一种制动系统及液力缓速器的控制方法与流程

1.本发明涉及新能源汽车技术领域，具体涉及一种制动系统及液力缓速器的控制方法。


背景技术：

2.液力缓速器，包括定子、转子、储液罐、换热器。定子和转子分别装有叶片，并相对布置。定子和转子放置在壳体内构成工作腔。
3.液力缓速器的储液罐上部是空气腔，下部存有工作液，当空气进入储液罐后，腔内气体压力增大，会推动储液罐下部的工作液通过控制管路上升，随后沿着进液管路进入到定子中心位置，多余的空气通过浮子室排出。工作状态下转子旋转产生离心作用，工作液压力增大，并通过出液管路回流到换热器，随后从换热器进入到进液管路，最终形成进液管路、工作腔、出液管路、换热器的循环流动。
4.当转子运动时，带动工作液运动，并在定子上减速，从而对转子产生作用力矩，并将作用力矩传递到车轮上，从而产生制动作用，辅助汽车刹车。此时工作液也会产生热量，随着工作液在工作腔与换热器之间循环流动，最终在换热器中交换到整车散热系统中。
5.汽车用液力缓速器进行制动时，需要根据工况动态的控制缓速器的目标扭矩，现有技术中的控制装置和控制方法的成本较高。有鉴于此，亟待设计一种使用较低成本控制缓速器的工作扭矩的系统和方法。


技术实现要素：

6.因此，本发明实施例要解决的技术问题在于克服现有技术中的液力缓速器的控制装置和控制方法的成本较高的缺陷，从而提供一种制动系统及液力缓速器的控制方法。
7.为此，本发明实施例的一种制动系统，包括液力缓速器及其控制装置，控制装置包括：第一进气阀、第一排气阀、压力传感器和控制器；
8.第一进气阀和第一排气阀中至少一者为开关阀，第一进气阀的第一端用于与整车的高压储气罐连通、第二端与液力缓速器中储液罐的空气腔连通，第一排气阀的第一端与储液罐的空气腔连通、第二端与大气连通；
9.压力传感器与储液罐的空气腔连接，用于检测空气腔的当前压力；
10.控制器的输入端与压力传感器连接、输出端与第一进气阀、第一排气阀连接；控制器用于根据压力传感器的检测结果控制第一进气阀和/或第一排气阀的开启或关闭，以使空气腔的压力符合预设条件。
11.可选的，控制器用于：
12.当当前压力小于预设条件中最小预设压力时，开启第一进气阀，和/或关闭第一排气阀，对空气腔进行增压；
13.当当前压力大于预设条件中最大预设压力时，关闭第一进气阀，和/或开启第一排气阀，对空气腔进行泄压；
14.当当前压力符合预设条件时，保持第一进气阀和第一排气阀处于当前状态不变。
15.可选的，还包括速度传感器，速度传感器与液力缓速器的转子的转动轴连接，用于检测当前车速；
16.控制器还用于比较当前车速和预设车速的大小；
17.当当前车速小于预设车速时，关闭第一进气阀，和/或开启第一排气阀，对空气腔进行泄压；
18.当当前车速大于预设车速时，开启第一进气阀，和/或关闭第一排气阀，对空气腔进行增压；
19.当当前车速等于预设车速时，保持第一进气阀和第一排气阀处于当前状态不变。
20.可选的，还包括温度传感器，温度传感器设于液力缓速器的出液通道上，用于检测出液通道的工作液的当前温度；控制器还用于：
21.比较当前温度和预设温度的大小；
22.当当前温度小于预设温度时，开启第一进气阀，和/或关闭第一排气阀，对空气腔进行增压；
23.当当前温度大于预设温度时，关闭第一进气阀，和/或开启第一排气阀，对空气腔进行泄压；
24.当当前温度等于预设温度时，保持第一进气阀和第一排气阀处于当前状态不变。
25.可选的，还包括与第一进气阀并联的第二进气阀和\或与第一排气阀并联的第二排气阀，第二进气阀的第一端用于与整车的高压储气罐连通、第二端与储液罐的空气腔连通，第二排气阀的第一端与储液罐的空气腔连通、第二端与大气连通。
26.可选的，第一进气阀、第二进气阀、第一排气阀和第二排气阀中至少一者为先导开关阀。
27.本发明实施例的一种液力缓速器的控制方法，应用于上述的任一种制动系统，该控制方法包括如下步骤：
28.获取液力缓速器中储液罐的空气腔的当前压力；
29.根据空气腔的当前压力，控制与空气腔连通的第一进气阀和/或第一排气阀开启或关闭，使得空气腔的压力符合预设条件；
30.其中，第一进气阀和第一排气阀中至少一者为开关阀。
31.可选的，根据空气腔的当前压力，控制与空气腔连通的第一进气阀和/或第一排气阀开启或关闭，使得空气腔的压力符合预设条件，包括：
32.通过比较获取当前压力与预设条件中的最小预设压力和最大预设压力之间的大小关系；
33.当当前压力小于预设条件中最小预设压力时，开启第一进气阀，和/或关闭第一排气阀，对空气腔进行增压；
34.当当前压力大于预设条件中最大预设压力时，关闭第一进气阀，和/或开启第一排气阀，对空气腔进行泄压；
35.当当前压力符合预设条件时，保持第一进气阀和第一排气阀处于当前状态不变。
36.可选的，控制方法还包括如下步骤：
37.获取当前车速；
38.比较当前车速和预设车速的大小；
39.当当前车速小于预设车速时，关闭第一进气阀，和/或开启第一排气阀，对空气腔进行泄压；
40.当当前车速大于预设车速时，开启第一进气阀，和/或关闭第一排气阀，对空气腔进行增压；
41.当当前车速等于预设车速时，保持第一进气阀和第一排气阀处于当前状态不变。
42.可选的，控制方法还包括如下步骤：
43.获取液力缓速器的出液通道的工作液的当前温度；
44.比较当前温度和预设温度的大小；
45.当当前温度小于预设温度时，开启第一进气阀，和/或关闭第一排气阀，对空气腔进行增压；
46.当当前温度大于预设温度时，关闭第一进气阀，和/或开启第一排气阀，对空气腔进行泄压；
47.当当前温度等于预设温度时，保持第一进气阀和第一排气阀处于当前状态不变。
48.本发明实施例的制动系统及液力缓速器的控制方法，具有如下优点：
49.控制装置根据液力缓速器所需要的目标扭矩，动态调节两个阀门(第一进气阀和第一排气阀)开启或关闭，闭环调节空气腔的压力，从而控制进入工作腔的工作液体积，进而调节液力缓速器的工作扭矩，满足刹车需求。并且由于第一进气阀和第一排气阀中至少一者为开关阀，相比于比例阀的方案，能够减小液力缓速器的控制成本。
附图说明
50.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
51.图1为本发明实施例的制动系统的一种具体示例的结构示意图；
52.图2为本发明实施例的制动系统的另一种具体实施方式的结构示意图；
53.图3为本发明实施例的制动系统的又一种具体实施方式的结构示意图；
54.图4为本发明实施例的液力缓速器的控制方法的一种具体示例的流程图；
55.图5为本发明实施例的液力缓速器的控制方法的另一种具体示例的流程图；
56.图6为本发明实施例的液力缓速器的控制方法的又一种具体示例的流程图；
57.图7为本发明实施例的液力缓速器的控制方法的第四种具体示例的流程图。
58.附图标记：1
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定子、2
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转子、3
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储液罐、31
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空气腔、32
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工作液、4
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换热器、5
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主传动轴、6
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齿轮、71
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进液通道、72
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出液通道、73
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控制通道、74
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节流口、75
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浮子室、8
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控制装置、81
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第一进气阀、82
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第一排气阀、83
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压力传感器、84
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速度传感器、85
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温度传感器、86
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第二进气阀、87
‑
第二排气阀、871
‑
气动控制接口、88
‑
滤清器。
具体实施方式
59.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施
例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
60.在本发明的描述中，需要说明的是，本文所用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而并非旨在限制本发明。除非上下文明确指出，否则如本文中所使用的单数形式“一”、“一个”和“该”等意图也包括复数形式。使用“包括”和/或“包含”等术语时，是意图说明存在该特征、整数、步骤、操作、元素和/或组件，而不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元素、组件、和/或其他组合的存在或增加。术语“和/或”包括一个或多个相关列出项目的任何和所有组合。术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通；可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
61.此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
62.实施例
63.本实施例提供一种制动系统，如图1所示，包括液力缓速器及其控制装置8，控制装置8包括：第一进气阀81、第一排气阀82、压力传感器83和控制器；
64.第一进气阀81和第一排气阀82中至少一者为开关阀，第一进气阀81的第一端用于与整车的高压储气罐连通、第二端与液力缓速器中储液罐3的空气腔31连通，第一排气阀82的第一端与储液罐3的空气腔31连通、第二端与大气连通；进一步的，第一排气阀82的第二端可以通过滤清器88与大气连通；
65.压力传感器83与储液罐3的空气腔31连接，用于检测空气腔31的当前压力；
66.控制器的输入端与压力传感器83连接、输出端与第一进气阀81、第一排气阀82连接；控制器用于根据压力传感器83的检测结果控制第一进气阀81和/或第一排气阀82的开启或关闭，以使空气腔31的压力符合预设条件。
67.换句话说，控制器用于根据压力传感器83检测到的压力值控制第一进气阀81和/或第一排气阀82的工作状态，具体可以是从开启状态切换为关闭状态，也可以是从关闭状态切换为开启状态，还可以是保持开启状态，或保持关闭状态。
68.其中，液力缓速器包括定子1、转子2、储液罐3、主传动轴5、齿轮6、换热器4，还包括用于工作液32流动的流通通道，以及用于控制储液罐3的空气腔31压力的控制装置8。具体的工作过程中，定子1和转子2分别装有叶片，并且相对布置，定子1和转子2放置在壳体内构成工作腔，通过外部循环回路向储液罐3内填充工作液32。当转子2运动时，带动工作液32运动，并在定子1上减速，从而对转子2产生作用力矩，并将作用力矩传递到车轮上，从而产生制动作用，辅助汽车刹车。
69.上述预设条件可以是一个具体的数值，例如可以分为25％、50％、75％、100％四个
档位，也可以根据需要设定某个任意值，此外还可以附加一个预设的误差范围，在该压力范围内，则认为液力缓速器的输出扭矩都是符合要求的。
70.另外，上述压力传感器83可以实时检测空气腔31的压力，控制器实时控制空气腔31的压力。也可以是周期性检测、周期性控制压力。优选地，上述第一进气阀81、第一排气阀82两者均为开关阀，也可以一者为开关阀、另一者为其他阀。
71.由上述工作过程可知，本实施例中的控制装置8根据液力缓速器所需要的目标扭矩，动态调节两个阀门(第一进气阀81、第一排气阀82)开启或关闭，闭环调节空气腔31的压力，从而控制进入工作腔的工作液32体积，进而调节液力缓速器的工作扭矩，满足刹车需求。并且由于第一进气阀81和第一排气阀82中至少一者为开关阀，相比于比例阀的方案，能够减小液力缓速器的控制成本。
72.可选的，控制器用于：
73.当当前压力小于预设条件中最小预设压力时，开启第一进气阀81，和/或关闭第一排气阀82，对空气腔31进行增压；
74.当当前压力大于预设条件中最大预设压力时，关闭第一进气阀81，和/或开启第一排气阀82，对空气腔31进行泄压；
75.当当前压力符合预设条件时，保持第一进气阀81和第一排气阀82处于当前状态不变。
76.本实施例中，符合预设条件可以是指在预设压力范围内，当前压力不论是大于该预设压力范围中的最大值(即最大预设压力)，还是小于该预设压力范围中的最小值(即最小预设压力)，都认为是不符合预设条件。
77.具体来说，控制器根据压力压力传感器83的检测结果，判断当前压力是否满足预设条件，当当前压力小于预设的最小压力时，则表示储液罐3内空气腔31的压力太小，进入工作腔内的工作液32不足，也即液力缓速器提供的工作扭矩太小，不能满足当前的刹车需求，此时控制器开启第一进气阀81，和/或关闭第一排气阀82，增大储液罐3内空气腔31的压力，从而增大液力缓速器的工作扭矩，起到增大制动力、减小车速的作用。当当前压力大于预设的最大压力时，则表示储液罐3内空气腔31的压力太大，进入工作腔内的工作液32过多，也即液力缓速器提供的工作扭矩太大，超出了当前的刹车需求，此时控制器关闭第一进气阀81，和/或开启第一排气阀82，对空气腔31进行泄压，减小储液罐3内空气腔31的压力，从而减小液力缓速器的工作扭矩，起到减小制动力、增大车速的作用。当当前压力符合预设条件(例如在预设压力范围内)时，则表示当前液力缓速器是输出的工作扭矩符合要求，此时控制器保持当前状态不变。
78.优选地，在上述压力控制的基础上，上述液力缓速器的控制装置8还可以包括：速度传感器84，速度传感器84与液力缓速器的转子2的转动轴连接，用于检测当前车速；
79.速度传感器84还可以与整车的主传动轴5连接。
80.控制器还用于比较当前车速和预设车速的大小；
81.当当前车速小于预设车速时，关闭第一进气阀81，和/或开启第一排气阀82，对空气腔31进行泄压；
82.当当前车速大于预设车速时，开启第一进气阀81，和/或关闭第一排气阀82，对空气腔31进行增压；
83.当当前车速等于预设车速时，保持第一进气阀81和第一排气阀82处于当前状态不变。
84.具体来说，当当前车速小于预设车速时，则表示液力缓速器输出的当前工作扭矩太大，也即储液罐3的空气腔31的压力太大，此时控制器关闭第一进气阀81，和/或开启第一排气阀82进行排气，从而减小储液罐3的空气腔31压力，进而减少工作扭矩，增大当前车速；当当前车速大于预设车速时，则表示液力缓速器输出的当前工作扭矩太小，也即储液罐3的空气腔31的压力太小，此时控制器开启第一进气阀81，和/或关闭第一排气阀82，从而增大储液罐3的空气腔31压力，进而增大工作扭矩，减小当前车速；当当前车速等于预设车速时，则表示当前液力缓速器是输出的工作扭矩符合要求，保持当前状态不变。
85.由此工作过程可知，采用上述速度控制是对压力控制的进一步修正和补充，能够更精确地控制液力缓速器的输出扭矩。
86.优选地，上述控制装置8还可以包括温度传感器85，温度传感器85设于液力缓速器的出液通道72上，用于检测出液通道72的工作液32的当前温度；控制器还用于：
87.比较当前温度和预设温度的大小；
88.当当前温度小于预设温度时，开启第一进气阀81，和/或关闭第一排气阀82，对空气腔31进行增压；
89.当当前温度大于预设温度时，关闭第一进气阀81，和/或开启第一排气阀82，对空气腔31进行泄压；
90.当当前温度等于预设温度时，保持第一进气阀81和第一排气阀82处于当前状态不变。
91.本实施例中，控制器还用于判断当前温度和预设温度的差值；当当前温度小于预设温度时，开启第一进气阀81，和/或关闭第一排气阀82，增大空气腔31压力，增大液力的缓速器工作扭矩；当当前温度大于预设温度时，关闭第一进气阀81，和/或开启第一排气阀82进行排气，减小空气腔31压力，使液力缓速器的功率下降，并且可以保护液力缓速器免于高温损坏；当当前温度等于预设温度时，保持当前状态不变。
92.工作液32的温度会影响工作液32的粘度，导致工作扭矩产生变化，造成液力缓速器控制不准确的现象。此外，工作液32温度过高可能会导致液力缓速器由于高温受到损坏。本实施例通过检测工作液32的温度，对控制规律进行修正。将温度传感器85安装在工作腔的出口处，用来检测工作液32温度，控制器对温度变化引起的工作液32粘度特性改变进行修正，能动态调节两个阀门(第一进气阀、第一排气阀)的启闭，从而动态调节出口压力，进一步精确调节液力缓速器输出的扭矩。
93.优选地，如图2所示，制动系统还包括与第一进气阀81并联的第二进气阀86和/或与第一排气阀82并联的第二排气阀87，第二进气阀86的第一端用于与整车的高压储气罐连通、第二端与储液罐3的空气腔31连通，第二排气阀87的第一端与储液罐3的空气腔31连通、第二端与大气连通。
94.采用该结构，第二进气阀86用来给空气腔31快速进气，这样可以使液力缓速器启动更迅速，第二排气阀87用来给空气腔31快速排气，刹车效果更灵敏。
95.进一步的，第二排气阀87的第二端可以通过滤清器88与大气连通。
96.另外，如图3所示，第二排气阀87可以是气动阀门，第二排气阀87的气动控制接口
871与第一排气阀82的第二端连通，在第一排气阀82被控制开启后，第一排气阀82排出的气体即可开启第二排气阀87，而在空气腔31内的气压不足导致第一排气阀82排出的气体压力不足的情况下，以及第一排气阀82被关闭不排气的情况下，第二排气阀87又可以自动关闭，不仅降低控制成本，而且还减少了第二排气阀87开启或关闭所需的电能。
97.作为可替换的实施方式，第一进气阀81和/或第二进气阀86可以是二位三通电磁阀，其三个接口分别与整车的高压储气罐、液力缓速器中储液罐3的空气腔31、大气连通，在需要对空气腔31进行增加时，与整车的高压储气罐连通的接口和与空气腔31连通的接口连通，而与大气连通的接口被关闭，在需要对空气腔31进行泄压时，与空气腔31连通的接口和与大气连通的接口连通，而与整车的高压储气罐连通的接口被关闭。二位三通电磁阀可以由控制器控制切换连通的接口。
98.优选地，如图3所示，第一进气阀81、第二进气阀86、第一排气阀82和第二排气阀87中至少一者为先导开关阀。
99.在控制过程中，首先对先导阀进行控制，然后先导阀对开关阀进行控制。这样能够用较小的控制信号对液力缓速器进行控制，减小了控制装置8的成本。
100.对于液力缓速器来说，在车辆正常行驶时，也即液力缓速器处于非制动运行时，需要将液力缓速器的工作腔中的工作液32排空，以免消耗发动机功率，但是此时液力缓速器的转子2依然旋转运行，仍会产生空转损耗。因此，本实施例还提出可以在液力缓速器处于非制动运行时利用转子2的空转进行发电，以降低空转损耗，具体的发电装置可以如下：
101.包括电磁线圈和永磁体，电磁线圈设置于液力缓速器的定子1上，永磁体设置于液力缓速器的转子2上，电磁线圈由控制器或其他控制器控制导通或不导通，控制器或其他控制器具体是可以根据液力缓速器的工作状态确定是否控制电磁线圈处于导通状态。若液力缓速器处于非制动运行时控制电磁线圈处于导通状态，否则控制电磁线圈处于断电状态。
102.本实施例中，在转子2转动时带动电磁线圈转动，磁场分布不断变换，相对的，设置于定子1上的电磁线圈可以切割不断变化的磁场，在电磁线圈处于导通状态时即可产生电流，该电流可以向车辆的蓄电池充电。
103.进一步可选的，可以在储液罐3内设置用于工作液传感器，以识别储液罐3内工作液32的量，如果基于工作液传感器输出的信号确定储液罐3的工作液32已满或者已经高于预设量，说明工作腔中的工作液32已经排空或基本排空，则控制电磁线圈处于导通状态。其中，工作液传感器例如可以是设置在储液罐3底部的压力传感器。
104.另外，发电装置还可以包括压电陶瓷片，压电陶瓷片可以设置于转子2上，转子2旋转时工作液32对转子2的作用力可以使得压电陶瓷片受压变形，产生电能。
105.此外，如图4所示，本实施例还提供一种液力缓速器的控制方法，应用于上述任一种制动系统，控制方法包括如下步骤：
106.s1：获取液力缓速器中储液罐3的空气腔31的当前压力；
107.s2：根据空气腔31的当前压力，控制与空气腔31连通的第一进气阀81和/或第一排气阀82开启或关闭，使得空气腔31的压力符合预设条件；
108.其中，第一进气阀81和第一排气阀82中至少一者为开关阀。
109.本实施例提供的液力缓速器的控制方法，根据液力缓速器所需要的目标扭矩，动态调节两个阀门(第一进气阀、第一排气阀)开启或关闭，闭环调节空气腔的压力，从而控制
进入工作腔的工作液体积，进而调节液力缓速器的工作扭矩，满足刹车需求。并且由于第一进气阀和第一排气阀中至少一者为开关阀，相比于比例阀的方案，能够减小液力缓速器的控制成本。
110.具体来说，可以判断当前压力是否符合预设条件，当不满足预设条件时，则调整第一进气阀81和/或第一排气阀82的开启或关闭，否则保持第一进气阀81和/或第一排气阀82处于当前工作状态不变。
111.优选地，如图5所示，上述步骤s2可以具体包括：
112.s21：通过比较获取当前压力与预设条件中的最小预设压力和最大预设压力之间的大小关系；
113.s22：当当前压力小于预设条件中最小预设压力时，开启第一进气阀81，和/或关闭第一排气阀82，对空气腔31进行增压；
114.s23：当当前压力大于预设条件中最大预设压力时，关闭第一进气阀81，和/或开启第一排气阀82，对空气腔31进行泄压；
115.s24：当当前压力符合预设条件时，保持第一进气阀81和第一排气阀82处于当前状态不变。
116.优选地，如图6所示，上述控制方法还可以包括如下步骤：
117.s3：获取当前车速；
118.s41：比较当前车速和预设车速的大小；
119.s42：当当前车速小于预设车速时，关闭第一进气阀81，和/或开启第一排气阀82，对空气腔31进行泄压；
120.s43：当当前车速大于预设车速时，开启第一进气阀81，和/或关闭第一排气阀82，对空气腔31进行增压；
121.s44：当当前车速等于预设车速时，保持第一进气阀81和第一排气阀82处于当前状态不变。
122.优选地，如图7所示，上述控制方法还可以包括如下步骤：
123.s5：获取液力缓速器的出液通道72的工作液32的当前温度；
124.优选地，还可以获取储液罐3内工作液32的当前温度与预设温度或另一预设温度进行比较。
125.s61：比较当前温度和预设温度的大小；
126.s62：当当前温度小于预设温度时，开启第一进气阀81，和/或关闭第一排气阀82，对空气腔31进行增压；
127.s63：当当前温度大于预设温度时，关闭第一进气阀81，和/或开启第一排气阀82，对空气腔31进行泄压；
128.s64：当当前温度等于预设温度时，保持第一进气阀81和第一排气阀82处于当前状态不变。
129.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。