真空泵确定方法、制动系统及车辆与流程

本发明涉及真空制动
技术领域：
，尤其涉及一种真空泵确定方法、制动系统及车辆。
背景技术：
：真空助力器是一种利用真空来增加驾驶员施加于踏板上力的部件，由于能够大大降低驾驶员在进行车辆制动时所需施加的踏板力，因此当前被广泛应用于车辆的制动系统中。真空源是影响真空助力器性能的一个重要因素，现有的真空源主要包括发动机进气歧管与真空泵。相对来说，真空泵能够提供比较稳定的真空，适应环境较广，因此也越来越多地被配置在车辆制动系统中。但是现有技术在确定真空泵的参数时，通常只是根据车辆所需最大制动力确定制动系统所需最小真空度值，再根据该所需最小真空度值来选用真空泵；由于现有技术并未考虑到制动过程中真空助力器的充气速率与抽气速率的关系，容易导致真空助力器中真空度不够稳定，制动系统稳定性较差，影响行车安全。技术实现要素：本发明实施例提供一种真空泵确定方法、制动系统及车辆，以解决现有技术真空助力器中真空度不够稳定，制动系统稳定性较差，影响行车安全的问题。为了解决上述技术问题，本发明是这样实现的：本发明实施例提供了一种真空泵确定方法，应用于制动系统，所述制动系统包括真空助力器，所述真空助力器中具有腔体；所述方法包括：获取制动周期与真空助力器在初始状态下，所述腔体内的初始平衡气压；获取单个所述制动周期内，所述腔体内的进气总体积；获取至少一个候选真空泵的抽气特性曲线，其中，所述抽气特征曲线记载有抽气速率与真空泵入口压力之间的对应关系；根据所述初始平衡气压与所述抽气特性曲线，分别计算每一个所述候选真空泵在单个所述制动周期内的抽气总体积；依据所述抽气总体积与所述进气总体积，从所述至少一个候选真空泵中确定目标真空泵。本发明实施例还提供了一种制动系统，包括真空助力器与依据上述的真空泵确定方法所确定的目标真空泵。本发明实施例还提供了一种车辆，包括上述的制动系统。本发明实施例中，通过获取在单个制动周期中，真空助力器腔体内进气总体积，并针对至少一个候选真空泵，结合初始平衡气压与抽气特性曲线，分别计算每一个候选真空泵在单个制动周期中的抽气总体积；并依据抽气总体积与进气总体积确定目标真空泵；使得在一个制动周期结束后，真空助力器的腔体能够在下一个制动周期开始时具有足够的初始负压，保证制动系统的正常运行，从而提高制动系统的稳定性，有效保障行车安全。附图说明图1为本发明实施例提供的真空泵确定方法的流程图；图2为本发明实施例中第一作用力与第一位移获取过程的流程图；图3为本发明实施例中对单个制动周期内，腔体内进气总体积计算的流程图；图4为本发明实施例中对单个制动周期内，候选真空泵抽气总体积计算的流程图；图5为在初始状态下真空助力器的结构示意图；图6为在制动时真空助力器的结构示意图。具体实施方式为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。在下面的描述中，提供诸如具体的配置和组件的特定细节仅仅是为了帮助全面理解本发明的实施例。因此，本领域技术人员应该清楚，可以对这里描述的实施例进行各种改变和修改而不脱离本发明的范围和精神。另外，为了清楚和简洁，省略了对已知功能和构造的描述。本发明实施例提供的真空泵确定方法，应用于制动系统，所述制动系统包括真空助力器，所述真空助力器中具有腔体；如图1所示，所述方法包括：步骤s100，获取制动周期与真空助力器在初始状态下，所述腔体内的初始平衡气压；一般来说，当制动系统在一段时间内未使用时，真空助力器的腔体内压力处于平衡状态，即腔体内各处的压力均相等，该平衡状态下腔体内的压力一般受到真空助力器性能参数、真空源(例如发动机进气歧管、真空泵等)、大气压力等因素的影响。本实施例中，可以通过对现有的真空助力器运行经验数据的统计，初步定义在一初始状态下，腔体内的初始平衡气压。例如，现有的真空助力器通常运行负压在75kpa左右(相对于标准大气压)，此处可以取初始平衡气压等于25kpa。制动周期可以是指当制动行为发生(如制动踏板被踩下)，真空助力器腔体内气压平衡被破坏，到腔体内气压再次达到平衡，所经历的时间。该制动周期也可以通过经验数据进行获取，例如，现有的制动周期一般在2.5s左右，此处可以取制动周期等于2.5s。当然，上述的初始平衡气压与制动周期的取值并不限于以上取值，可以根据实际需要进行设定。步骤s200，获取单个所述制动周期内，所述腔体内的进气总体积；根据真空助力器的工作原理，当制动行为发生后，腔体的其中一侧(即大气腔)会与大气进行连通，从而在真空助力器中会产生进气过程；获取该进气过程中，进入到腔体内的体积，即进气总体积。为方便计算，本实施例中，考虑气体为理想气体，即在温度恒定时，气体的量正比于气体的体积与压力的乘积；进一步地，以下在对进气或抽气的气体体积进行计算时，均计算气体在初始平衡气压下的体积。步骤s300，获取至少一个候选真空泵的抽气特性曲线，其中，所述抽气特征曲线记载有抽气速率与真空泵入口压力之间的对应关系；通过每个真空泵均具有与之对应的性能参数与特性曲线，抽气特性曲线为特征曲线的一种，用于反映抽气速率与真空泵入口压力之间的对应关系；一般来说，真空泵入口压力越大，真空泵的抽气速率越大，反之亦然。步骤s400，根据所述初始平衡气压与所述抽气特性曲线，分别计算每一个所述候选真空泵在单个所述制动周期内的抽气总体积；在一个制动周期中，腔体内部可以认为同时存在抽气与进气的过程，在制动行为发生的瞬间，可以基于初始平衡气压与抽气特性曲线，确定候选真空泵的抽气速率；而在后续过程中，可对制动周期划分为多个连续的时间段，每个时间段具有相应的时间节点，基于各个时间节点中腔体内部气压，计算候选真空泵在各个时间节点对应的抽气速率，并通过类似积分的方式求取单个制动周期中各个候选真空泵对应的抽气总体积。步骤s500，依据所述抽气总体积与所述进气总体积，从所述至少一个候选真空泵中确定目标真空泵。可选地，本实施例中将所述抽气总体积大于或等于所述进气总体积所对应的候选真空泵确定为目标真空泵。当然，在一些可行的实施方式中，真空源可以同时具有发动机进气歧管与真空泵，因此，还可以考虑发动机进气歧管在单个制动周期中的抽气体积，基于发动机进气歧管抽气体积与上述抽气总体积、进气总体积来选取目标真空泵。以真空源仅为真空泵为例，可以理解的是，在一个制动周期中，只有在抽气总体积大于或等于进气总体积的前提下，才能保证在下一个制动周期到来时，真空助力器中有足够的负压，来保证制动系统的正常运行。因此，本实施例中，将抽气总体积大于或等于进气总体积的候选真空泵确定为目标真空泵。而当存在多个候选真空泵满足要求时，可进一步根据购置成本、其它设计要求等因素选择最终的目标真空泵，此处不再赘述。本实施例中，通过获取在单个制动周期中，真空助力器的腔体内进气总体积，并针对至少一个候选真空泵，结合初始平衡气压与抽气特性曲线，分别计算每一个候选真空泵在单个制动周期中的抽气总体积；并依据抽气总体积与进气总体积确定目标真空泵；使得在一个制动周期结束后，真空助力器的腔体内能够在下一个制动周期开始时具有足够的初始负压，保证制动系统的正常运行，从而提高制动系统的稳定性，有效保障行车安全。可选地，如图2所示，所述步骤s100，获取制动踏板作用于所述膜片上的第一作用力以及所述膜片相应产生的第一位移，包括：步骤s110，获取制动踏板的感觉参数与踏板杠杆比，其中，所述感觉参数包括减速度-踏板行程关系曲线与减速度-踏板力关系曲线；一般来说，制动系统会包括制动踏板、真空助力器以及制动总缸，在对制动系统设计时，会对用户踩踏踏板产生的行程与力度，所对应的车辆减速度进行设计，并通过减速度-踏板行程关系曲线与减速度-踏板力关系曲线进行体现。也就是说，感觉参数是预先确定的。同理，踏板杠杆比也是预先确定的。步骤s120，根据所述感觉参数，获取所述制动踏板在目标减速度下的目标踏板行程与目标踏板力；上述目标减速度可以根据经验数据进行确定，例如，若经统计发现多数制动行为对应的车辆减速度在3～5m/s2之间，此处可以将目标减速度设计为5m/s2，并分别根据减速度-踏板行程关系曲线与减速度-踏板力关系曲线，获取减速度等于5m/s2时，对应的目标踏板行程与目标踏板力。当然，此处的目标减速度还可以是其他值(例如车辆最大减速度等)，根据实际需要进行选择。步骤s130，将所述目标踏板行程与所述踏板杠杆比的比值确定为第一位移，将所述目标踏板力与踏板杠杆比的乘积确定为第一作用力。制动踏板通常通过推杆与真空助力器的膜片相连，用户踩踏制动踏板后，通过杠杆作用，将力和位移传递到推杆与膜片上。本实施例将制动时车辆减速度作为确定第一作用力与第一位移的依据，保证后续选用的目标真空泵能够满足制动过程中抽气速率的需要。可选地，所述真空助力器包括滑动安装于所述腔体内的膜片，所述膜片将所述腔体分隔成真空腔与大气腔；所述制动系统还包括制动踏板，所述制动踏板与所述膜片相连；如图3所示，所述步骤s200，获取单个所述制动周期内，所述腔体内的进气总体积，包括：步骤s210，获取制动踏板作用于所述膜片上的第一作用力以及所述膜片相应产生的第一位移；可以理解的是，在制动系统中，用户作用在制动踏板上的力和位移，会进一步通过推杆作用到膜片上；上述第一作用力以理解为推杆与膜片的作用力，上的力，上述第一位移则为膜片的在腔体内的位移。步骤s220，计算所述膜片产生第一位移后，所述真空腔中的第一气压；如图5、图6所示，膜片产生第一位移后，真空腔的体积一般会减小，内部的气压会相应变化，即由初始平衡气压变为第一气压。步骤s230，依据所述第一作用力与所述第一气压，计算所述大气腔中的第二气压；第二气压可以指真空助力器起到助力作用时，大气腔内的气压；此时，第二气压要大于第一气压，使得在膜片的两侧存在压差。通常真空助力器具有助力比这一性能参数，当第一作用力一定时，第二气压与第一气压之间的差值通常可以认为是一固定值，该固定值由助力比所决定；当然，实际应用中，上述固定值还收到真空助力器的助力效率等因素的影响，但是针对已确定的真空助力器，依据第一作用力与第一气压，可以计算出大气腔的第二气压。步骤s240，依据所述第二气压，计算在单个所述制动周期内，所述腔体内的进气总体积。第二气压确定后，结合初始平衡气压与膜片发生第一位移前后大气腔的体积，可以计算出大气腔的进气体积，由于真空腔一般不会直接与大气连通，因此，可以将大气腔的进气体积作为真空助力器的进气总体积。本实施例中提供了在单个制动周期内，真空助力器的进气总体积的计算方式，基于此计算方式得到的进气总体积较为准确，同时为后续目标真空泵的确定提供了约束条件。可选地，所述步骤s220，计算所述膜片产生第一位移后，所述真空腔中的第一气压，包括：按如下公式计算第一气压p′1：p′1＝pv1/v′1其中，p为所述初始平衡气压，v1为初始状态下所述真空腔的体积，v′1为所述膜片产生第一位移后，所述真空腔的体积，且v′1＝v1-s·s，s为所述膜片的表面积，s为所述第一位移；上述膜片发生第一位移的过程经历时间较短，可以认为在此过程中真空腔内气体总量未发生变化，基于理想气体状态方程，可知第一位移发生前后，气体的体积与压力的乘积为一定值。所述步骤s230，根据所述第一作用力与所述第一气压，计算所述大气腔中的第二气压，包括；按如下公式计算第二气压p′2：p′2＝(p′1s+f)/s其中，f为所述膜片两侧压差作用在所述膜片上的力，且f＝f1×ia/η，f1为所述第一作用力、ia为所述真空助力器的助力比，η为所述真空助力器的助力效率。可选地，此处第二气压不大于气压阈值，该气压阈值根据车辆设计需要进行确定。例如，在高海拔地区，大气压力可能低至60kpa，若设计的车辆需要在这些地区正常制动，则必须使得计算得到的第二气压不大于60kpa，否则真空助力器不能提供足够的助力，进而影响制动效果；因此，可将此处的气压阈值设置为60kpa，以使得在制动时真空助力器能够提供足够的助力，保障行车安全。当然，若车辆被设计为在低海拔地区使用，上述气压阈值可以相应进行调整。所述步骤s240，根据所述第二气压，计算在单个所述制动周期内，所述真空助力器的进气总体积，包括：按如下公式计算进气总体积vc：其中，v2为初始状态下所述大气腔的体积，v′2为所述膜片产生第一位移后，所述大气腔的体积，其中，v′2＝v2+s·s。可以理解的是，对于一真空助力器，其腔体的容积v是固定的，因此，存在如下等式关系：v＝(v1+v2)＝(v′1+v′2)。此外，膜片的表面积s也是固定的，当腔体内气压平衡时，在真空助力器中弹性件的作用下，膜片会回到一初始位置，此时真空腔与大气腔的体积分别为v1与v2，当制动行为发生后，膜片发生第一位移，此时真空腔与大气腔的体积分别为v′1与v′2。本实施例中，基于膜片发生第一位移的过程经历时间较短，通过计算第一位移发生前后两个瞬态下与腔体相关的压力与体积参数，来进一步计算得到进气总体积，简化了进气总体积的计算模型，降低了计算难度。可选地，如图4所示，所述步骤s400，根据所述初始平衡气压与所述抽气特性曲线，分别计算每一个所述候选真空泵在单个所述制动周期内的抽气总体积，包括：步骤s410，根据抽气特性曲线，分别获取每一个所述候选真空泵在真空泵入口压力等于初始平衡气压时的第一抽气速率；步骤s420，根据所述第一抽气速率，分别计算每一个所述候选真空泵在预设时间步长内的瞬时抽气体积；步骤s430，根据所述瞬时抽气体积与所述制动周期，分别计算每一个所述候选真空泵在单个所述制动周期内的抽气总体积。本实施例中，对一个制动周期中，真空泵入口压力的变化进行了假设，具体地，假设真空泵入口压力始终等于初始平衡气压。上述假设基于以下方面的考虑：一是从时间的角度，制动周期对应的时间较短，且同时存在抽气和进气的过程，可以认为真空泵入口压力不变；二是从抽气裕量的角度，真空泵入口压力越小，抽气速率越低；如果一候选真空泵在真空泵入口压力始终等于初始平衡气压的条件下，能够在制动周期中，抽出与进气总体积相等的气体，则在实际应用中，由于在制动周期内，真空腔气压(近似为真空泵入口压力)可能会高于初始平衡气压，相应抽气速率较第一抽气速率会得到提高，进而使得该候选真空泵理论上能够抽出较进气总体积更多的气体。本实施例简化了对候选真空泵在制动周期内的抽气总体积的计算方式，提高了计算效率，同时还能够保证具有一定的抽气裕量，提高抽气的可靠度。可选地，所述步骤s420，根据所述第一抽气速率，分别计算每一个所述候选真空泵在预设时间步长内的瞬时抽气体积，包括：按如下公式计算瞬时抽气体积δvc：其中，δt为预设时间步长，kq为预设修正参数，v为所述腔体的容积，sp为所述第一抽气速率，δp为所述腔体内瞬时压力变化值；上述预设时间步长δt可以根据实际需要进行设定，例如可以设为0.1s、0.2s等。对于预设修正参数kq，可根据如下表格进行确定：(p-δp)/pa105～104104～103103～102102～1010～1kq11.251.524例如，在实际应用中，(p-δp)的量级通常为104(单位pa)，此时kq可以取1。所述步骤s430，根据所述瞬时抽气体积与所述制动周期，分别计算每一个所述候选真空泵在单个所述制动周期内的抽气总体积，包括：按如下公式计算抽气总体积vp：vp＝δvc·t/δt其中，t为所述制动周期。本实施例提供了针对每一候选真空泵在每一制动周期中抽气总体积的计算公式，计算过程较为简单，提高了目标真空泵的确定效率。进一步可选地，在确定了目标真空泵后，还可以依据其抽气速率，确定该目标真空泵的排量、转速、最大真空度等关键参数。本发明实施例提供的真空泵确定方法，通过获取在单个制动周期中，真空助力器的腔体内进气总体积，并针对至少一个候选真空泵，结合初始平衡气压与抽气特性曲线，分别计算每一个候选真空泵在单个制动周期中的抽气总体积；并依据抽气总体积与进气总体积确定目标真空泵；使得在一个制动周期结束后，真空助力器的腔体内能够在下一个制动周期开始时具有足够的初始负压，保证制动系统的正常运行，从而提高制动系统的稳定性，有效保障行车安全。同时还提供了在单个制动周期中，真空助力器进气总体积，以及候选真空泵抽气总体积的计算方式，计算难度较低，能够有效提高目标真空泵的确定效率。本发明实施例还提供了一种制动系统，包括真空助力器与依据上述的真空泵确定方法所确定的目标真空泵。可选地，上述制动系统还包括制动踏板，真空助力器包括滑动安装于所述腔体内的膜片，所述膜片将所述腔体分隔成真空腔与大气腔；所述制动系统还包括制动踏板，所述制动踏板通过推杆与所述膜片相连。本发明实施例提供的制动系统中的目标真空泵是依据上述真空泵确定方法进行确定的，上述真空泵确定方法实施例中所有实现方式均适用于该制动系统的实施例中，也能达到相同的技术效果。本发明实施例还提供了一种车辆，包括上述的制动系统。以上所述的是本发明的优选实施方式，应当指出对于本
技术领域：
的普通人员来说，在不脱离本发明所述的原理前提下还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也在本发明的保护范围内。当前第1页1 2 3