直流電動真空泵綜合性能試驗系統的製作方法

2023-05-26 01:06:46

直流電動真空泵綜合性能試驗系統的製作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種直流電動真空泵綜合性能試驗系統，可進行模擬電動汽車實車運行不同工況下的真空助力系統的臺架試驗，可以同時對兩臺不同控制策略的電動真空泵進行性能對比試驗。該系統主要包括電源、時間繼電器、電控節流閥、數據採集及控制卡、上位PC機及被測試的電動真空泵總成。所述的電動真空泵總成由真空泵、真空泵控制器和真空罐組成。本試驗系統具有工況模擬功能，將實車不同工況下電動真空泵空氣流量製作成工況曲線，通過軟體設計閉環控制電控節流閥，達到模擬實車工況的功能。通過本臺架試驗可大大減少裝車試驗的工作量，進而節約開發成本、縮短開發周期。
【專利說明】直流電動真空泵綜合性能試驗系統
【技術領域】
[0001]本實用新型提供了一種直流電動真空泵綜合性能試驗系統，應用於汽車零部件領域。
【背景技術】
[0002]車輛制動系統是車輛至關重要的部件，它的性能直接關係到車輛行駛的安全性，因此作為伺服制動系統的一種形式:電動真空助力制動系統在進行裝車之前，需要經過原理設計、臺架試驗的過程，這個過程持續時間較長。為了儘量縮短開發周期，有必要設計一套功能完善的試驗臺架系統模擬電動真空制動助力系統在實車上的工作狀態，對電動真空制動助力系統的功能、性能進行數據分析，不斷完善真空制動助力系統，進而節約試驗成本，縮短開發周期。
[0003]工況模擬、數據採集、性能對比是本試驗臺的三大功能，是評價試驗臺功能的關鍵指標。對於該試驗臺最重要的部分是如何通過上位PC機精確的控制節流閥來真實的模擬電動真空助力剎車系統在汽車不同路況及駕駛習慣下的真空度消耗。在試驗臺設計過程中，將實車採集的不同工況下剎車時制動真空罐到真空助力器真空管中空氣流量，製作相應的曲線圖表，通過編程寫入上位PC機控制程序中，通過數採系統實時高效的採集其他傳感器數據並通過上位PC機控制系統PID算法實現對電控節流閥精確控制，達到模擬實車運行工況。車輛電動真空助力系統從開始研發都需要經過長時間的臺架試驗，檢驗控制算法有效性，機械結構的可靠性，才可以最終進行裝車試驗。
[0004]目前市場上，特別是電動真空泵的生產廠家都具備電動真空泵的試驗臺架，生產廠家更注重電動真空泵本身的性能，例如電機的性能、真空泵的性能、控制策略實現，總成系統的抽氣速率、壽命等等，但能夠模擬實車工況的試驗臺還沒有見到。

【發明內容】

[0005]本實用新型的目的是設計一種用於直流電動制動真空助力系統的試驗臺架，可進行模擬電動汽車實車運行不同工況下的真空助力系統的臺架試驗，可以同時對兩臺不同控制策略的電動真空泵進行性能對比試驗。
[0006]本實用新型的技術方案是這樣的:
[0007]直流電動真空泵綜合性能試驗系統，整個系統由一個主櫃承載,該系統主要包括電源、時間繼電器、電控節流閥、數據採集及控制卡、上位PC機及被測試的電動真空泵總成；所述的電動真空泵總成由真空泵、真空泵控制器和真空罐組成，置於主櫃的安裝平臺上；氣路上真空泵的吸氣口與真空罐的出氣口連接，真空罐的進氣口分別連接真空度傳感器和電控節流閥；電路上真空泵控制器與時間繼電器並聯後與真空泵連接，有選擇地分別控制真空泵工作；數據採集及控制卡分別與電流傳感器、真空度傳感器、空氣流量傳感器的信號輸出端連接，通過上位PC機採集數據及實現對系統的控制。
[0008]在真空罐與電控節流閥之間的氣道管路上連接空氣流量傳感器，通過與其相連的空氣流量顯示儀表顯示從真空罐流出氣體的流量大小。
[0009]在真空罐內部裝有真空度傳感器，真空度傳感器連接真空度顯示儀表，檢測真空罐的真空度。
[0010]真空泵控制器與時間繼電器並聯後還與電流傳感器連接，電流傳感器與電流顯示儀表連接，對真空泵工作電流進行顯示。
[0011]在真空泵與真空泵控制器連接的供電線路上，連接了啟動計數器。
[0012]數據採集及控制卡與電流傳感器、真空度傳感器和空氣流量傳感器連接。
[0013]本實用新型設計的試驗系統，更注重於滿足電動汽車對於剎車助力真空泵的選型、檢測等需要。因而，本試驗系統還具有工況模擬功能，將實車不同工況下電動真空泵空氣流量製作成工況曲線，通過軟體設計閉環控制電控節流閥，達到模擬實車工況的功能。
[0014]本試驗系統除了現有技術的功能外，更注重於設計滿足電動汽車要求的真空泵以匹配本公司開發的電動汽車需要。因而，本試驗系統增加了工況模擬功能，將實車不同工況下電動真空泵空氣流量製作成工況曲線，通過軟體設計閉環控制電控節流閥，達到模擬實車工況的功能。另外，本試驗臺可以同時對兩臺不同控制策略的電動真空泵進行性能對比試驗，縮短對於不同真空泵性能驗證時間，提高開發效率。本實用新型對於帶控制器或不帶控制器(由本試驗臺直接控制)的真空泵都可以進行測試，提供真空助力系統的試驗數據，為裝車試驗提供準備。通過本臺架試驗可大大減少裝車試驗的工作量，進而節約開發成本、縮短開發周期。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1:電動真空泵綜合性能試驗系統外觀示意圖；
[0016]圖2:電動真空泵綜合性能試驗臺結構示意圖。
[0017]圖中標記:1.主櫃，2.電源，3.電動真空泵總成，4.真空泵控制器，5.真空泵，
6.真空罐，7.時間繼電器，8.啟動計數器，9.電流傳感器，10.電流顯示儀表，11.電控節流閥，12.真空度傳感器，13.真空度顯示儀表，14.空氣流量傳感器，15.空氣流量顯示儀表，16.空氣流量顯示儀表，17.上位PC機，18.主電源開關，19.控制開關。
【具體實施方式】
[0018]參見圖1、圖2，一種直流電動真空泵綜合性能試驗系統，整個系統由一個主櫃I承載，該系統主要包括電源2、時間繼電器7、電控節流閥11、數據採集及控制卡16、上位PC機17及被測試的電動真空泵總成3。所述的數據採集及控制卡16採用USB2811，所述的電動真空泵總成3由真空泵5、真空泵控制器4和真空罐6組成，置於主櫃I的安裝平臺上。在安裝平臺上可以同時放置兩個電動真空泵總成3，分別由主櫃I中各自的試驗系統進行測試。真空泵控制器4與真空泵5通過控制開關19連接，控制開關19則通過時間繼電器7進行通斷控制。在圖1中，時間繼電器7與其控制器作為一體的設施設於控制檯面上。真空泵5的抽真空吸氣口與真空罐6出氣口連接。真空罐6的真空進氣口分別連接真空度傳感器12和控制真空氣體流量的電控節流閥11。電路上真空泵控制器4與時間繼電器7並聯後與電流傳感器9和真空泵5連接，可以有選擇地分別控制真空泵工作；數據採集及控制卡
(16)分別與電流傳感器(9)、真空度傳感器(12)、空氣流量傳感器(14)的信號輸出端連接，通過上位PC機(17)採集數據及實現對系統的控制。時間繼電器7、電控節流閥11、與數據採集及控制卡16連接，通過上位PC機17採集數據及實現對系統的控制。
[0019]在真空罐6與電控節流閥11之間的氣道管路上連接空氣流量傳感器14，通過與其相連的空氣流量顯示儀表15顯示流入真空罐6氣體的流量大小。
[0020]在真空罐6內部裝有真空度傳感器12，真空度傳感器12連接真空度顯示儀表13，檢測真空罐6的真空度。
[0021]在真空泵5與真空泵控制器4連接的並聯供電線路上，連接了電流傳感器9，電流傳感器9同時與電流顯示儀表10連接，對真空泵5工作電流進行顯示。
[0022]在真空泵5與真空泵控制器4連接的供電線路上，連接了啟動計數器8。
[0023]電流傳感器9、真空度傳感器12和空氣流量傳感器14也連接到數據採集及控制卡16上。
[0024]所述的電源2是12V電源，由主電源開關18控制電源通斷。
[0025]本實用新型可以同時對兩套電動真空泵總成進行測試。該系統的工作方式為:1)真空泵控制器4根據真空罐6的真空度來控制真空泵5工作(當真空罐6真空度低於某一壓力時，開啟真空泵5的電機。當真空罐6真空度高於某一壓力時，關閉真空泵5的電機，這種方式可以驗證真空泵廠家提供的控制策略及電動真空泵的性能);2)利用時間繼電器7控制真空泵5工作(設定時間繼電器7開啟及關閉時間，這種方式可以靈活設置真空泵5的控制策略，研究真空泵5在各種條件下的性能)。兩種工作方式除了真空泵5的啟停控制來源不同外，其他環節都一樣。真空度傳感器12採集真空罐6的真空壓力信號、空氣流量傳感器14採集通過電控節流閥11氣路流出空氣的流量信號；數據採集及控制卡16將這些信號傳送到上位PC機17的控制系統進行顯示和保存。上位PC機17的控制系統通過選擇電動汽車工況曲線控制電控節流閥的開度，可以使真空泵5工作在各種模擬工況條件下，從而檢驗電動真空泵5在電動汽車實車運行情況下的工作狀態和性能。
[0026]該系統的試驗原理:該系統幾乎涵蓋了所有的電動真空泵的常規試驗內容，通過對原廠家提供的電動真空泵總成的測試，可以獲得原廠家的電動真空泵控制策略、壓力形成時間、最大真空度、工作電流等性能呢。在對不帶控制器的電動真空泵進行試驗時，通過上位PC機控制系統制定控制策略通過採集真空度傳感器信號來設置時間繼電器的開啟及關閉從而對電動真空泵進行控制。上位PC機控制系統可以設置電動真空泵的工作條件即真空釋放速度，模擬實車上在不同工況下，例如車輛下陡坡、城市嚴重擁擠路況、市區工況及高速路工況下司機駕駛員對制動踏板的使用從而對電動真空系統的真空流量造成的影響。從而檢驗電動真空泵的響應時間、真空抽速等性能是否滿足電動車的要求。
[0027]該系統上位PC機控制系統的功能:通過上位PC機控制系統可以實時觀察電動真空泵真空度、真空泵電機電流、真空流量等參數變化。通過控制系統可以設置真空泵控制策略:時間控制及壓力控制方式(時間控制方式:當控制系統檢測到真空度小於某一壓力時，利用時間繼電器控制真空泵工作設定的工作時間。壓力控制方式:當控制系統檢測到真空度小於某一壓力時，利用時間繼電器控制真空泵工作到真空度達到設定值後停止)。上位PC機控制系統可以設置真空泵運行工況，通過工況選擇(車輛下陡坡、城市嚴重擁擠路況、市區工況及高速路工況)調用相應的真空管路流量-時間曲線，通過空氣流量傳感器信號進行閉環控制電控節流閥的開度，達到模擬實際工況的目的。該控制系統除了以上功能外，還具有試驗參數保存，報告自動生成的功能。
[0028]該電動真空泵綜合性能試驗系統除了可以進行電動真空泵的常規性能試驗，又增加了與我公司生產的電動汽車的性能匹配試驗能力，通過對電動真空泵系統真空流量的模擬來達到車輛制動對真空度需求的模擬，雖然這種工況模擬的誤差分析尚無確定的結論，但對於電動真空泵與電動車的匹配具有指導意義，該試驗臺的發明除了縮短電動真空泵的試驗開發周期外，也明顯縮短了電動車對電動真空泵的選型時間，對於電動汽車的開發具有重要意義。
[0029]可以通過添加真實的電動車制動系統裝置來代替電動真空泵的模擬運行環境，但這樣做將明顯增加試驗系統的成本。
【權利要求】
1.直流電動真空泵綜合性能試驗系統，其特徵在於:整個系統由一個主櫃(I)承載，該系統主要包括電源(2)、時間繼電器(7)、電控節流閥(11)、數據採集及控制卡(16)、上位PC機(17)及被測試的電動真空泵總成(3);所述的電動真空泵總成(3)由真空泵(5)、真空泵控制器(4)和真空罐(6)組成，置於主櫃(I)的安裝平臺上；氣路上真空泵(5)的吸氣口與真空罐(6)的出氣口連接，真空罐的進氣口分別連接真空度傳感器(12)和電控節流閥(11);電路上真空泵控制器(4)與時間繼電器(7)並聯後與真空泵(5)連接，有選擇地分別控制真空泵工作；數據採集及控制卡(16 )分別與電流傳感器(9 )、真空度傳感器(12 )、空氣流量傳感器(14)的信號輸出端連接，通過上位PC機(17)採集數據及實現對系統的控制。
2.根據權利要求1所述的試驗系統，其特徵在於:在真空罐(6)與電控節流閥(11)之間的氣道管路上連接空氣流量傳感器(14)，通過與其相連的空氣流量顯示儀表(15)顯示從真空罐(6)流出氣體的流量大小。
3.根據權利要求1所述的試驗系統，其特徵在於:在真空罐(6)內部裝有真空度傳感器(12)，真空度傳感器(12)連接真空度顯示儀表(13)，檢測真空罐(6)的真空度。
4.根據權利要求1所述的試驗系統，其特徵在於:真空泵控制器(4)與時間繼電器(7)並聯後還與電流傳感器(9 )連接，電流傳感器(9 )與電流顯示儀表(10 )連接，對真空泵(5 )工作電流進行顯示。
5.根據權利要求1所述的試驗系統，其特徵在於:在真空泵(5)與真空泵控制器(4)連接的供電線路上，連接了啟動計數器(8)。
6.根據權利要求1所述的試驗系統，其特徵在於:數據採集及控制卡(16)與電流傳感器(9 )、真空度傳感器(12 )和空氣流量傳感器(14 )連接。
7.根據權利要求1-6任意一項所述的試驗系統，其特徵在於:在安裝平臺上同時放置兩個電動真空泵總成(3)，分別由主櫃(I)中各自的試驗系統進行測試。
【文檔編號】F04B51/00GK203532228SQ201320323992
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年6月6日 優先權日:2013年6月6日
【發明者】楊春生, 李玉軍, 杜微, 馬亮 申請人:北京汽車新能源汽車有限公司