CN103192872B - 混合驱动的电动液压助力转向系统及其控制方法 - Google Patents

混合驱动的电动液压助力转向系统及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种混合驱动的电动液压助力转向系统及其控制方法，该转向系统的储油罐和助力转向器之间并联设置有主液压单元和辅助液压单元，主液压单元的主单向阀和辅助液压单元的辅助单向阀之间设有三通，三通的两个出油口分别与主单向阀和辅助单向阀连接，三通的出油口与助力转向器的进油口之间的油路上串联有溢流阀；主液压单元还包括用于测量主液压泵输出的流量大小的主控制器，辅助液压单元还包括与主控制器连接的、用于控制主液压泵输出流量大小的辅助控制器。该转向系统及其控制方法根据主液压泵输出流量的情况，来实时调节辅助液压泵输出的流量，这样可以很好的兼顾两个液压单元的助力，防止能量浪费。

Description

混合驱动的电动液压助力转向系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种混合驱动的电动液压助力转向系统及其控制方法。
背景技术
电动液压助力转向系统，简称EHPS，广泛应用于新能源汽车上，尤其是纯电动汽车和深度混合动力汽车。传统的新能源客车采用的助力转向系统为单液压驱动，即助力转向器由一个液压泵提供助力，而液压泵由汽车发动机驱动，一旦发动机停止运转或反转时，转向油泵和助力转向器也就随即停止工作，方向盘的转向变得沉重，无法满足客车的停机转向或倒车转向需要。
中国专利CN202193115U公开了一种混合动力汽车用双泵液压助力转向装置，该装置的储油罐和助力转向器之间具有两个并联的油路，其中一个并联油路上设有主液压单元，另一个并联油路上设有辅助液压单元。主液压单元包括串联在对应油路上的主液压泵，主液压泵由汽车发动机驱动；辅助液压单元包括串联在对应油路上的辅助液压泵，辅助液压泵由辅助转向电机驱动。主液压泵和辅助液压泵之间设有梭阀，梭阀的两个进油口分别与主液压泵和辅助液压泵的出油口一一对应连接，梭阀的出油口与助力转向器的进油口连接。该装置采用主液压单元和辅助液压单元同时为助力转向器提供驱动液压，即使发动机停止运转或反转，还有辅助转向电机和辅助液压泵为助力转向器提供助力，但是由于两个液压单元对应的高压油路通过梭阀与助力转向器连接，梭阀只能保证油压较高一侧的油路导通，也就是说当主液压泵输出的油压大于辅助液压泵输出的油压时，只有主液压泵为助力转向器提供助力，但是辅助转向电机还在继续运行，辅助液压泵输出的流量白白浪费掉，造成辅助液压泵输出的能量浪费；当主液压泵输出的油压小于辅助液压泵输出的油压时，只有辅助液压泵为助力转向器提供助力，但是发动机还在继续运行，主液压泵输出的流量白白浪费掉，造成发动机输出的能量浪费。
发明内容
本发明的目的是提供一种混合驱动的电动液压助力转向系统，用以解决现有转向系统不能兼顾为助力转向器提供不同助力的两个液压单元，而造成能量浪费的问题。同时本发明还提供了该系统的控制方法。
本发明的混合驱动的电动液压助力转向系统的控制方法采用如下技术方案：一种混合驱动的电动液压助力转向系统的控制方法，该方法对应的助力转向系统包括主液压单元和辅助液压单元，其中，主液压单元的主液压泵由汽车主电机驱动，辅助液压单元的辅助液压泵由辅助转向电机驱动；主液压单元的主控制器实时测量主液压泵输出的流量S1，并将测量的结果实时反馈给辅助液压单元的辅助控制器，辅助控制器根据反馈的结果控制辅助液压泵输出流量S2，S2≥P-S1，P为助力转向器工作所需的恒定流量。
所述主控制器通过测量汽车主电机的转速来测量主液压泵的流量，所述辅助控制器通过控制辅助转向电机的转速来控制辅助液压泵输出的流量。
本发明的混合驱动的电动液压助力转向系统采用如下技术方案：一种实施上述控制方法的混合驱动的电动液压助力转向系统，包括储油罐和助力转向器，储油罐和助力转向器之间并联设置有主液压单元和辅助液压单元，主液压单元包括依次串联在对应并联油路上的主液压泵和主单向阀，主液压泵由汽车主电机驱动，辅助液压单元包括依次串联在对应并联油路上的辅助液压泵和辅助单向阀，辅助液压泵由辅助转向电机驱动；所述主单向阀和辅助单向阀之间设有三通，三通的两个出油口分别与主单向阀和辅助单向阀一一对应连接，三通的出油口与助力转向器的进油口之间的油路上串联有溢流阀，溢流阀的出油口与助力转向器的进油口连接、溢流口与储油罐连接；主液压单元还包括用于测量主液压泵输出的流量大小的主控制器，辅助液压单元还包括与主控制器连接的、用于控制主液压泵输出流量大小的辅助控制器。
所述主控制器通过测量汽车主电机的转速来测量主液压泵的流量大小，所述辅助液压泵由辅助转向电机驱动，辅助控制器通过控制辅助转向电机来控制辅助液压泵输出的流量。
采用上述结构的电动液压助力转向系统，由于在主液压单元的主单向阀和辅助液压单元的辅助单向阀之间设置了三通，这样两个并联的高压油路在三通位置处进行会合，两个油路上的液压泵不仅能独立的为助力转向器提供助力，还能够提供二者的合力；而三通和助力转向器之间设置的溢流阀，能够保证输入到助力转向器的流量在一定范围内，防止进入助力转向器的流量过大而对助力转向器造成损害；更重要的是，主控制器实时测量主液压泵输出流量大小，而辅助控制器根据主控制器反馈的结果控制辅助液压泵相应的输出流量，根据主液压泵输出流量的情况，来实时调节辅助液压泵输出的流量，这样可以很好的兼顾两个液压单元的助力，防止能量浪费。
附图说明
图1为本发明的电动液压助力转向系统的结构示意图。
具体实施方式
本发明的电动液压助力转向系统的实施例：如图1所示，包括储油罐3和助力转向器5，储油罐3具有两个出油口和一个回油口，助力转向器5具有一个进油口和一个出油出口，助力转向器5的出油口与储油罐3的回油口连接；储油罐3的两个出油口和助力转向器5的进油口之间设有两个并联的油路，其中一个并联的油路上设有主液压单元，另一个并联油路上设有辅助液压单元。其中，主液压单元包括依次串联在对应并联油路上的主液压泵4和主单向阀7，主液压泵4通过齿轮组2与汽车主电机1传动连接；辅助液压单元包括依次串联在对应并联油路上的辅助液压泵10和辅助单向阀9，辅助液压泵10与辅助转向电机11直接传动连接；在主单向阀7和辅助单向阀9之间设有三通8，三通8具有两个进油口和一个出油口，主单向阀7和辅助单向阀9分别对应设置在三通8的两个进油口处，在三通8的出油口和助力转向器5的进油口之间的油路上串联有溢流阀6，溢流阀6的出油口与助力转向器5的进油口连接、溢流口与储油罐3连接，溢流阀6能够保证由三通8进入到助力转向器5的高压油的流量维持在一定范围内，防止进入助力转向器5的流量过大而对助力转向器造成损害。本实施例中，主液压单元还包括一个用于测量汽车主电机1转速大小的主控制器14，辅助液压单元还包括一个用于控制辅助转向电机11运转工况的辅助控制器12，辅助控制器12通过CAN总线与主控制器14连接以实现信息交换。
当主电机1工作时，经过主液压泵4的液压油变为高压油，高压油经主单向阀7和三通8进入到助力转向器5，使助力转向器5工作，主单向阀7用以防止经过的高压油逆流；当辅助转向电机11工作时，经过辅助液压泵10的液压油变成高压油，高压油经辅助单向阀9、三通8进入助力转向器5，使助力转向器5工作，辅助单向阀9用以防止经过的高压油逆流；当主电机1、辅助电机11同时工作时，两路高压油在三通8内会合后进入到助力转向器5，使助力转向器5工作。由于三通8的出油口和助力转向器5的进油口之间的油路上串联了溢流阀6，溢流阀6输出的流量大小（即助力转向器5输入的流量大小）基本上是恒定的，保证了助力转向器5输出的转向力维持在了一个稳定的范围内。
上述实施例的具体控制方法为：从上述内容中可知，进入到助力转向器5内的流量大小最终是由主液压泵4输出的流量大小和辅助液压泵10输出的流量大小共同决定的，设定进入到助力转向器5内的流量大小为P，主液压泵4输出的流量大小为S1，辅助液压泵10输出的流量大小为S2。其中，S1的值由主电机1的转速n1和主液压泵的排量c1决定，即S1=n1×c1，同样的，S2的值由辅助转向电机11的转速n2和辅助液压泵的排量c2决定，即S2=n2×c2，这样由三通8输出的流量大小（即溢流阀6输入的流量大小）S=S1+S2。本实施例中，溢流阀6前后进出的流量应始终满足S≥P；同时，由于汽车主电机1的工作状态决定了汽车的工作状态（如高速、低速、倒车等），其运转工况要不时的发生变化，为了满足S≥P的条件以及最小的能量消耗，通过主控制器14和辅助控制器12的信息交换，即主控制器14用以采集汽车主电机1转速大小n1的结果，辅助控制器12根据主控制器14反馈的结果相应的控制辅助转向电机11的运转，以保证辅助转向电机11的转速随主电机1的变化而变化，即：
当主电机1停止运转或反转时，其转速n1=0，主液压泵4输出的流量S1=0，主控制器14将采集到的信息反馈给辅助控制器12，辅助控制器12根据反馈的结果进行计算，计算出辅助转向电机11的转速n2，以满足n1×c1+n2×c2≥P，辅助控制器12控制辅助转向电机11全速运转，此时，只有辅助液压泵10为助力转向器5提供流量。
当主电机1低速运转时，主液压泵4输出的流量不足以满足助力转向器5所需的流量，主控制器14将信息反馈给辅助控制器12，辅助控制器12计算出辅助转向电机11需要的最小转速，从而控制辅助转向电机11以合适转速运转，此时，主液压泵1和辅助液压泵10共同为助力转向器5提供流量。
当主电机1高速运转时，主液压泵4输出的流量足以满足助力转向器5所需的流量，主控制器14将信息发送给辅助控制器12，辅助控制器12会控制辅助转向电机11停止工作，此时只有主液压泵4为助力转向器5提供流量。
上述实施例具体工作原理如下：该系统应用在新能源汽车上，主液压泵4、辅助液压泵10的工作状态与汽车的工作状态有关，即当车辆原地转向、倒车及滑行回馈时，主电机1不转或反转，辅助转向电机11工作，只有辅助液压泵10为助力转向器5提供转向助力；当车辆低速前进时，主电机1正转转速小于转速阀值，主液压泵4提供的助力无法满足转向需求，此时，辅助转向电机11也工作，助力转向器5得到二者的合力；当车辆高速前进时，主电机1正转转速高于转速阀值，主液压泵4提供的助力满足转向需求，辅助转向电机11停止工作。
在其他实施例中，通过在主液压泵的高压油路上分别设置流量表，主控制器直接测量主液压泵实际输出的流量大小，并将测量结果反馈给辅助控制器，辅助控制器根据反馈结果控制辅助转向电机的运转；或者在主液压泵的高压油路上设置流量表的同时，在辅助液压泵的高压油路上设置流量调节阀，主控制器直接测量主液压泵实际输出的流量大小，并将测量结果反馈给辅助控制器，与此同时辅助转向电机保持定速运转，辅助控制器根据反馈结果控制流量调节阀来控制辅助液压泵的流量输出，并在流量调节阀完全关闭时，控制辅助转向电机停止工作。
本发明的混合驱动的电动液压助力转向系统的控制方法的实施例：与上述实施例中的控制方法一致，其内容在此不再赘述。

Claims (4)

1.一种混合驱动的电动液压助力转向系统的控制方法，其特征在于：该方法对应的助力转向系统包括主液压单元和辅助液压单元，还包括储油罐和助力转向器，储油罐和助力转向器之间并联设置有所述主液压单元和辅助液压单元，主液压单元包括依次串联在对应并联油路上的主液压泵和主单向阀，主液压泵由汽车主电机驱动，辅助液压单元包括依次串联在对应并联油路上的辅助液压泵和辅助单向阀，辅助液压泵由辅助转向电机驱动；所述主单向阀和辅助单向阀之间设有三通，三通具有两个进油口和一个出油口，三通的两个出油口分别与主单向阀和辅助单向阀一一对应连接，三通的出油口与助力转向器的进油口之间的油路上串联有溢流阀，溢流阀的出油口与助力转向器的进油口连接、溢流口与储油罐连接；主液压单元还包括用于测量主液压泵输出的流量大小的主控制器，辅助液压单元还包括与主控制器连接的、用于控制主液压泵输出流量大小的辅助控制器，其中，主液压单元的主液压泵由汽车主电机驱动，辅助液压单元的辅助液压泵由辅助转向电机驱动；主液压单元的主控制器实时测量主液压泵输出的流量S1，并将测量的结果实时反馈给辅助液压单元的辅助控制器，辅助控制器根据反馈的结果控制辅助液压泵输出流量S2，S2≥P-S1，P为助力转向器工作所需的恒定流量。
2.根据权利要求1所述的混合驱动的电动液压助力转向系统的控制方法，其特征在于：所述主控制器通过测量汽车主电机的转速来测量主液压泵的流量，所述辅助控制器通过控制辅助转向电机的转速来控制辅助液压泵输出的流量。
3.一种实施如权利要求1所述控制方法的混合驱动的电动液压助力转向系统，其特征在于：包括储油罐和助力转向器，储油罐和助力转向器之间并联设置有主液压单元和辅助液压单元，主液压单元包括依次串联在对应并联油路上的主液压泵和主单向阀，主液压泵由汽车主电机驱动，辅助液压单元包括依次串联在对应并联油路上的辅助液压泵和辅助单向阀，辅助液压泵由辅助转向电机驱动；所述主单向阀和辅助单向阀之间设有三通，三通具有两个进油口和一个出油口，三通的两个出油口分别与主单向阀和辅助单向阀一一对应连接，三通的出油口与助力转向器的进油口之间的油路上串联有溢流阀，溢流阀的出油口与助力转向器的进油口连接、溢流口与储油罐连接；主液压单元还包括用于测量主液压泵输出的流量大小的主控制器，辅助液压单元还包括与主控制器连接的、用于控制主液压泵输出流量大小的辅助控制器，主液压单元的主控制器实时测量主液压泵输出的流量S1，并将测量的结果实时反馈给辅助液压单元的辅助控制器，辅助控制器根据反馈的结果控制辅助液压泵输出流量S2，S2≥P-S1，P为助力转向器工作所需的恒定流量。
4.根据权利要求3所述的混合驱动的电动液压助力转向系统，其特征在于：所述主控制器通过测量汽车主电机的转速来测量主液压泵的流量大小，所述辅助液压泵由辅助转向电机驱动，辅助控制器通过控制辅助转向电机来控制辅助液压泵输出的流量。
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