專利名稱：模數式電動真空助力系統的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電動汽車真空助力系統，具體而言是涉及一種能夠將真空壓力傳感器輸出的電壓模擬量轉化為數字信號，控制真空泵在限定氣壓范圍內工作的模數式真空助力系統。
背景技術：
目前，電動汽車由于其無污染、噪聲低、能源效率高、結構簡單、使用維修方便以及制動能量可回收等優(yōu)點，在世界各個國家都得到了廣泛的重視和發(fā)展。眾所周知，在對車輛進行制動時，當人力所產生的制動力無法滿足行車需求時，就需要采用真空助力系統，在燃油汽車或者混合動力汽車系統中，主要是依靠發(fā)動機工作時進氣岐管的真空度以保持助力系統的要求，而對于純電動汽車而言，由于沒有發(fā)動機，助力系統需要安裝真空泵作為真空源，這樣燃油汽車的真空助力系統不再適用，這就需要設計一個以電為能源的電動真空助力系統來滿足電動汽車的需求。

實用新型內容本實用新型的目的是提供一種應用于電動汽車的控制簡單方便、可靠性高的模數式真空助力系統。為實現上述目的，本實用新型提供了一種模數式電動真空助力系統，包括由制動總泵帶真空助力器總成，制動真空管，制動真空單向管，真空泵，儲氣罐構成的密閉氣室，所述制動總泵帶真空助力器總成通過制動真空管與儲氣罐相連，所述儲氣罐通過制動真空單向管與所述真空泵相連，該模數式電動真空助力系統還包括真空壓力傳感器和真空助力系統控制器，所述真空壓力傳感器與所述密閉氣室的制動真空管相連，用于檢測密閉氣室內的壓力并將壓力信號轉換成電壓模擬信號并傳輸給所述真空助力系統控制器，所述真空助力系統控制器與所述真空泵和所述真空壓力傳感器相連，用于將真空壓力傳感器傳輸來的電壓模擬信號轉化為數字信號，并對數字信號進行處理來控制真空泵在限定氣壓差范圍內工作。該模數式電動真空助力系統通過真空壓力傳感器檢測密閉氣室內的壓力并將壓力信號轉換成電壓模擬信號，并利用真空助力系統控制器將真空壓力傳感器輸出的電壓模擬信號轉化為數字信號，進而控制真空泵在限定氣壓差范圍內工作，采用數字信號使系統的可靠性高，抗干擾能力強。真空助力系統控制器包括控制芯片，A/D轉換器，繼電器，三極管以及接口插座，所述真空助力系統控制器通過接口插座與外接電源、真空壓力傳感器和真空泵相連，所述真空壓力傳感器的電壓信號通過A/D轉換器轉換成數字信號并傳輸給控制芯片，控制芯片控制繼電器和三極管工作，進而使真空泵工作和停止。真空壓力傳感器的高壓端口露在大氣中，低壓端口與密閉氣室相連，其將0 IOOKPaD的壓力差信號轉變成為0. 5 4. 5V的電壓信號。[0009]真空助力系統的密閉氣室的氣壓與大氣壓的壓力差的范圍為50KPaD 75KPaD。A/D轉換器將2. 5 3. 5V的電壓模擬信號轉換成的數字信號的范圍為12纊179。本實用新型具有的有益效果本實用新型的模數式電動真空助力系統通過真空壓力傳感器檢測密閉氣室內的壓力并將壓力信號轉換成電壓模擬信號，并利用真空助力系統控制器將真空壓力傳感器輸出的電壓模擬信號轉化為數字信號，進而控制真空泵在限定氣壓差范圍內工作，采用數字信號使系統的可靠性高，抗干擾能力強。

圖1是本實用新型模數式電動真空助力系統氣壓系統的結構示意圖；圖2是本實用新型模數式電動真空助力系統電器系統的結構示意圖；圖3是真空壓力傳感器的結構和接口示意圖；圖4是真空助力系統控制器的內部電路原理圖；圖5是真空泵工作狀態(tài)循環(huán)過程示意圖；圖6是真空助力系統控制器控制流程圖。附圖標記1制動總泵帶真空助力器總成；2制動真空管；3真空壓力傳感器；4儲氣罐；5制動真空單向管；6真空泵；7鑰匙開關控制電源；8真空助力系統控制器；11電感；12控制芯片；13 A/D轉換器；14非極性電容；15極性電容；16電阻；17 二極管；18接口插座；19繼電器；20三極管。
具體實施方式
為使本實用新型的目的、技術方案、及優(yōu)點更加清楚明白，以下參照附圖對本實用新型進一步詳細說明。圖1、圖2是本實用新型模數式電動真空助力系統的氣壓系統和電器系統的結構示意圖，從圖中可見，該模數式電動真空助力系統，包括由制動總泵帶真空助力器總成1，制動真空管2，制動真空單向管5，真空泵6，儲氣罐4構成的密閉氣室，所述制動總泵帶真空助力器總成1通過制動真空管2與儲氣罐4相連，所述儲氣罐4通過制動真空單向管5與所述真空泵6相連，還包括真空壓力傳感器3和真空助力系統控制器8，所述真空壓力傳感器3與所述密閉氣室的制動真空管2相連，用于檢測密閉氣室內的壓力并將壓力信號轉換成電壓模擬信號并傳輸給所述真空助力系統控制器8，所述真空助力系統控制器8與所述真空泵6和所述真空壓力傳感器3相連，用于將真空壓力傳感器3傳輸來的電壓模擬信號轉化為數字信號，并對數字信號進行處理來控制真空泵在限定氣壓差范圍內工作。從以上的描述可見，氣壓系統主要由制動總泵帶真空助力器總成、真空泵、儲氣罐構成，其實質是構成一個密閉的氣室。真空泵工作時將密閉氣室的空氣抽出，使密閉氣室呈現相對于大氣壓為負壓的密閉氣室。在制動系制動時，對制動踏板做功的制動力 F=Fl+ Δ p*s，其中，Fl為駕駛員踩制動踏板所用的力；Δ p*s為大氣與密閉氣室壓力的合力；F為制動液壓系統的反作用力，當需要的力F —定時，如果有Δ p*s存在，則Fl會減小，由此起到制動助力的作用。電器系統由真空泵6、真空壓力傳感器3、真空助力系統控制器8構成，其中，真空助力系統控制器8分別與真空泵6和真空壓力傳感器3相連，其實質是構成一個控制真空泵抽氣維持氣室氣壓一定負壓值范圍內，在本實施方式中，真空助力系統的密閉氣室的氣壓與大氣壓的壓力差的范圍為50KPaD 75KPaD。圖3是真空壓力傳感器的結構示意圖，從圖中可見，真空壓力傳感器的高壓端口露在大氣中，低壓端口接入密閉真空氣室，電器接口與真空助力系統控制器連接，其將密閉氣室內的氣壓與大氣壓的壓力差轉換為電壓模擬信號，具體是將0 IOOKPaD的壓力差信號轉變成為0.5 4. 5V的電壓模擬信號，在轉換時的公式為U= (0.8 (Pl-P2)+10)% XVcc0其中，Pl是大氣壓，P2是真空室內氣壓，Vcc=5V。由圖2和圖4可見，真空助力系統控制器8通過接口插座18與鑰匙開關控制電源 7、真空壓力傳感器3和真空泵6相連。接口插座18的8-1號針腳與鑰匙開關控制電源7 的正極相連；真空泵6的一端與鑰匙開關控制電源7的負極相連，另一端與接口插座18的 8-3號針腳相連；壓力傳感器3的電源正極端口與接口插座18的8-2號針腳相連，壓力傳感器3的電源負極端口與接口插座18的8-5號針腳或8-6號針腳相連，壓力傳感器3的信號輸出端口與接口插座18的8-8號針腳相連。圖4是真空助力系統控制器的內部電路原理圖，從圖中可見，真空助力系統控制器8包括電感11、控制芯片12、A/D轉換器13 (12V/5V)、非極性電容14、極性電容15、電阻16、二極管17、接口插座18、繼電器19和三極管20。其中，控制芯片12的^端口與電感11的一端相連，電感11的另一端連接5V正向電壓，A/D轉換器13的輸入端口 Vin與接口插座18的8-4號針腳通過串聯二極管17和電阻16相連，該輸入端口 Vin與非極性電容 14和極性電容15的一端相連，非極性電容14和極性電容15的另一端接地，控制芯片12的 PF2端口與三極管20的基極相連，三極管20的發(fā)射極接地，三極管20的集電極連接有二極管D3，繼電器19輸入回路的線圈的兩端分別與二極管D3的對應的端口連接，繼電器19輸出回路與接口插座18的8-1號針腳和8-3號針腳相連。真空壓力傳感器傳輸來的電壓模擬信號通過真空助力系統控制器的A/D轉換器13轉換成數字信號并傳輸給控制芯片12，控制芯片12控制繼電器19和三極管20工作，進而使真空泵工作和停止。在本實施方式中， A/D轉換器將2. 5 3. 5V的電壓信號轉換為數字信號的范圍為12纊179。在本實用新型中的一個優(yōu)選實施方式中，真空助力系統控制器的接口插座為具有 9個針腳的插座。具體的針腳連接是8-1號針腳是鑰匙開關，其電壓為12V ；8-2號針腳接壓力傳感器的電源正極端口腳；8-3號針腳為真空泵供電正；8-4號針腳為鑰匙開關；8-5 號針腳為12V負電，連接壓力傳感器的電源負極端口 ；8-6號針腳為12V負電；8-7號針腳鑰匙開關ON (預留)；8-8號針腳接壓力傳感器的信號輸入端口 ；8-9號針腳為真空泵供電正(預留)，其中，第8-4針腳和第8-6針腳是本控制器供電和地線，第8-1針腳和第8-3針腳是內置繼電器節(jié)點兩端。利用本實用新型的模數式電動真空助力系統進行氣壓控制的方法，由如下步驟組成Sl 模數式電動真空助力系統上電工作；S2 真空壓力傳感器檢測密閉氣室的氣壓與大氣壓的壓力差，并將壓力差轉換為電壓模擬信號；S3:真空助力系統控制器接收真空壓力傳感器的電壓模擬信號，其內的A/D轉換器將電壓模擬信號轉換成數字信號并傳輸給控制芯片，控制芯片根據數字信號的大小調節(jié)其對真空助力系統控制器的三極管基極的驅動電平的高低，使三極管實現發(fā)射極和集電極導電溝道導通或截止，從而驅動繼電器線圈，使繼電器接通或斷開，控制真空泵工作或停止。當真空助力系統的密閉氣室的氣壓與大氣壓的壓力差小于50KPaD時，真空壓力傳感器的電壓模擬信號小于2. 5V，真空助力系統控制器的A/D轉換器將電壓模擬信號轉換成的數字信號低于128，控制芯片對三極管基極的驅動電平為高電平，使三極管發(fā)射極和集電極導電溝道導通，從而驅動繼電器線圈，使繼電器接通，真空泵工作。當真空助力系統的密閉氣室的氣壓與大氣壓的壓力差大于75KPaD時，真空壓力傳感器的電壓模擬信號大于3. 5V，真空助力系統控制器的A/D轉換器將電壓模擬信號轉換成的數字信號大于179，控制芯片對三極管基極的驅動電平為低電平，使三極管發(fā)射極和集電極導電溝道截止，從而驅動繼電器線圈，使繼電器斷開，真空泵停止工作。本實用新型的模數式電動助力系統對氣壓進行控制的過程分為三種狀態(tài)初始啟動此狀態(tài)為電動汽車長時間未啟動，密閉氣室存在細微漏氣，密閉氣室氣壓與大氣氣壓接近，此時打開鑰匙開關控制電源，真空壓力傳感器的信號輸出端口的輸出電壓為0. 5V，真空助力系統控制器對該電壓模擬信號進行A/D轉化后傳輸給控制芯片處理，真空助力系統控制器的8-4號腳及PF2端口輸出高電平，驅動三極管基極，使得發(fā)射極和集電極導電溝道導通，使繼電器輸入回路的線圈通電，繼電器19的19-3號腳和19-5號腳接通，此時接口插座的8-3號腳與8-1號腳連通，真空泵工作。當密閉氣室內氣壓降低， 真空壓力傳感器3信號輸出端口的輸出電壓升高，壓力差值升高為75KPaD，當真空壓力傳感器的信號輸出端口輸出電壓為3. 5V、壓力差值高于75KPaD及真空壓力傳感器的信號輸出端口輸出電壓高于3. 5V時，真空助力系統控制器對電壓模擬信號A/D轉化后給控制芯片處理，控制芯片的PF2端口輸出低電平，三極管發(fā)射極和集電極導電溝道關閉，繼電器線圈失電，繼電器19的19-3號腳和19-5號腳斷開，此時接口插座的8-3號腳與8_1號腳斷開， 真空泵停止工作。自啟動在剎車制動過程或者密閉氣室漏氣時，密閉氣室內壓力會升高，壓力差減小，當氣壓差減小為50KPaD即真空壓力傳感器的信號輸出端口輸出電壓低于2. 5V時，真空助力系統控制器對電壓模擬信號A/D轉化后給控制芯片處理，控制芯片的PF2端口輸出高電平，三極管發(fā)射極和集電極導電溝道導通，繼電器線圈通電，繼電器19的19-3號腳和 19-5號腳接通，此時接口插座的8-3號腳與8-1號腳接通，真空泵自起動開始工作。自停止真空泵抽氣密閉氣室氣壓降低，壓力差增大，當氣壓差增大為75KPaD以上即真空壓力傳感器的信號輸出端口輸出的電壓高于3. 5V時，真空助力系統控制器對電壓信號A/D轉化后給控制芯片，控制芯片的PF2端口輸出低電平，三極管發(fā)射極和集電極導電溝道關閉，繼電器線圈失電，繼電器19的19-3號腳和19-5號腳斷開，此時接口插座的 8-3號腳與8-1號腳斷開，真空泵停止工作。真空泵工作狀態(tài)循環(huán)過程示意圖如圖5，真空助力系統在通12V電源一段時間，真空泵循環(huán)工作在自啟動、自停止狀態(tài)，關閉鑰匙開關控制電源進入初始啟動工作狀態(tài)，再次通12V電源，根據密閉氣室壓力不同真空泵進入自啟動、自停止狀態(tài)之間某工作狀態(tài)，之后真空泵循環(huán)工作在自啟動、自停止狀態(tài)。實現該邏輯控制需要真空助力系統控制器內控制芯片程序控制。圖6是真空助力系統控制器控制真空泵工作的流程圖，本實用新型的真空助力系統的密閉氣室的氣壓與大氣壓的壓力差的范圍為50KPaD 75KPaD。為維持真空助力系統密閉氣室的氣壓與大氣壓的絕對值在50KPaD 75KPaD之間，由真空助力系統控制器內控制芯片來實現控制。在真空助力系統控制器上電后，程序進入初始化、對壓力傳感器信號輸出端口輸出的模擬電壓信號進行A/D轉換，并把轉換值賦值給變量P、對變量P數值進行比較， 3. 5V電壓模擬信號的轉換值為179，當p>179時，PF2端口輸出低電平；2. 5V電壓模擬信號的轉換值為128，當p< 128時，PF2端口輸出高電平，否則轉至A/D轉換程序。當然，本實用新型還可有其他多種實施例，在不背離本實用新型精神及其實質的情況下，熟悉本領域的技術人員當可根據本實用新型作出各種相應的改變和變形，但這些相應的改變和變形都應屬于本實用新型所附的權利要求的保護范圍。
權利要求1.一種模數式電動真空助力系統，包括由制動總泵帶真空助力器總成(1)，制動真空管(2)，制動真空單向管(5)，真空泵(6)，儲氣罐(4)構成的密閉氣室，所述制動總泵帶真空助力器總成(1)通過制動真空管(2)與儲氣罐(4)相連，所述儲氣罐(4)通過制動真空單向管(5)與所述真空泵(6)相連，其特征在于還包括真空壓力傳感器(3)和真空助力系統控制器(8)，所述真空壓力傳感器(3)與所述密閉氣室的制動真空管(2)相連，用于檢測密閉氣室內的壓力并將壓力信號轉換成電壓模擬信號并傳輸給所述真空助力系統控制器(8)， 所述真空助力系統控制器(8 )與所述真空泵(6 )和所述真空壓力傳感器(3 )相連，用于將真空壓力傳感器(3)傳輸來的電壓模擬信號轉化為數字信號，并對數字信號進行處理來控制真空泵在限定氣壓差范圍內工作。
2.根據權利要求1所述的模數式電動真空助力系統，其特征在于所述真空助力系統控制器(8)包括控制芯片(12)，A/D轉換器(13)，繼電器(19)，三極管 (20)以及接口插座(18)，所述控制芯片(12)分別與A/D轉換器(13)、繼電器(19)和三極管 (20)相連，所述真空助力系統控制器通過接口插座(18)與外接電源、真空壓力傳感器和真空泵相連，所述真空壓力傳感器的電壓模擬信號通過A/D轉換器(13)轉換成數字信號并傳輸給控制芯片(12)，控制芯片(12)控制繼電器(19)和三極管(20)工作，進而使真空泵工作和停止。
3.根據權利要求1所述的模數式電動真空助力系統，其特征在于所述真空壓力傳感器的高壓端口露在大氣中，低壓端口與密閉氣室相連，其將0 IOOKPaD的壓力差信號轉變成為0.5 4. 5V的電壓信號。
4.根據權利要求1所述的模數式電動真空助力系統，其特征在于所述真空助力系統的密閉氣室的氣壓與大氣壓的壓力差的范圍為50KPaD 75KPaD。
5.根據權利要求1、2、4之一所述的模數式電動真空助力系統，其特征在于所述A/D 轉換器將2. 5 3. 5V的電壓模擬信號轉換成的數字信號的范圍為12纊179。
專利摘要本實用新型公開了一種模數式電動真空助力系統，該模數式電動真空助力系統包括由制動總泵帶真空助力器總成，制動真空管，制動真空單向管，真空泵，儲氣罐構成的密閉氣室，以及真空壓力傳感器和真空助力系統控制器，真空助力系統控制器接收真空壓力傳感器的電壓模擬信號并轉換成數字信號，控制真空泵工作或停止。本實用新型的模數式電動真空助力系統利用真空助力系統控制器將電壓模擬信號轉化為數字信號，控制真空泵在限定氣壓差范圍內工作，其采用數字信號使系統的可靠性高，抗干擾能力強。
文檔編號B60T13/52GK202219777SQ20112030671
公開日2012年5月16日 申請日期2011年8月23日 優(yōu)先權日2011年8月23日
發(fā)明者南富乾, 夏偉, 張興海, 梁鵬 申請人:重慶小康工業(yè)集團股份有限公司