CN103144667A - 一种车载电动液压助力转向控制系统及其控制方法 - Google Patents

一种车载电动液压助力转向控制系统及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种车载电动液压助力转向控制方法，包括：电流互感器采集转向电机的电流并将该电流作为电流反馈信号反馈至所述控制器；控制器采集超级电容提供的高压直流母线电压、接收所述电流反馈信号并根据相应的电流从控制表格中读取对应的转速，以及根据转速及高压直流母线电压通过空间脉宽调制算法计算出与转速对应频率的正弦波电压；控制器根据该正弦波电压驱动转向电机运行。本发明还公开一种车载电动液压助力转向控制系统。本发明通过转向电机转速按需给定，降低能耗。采用空间脉宽调制算法并将直流母线电压加入到算法中，使得电源利用率高并且提高了输出电压控制灵活性。

Description

一种车载电动液压助力转向控制系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种车载电动液压助力转向控制系统及其控制方法。
背景技术
面对石油资源抢夺日益升级、全球气候环境不断恶化，因此，新能源汽车倍受青睐，电动液压助力转向泵在新能源汽车上被广泛应用。传统的电动液压助力转向泵具有以下特点：1）传统的电动液压助力转向电机不管在是否需要转向需求的情况下都以特定的转速运行，根据泵类负载特性，功率与转速的三次方成正比，如果无需转向的情况下，电机仍然以高速运行，将造成不必要的损耗，使混合动力公交车在节能减排的效果降低。2）传统的电动液压助力转向泵通常使用通用变频器作为助力转向电机的控制器，此类控制器的控制板的供电电源来源于高压直流母线，在客车上使用时没有必要，设计复杂，且当直流母线电压低于一定程度时，通用变频器将无法运行，导致电动液压转向系统失效。3）传统的电机控制器控制泵类负载通常使用恒压频比算法，交流脉宽调制发波，直流利用率低，且未考虑直流母线电压变化的情况，未把直流母线电压加入正弦波脉宽调制算法中，当新能源客车采用超级电容作为储能元件时，直流母线电压变化波动范围大，传统的算法具有局限性。
发明内容
为解决上述问题，本发明采用的一个技术方案是：
提供一种车载电动液压助力转向控制系统，包括控制器、与该控制器电连接的转向电机以及与该转向电机连接的液压泵，所述车载电动液压助力转向控制系统还包括一超级电容以及一电流互感器，所述电流互感器用于采集转向电机的电流并将该电流作为电流反馈信号反馈至所述控制器；所述控制器中预存储有一控制表格，所述控制表格记录有转速与电流的对应关系，所述控制器包括控制电路和逆变电路，所述超级电容用于为逆变电路提供高压直流母线电压，所述控制电路包括：母线电压采集单元，用于采集所述高压直流母线电压；以及信号处理与计算单元，用于接收所述电流反馈信号并根据相应的电流从所述控制表格中读取对应的转速，以及根据转速及高压直流母线电压通过空间脉宽调制算法计算出与转速对应频率的正弦波电压；所述逆变电路用于根据该正弦波电压驱动转向电机运行。
其中，所述一种车载电动液压助力转向控制系统还包括铅酸电池，所述铅酸电池用于为所述控制电路供电。
本发明采用的另一个技术方案是：
提供一种车载电动液压助力转向控制方法，运行于所述的一种车载电动液压助力转向控制系统中，包括：电流互感器采集转向电机的电流并将该电流作为电流反馈信号反馈至所述控制器；控制器采集超级电容提供的高压直流母线电压、接收所述电流反馈信号并根据电流从控制表格中读取对应的转速，以及根据转速及高压直流母线电压通过空间脉宽调制算法计算出与转速对应频率的正弦波电压，其中，控制表格记录有转速与电流的对应关系；控制器根据该正弦波电压驱动转向电机运行。
本发明的车载电动液压助力转向控制系统及方法，通过转向电流互感器采集电机相电流，并将该电流反馈至控制器，控制器根据该电流确定转向电机的转速从而驱动转向电机以该转速运行，转向电机为液压泵提供与转速相应的动力，驱动液压泵输出相应压力的液压油从而对转向轴产生相应的助力，改善对转向盘的操作性能。通过转向电机转速按需给定，降低能耗。采用空间脉宽调制算法并将直流母线电压加入到算法中，使得电源利用率高并且提高了输出电压控制灵活性。进一步地，本发明使用铅酸电池为控制电路供电，低压直接供电较原来高压转低压的方式，设计更简单，且当超级电容电压不足时，系统仍然可以正常运行，更适合客车使用。
附图说明
图1是本发明一实施方式中一种车载电动液压助力转向控制系统的整体框图；
图2是控制电路的结构框图；
图3是本发明一实施方式中一种车载电动液压助力转向控制方法的流程图。
主要元件符号说明
控制器10；控制电路11；逆变电路12；转向电机20；液压泵30；
电流互感器40；转向轴50；转向盘60；铅酸电池70；超级电容80。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。
请一并参阅图1，是本发明一实施方式中一种车载电动液压助力转向控制系统的整体框图。一种车载电动液压助力转向控制系统，包括控制器10、与该控制器10电连接的转向电机20以及与该转向电机20连接的液压泵30，所述液压泵30通过输出液压油对转向轴50产生作用力，转向轴50与与转向盘60相连接。
所述车载电动液压助力转向控制系统还包括一超级电容80以及一电流互感器40，所述电流互感器40用于采集转向电机20的电流，该转向电机20的电流随转向需求不同产生变化，例如，当有转向需求的时候，转向电机负载变重，因此电流变大。所述电流互感器40将该电流作为电流反馈信号反馈至所述控制器10。所述控制器10中预存储有一控制表格，所述控制表格记录有转速与电流的对应关系，所述控制器10包括控制电路11和逆变电路12，所述超级电容80用于为逆变电路提供高压直流母线电压。
请参阅图2，是控制电路的结构框图。所述控制电路11包括母线电压采集单元以及信号处理与计算单元。所述母线电压采集单元用于采集所述高压直流母线电压，所述信号处理与计算单元用于接收所述电流反馈信号并根据相应的电流从所述控制表格中读取对应的转速，以及根据转速及高压直流母线电压通过空间脉宽调制算法计算出与转速对应频率的正弦波电压。所述逆变电路12用于根据该正弦波电压驱动转向电机20运行。转向电机20驱动液压泵30输出相应压力的液压油从而对转向轴50产生相应的助力，改善对转向盘60的操作性能。
所述车载电动液压助力转向控制系统还包括铅酸电池70所述铅酸电池70用于为所述控制电路11供电。
请一并参阅图3，是本发明一实施方式中一种车载电动液压助力转向控制方法的流程图。一种车载电动液压助力转向控制方法，运行于所述的车载电动液压助力转向控制系统中，该车载电动液压助力转向控制方法包括：
步骤S1、电流互感器40采集转向电机的电流并将该电流作为电流反馈信号反馈至所述控制器10；
步骤S2、控制器10采集超级电容提供的高压直流母线电压、接收所述电流反馈信号并根据相应的电流从控制表格中读取对应的转速，以及根据转速及高压直流母线电压通过空间脉宽调制算法计算出与转速对应频率的正弦波电压，其中，控制表格记录有转速与电流的对应关系；
步骤S3、控制器10根据该正弦波电压驱动转向电机20运行。转向电机20驱动液压泵30输出相应压力的液压油从而对转向轴50产生相应的助力，改善对转向盘60的操作性能。
本发明的一种车载电动液压助力转向控制系统及方法，通过转向电流互感器采集电机相电流，并将该电流反馈至控制器，控制器根据该电流确定转向电机的转速从而驱动转向电机以该转速运行，转向电机为液压泵提供与转速相应的动力，驱动液压泵输出相应压力的液压油从而对转向轴产生相应的助力，改善对转向盘的操作性能，通过转向电机转速按需给定，使得能耗降低，采样母线电压的空间矢量算法使得电源利用率高、提高输出电压控制灵活性。进一步地，本发明使用铅酸电池为控制电路供电，低压直接供电较原来高压转低压的方式，设计更简单，且当超级电容电压不足时，系统仍然可以正常运行，更适合客车使用。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (3)

1.一种车载电动液压助力转向控制系统，包括控制器、与该控制器电连接的转向电机以及与该转向电机连接的液压泵，其特征在于：
所述车载电动液压助力转向控制系统还包括一超级电容以及一电流互感器，所述电流互感器用于采集转向电机的电流并将该电流作为电流反馈信号反馈至所述控制器；
所述控制器中预存储有一控制表格，所述控制表格记录有转速与电流的对应关系，所述控制器包括控制电路和逆变电路，所述超级电容用于为逆变电路提供高压直流母线电压，所述控制电路包括：
母线电压采集单元，用于采集所述高压直流母线电压；以及
信号处理与计算单元，用于接收所述电流反馈信号并根据相应的电流从所述控制表格中读取对应的转速，以及根据转速及高压直流母线电压通过空间脉宽调制算法计算出与转速对应频率的正弦波电压；
所述逆变电路用于根据该正弦波电压驱动转向电机运行。
2.根据权利要求1所述一种车载电动液压助力转向控制系统，其特征在于，还包括铅酸电池，所述铅酸电池用于为所述控制电路供电。
3.一种车载电动液压助力转向控制方法，运行于权利要求1-2任意一项所述的一种车载电动液压助力转向控制系统中，其特征在于，包括：
电流互感器采集转向电机的电流并将该电流作为电流反馈信号反馈至所述控制器；
控制器采集超级电容提供的高压直流母线电压、接收所述电流反馈信号并根据相应的电流从控制表格中读取对应的转速，以及根据转速及高压直流母线电压通过空间脉宽调制算法计算出与转速对应频率的正弦波电压，其中，控制表格记录有转速与电流的对应关系；
控制器根据该正弦波电压驱动转向电机运行。
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