本发明应用于压缩机控制的,特别涉及一种空气压缩机工作性能的自检方法。
背景技术：
1、由于纯电动客车需求的制动力较大，制动方式基本上都是气压制动，因此，车上均安装有空气压缩机，用来把车辆外部的空气加压并输送到车上的储气筒内进行储存。目前常用的车载空气压缩机主要有滑片式空气压缩机、活塞式空气压缩机均通过电机实现驱动，它们的工作原理都是通过强制缩小气体容积来提高气体压力，以此来制造压缩空气。由于其结构原因，它们内部活动部件都会存在摩擦接触，工作时间越长，活动部件之间的磨损越严重，进而导致打气性能下降。在纯电动客车运行过程中如果售后人员对空气压缩机等相关部件维护保养不当或不及时，会导致空气压缩机的打气性能进一步下降，若不能及时发现，最终会导致其关键零部件永久性损坏甚至整机报废。
2、当前纯电动客车的车载空气压缩机工作控制方法相对简单，欠缺对其泵头机械部件的保护，大部分的控制保护策略都是用在保护空气压缩机的控制器端。一般只对空气压缩机驱动电机的输入电压、输入电流等进行控制和限制，没有对空气压缩机驱动电机的输出转速和转矩等进行实时检测和控制，相关参数无法形成闭环控制。换句话说，当前关于车载空气压缩机的保护控制策略，是无法实时检测空气压缩机的内部机械部件的实时磨损情况，往往只能在磨损相对严重甚至活动件卡死无法工作的时候才会得到处理。也无法实时检测到进排气管路的流阻情况，只有在管路出现严重阻塞或严重漏气的时候，维修人员通过相关排查手段才能发现故障。更无法对空气压缩机的工作寿命进行客观评估，只能等其工作异常或失效的时候，最后通过更换整机来处理故障。
3、如公开号为cn109869881a的中国专利公开了一种用于判断压缩机的运行状态的方法和电路，通过检测压缩机连接的接触器或者继电器的线圈的电流来实现判断压缩机的工作状态，但无法实时检测和控制压缩机驱动电机的输出转速和转矩等，无法形成闭环控制相关参数，无法实时检测空气压缩机的内部机械部件的实时磨损情况，因此有必要提供一种对空气压缩机内部机械磨损和外部管路流阻的情况以及总成工作寿命进行实时监控，实时通报相关信息的估算结果，通过自检和自报空气压缩机的健康情况，能够提前让售后端介入对其进行针对性的保养维护工作，提高整机使用寿命，减少空气压缩机的突发故障，保障车辆安全运行的空气压缩机工作性能的自检方法。
技术实现思路
1、本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供了一种对空气压缩机内部机械磨损和外部管路流阻的情况以及总成工作寿命进行实时监控，实时通报相关信息的估算结果，通过自检和自报空气压缩机的健康情况，能够提前让售后端介入对其进行针对性的保养维护工作，提高整机使用寿命，减少空气压缩机的突发故障，保障车辆安全运行的空气压缩机工作性能的自检方法。
2、本发明所采用的技术方案是：本发明包括空气压缩机、储气筒、空气压缩机控制器、仪表以及整车控制器，外部空气经过滤器接入所述空气压缩机的进气口，所述空气压缩机的出气口经干燥器接入所述储气筒，所述空气压缩机与所述空气压缩机控制器电连接，所述仪表、所述空气压缩机控制器、所述干燥器、所述储气筒均与所述整车控制器电连接；当所述储气筒气压低于指定数值时，所述整车控制器给所述空气压缩机控制器发送工作使能信号，所述空气压缩机开始工作，所述整车控制器运行三种自检程序，三种所述自检程序包括空气压缩机启动过程测试、空气压缩机打气过程测试、空气压缩机打气能耗测试。
3、由上述方案可见，基于当前硬件状态，通过优化软件端的控制策略，实现对空气压缩机内部机械磨损和外部管路流阻的情况以及总成工作寿命进行实时监控，并能实时通报相关信息的估算结果。通过自检和自报空气压缩机的健康情况，能够提前让售后端介入对其进行针对性的保养维护工作，从而提高整机使用寿命，减少空气压缩机的突发故障，保障车辆安全运行。相对于传统的设上限制的报警或停机保护策略，本技术更偏重空气压缩机工作实时状态检测，通过提前发现提前干预的方法，尽可能地减少空气压缩机的故障以及降低整车运行的安全风险。
4、本技术基于在一般情况下，随着空气压缩机内部转动部件相互磨损情况加剧，其内部转动阻力增加。也就是说相同转速下，启动功率会相对增加。同理当空气压缩机电机转速达到额定工作转速时，空气压缩机进入打气工作阶段，若空气压缩机内部转动部件相互磨损情况加剧或进排气受阻，尤其是对于过滤器滤芯积累杂质过多导致进气阻力上升，在同样的出气压力状态下，打气功率会增加。另外随空气压缩机工作时间增加，其比功率会慢慢上升，通过换算表现为储气筒内部气体从某特定气压上升到另一特定气压所需要的能量增加，即打气能耗增加。
5、一个优选方案是，所述空气压缩机的工作控制流程包括以下步骤：
6、步骤s1、当所述储气筒的气压小于或等于0.65mpa时，所述空气压缩机工作使能，开始打气；当所述储气筒的气压大于0.65mpa时，关闭所述空气压缩机工作使能，即停止打气；
7、步骤s2、进行三种自检程序，空气压缩机启动过程测试、空气压缩机打气过程测试、空气压缩机打气能耗测试；
8、步骤s3、判断4分钟内是否收到所述干燥器的排气信号；当收到所述干燥器的排气信号，延时10秒，进而关闭所述空气压缩机工作使能，即停止打气；当没有收到所述干燥器的排气信号，所述干燥器发生信号故障；返回步骤s1进行重复操作。
9、一个优选方案是，所述空气压缩机启动过程测试包括以下步骤：
10、步骤a1、首先需要通过标定测试等手段得到启动过程的标定测试设置值，具体需要在样车上进行标定测试，确认所述空气压缩机进出气管路通气顺畅无异常阻塞，确认所述空气压缩机累积工作时长不超过30分钟且无异常，所述空气压缩机进入待启动的状态；
11、步骤a2、记录某额定转速为1500rpm的所述空气压缩机电机转速分别在300rpm、600rpm、900rpm下的控制器端母线输入功率q1、q2和q3，以上转速取值一般适用于当前无油活塞式所述空气压缩机，其额定转速一般设置为1500rpm；
12、计算启动过程的标定测试设置值：
13、
14、其中，pq为标定测试时所述空气压缩机分别在300rpm、600rpm、900rpm下的控制器端母线输入功率的算术平均数；
15、s1为启动过程的标定测试设置值；
16、kq为经验系数，具体通过测试所述空气压缩机泵头严重磨损导致转动助力增大时的母线输入功率反算所得，一般取值大于1；
17、步骤a3、当所述储气筒的气压低于0.65mpa时，所述整车控制器给所述空气压缩机控制器发送工作使能信号；所述空气压缩机开始工作，同时所述整车控制器运行空气压缩机启动过程测试的自检程序，所述整车控制器通过与所述空气压缩机控制器之间的通讯线，读取相关母线输入功率并通过差值运算分别得到qc1、qc2、qc3，并计算得到平均差值qc；
18、步骤a4、取平均差值qc与启动过程的标准设置值进行对比，若qc≥s1,
19、所述整车控制器向所述仪表发关相关信号，所述仪表在主页上报出“磨损严重”的相关文字；驾驶员及时通知维修人员，维修人员可根据相关维修手册开展排查和故障清除的工作，同时所述整车控制器计算出磨损程度值qb，并发送给所述仪表，所述仪表在相关副页上显示出磨损程度值；
20、步骤a4、若qc＜s1,驾驶员或维修人员通过查看磨损程度值，评估当前所述空气压缩机泵头内部磨损情况，并根据相关指导文件判断是否开展适当的维护保养工作，以延长所述空气压缩机泵头的工作寿命。
21、一个优选方案是，所述空气压缩机打气过程测试包括以下步骤：
22、步骤b1、首先需要通过标定测试等手段得到启动过程的标定测试设置值，具体需要在样车上进行标定测试，确认所述空气压缩机进出气管路通气顺畅无异常阻塞，确认所述空气压缩机累积工作时长不超过30分钟且无异常，所述空气压缩机进入待启动的状态；
23、步骤b2、等待额定转速为1500rpm的所述空气压缩机的电机转速达到1500rpm后，记录所述储气筒的气压分别在0.7mpa、0.8mpa、0.9mpa下的母线输入功率d1、d2、d3；
24、计算启动过程的标定测试设置值：
25、
26、其中，pd为标定测试时所述储气筒气压分别在0.7mpa、0.8mpa、0.9mpa下的所述空气压缩机控制器端母线输入功率的算术平均数；s2为打气过程的标定测试设置值；kd为经验系数，具体通过综合所述空气压缩机在前置所述过滤器严重堵塞和泵头严重磨损导致转动助力增大时的母线电流反算所得，一般取值大于1；
27、步骤b3、所述空气压缩机的电机转速达到1500rpm时完成启动过程测试，当所述储气筒气压达到0.7mpa时，所述整车控制器运行空气压缩机打气过程测试的自检程序，所述整车控制器通过与所述空气压缩机控制器之间的通讯can线，读取相关母线输入功率并通过差值运算分别得到dc1、dc2、dc3，并计算得到平均差值dc；
28、步骤b4、取平均差值dc与启动过程的标准设置值进行对比，
29、若dc≥s2,所述整车控制器向所述仪表发关相关信号，所述仪表在主页上报出“磨损严重或进排气堵塞严重”的相关文字，驾驶员或维修人员先查看所述空气压缩机进气端滤芯是否严重堵塞，如不是再根据相关维修手册开展排查和故障清除的工作，同时所述整车控制器计算出磨损程度值qb，并发送给所述仪表，所述仪表在相关副页上显示出磨损程度值；
30、步骤b5、若dc＜ s2, 驾驶员或维修人员通过查看堵塞程度值，评估当前所述空气压缩机进排气流阻情况，并根据相关指导文件判断是否开展适当的维护保养工作，以延长所述空气压缩机的工作寿命。
31、一个优选方案是，所述空气压缩机打气能耗测试包括以下步骤：
32、步骤c1、首先需要通过综合匹配计算和标定测试的方式得到打气能耗的设置值,匹配计算方式计算所述空气压缩机把所述储气筒气压从0.7mpa打到0.9mpa所消耗的能量：
33、
34、其中，t1为所述储气筒气压从0mpa打到0.9mpa所需要的时间；
35、cr为所述储气筒及相关气管路的容积；
36、pf1为所述储气筒内部气体相对压力为0.9mpa时的绝对压力；
37、ts为环境绝对温度；
38、ps为进气的绝对压力；
39、qs为所述空气压缩机平均排气量；
40、tf为所述储气筒内部气体最终绝对温度；
41、t2为所述储气筒气压从0mpa打到0.7mpa所需要的时间；
42、pf2为所述储气筒内部气体相对压力为0.7mpa时的绝对压力；
43、t3为所述储气筒气压从0.7mpa打到0.9mpa所需要的时间；
44、w1为通过匹配计算方式计算所述空气压缩机把所述储气筒气压从0.7mpa打到0.9mpa所消耗的能量；
45、pe为所述空气压缩机电机的额定功率；
46、步骤c2、通过标定测试方式获取所述空气压缩机把所述储气筒气压从0.7mpa打到0.9mpa所消耗的能量数值，具体需要在样车上进行标定测试，确认所述空气压缩机进出气管路通气顺畅无异常阻塞，确认所述空气压缩机累积工作时长不超过30分钟且无异常，正常启动所述空气压缩机，等待所述空气压缩机电机转速达到1500rpm后，等待所述储气筒气压值达到0.7mpa开始每隔500ms获取所述储气筒气压到达0.9mpa前的母线输入功率；
47、步骤c3、标定测试方式计算所述空气压缩机把所述储气筒气压从0.7mpa打到0.9mpa所消耗的能量：
48、
49、其中，w2为标定测试方式计算所述空气压缩机把所述储气筒气压从0.7mpa打到0.9mpa所消耗的能量；
50、为时间间隔500ms；
51、
52、其中，s3为综合匹配计算和标定测试的方式得到打气能耗的设置值；
53、k1为匹配计算方式计算所述空气压缩机把所述储气筒气压从0.7mpa打到0.9mpa所消耗的能量权重系数；
54、k2为标定测试方式计算所述空气压缩机把所述储气筒气压从0.7mpa打到0.9mpa所消耗的能量权重系数；
55、k3为经验系数，具体通过给所述空气压缩机做可靠性测试数据反算所得，一般取值大于1；
56、步骤c4、所述空气压缩机电机转速达到1500rpm时完成启动过程测试，当所述储气筒气压达到0.7mpa时，所述整车控制器运行空气压缩机打气过程测试的自检程序，所述整车控制器通过与所述空气压缩机控制器之间的通讯线，以通讯周期500ms的间隔获取母线电流ii和母线电压ui，并通过运算得到输入功率pi；
57、步骤c5、直至所述储气筒气压达到0.9mpa时，停止获取母线输入功率pi，并通过求和pi得到所述空气压缩机总成从气压0.7mpa打到0.9mpa所消耗的能量w；
58、步骤c6、若w≥s3,所述整车控制器向所述仪表发关相关信号，所述仪表在主页上报出“气泵工作异常，及时检查”的相关文字，此时驾驶人员及时通知维修人员对所述空气压缩机进行故障排查和故障清除的工作，同时所述整车控制器计算出打气性能衰减程度值wb，并发送给所述仪表，所述仪表在相关副页上显示出磨损程度值；
59、步骤c7、若w＜s3,驾驶员或维修人员可以通过查看打气性能衰减程度值，评估当前所述空气压缩机工作性能是否满足车辆正常运营需求，并根据相关指导文件判断是否开展适当的维护保养工作，以延长所述空气压缩机的工作寿命。
1.一种空气压缩机工作性能的自检方法，其特征在于：它包括空气压缩机（1）、储气筒（2）、空气压缩机控制器（3）、仪表（4）以及整车控制器（5），外部空气经过滤器（6）接入所述空气压缩机（1）的进气口，所述空气压缩机（1）的出气口经干燥器（7）接入所述储气筒（2），所述空气压缩机（1）与所述空气压缩机控制器（3）电连接，所述仪表（4）、所述空气压缩机控制器（3）、所述干燥器（7）、所述储气筒（2）均与所述整车控制器（5）电连接；当所述储气筒（2）气压低于指定数值时，所述整车控制器（5）给所述空气压缩机控制器（3）发送工作使能信号，所述空气压缩机（1）开始工作，所述整车控制器（5）运行三种自检程序，三种所述自检程序包括空气压缩机启动过程测试、空气压缩机打气过程测试、空气压缩机打气能耗测试。
2.根据权利要求1所述的一种空气压缩机工作性能的自检方法，其特征在于，所述空气压缩机（1）的工作控制流程包括以下步骤：
3.根据权利要求1所述的一种空气压缩机工作性能的自检方法，其特征在于，所述空气压缩机启动过程测试包括以下步骤：
4.根据权利要求1所述的一种空气压缩机工作性能的自检方法，其特征在于：所述空气压缩机打气过程测试包括以下步骤：
5.根据权利要求1所述的一种空气压缩机工作性能的自检方法，其特征在于：所述空气压缩机打气能耗测试包括以下步骤：
