电动客车空气管路气压控制的另一途径

2012-10-15杨国华韦书达招思安

客车技术与研究 2012年2期

杨国华，韦书达，招思安

（珠海市广通汽车有限公司，广东珠海 519040）

1 概述

新能源客车除其核心技术外，各辅助系统如制动系统、转向系统等的合理控制方式仍在摸索和创新阶段[1]。与常规燃料客车在气压制动系统中最大的区别是，新能源客车采用电控空气压缩机，在气压达到制动回路的工作气压时，停止给空气压缩机供电，以达到节约能源的目的。而如何实现在气压达到设定值范围时空气压缩机停止工作，同时气压值达到调压阀设定值时干燥器自动排气，实现干燥器排水再生功能，目前国内各大客车厂家仍没有一个成熟的控制方法。

现比较普遍的有两种方式：一是采用单点控制方式，在主气路或后制动回路上安装气压控制开关，将调压阀设定压力高于气压开关设定值，由此气压开关信号来控制电机驱动的空气压缩机的运行和停止。此方式可以成功控制电动空气压缩机的运行停止和气管路系统压力，但无法实现干燥器的自动排水和再生，需定期对干燥器进行手动排水。另一种是采用电控空气干燥器，在干燥器积水达到一定值时，干燥器自动排水，而目前只有少数国外高端品牌的干燥器如WABCO、KNNOR等厂家有此成熟产品，且并未在国内推广，价格很高。

我公司在经过多次尝试之后，采用简单、可靠的汽车元件成功地实现了对新能源客车气压管路的合理控制。现以GTQ6117BEVB型纯电动客车的压缩空气管路系统为例，对其工作原理进行介绍。

2 控制原理

1）采用常规干燥器，只是在主要气压管路中设置气压控制开关[2]来控制电控空气压缩机。

①当干燥器上调压阀设置压力值高于气压开关设置值时[3]：电控空气压缩机提供的气压达到气压开关设置值（假设0.75 MPa）时，气压开关产生电信号，使电控空气压缩机停止工作。而此时压缩空气管路压力仍然低于干燥器调压阀设置压力（假设0.8 MPa），所以空气干燥器无法正常排水，再生功能失效，最终使压缩空气把水分带入主体管路。在比较寒冷的地区，严重时会出现气管路堵塞或爆裂现象，甚至出现制动失效。因此，只好使用定期手动排水的方式，来解决干燥器不工作的问题。

②当干燥器上调压阀设置压力值低于气压开关设置值时：电控空气压缩机打气压力达到干燥器上调压阀设置压力（假设0.75 MPa）时，尚未达到气压开关的设置值（假设0.8 MPa）。此时干燥器因为1口不断有高于0.75 MPa的气压输入，因此，排气口3口常通，压缩空气持续排出。而因为干燥器的不断排气，使整个气压管路始终无法达到气压开关的设定值0.8 MPa，气压开关无法产生电信号来控制电控空气压缩机停止工作。电控空气压缩机因电机的持续运转极易产生故障，且不能达到节能作用。

③当干燥器上调压阀设置压力值等于气压开关设置值时：电控空气压缩机提供的气压达到气压开关设置值（假设0.8 MPa）时，气压刚达到0.8 MPa时，空气压缩机就停止供气，而21口缺少后续的压缩空气进去B腔去推开排气阀门，或者阀门打开时间过短，不足以完成整个再生时间，再生功能是在排气后产生的压力差，由再生气筒的高压气体反冲经过干燥剂，流向排气阀，从而把干燥剂的水分带走。所以会导致干燥器处于不正常干燥与排气状态，而且干燥器上调压阀设置压力值是有误差的，这不是一个精确值，一般都有±0.02 MPa的波动范围，则每一个干燥器的调压阀设置压力值不是恒定的，这都是由于制造工艺及各零部件极小差别等原因造成的。这种情况导致干燥器不正常工作，空气压缩机的开与关无法准确判断，存在严重隐患[4]。

2）带4口的集成调压阀式干燥器工作原理。它与采用目前普遍的集成调压阀干燥器不同，我公司选用了带4口的集成调压阀空气干燥器。其工作原理如下：

如图1所示，由空气压缩机输出压缩空气经接口1进入A室。此时，由于温度下降，会产生冷凝水，冷凝水经通道C从排气阀门e排出。压缩空气流经位于干燥滤筒的细过滤器到达干燥器滤筒顶部。当空气流经干燥剂时，水分被干燥剂吸附被滞留在其表面上，干燥后的空气经单向阀和21口流向四回路保护阀，同时，干燥后的空气经22口流到再生储气筒。当系统达到切断压力时，压缩空气由21口流到4口，通过4口使B腔增压，从而使活塞e向下移动打开阀门e，这样从A室来的压缩空气经通道C和排气阀门e排出。

同时，来自再生储气筒的压缩空气经22口流向干燥滤筒下端，膨胀的压缩空气自下而上流经干燥剂，把干燥剂表面的水分吸走，并通过排气阀门e排出。当调压阀达到接通压力时，B腔压缩空气被排出，4口的空气也被排出，排气阀e关闭。此时，整个干燥过程又重新开始[5]。

其与常规不带4口集成调压阀式干燥器的区别主要是在达到调压阀设定值即干燥器开始排气排水时，在4口会有气压输出。如果合理地采集此信号并转化为电信号，则可实现对电控空气压缩机的停止运行控制。

3）采用带4口集成调压阀式干燥器的气压制动系统控制原理：主要是利用干燥器上4口的气压信号，通过转换为电信号，完全可以实现对电控空气压缩机停止工作的可靠控制。为了避免出现在4口气压变化频繁，电控空气压缩机启动和停止工作频繁导致故障的情况，可在气压制动回路安装气压开关，通过电路控制就可以实现。即采集空气干燥器上的高气压点和气制动回路中的低气压点，通过对这两点气压信号的转换，实现对电控空气压缩机启动和停止工作的成功控制。

①此控制系统的气路布置如图2所示[6]。在4口安装一个制动灯信号开关[7]，有压缩空气产生时，转化为电信号给空气压缩机的电控系统，由此控制空气压缩机停止工作；而整车气路的气压降低到安全气压以下（假设0.62 MPa）时，通过安装在后制动储气筒的低压报警传感器提供另一电信号给空气压缩机的电控系统，控制空气压缩机开始工作。

②此控制系统的电路布置如图3所示[8]。

①当系统气压低于0.62 MPa时：0.62 MPa低压报警传感器由断开状态转为闭合状态-继电器2的控制电源接通-继电器2工作。电路A：继电器4控制电源接通-继电器4工作-接通空气压缩机控制线-打气泵开始工作。电路B：继电器3接收到电信号工作（注：此时干燥器必然不在排气状态，制动灯开关传感器处于断开状态），使得0.62 MPa低压报警传感器在气压大于0.62 MPa后由闭合状态变为断开时，空气压缩机控制电路仍保持在接通状态，空气压缩机一直保持工作，直至干燥器排气。

②当空气压缩机工作使系统气压达到干燥器排气值（约0.80 MPa）时，干燥器4口排气，驱动制动灯开关传感器由断开状态变为接通状态，继电器1控制电路接通-继电器1工作，断开继电器3的控制电路-继电器3停止工作-断开继电器4的控制电源-继电器4停止工作，空气压缩机控制电路被断开-空气压缩机停止工作。即整车气压低于0.62 MPa时，接通空气压缩机电源使其开始工作，直至气压升高到空气干燥器切断压力（约0.80 MPa）时，断开空气压缩机电源使其停止工作，至整车气压低于0.62 MPa（假设值，具体值根据气压传感器参数）时，再次接通空气压缩机电源使其开始工作，如此循环。