CN102923186A - 汽车电动液压助力转向系统的补偿控制装置 - Google Patents

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刘文光
陈步高
曹福顺
何仁
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Abstract

本发明公开了一种稳定性好的汽车电动液压助力转向系统的补偿控制装置，包括：方向盘、左轮胎和右轮胎，方向盘与方向盘扭矩、转角检测装置相连接，在左轮胎和右轮胎处分别设置有转速检测装置，在左轮胎和右轮胎的内部分别安装有轮胎气压检测装置，方向盘扭矩、转角检测装置、转速检测装置和轮胎气压检测装置检测到的信号与电控单元相连接，电控单元与电机驱动模块和电磁阀驱动模块相连接，电机驱动模块的输出端与电机相连接，电机与液压泵相连接，液压泵的输出端与电磁阀的输入端之间通过液压油管连接，电磁阀输出端与转向缸相连接，液压泵通过进油管与液压油箱相连接，电磁阀通过回油管与液压油箱相连接。

Description

汽车电动液压助力转向系统的补偿控制装置
技术领域
本发明涉及到一种汽车电动液压助力转向系统，尤其涉及一种汽车电动液压助力转向系统的补偿控制装置。
背景技术
汽车行驶过程中，可能造成前轮胎气体漏气引起左右前轮轮胎气压的不同。汽车前轮定位参数的合理选择，在很大程度上取决于轮胎的侧偏特性。轮胎的侧偏特性指轮胎在侧偏条件下的侧向力与回正力矩的特性，影响轮胎侧偏力与回正力矩的因素很多，诸如轮胎的侧偏角、侧倾角、垂直载荷及其印迹上的分布、路面摩擦系数及轮胎的纵向滑移率等。回正力矩能使转向车轮自动返回到直线行驶位置的主要恢复力矩之一。但胎压的改变会影响轮胎接地印迹形状、印迹内压力分布、胎体的弯曲刚度及扭转刚度，进而改变轮胎的力学特性，同时轮胎气压不同造成左右轮胎的回正力矩、侧向力不同。可见轮胎气压不同影响轮胎的侧偏性能，进而影响汽车操纵稳定性。汽车左右前轮胎气压不同，其轮胎的滚动半径不同，在车辆直线行驶过程中，由于左右轮胎滚动半径不同，在车辆未打转向时，车辆始终向滚动半径小的方向跑偏，车辆不是按照直线行驶，造成驾驶员在行驶过程中不断地修正方向盘来控制车辆的行驶。在现有技术中没有出现由于轮胎气压不同引起助力转向、车轮跑偏现象之间关系的相关记载。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种稳定性好的汽车电动液压助力转向系统的补偿控制装置。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：汽车电动液压助力转向系统的补偿控制装置，包括：方向盘、左轮胎和右轮胎，所述的方向盘与方向盘扭矩、转角检测装置相连接，在所述左轮胎和右轮胎处分别设置有转速检测装置，在所述左轮胎和右轮胎的内部分别安装有轮胎气压检测装置，所述的方向盘扭矩、转角检测装置、转速检测装置和轮胎气压检测装置检测到的信号与电控单元相连接，电控单元与电机驱动模块和电磁阀驱动模块相连接，电机驱动模块的输出端与电机相连接，电机与液压泵相连接，液压泵的输出端与电磁阀的输入端之间通过液压油管连接，电磁阀输出端与转向缸相连接，所述的液压泵通过进油管与液压油箱相连接，所述的电磁阀通过回油管与液压油箱相连接。
本发明的优点是：上述汽车电动液压助力转向系统的补偿控制装置，通过助力补偿修正左右轮胎气压不同引起车轮半径差异造成的车辆跑偏现象，通过方向盘扭矩、转角信号、轮胎气压检信号、车轮转速信号及根据车速、扭矩相关信号进行控制，保证车辆能按照驾驶意图提供相应助力，有效提高车辆的操纵稳定性。
附图说明
图1为本发明汽车电动液压助力转向系统的补偿控制装置的结构示意图。
图2为本发明汽车电动液压助力转向系统的补偿控制装置中电控部分的结构示意图。
图中：1、方向盘，2、左轮胎，3、右轮胎，4、方向盘扭矩、转角检测装置，5、转速检测装置，6、轮胎气压检测装置，7、电控单元，8、电机驱动模块，9、电磁阀驱动模块，10、电机，11、液压泵，12、电磁阀，13、液压油管，14、转向缸，15、进油管，16、液压油箱，17、回油管，18、方向盘扭矩、转角信号，19、左轮胎转速信号，20、右轮胎转速信号，21、左轮胎气压信号，22、右轮胎气压信号，23、横向杆。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例详细描述一下本发明的具体内容。
如图1、图2所示，汽车电动液压助力转向系统的补偿控制装置，包括：方向盘1、左轮胎2和右轮胎3，所述的方向盘1与方向盘扭矩、转角检测装置4相连接，在所述左轮胎2和右轮胎3处分别设置有转速检测装置5，在所述左轮胎2和右轮胎3的内部分别安装有轮胎气压检测装置6，所述的方向盘扭矩、转角检测装置4、转速检测装置5和轮胎气压检测装置6检测到的信号与电控单元7相连接，电控单元7与电机驱动模块8和电磁阀驱动模块9相连接，电机驱动模块8的输出端与电机10相连接，电机10与液压泵11相连接，液压泵11的输出端与电磁阀12的输入端之间通过液压油管13连接，电磁阀12输出端与转向缸14相连接，所述的液压泵11通过进油管15与液压油箱16相连接，所述的电磁阀12通过回油管17与液压油箱16相连接。
如图2所示，使用时，方向盘扭矩、转角检测装置4检测到的方向盘扭矩、转角信号18输入给电控单元7；转速检测装置5检测到的左轮胎转速信号19和右轮胎转速信号20输入给电控单元7；轮胎气压检测装置6检测到的左轮胎气压信号21和右轮胎气压信号22输入给电控单元7，通过上述信号判断驾驶员是否转动方向盘1。
一、电控单元7检测方向盘扭矩、转角信号18为零时，说明车辆未转向，直线行驶。
（1）当左轮胎气压信号21低于右轮胎气压信号22时，即左轮胎2的气压低于右轮胎3的气压，车辆向前行驶左轮胎2的滚动半径小于右轮胎3的滚动半径，车辆有向左转弯行驶的趋势。电控单元7根据左轮胎气压信号21、右轮胎气压信号22和左轮胎转速信号19、右轮胎转速信号20计算出车辆直线行驶时应施加于车轮上的侧向力                                                
Figure 428448DEST_PATH_IMAGE001
，侧向力的值通过齿轮传动，可折算为方向盘1的扭矩阈值
Figure 67557DEST_PATH_IMAGE002
。
电控单元7检测方向盘扭矩、转角信号18中的扭矩值，当检测的扭矩值与折算为方向盘1的扭矩阈值
Figure 206414DEST_PATH_IMAGE002
不同时，电控单元7控制电机驱动模块8的电流，驱动电机10，电机10带动液压泵11运转控制输入给电磁阀12的油压。电控单元7输出控制信号给电磁阀驱动模块9，电磁阀驱动模块9将油输入给转向缸14的右侧油缸，推动横向杆23向左移动，方向盘扭矩、转角信号18中的扭矩值输入给电控单元7，电控单元7检测的扭矩值小于折算为方向盘1的扭矩阈值时，电控单元7增大输入给电机驱动模块8的值，增大液压管路中的油压，使得方向盘扭矩、转角信号18中的扭矩值等于折算为方向盘1的扭矩阈值
Figure 354072DEST_PATH_IMAGE002
；当电控单元7检测的扭矩值大于折算为方向盘1的扭矩阈值
Figure 339346DEST_PATH_IMAGE002
时，电控单元7减小输入给电机驱动模块8的值，减小液压管路中的油压，使得方向盘扭矩、转角信号18中的扭矩值等于折算为方向盘1的扭矩阈值
Figure 649104DEST_PATH_IMAGE002
，保证车辆直线行驶。
2）当右轮胎气压信号22低于左轮胎气压信号21时，即右轮胎3的气压低于左轮胎2的气压，车辆向前行驶右轮胎3的滚动半径小于左轮胎2的滚动半径，车辆有向右转弯行驶的趋势。电控单元7根据右轮胎气压信号22、左轮胎气压信号21和左轮胎转速信号19、右轮胎转速信号20计算出车辆直线行驶时应施加于车轮上的侧向力
Figure 719828DEST_PATH_IMAGE003
，侧向力
Figure 835552DEST_PATH_IMAGE003
的值通过齿轮传动，可折算为方向盘1的扭矩阈值。
电控单元7检测方向盘扭矩、转角信号18中的扭矩值，当检测的扭矩值与折算为方向盘1的扭矩阈值
Figure 155992DEST_PATH_IMAGE004
不同时，电控单元7控制电机驱动模块8的电流，驱动电机10，电机10带动液压泵11运转控制输入给电磁阀12的油压。电控单元7输出控制信号给电磁阀驱动模块9，电磁阀驱动模块9将液压管路内的油输入给转向缸14左侧油缸，推动横向杆23向右移动，方向盘扭矩、转角信号18中的扭矩值输入给电控单元7，电控单元7检测的扭矩值小于折算为方向盘1的扭矩阈值
Figure 448433DEST_PATH_IMAGE004
时，电控单元7增大输入给电机驱动模块8的值，增大液压管路中的油压，使得方向盘扭矩、转角检测装置4中的扭矩值等于折算为方向盘1的扭矩阈值
Figure 305531DEST_PATH_IMAGE004
；当电控单元7检测的扭矩值大于折算为方向盘1的扭矩阈值
Figure 812866DEST_PATH_IMAGE004
时，电控单元7减小输入给电机驱动模块8的值，减小液压管路中的油压，使得方向盘扭矩、转角信号18中的扭矩值等于折算为方向盘1的扭矩阈值，保证车辆直线行驶。
（2）电控单元7检测方向盘扭矩、转角检测装置4中转角信号，当方向盘扭矩、转角信号18不为零时，说明车辆转向。
当车辆向左转向时：
1）当左轮胎气压信号21低于右轮胎气压信号22时，即左轮胎2的气压低于右轮胎3的气压，电控单元7根据左轮胎气压信号21、右轮胎气压信号22和和左轮胎转速信号19、右轮胎转速信号20通过内部运算，计算出车辆直线行驶应施加于车轮上的侧向力
Figure 509744DEST_PATH_IMAGE001
，侧向力的值通过齿轮传动可折算为方向盘1的扭矩值
Figure 516063DEST_PATH_IMAGE002
。电控单元7根据方向盘扭矩、转角信号18中的转角值和车速信号计算出轮胎气压相同时所需的扭矩值
Figure 604105DEST_PATH_IMAGE005
，其扭矩值减去扭矩值
Figure 70038DEST_PATH_IMAGE002
应为方向盘1转角所对应的扭矩阈值
Figure 473338DEST_PATH_IMAGE006
。当计算出的方向盘1转角所对应的扭矩阈值为正时，说明向左施加的转向力不够，增大向左转向的力矩，电控单元7增大输出给电机驱动模块8的电流数值，电机10转速增加，通过电机10带动液压泵11运转增大向电磁阀12的输入油压，同时电控单元7控制电磁阀驱动模块9，将液压泵11输入的液压油经电磁阀12输入给转向缸14左侧，推动横拉杆23向右移动，直到电控单元7检测方向盘扭矩、转角信号18中的扭矩值等于计算出的方向盘1转角所对应的扭矩阈值；当计算出的方向盘1转角所对应的扭矩阈值
Figure 535207DEST_PATH_IMAGE006
为负时，说明向左施加的转向力过大，应减小向左转向的力矩，电控单元7减小输出给电机驱动模块8的数值，降低电机10转速，减少电机10带动液压泵12而产生的油压，电控单元7控制电磁阀驱动模块9，将液压泵11输入的液压油经电磁阀12输入给转向缸14右侧，减小转向缸12向左的推力，使横拉杆23向右移动，直到电控单元7检测方向盘扭矩、转角信号18中的扭矩值等于计算出的方向盘1转角所对应的扭矩阈值
Figure 58592DEST_PATH_IMAGE006
。
2）当右轮胎气压信号22低于左轮胎气压信号21时，即右轮胎3的气压低于左轮胎2的气压，电控单元7根据左轮胎气压信号21、右轮胎气压信号22和左轮胎转速信号19、右轮胎转速信号20计算出车辆直线行驶应施加于车轮上的侧向力，侧向力
Figure 526799DEST_PATH_IMAGE003
的值通过齿轮传动，可折算为方向盘1的扭矩值
Figure 67502DEST_PATH_IMAGE004
。电控单元7根据方向盘扭矩、转角信号18中的转角值和车速信号计算出轮胎气压相同时所需的扭矩值，其扭矩值
Figure 46139DEST_PATH_IMAGE005
加上扭矩值
Figure 588110DEST_PATH_IMAGE004
应为方向盘1转角所对应的扭矩阈值
Figure 666925DEST_PATH_IMAGE006
。电控单元7增加输出给电机驱动模块8的数值，增大电机10转动，通过电机10带动液压泵11运转增大向电磁阀12的输入油压，同时电控单元7控制电磁阀驱动模块9，将液压泵11输入的液压油经电磁阀12输入给转向缸14右侧，推动横拉杆23向左移动，直到电控单元7检测方向盘扭矩、转角检测装置4中的扭矩值等于计算出的方向盘1转角所对应的扭矩阈值。
当车辆向右转向时：
1）当右轮胎气压信号22低于左轮胎气压信号21时，，即右轮胎3的气压低于左轮胎2的气压，电控单元7根据左轮胎气压信号21、右轮胎气压信号22和和左轮胎转速信号19、右轮胎转速信号20计算出车辆直线行驶时应施加于车轮上的侧向力
Figure 670970DEST_PATH_IMAGE001
，侧向力
Figure 949504DEST_PATH_IMAGE001
的值通过齿轮传动，可折算为方向盘1的扭矩值
Figure 832010DEST_PATH_IMAGE002
。电控单元7根据方向盘扭矩、转角信号18中的转角值和车速信号计算出轮胎气压相同时所需的扭矩值
Figure 184494DEST_PATH_IMAGE005
，其扭矩值
Figure 453275DEST_PATH_IMAGE005
减去扭矩值
Figure 891209DEST_PATH_IMAGE002
应为方向盘1转角所对应的扭矩阈值
Figure 311826DEST_PATH_IMAGE006
。当计算出的方向盘1转角所对应的扭矩阈值
Figure 784396DEST_PATH_IMAGE006
为正时，说明向右施加的转向力不够，增大向右转向的力矩，电控单元7增大输出给电机驱动模块8的数值，增大电机10转动，通过电机10带动液压泵11运转增大向电磁阀12的输入油压，同时电控单元7控制电磁阀驱动模块9，将液压泵11输入的液压油经电磁阀12输入给转向缸14右侧，推动横拉杆23向左移动，直到电控单元23检测方向盘扭矩、转角信号18中的扭矩值等于计算出的方向盘1转角所对应的扭矩阈值
Figure 694583DEST_PATH_IMAGE006
；当计算出的方向盘1转角所对应的扭矩阈值
Figure 619814DEST_PATH_IMAGE006
为负时，说明向右施加的转向力过大，应减小向右转向的力矩，电控单元7减小输出给电机驱动模块8的数值，降低电机10转动，减少电机10带动液压泵11产生的油压，电控单元控制电磁阀驱动模块9，将液压泵11输入的液压油经电磁阀12输入给转向缸14左侧，减小转向缸14向右的推力，使横拉杆23向左移动，直到电控单元7检测方向盘扭矩、转角信号18中的扭矩值等于计算出的方向盘1转角所对应的扭矩阈值
Figure 844122DEST_PATH_IMAGE006
。
2）当左轮胎气压信号21低于右轮胎气压信号22时，即左轮胎2的气压低于右轮胎3的气压，电控单元7根据左轮胎气压信号21、右轮胎气压信号22和和左轮胎转速信号19、右轮胎转速信号20计算出车辆直线行驶时应施加于车轮上的侧向力
Figure 171198DEST_PATH_IMAGE003
，侧向力
Figure 268598DEST_PATH_IMAGE003
的值通过齿轮传动，可折算为方向盘1的扭矩值
Figure 681125DEST_PATH_IMAGE004
。电控单元7根据方向盘扭矩、转角信号18中的转角值和车速信号计算出轮胎气压相同时所需的扭矩值
Figure 505862DEST_PATH_IMAGE005
，其扭矩值
Figure 687444DEST_PATH_IMAGE005
加上扭矩值
Figure 142696DEST_PATH_IMAGE004
应为方向盘1转角所对应的扭矩阈值
Figure 42519DEST_PATH_IMAGE006
。电控单元7增加输出给电机驱动模块8的数值，增大电机10转动，通过电机10带动液压泵11运转增大向电磁阀12的输入油压，同时电控单元7控制电磁阀驱动模块9，将液压泵11输入的液压油经电磁阀12输入给转向缸14左侧，推动横拉杆23向右移动，直到电控单元7检测方向盘扭矩、转角信号18中的扭矩值等于计算出的方向盘1转角所对应的扭矩阈值
Figure 920214DEST_PATH_IMAGE006
。

Claims (1)

1.汽车电动液压助力转向系统的补偿控制装置，其特征在于：包括：方向盘（1）、左轮胎（2）和右轮胎（3），所述的方向盘（1）与方向盘扭矩、转角检测装置（4）相连接，在所述左轮胎（2）和右轮胎（3）处分别设置有转速检测装置（5），在所述左轮胎（2）和右轮胎（3）的内部分别安装有轮胎气压检测装置（6），所述的方向盘扭矩、转角检测装置（4）、转速检测装置（5）和轮胎气压检测装置（6）检测到的信号与电控单元（7）相连接，电控单元（7）与电机驱动模块（8）和电磁阀驱动模块（9）相连接，电机驱动模块（8）的输出端与电机（10）相连接，电机（10）与液压泵（11）相连接，液压泵（11）的输出端与电磁阀（12）的输入端之间通过液压油管（13）连接，电磁阀（12）输出端与转向缸（14）相连接，所述的液压泵（11）通过进油管（15）与液压油箱（16）相连接，所述的电磁阀（12）通过回油管（17）与液压油箱（16）相连接。
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