CN203532228U - 直流电动真空泵综合性能试验系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种直流电动真空泵综合性能试验系统，可进行模拟电动汽车实车运行不同工况下的真空助力系统的台架试验，可以同时对两台不同控制策略的电动真空泵进行性能对比试验。该系统主要包括电源、时间继电器、电控节流阀、数据采集及控制卡、上位PC机及被测试的电动真空泵总成。所述的电动真空泵总成由真空泵、真空泵控制器和真空罐组成。本试验系统具有工况模拟功能，将实车不同工况下电动真空泵空气流量制作成工况曲线，通过软件设计闭环控制电控节流阀，达到模拟实车工况的功能。通过本台架试验可大大减少装车试验的工作量，进而节约开发成本、缩短开发周期。

Description

直流电动真空泵综合性能试验系统

技术领域

本实用新型提供了一种直流电动真空泵综合性能试验系统，应用于汽车零部件领域。

背景技术

车辆制动系统是车辆至关重要的部件，它的性能直接关系到车辆行驶的安全性，因此作为伺服制动系统的一种形式：电动真空助力制动系统在进行装车之前，需要经过原理设计、台架试验的过程，这个过程持续时间较长。为了尽量缩短开发周期，有必要设计一套功能完善的试验台架系统模拟电动真空制动助力系统在实车上的工作状态，对电动真空制动助力系统的功能、性能进行数据分析，不断完善真空制动助力系统，进而节约试验成本，缩短开发周期。

工况模拟、数据采集、性能对比是本试验台的三大功能，是评价试验台功能的关键指标。对于该试验台最重要的部分是如何通过上位PC机精确的控制节流阀来真实的模拟电动真空助力刹车系统在汽车不同路况及驾驶习惯下的真空度消耗。在试验台设计过程中，将实车采集的不同工况下刹车时制动真空罐到真空助力器真空管中空气流量，制作相应的曲线图表，通过编程写入上位PC机控制程序中，通过数采系统实时高效的采集其他传感器数据并通过上位PC机控制系统PID算法实现对电控节流阀精确控制，达到模拟实车运行工况。车辆电动真空助力系统从开始研发都需要经过长时间的台架试验，检验控制算法有效性，机械结构的可靠性，才可以最终进行装车试验。

目前市场上，特别是电动真空泵的生产厂家都具备电动真空泵的试验台架，生产厂家更注重电动真空泵本身的性能，例如电机的性能、真空泵的性能、控制策略实现，总成系统的抽气速率、寿命等等，但能够模拟实车工况的试验台还没有见到。

发明内容

本实用新型的目的是设计一种用于直流电动制动真空助力系统的试验台架，可进行模拟电动汽车实车运行不同工况下的真空助力系统的台架试验，可以同时对两台不同控制策略的电动真空泵进行性能对比试验。

本实用新型的技术方案是这样的：

直流电动真空泵综合性能试验系统，整个系统由一个主柜承载，该系统主要包括电源、时间继电器、电控节流阀、数据采集及控制卡、上位PC机及被测试的电动真空泵总成；所述的电动真空泵总成由真空泵、真空泵控制器和真空罐组成，置于主柜的安装平台上；气路上真空泵的吸气口与真空罐的出气口连接，真空罐的进气口分别连接真空度传感器和电控节流阀；电路上真空泵控制器与时间继电器并联后与真空泵连接，有选择地分别控制真空泵工作；数据采集及控制卡分别与电流传感器、真空度传感器、空气流量传感器的信号输出端连接，通过上位PC机采集数据及实现对系统的控制。

在真空罐与电控节流阀之间的气道管路上连接空气流量传感器，通过与其相连的空气流量显示仪表显示从真空罐流出气体的流量大小。

在真空罐内部装有真空度传感器，真空度传感器连接真空度显示仪表，检测真空罐的真空度。

真空泵控制器与时间继电器并联后还与电流传感器连接，电流传感器与电流显示仪表连接，对真空泵工作电流进行显示。

在真空泵与真空泵控制器连接的供电线路上，连接了启动计数器。

数据采集及控制卡与电流传感器、真空度传感器和空气流量传感器连接。

本实用新型设计的试验系统，更注重于满足电动汽车对于刹车助力真空泵的选型、检测等需要。因而，本试验系统还具有工况模拟功能，将实车不同工况下电动真空泵空气流量制作成工况曲线，通过软件设计闭环控制电控节流阀，达到模拟实车工况的功能。

本试验系统除了现有技术的功能外，更注重于设计满足电动汽车要求的真空泵以匹配本公司开发的电动汽车需要。因而，本试验系统增加了工况模拟功能，将实车不同工况下电动真空泵空气流量制作成工况曲线，通过软件设计闭环控制电控节流阀，达到模拟实车工况的功能。另外，本试验台可以同时对两台不同控制策略的电动真空泵进行性能对比试验，缩短对于不同真空泵性能验证时间，提高开发效率。本实用新型对于带控制器或不带控制器（由本试验台直接控制）的真空泵都可以进行测试，提供真空助力系统的试验数据，为装车试验提供准备。通过本台架试验可大大减少装车试验的工作量，进而节约开发成本、缩短开发周期。

附图说明

图1：电动真空泵综合性能试验系统外观示意图；

图2：电动真空泵综合性能试验台结构示意图。

图中标记：1.主柜，2.电源，3.电动真空泵总成，4.真空泵控制器，5.真空泵，6.真空罐，7.时间继电器，8.启动计数器，9.电流传感器，10.电流显示仪表，11.电控节流阀，12.真空度传感器，13.真空度显示仪表，14.空气流量传感器，15.空气流量显示仪表，16.空气流量显示仪表，17.上位PC机，18.主电源开关，19.控制开关。

具体实施方式

参见图1、图2，一种直流电动真空泵综合性能试验系统，整个系统由一个主柜1承载，该系统主要包括电源2、时间继电器7、电控节流阀11、数据采集及控制卡16、上位PC机17及被测试的电动真空泵总成3。所述的数据采集及控制卡16采用USB2811，所述的电动真空泵总成3由真空泵5、真空泵控制器4和真空罐6组成，置于主柜1的安装平台上。在安装平台上可以同时放置两个电动真空泵总成3，分别由主柜1中各自的试验系统进行测试。真空泵控制器4与真空泵5通过控制开关19连接，控制开关19则通过时间继电器7进行通断控制。在图1中，时间继电器7与其控制器作为一体的设施设于控制台面上。真空泵5的抽真空吸气口与真空罐6出气口连接。真空罐6的真空进气口分别连接真空度传感器12和控制真空气体流量的电控节流阀11。电路上真空泵控制器4与时间继电器7并联后与电流传感器9和真空泵5连接，可以有选择地分别控制真空泵工作；数据采集及控制卡（16）分别与电流传感器（9）、真空度传感器（12）、空气流量传感器（14）的信号输出端连接，通过上位PC机（17）采集数据及实现对系统的控制。时间继电器7、电控节流阀11、与数据采集及控制卡16连接，通过上位PC机17采集数据及实现对系统的控制。

在真空罐6与电控节流阀11之间的气道管路上连接空气流量传感器14，通过与其相连的空气流量显示仪表15显示流入真空罐6气体的流量大小。

在真空罐6内部装有真空度传感器12，真空度传感器12连接真空度显示仪表13，检测真空罐6的真空度。

在真空泵5与真空泵控制器4连接的并联供电线路上，连接了电流传感器9，电流传感器9同时与电流显示仪表10连接，对真空泵5工作电流进行显示。

在真空泵5与真空泵控制器4连接的供电线路上，连接了启动计数器8。

电流传感器9、真空度传感器12和空气流量传感器14也连接到数据采集及控制卡16上。

所述的电源2是12V电源，由主电源开关18控制电源通断。

本实用新型可以同时对两套电动真空泵总成进行测试。该系统的工作方式为：1）真空泵控制器4根据真空罐6的真空度来控制真空泵5工作（当真空罐6真空度低于某一压力时，开启真空泵5的电机。当真空罐6真空度高于某一压力时，关闭真空泵5的电机，这种方式可以验证真空泵厂家提供的控制策略及电动真空泵的性能）；2）利用时间继电器7控制真空泵5工作（设定时间继电器7开启及关闭时间，这种方式可以灵活设置真空泵5的控制策略，研究真空泵5在各种条件下的性能）。两种工作方式除了真空泵5的启停控制来源不同外，其他环节都一样。真空度传感器12采集真空罐6的真空压力信号、空气流量传感器14采集通过电控节流阀11气路流出空气的流量信号；数据采集及控制卡16将这些信号传送到上位PC机17的控制系统进行显示和保存。上位PC机17的控制系统通过选择电动汽车工况曲线控制电控节流阀的开度，可以使真空泵5工作在各种模拟工况条件下，从而检验电动真空泵5在电动汽车实车运行情况下的工作状态和性能。

该系统的试验原理：该系统几乎涵盖了所有的电动真空泵的常规试验内容，通过对原厂家提供的电动真空泵总成的测试，可以获得原厂家的电动真空泵控制策略、压力形成时间、最大真空度、工作电流等性能呢。在对不带控制器的电动真空泵进行试验时，通过上位PC机控制系统制定控制策略通过采集真空度传感器信号来设置时间继电器的开启及关闭从而对电动真空泵进行控制。上位PC机控制系统可以设置电动真空泵的工作条件即真空释放速度，模拟实车上在不同工况下，例如车辆下陡坡、城市严重拥挤路况、市区工况及高速路工况下司机驾驶员对制动踏板的使用从而对电动真空系统的真空流量造成的影响。从而检验电动真空泵的响应时间、真空抽速等性能是否满足电动车的要求。

该系统上位PC机控制系统的功能：通过上位PC机控制系统可以实时观察电动真空泵真空度、真空泵电机电流、真空流量等参数变化。通过控制系统可以设置真空泵控制策略：时间控制及压力控制方式（时间控制方式：当控制系统检测到真空度小于某一压力时，利用时间继电器控制真空泵工作设定的工作时间。压力控制方式：当控制系统检测到真空度小于某一压力时，利用时间继电器控制真空泵工作到真空度达到设定值后停止）。上位PC机控制系统可以设置真空泵运行工况，通过工况选择（车辆下陡坡、城市严重拥挤路况、市区工况及高速路工况）调用相应的真空管路流量-时间曲线，通过空气流量传感器信号进行闭环控制电控节流阀的开度，达到模拟实际工况的目的。该控制系统除了以上功能外，还具有试验参数保存，报告自动生成的功能。

该电动真空泵综合性能试验系统除了可以进行电动真空泵的常规性能试验，又增加了与我公司生产的电动汽车的性能匹配试验能力，通过对电动真空泵系统真空流量的模拟来达到车辆制动对真空度需求的模拟，虽然这种工况模拟的误差分析尚无确定的结论，但对于电动真空泵与电动车的匹配具有指导意义，该试验台的发明除了缩短电动真空泵的试验开发周期外，也明显缩短了电动车对电动真空泵的选型时间，对于电动汽车的开发具有重要意义。

可以通过添加真实的电动车制动系统装置来代替电动真空泵的模拟运行环境，但这样做将明显增加试验系统的成本。

Claims (7)

1.直流电动真空泵综合性能试验系统，其特征在于：整个系统由一个主柜（1）承载，该系统主要包括电源（2）、时间继电器（7）、电控节流阀（11）、数据采集及控制卡（16）、上位PC机（17）及被测试的电动真空泵总成（3）；所述的电动真空泵总成（3）由真空泵（5）、真空泵控制器（4）和真空罐（6）组成，置于主柜（1）的安装平台上；气路上真空泵（5）的吸气口与真空罐（6）的出气口连接，真空罐的进气口分别连接真空度传感器（12）和电控节流阀（11）；电路上真空泵控制器（4）与时间继电器（7）并联后与真空泵（5）连接，有选择地分别控制真空泵工作；数据采集及控制卡（16）分别与电流传感器（9）、真空度传感器（12）、空气流量传感器（14）的信号输出端连接，通过上位PC机（17）采集数据及实现对系统的控制。

2.根据权利要求1所述的试验系统，其特征在于：在真空罐（6）与电控节流阀（11）之间的气道管路上连接空气流量传感器（14），通过与其相连的空气流量显示仪表（15）显示从真空罐（6）流出气体的流量大小。

3.根据权利要求1所述的试验系统，其特征在于：在真空罐（6）内部装有真空度传感器（12），真空度传感器（12）连接真空度显示仪表（13），检测真空罐（6）的真空度。

4.根据权利要求1所述的试验系统，其特征在于：真空泵控制器（4）与时间继电器（7）并联后还与电流传感器（9）连接，电流传感器（9）与电流显示仪表（10）连接，对真空泵（5）工作电流进行显示。

5.根据权利要求1所述的试验系统，其特征在于：在真空泵（5）与真空泵控制器（4）连接的供电线路上，连接了启动计数器（8）。

6.根据权利要求1所述的试验系统，其特征在于：数据采集及控制卡（16）与电流传感器（9）、真空度传感器（12）和空气流量传感器（14）连接。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的试验系统，其特征在于：在安装平台上同时放置两个电动真空泵总成（3），分别由主柜（1）中各自的试验系统进行测试。

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