可靠性低，且节能性较差。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提供了一种可靠性高，节能性好，且能控制电动真空泵开启与关闭的电动真空泵控制系统及方法。

对于本发明一种电动真空泵控制系统，其技术方案为，包括

供电系统：用于为整个系统提供电源；

功率驱动器：用于向多路数模集中器输入蓄电池电压信号，并接收中央处理系统发送的控制信号，按照控制信号指定的工作模式驱动真空泵工作；

信号采集系统：用于采集真空泵的制动真空压力信号和车辆的钥匙ON档开关信号，并输入至多路数模集中器；

多路数模集中器：用于接收蓄电池电压信号、真空泵的制动真空压力信号和钥匙ON档开关信号，并发送给中央处理系统；

中央处理系统：用于根据蓄电池电压信号、真空泵的制动真空压力信号和钥匙ON档开关信号选择真空泵的工作模式，并将该工作模式以控制信号的方式发送给功率驱动器。

进一步的，还包括故障处理系统，所述故障处理系统用于接收中央处理系统发送的真空泵故障报警信号，并将所述真空泵故障报警信号输出至车辆的仪表或CAN网络。

进一步的，包括信号调理系统，所述信号调理系统用于接收信号采集系统发送的制动真空压力信号和钥匙ON档开关信号，对制动真空压力信号和钥匙ON档开关信号进行过滤后发送给多路数模集中器。

进一步的，包括供电稳压器，用于对供电系统输出的电压进行稳压后为功率驱动器和中央处理系统供电。

对于本发明一种电动真空泵控制方法，其技术方案为：

采集钥匙ON档开关信号、蓄电池电压信号和真空泵压力信号，根据钥匙ON档开关信号、蓄电池电压信号和真空泵压力信号，控制真空泵工作于固定频率工作模式、电压保护模式、正常工作模式和电流保护模式中的任意一种。

进一步的，当所述钥匙ON档开关信号有效，且真空泵压力信号多次采集不正常时，进入所述固定频率工作模式；

当所述真空泵压力信号采集正常，且蓄电池电压大于V_max时，进入所述电压保护模式；

当所述真空泵压力信号采集正常，且蓄电池电压处于[V_min，V_max]之间时，进入所述正常工作模式；

当所述真空泵压力信号采集正常，且蓄电池电压处于[V_off，V_min)之间时，进入所述电流保护模式。

进一步的，真空泵处于所述电压保护模式、正常工作模式和电流保护模式中的任意一种时，根据真空泵压力信号控制真空泵的启停；

当真空泵压力不低于制动真空压力上限阀值时，关闭控制功率驱动执行器，并关闭真空泵；

当真空泵压力小于制动真空压力下限阀值时，控制功率驱动执行器，并开启真空泵；

当真空泵压力小于制动真空压力上限阀值，且不低于制动真空压力下限阀值时，若真空泵未开启或真空泵已开启，且开启超时，则关闭控制功率驱动执行器，并关闭真空泵；若真空泵已开启，但开启未超时，则继续控制功率驱动执行器，并开启真空泵。

进一步的，当真空泵处于所述固定频率工作模式时，按照固定的频率控制真空泵开启和关闭：

当真空泵的开启计时器超时时，将真空泵关闭计时器清零并开始计时，若真空泵关闭计时器超时，则将真空泵的开启计时器清零并开始计时，并重复进行真空泵开启计时器是否超时判断；若真空泵关闭计时器未超时，则关闭控制功率驱动执行器，并关闭真空泵；

当真空泵的开启计时器未超时时，控制功率驱动执行器，并开启真空泵。

进一步的，当蓄电池电压低于V_off时，关闭控制功率驱动执行器，并关闭真空泵。

进一步的，当真空泵处于所述电压保护模式、正常工作模式和电流保护模式中的任意一种时，若真空泵开启时间超时，则发送真空泵故障报警信号。

本发明的有益效果：设定固定频率工作模式、正常工作模式、电流保护模式和电压保护模式这四种工作模式，根据钥匙ON档开关信号、蓄电池电压信号和真空泵压力信号，选择真空泵的工作模式。使得真空泵能保障和维持基本的制动助力压力，同时降低电动真空泵的使用能耗，并受到过压保护。大大提高了真空泵的可靠性，并有效的降低了能耗。同时，根据真空压力的大小，以及真空泵的开启时间，控制真空泵的启停，进一步提高了真空泵的可靠性。当真空泵运行时间超时时，进行真空泵故障报警，能有效的预防真空泵故障，保障真空泵的稳定运行。

附图说明

图1为本发明电动真空泵控制系统模块连接示意图；

图2为本发明电动真空泵控制系统控制流程图；

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明：

如图1所示，本发明一种电动真空泵控制系统包括供电系统1、信号采集系统2和控制系统3。供电系统1内部设有低压电源，用于为信号采集系统2和控制系统3供电。信号采集系统2用于采集真空泵压力信号2-1和钥匙ON档开关信号2-2。控制系统3包括供电稳压器3-1、信号调理系统3-2、多路数模集中器3-3、接口处理系统3-4、中央处理系统3-5、功率驱动器3-6和故障处理系统3-7。其中，供电稳压器3-1用于对蓄电池的供电电压通过硬件滤波处理，实现稳压和保压。供电稳压器3-1对电压进行处理后输出至功率驱动器3-6，功率驱动器3-6将蓄电池电压信号输出至多路数模集中器3-3。信号采集系统2将真空泵压力信号2-1和钥匙ON档开关信号2-2发送给信号调理系统3-2，通过信号调理系统3-2滤波处理后发送给多路数模集中器3-3。多路数模集中器3-3将真空泵压力信号2-1、钥匙ON档开关信号2-2、蓄电池电压信号以每1ms的采集周期将相关采集信号提供给接口处理系统3-4，接口处理系统3-4根据中央处理系统3-5配置的信号门限上下阀值，对信号进行状态处理，转换为物理含义的信号提供给中央处理系统3-5进行识别。中央处理系统3-5识别后对电动真空泵的工作模式进行分配，并将该控制信号发送给功率驱动器3-6，功率驱动器3-6根据接收到的控制信号控制真空泵工作于固定频率工作模式、正常工作模式、电流保护模式和电压保护模式，并控制真空泵的启停。而当中央处理系统3-5判断真空泵出现故障时，发送真空泵故障报警信号给故障处理系统3-7，故障处理系统3-7将该信号发送给整车仪表或CAN网络。

如图2所示为电动真空泵控制系统的控制流程图，具体结合以下实施例进行说明：

本发明对电动真空泵系统的运转设定了四种工作模式(固定频率工作模式、正常工作模式、电流保护模式和电压保护模式)，适用电动汽车对制动助力的不同工况环境的需求。

固定频率工作模式：采用固定频率工作模式驱使电动真空泵工作，即开启真空泵抽真空30秒，停止60秒。

正常工作模式：按照经验和试验总结，形成了不同的工作电压下的真空泵的许可的最大电流，正常工作模式采用最大许可工作电流驱使电动真空泵工作。

电流保护模式：根据蓄电池电压和V_min的关系线性输出电流约束限制，即采用对真空泵端电机控制电流信号的实时监控，与标定的最大许可工作电流，进行负反馈比较，比较电流差值为判断量，其在许可误差范围内时，按照当前负载电流来工作；超过许可误差范围，将递减工作电流，保障工作电流在最大许可电流内，避免低压大电流对真空泵电机的损伤。

电压保护模式：采用比最大许可工作电流小一档的电流驱使电动真空泵工作。

采集钥匙ON档开关信号、蓄电池电压信号和真空泵压力信号，根据钥匙ON档开关信号、蓄电池电压信号和真空泵压力信号，控制真空泵工作于固定频率工作模式、电压保护模式、正常工作模式和电流保护模式中的任意一种。

当钥匙ON档开关信号有效，且真空泵压力信号多次采集不正常时，进入固定频率工作模式。

当真空泵压力信号采集正常，且蓄电池电压大于V_max时，进入电压保护模式；

当真空泵压力信号采集正常，且蓄电池电压处于[V_min，V_max]之间时，进入正常工作模式；

当真空泵压力信号采集正常，且蓄电池电压处于[V_off，V_min)之间时，进入电流保护模式。

真空泵处于电压保护模式、正常工作模式和电流保护模式中的任意一种时，还需根据真空泵压力信号控制真空泵的启停：

当真空泵压力不低于制动真空压力上限阀值时，关闭控制功率驱动执行器，并关闭真空泵；

当真空泵压力小于制动真空压力下限阀值时，控制功率驱动执行器，并开启真空泵；

当真空泵压力小于制动真空压力上限阀值，且不低于制动真空压力下限阀值时，若真空泵未开启或真空泵已开启，且开启超时，则关闭控制功率驱动执行器，并关闭真空泵；若真空泵已开启，但开启未超时，则继续控制功率驱动执行器，并开启真空泵。

而当真空泵处于所述固定频率工作模式时，按照抽真空30秒，停止60秒固定的频率控制真空泵开启和关闭，采用开启计时器对抽真空30秒进行计时，采用关闭计时器对停止60秒进行计时：

当真空泵的开启计时器超时时，将真空泵关闭计时器清零并开始计时，若真空泵关闭计时器超时，则将真空泵的开启计时器清零并开始计时，并重复进行真空泵开启计时器是否超时判断；若真空泵关闭计时器未超时，则关闭控制功率驱动执行器，并关闭真空泵；

当真空泵的开启计时器未超时时，控制功率驱动执行器，并开启真空泵。

而当蓄电池电压低于V_off时，关闭控制功率驱动执行器，并关闭真空泵。

在真空泵处于电压保护模式、正常工作模式和电流保护模式中的任意一种时，若中央处理系统3-5判定真空泵开启时间超时，则按照每10ms的周期向故障处理系统3-7发送真空泵故障报警信号，故障处理系统3-7将该故障报警信号发送至整车或CAN网络。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，应当指出，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。