CN103661585A - 一种电动液压转向系统的控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及到汽车电控液压转向系统领域，公开了一种电动液压转向系统的控制装置，其特征在于：包括频-压转换芯片、电压比较模块、逻辑运算模块、电磁阀驱动模块、电源模块、欠压保护模块、过流保护模块，控制装置根据车速信号对电磁阀开启和关闭状态进行组合控制，调节旁通流量能有效保证良好的操纵手感，欠压保护模块实时监测电源电压，过流保护模块检测反馈电阻的反馈电压。

Description

一种电动液压转向系统的控制装置

技术领域

本发明涉及到汽车电控液压转向系统领域，具体涉及一种能够改变进入动力转向器转阀中液流压力与流量的旁通装置及其控制装置，适用于大型客车、载货汽车等商用车。

背景技术

目前而言，在商用车领域里广泛应用的是液压助力转向系统，只具有固定的手力特性，在汽车低速行驶时，方向盘操纵有较好的轻便性，当车速较快的时候，转向油泵转速也上升，导致液压油的流量增大，产生较大的助力，使得方向盘转动过于轻便，容易丧失路感，产生汽车“发飘”的问题，降低了商用车高速行驶的安全性能，也不利于汽车节能的要求。由于传统液压助力转向系统无法有效解决转向“轻”与“灵”的矛盾，以及转向力与路感相互制约的问题，所以人们提出电控液压助力转向系统来控制进入转向阀的流量，以获得良好的助力手感。目前该系统根据流量控制装置不同可分为电磁阀流量控制式、步进电机驱动控制阀流量控制式、电机直接驱动油泵流量控制式等三种主要控制方式。

在现有方案中，国家实用新型专利200320118460.1中采用步进电机来调节旁通阀的节流口大小，以控制进入到转向控制阀的液压油流量。这种改进方案可一定程度上解决汽车高速转向时丧失路感的问题，但此形式结构复杂，成本较高，不易控制；国家实用新型专利200820227155.9中采用了电磁比例阀来调节旁通阀的节流口大小，从而控制液压油的流量，但这种方案对电磁比例阀本身的精度要求较高，对控制器的要求也较为苛刻，且针阀在实际使用中往往承受不住高压而出现开启不稳定的现象；国家实用新型专利200720034596.2中采用直流电机直接驱动油泵，通过控制电源电压和电流的大小间接控制液压泵流量和压力，这种结构在原来动力转向的基础上增加了电机和其他连接机构，结构更复杂，而且对直流电机的控制也是难点。

上述这些方案普遍存在不易控制，产品成本较高，结构复杂等不足，难以获得驾驶员需要的良好的助力手感。为克服现有技术的不足现有一种在保持原有液压助力转向系统基础上、增设一套组合电磁阀单元作为旁通油路，通过精确控制能够实现旁通油量多级可调，助力特性更佳的电控液压助力转向系统。

发明内容

本发明涉及的欠压保护模块就是用于电动液压转向系统的控制装置的，控制装置能根据传感器信号对电磁阀进行全闭合、单个开启、全开启共四种组合方式的组合控制，本发明在使用中，当驾驶员刚刚启动汽车时，需要相对较大的转向助力，此时电磁阀组合单元两电磁阀关闭不起旁通作用，随着车速的增加，控制器根据需要，打开其中一个通径较小的电磁阀，汽车中高速时候，打开通径较大的电磁阀，等到高速的时候，将全部阀门打开，以此来减少进入转向控制阀内的液压油流量，从而增大转向力，以避免丧失路感，提高整个转向系统的安全性能，此外，针对高速紧急大转向的工况，控制装置能结合转向角速度传感器信号对两个电磁阀作出全关闭的指令，从而有效解决此种危险工况下的转向轻便安全问题。

从仪表盘取出的车速信号，是频率随车速变化的方波信号，频率基本与车速成正比，对车速信号需进行调理使其成为理想的方波，经由频—压转换芯片21转变为随频率变化的电平信号，LM331经电源模块供电，外围只要用少量的电阻和电容就可以达到频率电压转换的目的，电压比较模块22由3个比较器19和四个电阻R₁、R₂、R₃、R₄组成，四个电阻起分压作用，给比较器19提供3种不同的基准电压，分别是V₀、V₁、V₂且V₀<V₁<V₂。

当LM331输出电压V<V₀时，I₂I₁I₀＝000^*；

当V₀<V<V₁时，I₂I₁I₀＝001；

当V₁<V<V₂时，I₂I₁I₀＝011；

当V>V₂时，I₂I₁I₀＝111；

*0表示逻辑低电平，1表示逻辑高电平。

电压比较模块22输出的高低电平信号输入到逻辑运算模块23，逻辑运算模块23由两个反相器、两个与门和一个或门组成，Y₀、Y₁是逻辑运算模块输出的高低电平信号。

当I₂I₁I₀＝000^*时，Y₁Y₀＝00；

当I₂I₁I₀＝001时，Y₁Y₀＝01；

当I₂I₁I₀＝011时，Y₁Y₀＝10；

当I₂I₁I₀＝111时，Y₁Y₀＝11；

Y₀、Y₁分别控制电磁阀驱动模块24的T₁、T₂，T₁、T₂是N沟道MOS管，它具有输入电阻高、噪声小、功耗低、温稳性好等优点，因此广泛应用于功率级放大电路。电磁阀驱动模块24中T₁、T₂起电子开关作用，当栅极输入高电平时，功率管打开，驱动电路中有电流流过，电磁阀开启；当栅极输入低电平时，功率管关闭，电磁阀恢复初始状态。R₅、R₇是降压电阻以满足电路中电流的要求，而且R₅、R₇是可调电阻，可根据不同通径的电磁阀作相应调整，R₆、R₈是反馈电阻，用以检测驱动电路中的电流，作过流保护用，D₁、D₂是两个电磁阀的续流二极管，给电磁阀关闭时提供泄流通道，不至于使电磁阀线圈产生的高电压击穿MOS管，同时也提高了响应速度。

25是电源模块，主要是把蓄电池24V的电压转变为各个芯片和电路所需的电压。

26是电源欠压保护模块，以保证电磁阀的可靠运行，当欠压保护模块检测到电源电源过低时，欠压保护模块输出低电平，关断驱动电磁阀的功率管，并给出故障报警信号。

27是过流保护模块，当某种原因（比如电磁阀线圈短路）导致驱动电路的电流过大时，过流保护模块输出低电平，模块23中的AND2和AND3均输出低电平，从而模块24中的T₁、T₂关闭，电磁阀也关闭。

本发明采用上述结构后，组合单元内电磁阀根据控制信号实现了四种组合方式的控制功能，将驾驶员所需要施加的转向力控制在合适的范围内，也解决了针对高速紧急大转向工况下的转向轻便安全问题，并实现输出全特性曲线，如图5所示。本发明电路简单，寿命长久，易实现精确控制，解决了“发飘”的问题，提高了汽车行驶的安全性和操纵稳定性。

附图说明

图1为电动液压转向系统的控制装置的控制器流程图；

图2为电动液压转向系统的控制装置的内部功能模块结构框图；

图中：19、比较器；20、数字逻辑门电路；21、频-压转换芯片；22、电压比较模块；23、逻辑运算模块；24、电磁阀驱动模块；25、电源模块；26、电源欠压保护模块；27、过流保护模块。

具体的实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。

在本发明中，控制装置能根据传感器信号对电磁阀进行全闭合、单个开启、全开启共四种组合方式的组合控制，本发明在使用中，当驾驶员刚刚启动汽车时，需要相对较大的转向助力，此时电磁阀组合单元两电磁阀关闭不起旁通作用，随着车速的增加，控制器根据需要，打开其中一个通径较小的电磁阀，汽车中高速时候，打开通径较大的电磁阀，等到高速的时候，将全部阀门打开，以此来减少进入转向控制阀内的液压油流量，从而增大转向力，以避免丧失路感，提高整个转向系统的安全性能，此外，针对高速紧急大转向的工况，控制装置能结合转向角速度传感器信号对两个电磁阀作出全关闭的指令，从而有效解决此种危险工况下的转向轻便安全问题，具体结合图1作进一步说明：

从仪表盘取出的车速信号，是频率随车速变化的方波信号，频率基本与车速成正比，对车速信号需进行调理使其成为理想的方波，经由频—压转换芯片21转变为随频率变化的电平信号，LM331经电源模块供电，外围只要用少量的电阻和电容就可以达到频率电压转换的目的，电压比较模块22由3个比较器19和四个电阻R₁、R₂、R₃、R₄组成，四个电阻起分压作用，给比较器19提供3种不同的基准电压，分别是V₀、V₁、V₂且V₀<V₁<V₂。

当LM331输出电压V<V₀时，I₂I₁I₀＝000^*；

当V₀<V<V₁时，I₂I₁I₀＝001；

当V₁<V<V₂时，I₂I₁I₀＝011；

当V>V₂时，I₂I₁I₀＝111；

*0表示逻辑低电平，1表示逻辑高电平。

电压比较模块22输出的高低电平信号输入到逻辑运算模块23，逻辑运算模块23由两个反相器、两个与门和一个或门组成，Y₀、Y₁是逻辑运算模块输出的高低电平信号。

当I₂I₁I₀＝000^*时，Y₁Y₀＝00；

当I₂I₁I₀＝001时，Y₁Y₀＝01；

当I₂I₁I₀＝011时，Y₁Y₀＝10；

当I₂I₁I₀＝111时，Y₁Y₀＝11；

Y₀、Y₁分别控制电磁阀驱动模块24的T₁、T₂，T₁、T₂是N沟道MOS管，它具有输入电阻高、噪声小、功耗低、温稳性好等优点，因此广泛应用于功率级放大电路。电磁阀驱动模块24中T₁、T₂起电子开关作用，当栅极输入高电平时，功率管打开，驱动电路中有电流流过，电磁阀开启；当栅极输入低电平时，功率管关闭，电磁阀恢复初始状态。R₅、R₇是降压电阻以满足电路中电流的要求，而且R₅、R₇是可调电阻，可根据不同通径的电磁阀作相应调整，R₆、R₈是反馈电阻，用以检测驱动电路中的电流，作过流保护用，D₁、D₂是两个电磁阀的续流二极管，给电磁阀关闭时提供泄流通道，不至于使电磁阀线圈产生的高电压击穿MOS管，同时也提高了响应速度。

25是电源模块，主要是把蓄电池24V的电压转变为各个芯片和电路所需的电压。

26是电源欠压保护模块，以保证电磁阀的可靠运行，当欠压保护模块检测到电源电源过低时，欠压保护模块输出低电平，关断驱动电磁阀的功率管，并给出故障报警信号。

27是过流保护模块，当某种原因（比如电磁阀线圈短路）导致驱动电路的电流过大时，过流保护模块输出低电平，模块23中的AND2和AND3均输出低电平，从而模块24中的T₁、T₂关闭，电磁阀也关闭。

本发明采用上述结构后，组合单元内电磁阀根据控制信号实现了四种组合方式的控制功能，将驾驶员所需要施加的转向力控制在合适的范围内，也解决了针对高速紧急大转向工况下的转向轻便安全问题，并实现输出全特性曲线。本发明电路简单，寿命长久，易实现精确控制，解决了“发飘”的问题，提高了汽车行驶的安全性和操纵稳定性。

Claims (1)

1.一种电动液压转向系统的控制装置，其特征在于：包括频-压转换芯片、电压比较模块、逻辑运算模块、电磁阀驱动模块、电源模块、欠压保护模块、过流保护模块，控制装置根据车速信号对电磁阀开启和关闭状态进行组合控制，调节旁通流量能有效保证良好的操纵手感，欠压保护模块实时监测电源电压，过流保护模块检测反馈电阻的反馈电压。

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