CN103481944A - 用于新能源客车的助力转向系统及其控制方法 - Google Patents

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彭再武
汪伟
毛懿坪
何亮
席力克
王坤俊
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Abstract

本发明公开了一种用于新能源客车的助力转向系统及其控制方法，该助力转向系统包括：储能机构；变频辅助逆变电源，与储能机构电连接，用于将储能机构的直流高压输出为频率可变的交流电压；整车控制器，与变频辅助逆变电源电连接，用于通过采集的信号来判断驾驶员的转向意图并根据驾驶员的转向意图从而相应控制变频辅助逆变电源的输出；电动助力转向泵，与变频辅助逆变电源电连接，由变频辅助逆变电源驱动电动助力转向泵的液压泵头来驱动转向系统进行转向。该助力转向系统能有效降低能耗。

Description

用于新能源客车的助力转向系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种助力转向系统及其控制方法，具体涉及一种用于新能源客车如纯电动或者包括电动的混合型的助力转向系统及其转向方法。
背景技术
转向系统是车辆的关键部件，直接关系到整车的操纵性、稳定性和安全性。为减轻驾驶员负担，传统公交客车一般采用机械式助力转向系统来辅助转向器进行转向。该机械式助力转向系统一般由发动机通过皮带轮驱动液压泵产生助力。而新能源公交客车如纯电动动力客车或者包括电动的混合动力客车会存在发动机熄火的运行工况，不太适合采用机械式助力转向系统，故大都采用电动助力液压转向系统。现有技术的电动助力液压转向系统一般主要由定频辅助电源、电动助力转向泵、液压油罐、转向器组成，定频辅助电源输出频率固定的交流电压来驱动电动助力转向泵，通过电动助力转向泵的液压泵头使液压油罐内的流体以的流速流向转向器，为转向系统提供动力。但现有技术的电动助力液压转向系统存在以下缺点：由于现有技术的电动助力液压转向系统无法实时判断驾驶员的操纵意图，必须不间断地提供动力，即在无转向工况时定频辅助电源也要保持定频输出，从而浪费了储能机构的能量。
发明内容
本发明所要解决的一个技术问题是，提供一种能有效降低能耗的用于新能源客车的助力转向系统。
本发明的技术解决方案是，提供一种具有以下结构的用于新能源客车的助力转向系统，包括：
储能机构；
变频辅助逆变电源，与储能机构电连接，用于将储能机构的直流高压输出为频率可变的交流电压；
整车控制器，与变频辅助逆变电源电连接，用于通过采集的信号来判断驾驶员的转向意图并根据驾驶员的转向意图从而相应控制变频辅助逆变电源的输出；
电动助力转向泵，与辅助逆变电源电连接，由辅助逆变电源驱动电动助力转向泵的液压泵头来驱动转向系统进行转向。
与现有技术相比，本发明的用于新能源客车的助力转向系统具有以下优点：
由于能耗是验证新能源公交客车的关键指标，如何有效降低能耗是现新能源公交客车开发过程中一项十分重要的关键技术。采用以上方案的新能源公交客车，可通过整车控制器VCU（Vchicle Control Unit，又称车辆控制单元）采集的信号来判断驾驶员的转向意图，并控制变频辅助逆变电源的输出。换句话说，在驾驶员驾驶车辆无转向动作时可实时有效关断辅助电源输出、控制液压流量；在驾驶员驾驶车辆进行小转向动作时输出较低频率驱动电动助力转向泵输出较小功率，节省能耗；在驾驶员驾驶车辆进行大转向时控制变频辅助逆变电源将储能机构的直流高压转换为较高频率的三相交流电压，驱动电动助力转向泵高速运转输出较大功率。也就是整车控制器VCU可根据不同的状态控制电动助力转向泵有不同的输出功率，从而可有效降低车辆能耗。
作为本发明的用于新能源客车的助力转向系统的一种优选，所述采集的信号包括角度信号和车速信号。根据角度信号和车速信号来判断驾驶员的转向意图。
作为本发明的用于新能源客车的助力转向系统的另一种优选，所述转向系统的转向器上安装有用于将驾驶员的转向意图传递给整车控制器的角度传感器，所述角度传感器与整车控制器电连接。所述角度传感器可将驾驶员的转向意图通过角度传感器传递给整车控制器VCU，然后整车控制器VCU根据采集的信号进行判断并输出信号给变频辅助逆变电源。
作为本发明的用于新能源客车的助力转向系统的还有一种优选，所述电动助力转向泵与转向器之间通过油管连接，所述电动助力转向泵的吸油口连接有液压油罐，所述转向器的回油口与液压油罐连接，所述电动助力转向泵将从液压油罐吸取的液压油转换为高压油输出给转向系统的转向器辅助驱动转向器完成转向。
本发明所要解决的另一个技术问题是，提供一种能有效降低能耗的用于新能源客车的助力转向控制方法。
针对该技术问题，本发明的技术解决方案是，提供一种用于新能源客车的助力转向控制方法，采用本发明的用于新能源客车的助力转向系统，并包括以下步骤：
整车控制器采集处理来自角度传感器的角度信号及车辆CAN网络的车速信号，当车辆低速需要相对大的转向时，整车控制器控制变频辅助逆变电源将储能机构的直流高压转换为较高频率的三相交流电压，驱动电动助力转向泵高速运转而输出较大功率，同时液压油罐内的液压油以一定的流速流经转向器，以便于驾驶员操纵方向盘；
当车辆以较高速度行驶在相对小的转向或在无转向状态时，整车控制器控制变频辅助逆变电源以较低频率输出或者关断输出，驱动电动助力转向泵低速运转而输出较小功率或无功率输出，从而降低储能机构的能耗。
根据不同的转向状态最终控制输出不同的功率，尤其是在小转向或在无转向状态时以较低频率输出或者关断输出，从而达到有效降低系统能耗的目的。
附图说明
图1所示是本发明的用于新能源客车的助力转向系统的工作原理图。
图中所示：1、储能机构，2、变频辅助逆变电源，3、整车控制器，4、电动助力转向泵，5、液压油罐，6、转向系统，6.1、转向器，6.2、方向盘，6.3、转向轮。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示为本发明的用于新能源客车的助力转向系统的一种具体实施例的原理图。在该实施例中，采用虚线加尖头表示低压电气连接，采用单实线表示高压电气连接，点划线加箭头代表液压油的流向。该用于新能源客车的助力转向系统包括：
储能机构1；
变频辅助逆变电源2，与储能机构1电连接，用于将储能机构1的直流高压输出为频率可变的交流电压；
整车控制器3，与变频辅助逆变电源2电连接，用于通过采集的信号来判断驾驶员的转向意图并根据驾驶员的转向意图从而相应控制变频辅助逆变电源2的输出；
电动助力转向泵4，与变频辅助逆变电源电2连接，由变频辅助逆变电源2驱动电动助力转向泵4的液压泵头来驱动转向系统6进行转向。所述转向系统6包括方向盘6.2、与方向盘6.2连接的转向器6.1和与转向器6.1连接的转向轮6.3。
所述转向系统6的转向器6.1上安装有角度传感器，所述角度传感器与整车控制器3电连接。
所述电动助力转向泵4与转向器6.1之间通过油管连接，所述电动助力转向泵4的吸油口连接有液压油罐5，所述转向器6.1的回油口与液压油罐5连接，所述电动助力转向泵4将从液压油罐5吸取的液压油转换为高压油输出给转向系统6的转向器6.1辅助驱动转向器6.1完成转向。
在本实施例例中，转向器6.1与液压油罐5通过油管连接，液压油罐5与电动助力转向泵4之间通过油管连接，电动助力转向泵4与转向器6.1之间通过油管连接。转向器6.1与方向盘6.2、转向器6.1与转向轮6.3之间均通过机械连接。
本发明还公开了一种用于新能源客车的助力转向控制方法，采用本发明的用于新能源客车的助力转向系统，并包括以下步骤：
整车控制器3采集并处理角度传感器传递的角度信号及从整车CAN网络中采集当前的车速信号，当车辆低速需要大转向时，整车控制器3控制变频辅助逆变电源2将储能机构1的直流高压转换为较高频率的三相交流电压，驱动电动助力转向泵4高速运转输出较大功率，油罐5内的液压油以一定的流速流经转向器6.1，从而使驾驶员操纵方向盘6.2控制转向轮6.3的转向更省力；
当车辆以较高速度行驶在小转向或在无转向状态时，整车控制器3控制变频辅助逆变电源2以较低频率输出或者关断输出，驱动电动助力转向泵4低速运转输出较小功率或无功率输出，从而降低储能机构1的能耗。
虽然已经结合具体实施例对本发明进行了描述，然而可以理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进或替换。尤其是，只要不存在结构上的冲突，各实施例中的特征均可相互结合起来，所形成的组合式特征仍属于本发明的范围内。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (5)

1.一种用于新能源客车的助力转向系统，包括：
储能机构；
变频辅助逆变电源，与储能机构电连接，用于将储能机构的直流高压输出为频率可变的交流电压；
整车控制器，与变频辅助逆变电源电连接，用于通过采集的信号来判断驾驶员的转向意图并根据驾驶员的转向意图从而相应控制变频辅助逆变电源的输出；
电动助力转向泵，与变频辅助逆变电源电连接，由变频辅助逆变电源驱动电动助力转向泵的液压泵头来驱动转向系统进行转向。
2.根据权利要求1所述的用于新能源客车的助力转向系统，其特征在于，所述采集的信号包括角度信号和车速信号。
3.根据权利要求2所述的用于新能源客车的助力转向系统，其特征在于，所述转向系统的转向器上安装有用于将驾驶员的转向意图传递给整车控制器的角度传感器，所述角度传感器与整车控制器电连接。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的用于新能源客车的助力转向系统，其特征在于，所述电动助力转向泵与转向器之间通过油管连接，所述电动助力转向泵的吸油口连接有液压油罐，所述转向器的回油口与液压油罐连接，所述电动助力转向泵将从液压油罐吸取的液压油转换为高压油输出给转向系统的转向器辅助驱动转向器完成转向。
5.一种用于新能源客车的助力转向控制方法，采用权利要求4所述的用于新能源客车的助力转向系统，并包括以下步骤：
整车控制器采集处理来自角度传感器的角度信号及车辆CAN网络的车速信号，当车辆低速需要相对大的转向时，整车控制器控制变频辅助逆变电源将储能机构的直流高压转换为较高频率的三相交流电压，驱动电动助力转向泵高速运转而输出较大功率，同时液压油罐内的液压油以一定的流速流经转向器，以便于驾驶员操纵方向盘；
当车辆以较高速度行驶在相对小的转向或在无转向状态时，整车控制器控制变频辅助逆变电源以较低频率输出或者关断输出，驱动电动助力转向泵低速运转而输出较小功率或无功率输出，从而降低储能机构的能耗。
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