專利名稱：一種汽車空氣壓縮裝置及控制方法
技術領域：
本發明涉及汽車技術領域，特別是電動汽車或混合動力汽車的空氣壓縮裝置。本發明還涉及所述空氣壓縮裝置的控制方法。
背景技術：
汽車對能源和環境造成的壓力已成為全球共同關注的問題，為此，新能源汽車得到了越來越廣泛的推廣，例如電動汽車和并聯式混合動力汽車，這兩種汽車不僅能夠使用清潔的電能驅動車輛行駛，還可以將制動或滑行過程中產生的能量回收再利用。
目前，公知的汽車能量回收系統多是利用電機回收的電能直接為電池充電，也就是將制動或滑行能量通過電機回收轉變為電能并儲存于電池中。由于電池的充電對充電電壓和充電電流有一定范圍的限制，而汽車在制動或滑行過程中轉換的電壓和電流變化范圍很大，且變化頻繁，回收時產生的大電流、高電壓以及小電流和低電壓輸出的那部分能量不能被電池吸收，導致能量回收率低。
此外，為確保車輛各氣動裝置正常運行，并聯式混合動力汽車一般都保留發動機上的空氣壓縮機，發動機一工作，發動機上的空氣壓縮機就工作，儲氣瓶壓力足夠后，空氣壓縮機仍然在進行泵氣，這種工作模式，造成了嚴重的能源浪費。
因此，如何提高車輛制動或滑行能量的回收利用率，是本領域技術人員急需解決的技術問題。發明內容
本發明的第一目的是提供一種汽車空氣壓縮裝置。該裝置通過增加制動能量回收裝置，可顯著提高車輛制動或滑行能量回收率。
本發明的第二目的是提供一種汽車空氣壓縮裝置控制方法。
為了實現上述第一目的，本發明提供一種汽車空氣壓縮裝置，包括儲氣瓶、第一空氣壓縮機、第二空氣壓縮機和控制器；所述第一空氣壓縮機通過離合器和傳動部件與傳動軸傳動連接，其氣體輸出端連接于所述儲氣瓶的第一進氣端；所述第二空氣壓縮機為電動空氣壓縮機，由車載電池驅動，其氣體輸出端連接于所述儲氣瓶的第二進氣端；所述控制器的輸入端連接車輛行駛狀態傳感器，其第一輸出端控制所述離合器、第二輸出端控制所述第二空氣壓縮機。
優選地，進一步包括監測所述儲氣瓶壓力的壓力傳感器，其信號輸出端連接于所述控制器的輸入端。
優選地，進一步包括第一空氣壓縮機和第二空氣壓縮機故障檢測設備，其信號輸出端連接于所述控制器的輸入端。
優選地，所述車輛行駛狀態傳感器包括油門信號傳感器、制動信號傳感器和車速信號傳感器。
優選地，所述油門信號傳感器為油門踏板位置傳感器，所述制動信號傳感器為制動踏板位置傳感器。
優選地，所述離合器為電磁離合器。
優選地，所述傳動部件為安裝于所述傳動軸的齒輪。
為實現上述第二目的，本發明提供一種汽車空氣壓縮裝置控制方法，用于控制上述任一項所述的汽車空氣壓縮裝置，包括以下步驟
步驟1，控制器收集油門信號、制動信號和車速信號；
步驟2，控制器判斷車輛是否處于制動或滑行狀態；
步驟3，若步驟2判斷車輛處于制動或滑行狀態，且儲氣瓶壓力值低于設定最大值 Pfflax時，則控制器發出指令至離合器，使第一空氣壓縮機與傳動部件結合，由第一空氣壓縮機向儲氣瓶泵氣；
步驟4，若步驟2判斷車輛處于非制動或滑行狀態，且儲氣瓶壓力值低于設定最小值Pmin時，則控制器發出指令，使第二空氣壓縮機工作為儲氣瓶泵氣。
優選地，所述步驟3中，當儲氣瓶的壓力值達到設定最大值Pmax時，則控制器發送指令至離合器，使第一空氣壓縮機與傳動部件分離，第一空氣壓縮機停止向儲氣瓶泵氣；
所述步驟4中，當壓力值達到Pmil^Pmax時，則控制器發出指令，使第二空氣壓縮機停止為儲氣瓶泵氣。
優選地，進一步包括故障處理步驟
步驟a，當第一空氣壓縮機出現故障，且儲氣瓶壓力值低于設定最小值Pmin時，控制器發送指令至第二空氣壓縮機，由第二空氣壓縮機工作為儲氣瓶泵氣；
步驟b，當第二空氣壓縮機出現故障，且儲氣瓶壓力值低于設定最小值Pmin時，無論車輛是否處于制動或滑行狀態，控制器均發送指令至離合器，由第一空氣壓縮機為儲氣瓶泵氣；
步驟C，當第一空氣壓縮機和第二空氣壓縮機兩者都出現故障時，則車輛停止運行。
優選地，所述步驟a中，當儲氣瓶壓力值達到Pm;Pmax時，控制器發送指令至第二空氣壓縮機，使第二空氣壓縮機停止為儲氣瓶泵氣；
所述步驟b中，當儲氣瓶壓力值達到Pmax時，控制器發送指令至離合器，使第一空氣壓縮機停止為儲氣瓶泵氣。
本發明提供的汽車空氣壓縮裝置設有一套由第一空氣壓縮機和第二空氣壓縮機構成的能量回收裝置，其中第一空氣壓縮機由制動或滑行能量回收來驅動，第二空氣壓縮機由電池驅動，并以第一空氣壓縮機為主、第二空氣壓縮機為輔，通過合理控制兩套空氣壓縮機的工作為儲氣瓶泵氣，當車輛制動或滑行時，利用制動能量回收來驅動的第一空氣壓縮機為儲氣瓶泵氣，當車輛滑行或制動結束后，整車控制器根據儲氣瓶壓力狀態，決定是否利用第二空氣壓縮機為儲氣瓶泵氣，與傳統的充電儲能方式相比，受能量回收波動影響變小，可顯著提高車輛制動或滑行能量回收率。
本發明提供的汽車空氣壓縮裝置控制方法能夠由控制器檢測兩套空氣壓縮機的故障，從而及時在兩套空氣壓縮機之間切換，并在兩套空氣壓縮機都出現故障的情況下，停止車輛運動，確保了整車運行的安全可靠性。
圖I為本發明所提供汽車空氣壓縮裝置的第一具體實施方式
的結構示意圖2為本發明所提供汽車空氣壓縮裝置的第二具體實施方式
的結構示意圖3為本發明所提供汽車空氣壓縮裝置控制方法的流程框圖4為本發明所提供汽車空氣壓縮裝置控制方法的故障處理流程框圖。
圖中
I.儲氣瓶2.整車控制器3-1.第一空氣壓縮機3-2.第二空氣壓縮機4.電磁離合器5.齒輪6.傳動軸7.電池8.電機控制器9.電機10.變速箱11.油門踏板位置傳感器 12.制動踏板位置傳感器 13.車速信號傳感器 14.壓力傳感器 15.發動機16.自動離合器具體實施方式
為了使本技術領域的人員更好地理解本發明方案，下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步的詳細說明。
請參考圖1，圖I為本發明所提供汽車空氣壓縮裝置的第一具體實施方式
的結構示意圖，圖中的單實線為控制連接，虛線為電氣連接，雙實線為機械連接。
在第一種具體實施方式
中，本發明所提供的電動汽車空氣壓縮裝置，包括儲氣瓶 I、第一空氣壓縮機3-1、第二空氣壓縮機3-2和整車控制器2。
儲氣瓶I用于儲存壓縮空氣，為車輛各氣動裝置的氣源，整車控制器2用于接收油門、制動和車速等信號，判斷車輛運行狀態并輸出相應的控制信號。
第一空氣壓縮機3-1通過電磁離合器4和齒輪5與傳動軸6傳動連接,其氣體輸出端連接于儲氣瓶I的第一進氣端，電磁離合器4可接收整車控制器2發出的信號，驅動第一空氣壓縮機3-1與齒輪5結合或分離,齒輪5安裝于傳動軸6。
第二空氣壓縮機3-2為電動空氣壓縮機，由車載電池驅動，其氣體輸出端連接于儲氣瓶I的第二進氣端，車載電池7通過電機控制器8與電機9電連接，電機9與變速箱10 傳動連接。
整車控制器2的第一輸入端連接油門踏板位置傳感器11、第二輸入端連接制動踏板位置傳感器12、第三輸入端連接車速信號傳感器13，其第一輸出端控制電磁離合器4、第二輸出端控制第二空氣壓縮機3-2。
壓力傳感器14用于監測儲氣瓶I的壓力，并將壓力信號傳遞給整車控制器2，其信號輸出端連接于整車控制器2的第四輸入端。
請參考圖2，圖2為本發明所提供汽車空氣壓縮裝置的第二具體實施方式
的結構示意圖，圖中的單實線為控制連接，虛線為電氣連接，雙實線為機械連接。
在第二種具體實施方式
中，本發明所提供的并聯式混合動力汽車空氣壓縮裝置， 包括儲氣瓶I和整車控制器2，還包括第一空氣壓縮機3-1和第二空氣壓縮機3-2。
儲氣瓶I用于儲存壓縮空氣，為車輛各氣動裝置的氣源，整車控制器2用于接收油門、制動和車速等信號，判斷車輛運行狀態并輸出相應的控制信號。
第一空氣壓縮機3-1通過電磁離合器4和齒輪5與傳動軸6傳動連接,其氣體輸出端連接于儲氣瓶I的第一進氣端，電磁離合器4可接收整車控制器2發出的信號，驅動第一空氣壓縮機3-1與齒輪5結合或分離,齒輪5安裝于傳動軸6。
第二空氣壓縮機3-2為電動空氣壓縮機，由車載電池驅動，其氣體輸出端連接于儲氣瓶I的第二進氣端(圖中未示出)，車載電池7通過電機控制器8與電機9電連接，電機 9與變速箱10傳動連接，發動機15與電機9通過自動離合器16并聯。
整車控制器2的第一輸入端連接油門踏板位置傳感器11、第二輸入端連接制動踏板位置傳感器12、第三輸入端連接車速信號傳感器13，其第一輸出端控制電磁離合器4、第二輸出端控制第二空氣壓縮機3-2。
壓力傳感器14用于監測儲氣瓶I的壓力，并將壓力信號傳遞給整車控制器2，其信號輸出端連接于整車控制器2的第四輸入端。
上述汽車空氣壓縮裝置由整車控制器2接收油門踏板位置傳感器信號、制動踏板位置傳感器信號、車速信號，判斷車輛是否處于制動或滑行狀態。當車輛制動或滑行時，利用制動或滑行能量回收來驅動第一空氣壓縮機3-1為儲氣瓶泵氣，當車輛滑行或制動結束后，整車控制器根據儲氣瓶壓力狀態，決定是否利用第二空氣壓縮機3-2為儲氣瓶泵氣，解決了現在技術只是通過電機將制動或滑行能量轉換為電量儲存在動力電池中，能量回收率低的問題，進一步提高了整車能量利用率。
考慮到可能出現的故障問題，可進一步設置第一空氣壓縮機和第二空氣壓縮機故障檢測設備(圖中未示出)，其信號輸出端分別連接于整車控制器2的第五輸入端和第六輸入端。這樣，整車控制器2可檢測兩套空氣壓縮機的運行狀態，確保整車運行安全。
當然，上述汽車空氣壓縮裝置僅是一種優選方案，具體并不局限于此，在此基礎上可根據實際需要作出具有針對性的調整，從而得到不同的實施方式。例如，采用其他類型的離合器來取代電磁離合器4，或者采用其他傳動部件來代替齒輪5等等。由于可能實現的方式較多，這里就不再一一舉例說明。
請參考圖3，圖3為本發明所提供汽車空氣壓縮裝置控制方法的流程框圖。
除了上述汽車空氣壓縮裝置，本發明還提供一種汽車空氣壓縮裝置控制方法，用于控制上文所述的汽車空氣壓縮裝置，包括以下步驟
步驟S I. I :整車控制器2收集油門信號、制動信號和車速信號；
步驟SI. 2 :判斷車輛是否處于制動或滑行狀態；若油門為零、制動處于制動或非制動狀態且車速不為零，則判斷車輛處于制動或滑行狀態，否則，則判斷車輛處于非制動或滑行狀態；
步驟S2. I :若步驟SI. 2判斷車輛處于制動或滑行狀態，且整車控制器2檢測的儲氣瓶I壓力值低于設定最大值Pmax時，則整車控制器2發出指令至電磁離合器4，使第一空氣壓縮機3-1與齒輪5結合，由第一空氣壓縮機3-1向儲氣瓶I泵氣；
步驟S2. 2 :當儲氣瓶I的壓力值達到設定最大值Pmax時，則整車控制器2發送指令至電磁離合器4,使第一空氣壓縮機3-1與齒輪5分離,第一空氣壓縮機3-1停止向儲氣瓶 I泵氣；
步驟S3. I :若步驟SI. 2判斷車輛處于非制動或滑行狀態，且整車控制器2檢測的儲氣瓶壓力值低于設定最小值Pmin時，則整車控制器2發出指令，使第二空氣壓縮機3-2工作為儲氣瓶I泵氣；
步驟S3. 2 :當壓力值達到PmilTPmax時，則整車控制器2發出指令，使第二空氣壓縮機3-2停止為儲氣瓶I泵氣。
請參考圖4，圖4為本發明所提供汽車空氣壓縮裝置控制方法的故障處理流程框圖。
進一步包括故障處理步驟
步驟a :當整車控制器2檢測到第一空氣壓縮機3-1出現故障，且儲氣瓶I壓力值低于設定最小值Pmin時，整車控制器2發送指令至第二空氣壓縮機3-2，由第二空氣壓縮機3-2工作為儲氣瓶I泵氣，當儲氣瓶I壓力值達到PmilTPmax時，整車控制器2發送指令至第二空氣壓縮機3-2，由第二空氣壓縮機3-2停止為儲氣瓶I泵氣；
步驟b :當整車控制器2檢測到第二空氣壓縮機3-2出現故障，且儲氣瓶I壓力值低于設定最小值Pmin時，無論車輛是否處于制動或滑行狀態，整車控制器2均發送指令至電磁離合器4，由第一空氣壓縮機3-1為儲氣瓶I泵氣，當儲氣瓶I壓力值達到Pmax時，整車控制器2發送指令至電磁離合器4，使第一空氣壓縮機3-1停止為儲氣瓶I泵氣；
步驟c :當整車控制器I檢測到第一空氣壓縮機3-1和第二空氣壓縮機3-2兩者都出現故障時，則控制車輛停止運行。
該方法由整車控制器2檢測兩套空氣壓縮機的故障，從而及時在兩套空氣壓縮機之間切換，并在兩套空氣壓縮機都出現故障的情況下，停止車輛運動，確保了整車運行的安全可靠性。
以上對本發明所提供的汽車空氣壓縮裝置及控制方法進行了詳細介紹。本文中應用了具體個例對本發明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發明的核心思想。應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以對本發明進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發明權利要求的保護范圍內。
權利要求
1.一種汽車空氣壓縮裝置，其特征在于，包括儲氣瓶、第一空氣壓縮機、第二空氣壓縮機和控制器；所述第一空氣壓縮機通過離合器和傳動部件與傳動軸傳動連接，其氣體輸出端連接于所述儲氣瓶的第一進氣端；所述第二空氣壓縮機為電動空氣壓縮機，由車載電池驅動，其氣體輸出端連接于所述儲氣瓶的第二進氣端；所述控制器的輸入端連接車輛行駛狀態傳感器，其第一輸出端控制所述離合器、第二輸出端控制所述第二空氣壓縮機。
2.根據權利要求I所述的汽車空氣壓縮裝置，其特征在于，進一步包括監測所述儲氣瓶壓力的壓力傳感器，其信號輸出端連接于所述控制器的輸入端。
3.根據權利要求2所述的汽車空氣壓縮裝置，其特征在于，進一步包括第一空氣壓縮機和第二空氣壓縮機故障檢測設備，其信號輸出端連接于所述控制器的輸入端。
4.根據權利要求I至3任一項所述的汽車空氣壓縮裝置，其特征在于，所述車輛行駛狀態傳感器包括油門信號傳感器、制動信號傳感器和車速信號傳感器。
5.根據權利要求4所述的汽車空氣壓縮裝置，其特征在于，所述油門信號傳感器為油門踏板位置傳感器，所述制動信號傳感器為制動踏板位置傳感器。
6.根據權利要求I至3任一項所述的汽車空氣壓縮裝置，其特征在于，所述離合器為電磁離合器。
7.根據權利要求I至3任一項所述的汽車空氣壓縮裝置，其特征在于，所述傳動部件為安裝于所述傳動軸的齒輪。
8.根據權利要求I至3任一項所述的汽車空氣壓縮裝置，其特征在于，所述車載電池通過電機控制器與電機電氣連接，所述電機與變速箱傳動連接。
9.一種汽車空氣壓縮裝置控制方法，用于控制上述權利要求I至8任一項所述的汽車空氣壓縮裝置，包括以下步驟 步驟1，控制器收集油門信號、制動信號和車速信號； 步驟2，控制器判斷車輛是否處于制動或滑行狀態； 步驟3，若步驟2判斷車輛處于制動或滑行狀態，且儲氣瓶壓力值低于設定最大值Pmax時，則控制器發出指令至離合器，使第一空氣壓縮機與傳動部件結合，由第一空氣壓縮機向儲氣瓶泵氣； 步驟4，若步驟2判斷車輛處于非制動或滑行狀態，且儲氣瓶壓力值低于設定最小值Pfflin時，則控制器發出指令，使第二空氣壓縮機工作為儲氣瓶泵氣。
10.根據權利要求9所述的汽車空氣壓縮裝置控制方法，其特征在于， 所述步驟3中，當儲氣瓶的壓力值達到設定最大值Pmax時，則控制器發送指令至離合器，使第一空氣壓縮機與傳動部件分離，第一空氣壓縮機停止向儲氣瓶泵氣； 所述步驟4中，當壓力值達到PmilTPmax時，則控制器發出指令，使第二空氣壓縮機停止為儲氣瓶泵氣。
11.根據權利要求9所述的汽車空氣壓縮裝置控制方法，其特征在于，進一步包括故障處理步驟 步驟a，當第一空氣壓縮機出現故障，且儲氣瓶壓力值低于設定最小值Pmin時，控制器發送指令至第二空氣壓縮機，由第二空氣壓縮機工作為儲氣瓶泵氣； 步驟b，當第二空氣壓縮機出現故障，且儲氣瓶壓力值低于設定最小值Pmin時，無論車輛是否處于制動或滑行狀態，控制器均發送指令至離合器，由第一空氣壓縮機為儲氣瓶泵氣; 步驟C，當第一空氣壓縮機和第二空氣壓縮機兩者都出現故障時，則車輛停止運行。
12.根據權利要求11所述的汽車空氣壓縮裝置控制方法，其特征在于， 所述步驟a中，當儲氣瓶壓力值達到Pmi:Pmax時，控制器發送指令至第二空氣壓縮機，使第二空氣壓縮機停止為儲氣瓶泵氣； 所述步驟b中，當儲氣瓶壓力值達到Pmax時，控制器發送指令至離合器，使第一空氣壓縮機停止為儲氣瓶泵氣。
全文摘要
本發明公開了一種汽車空氣壓縮裝置，包括儲氣瓶和控制器，還包括第一空氣壓縮機和第二空氣壓縮機；所述第一空氣壓縮機通過離合器和傳動部件與傳動軸傳動連接，其氣體輸出端連接于所述儲氣瓶的第一進氣端；所述第二空氣壓縮機為電動空氣壓縮機，由車載電池驅動，其氣體輸出端連接于所述儲氣瓶的第二進氣端；所述控制器的輸入端連接車輛行駛狀態傳感器，其第一輸出端控制所述離合器、第二輸出端控制所述第二空氣壓縮機。該裝置通過增加制動能量回收裝置，顯著提高了車輛制動或滑行能量回收率。本發明還公開了一種汽車空氣壓縮裝置的控制方法。
文檔編號B60T17/02GK102923078SQ20121043921
公開日2013年2月13日 申請日期2012年11月6日 優先權日2012年11月6日
發明者韓爾樑, 劉信奎, 陳雪麗, 潘鳳文, 王朝輝, 方麗君 申請人:濰柴動力股份有限公司