CN103818329A - 基于超级电容器的汽车电子助力转向系统供电方法 - Google Patents

基于超级电容器的汽车电子助力转向系统供电方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于超级电容器的汽车电子助力转向系统供电方法，还包括放电开关、超级电容器模组、充电电路和升压电路，所述蓄电池分三路电信号输出，所述EPS控制系统的控制信号端分别与EPS系统电机驱动模块、超级电容器模组的信号端双向连通，所述EPS控制系统的控制信号输出端分别与放电开关、充电电路以及升压电路的控制信号输入端连通。与现有转向系统供电方法相比较，本发明当在恶劣路况转向时，EPS控制系统经检测分析后闭合放电开关连上超级电容器模组，由超级电容器配合蓄电池提供足够的驱动电流，提升助力功率，达到改善助力效果的目的，可有效保证驾驶员的行车安全。

Description

基于超级电容器的汽车电子助力转向系统供电方法
技术领域
本发明涉及一种汽车电子领域，尤其涉及一种基于超级电容器的汽车电子助力转向系统供电方法。
背景技术
长期以来，汽车的动力转向系统普遍采用的是液压助力转向系统，可以说，经过了十几年的发展，液压转向技术相对要成熟许多，但是，从整体转向系统的发展趋势看，随着人们对汽车环保、节能和安全性要求的进一步提高，EPS电子助力转向以其诸多绝对的技术优势正逐步取代液压助力转向系统。目前EPS电子助力转向系统普遍采用蓄电池组提供转向动力，然而，当需要大功率辅助动力对汽车进行转向操作时，蓄电池组就显得无能为力，使得能提供瞬间大功率的装置用于EPS电子助力转向系统成为必然。
发明内容
本发明的目的就在于提供一种基于超级电容器，在一般动力需求时，由蓄电池提供，当需要大功率动力时，由超级电容器辅助蓄电池组提供，提高转向的安全性和可靠性的汽车电子助力转向系统供电方法。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种基于超级电容器的汽车电子助力转向系统供电方法，包括EPS控制系统、EPS系统电机驱动模块、蓄电池，还包括放电开关、超级电容器模组、充电电路和升压电路，所述蓄电池分三路电信号输出，一路与EPS系统电机驱动模块的输入端相连，为EPS系统电机驱动模块提供常规动力，一路与充电电路相连，为充电电路提供基准电压，另一路与升压电路相连，升压后进入充电电路，所述充电电路信号输出端依次通过超级电容器模组、放电开关与EPS系统电机驱动模块连通，所述EPS控制系统的控制信号端分别与EPS系统电机驱动模块、超级电容器模组的信号端双向连通，所述EPS控制系统的控制信号输出端分别与放电开关、充电电路以及升压电路的控制信号输入端连通；
作为优选，所述超级电容器模组中的超级电容器为双电层电容器；
作为优选，所述升压电路采用双BOOST升压方式，所述升压电路包括蓄电池供电电压VIN、升压后的输出电压V_BOOST、升压PWM信号PWM1/PWM2、以及两个升压电路，所述升压PWM信号PWM1与升压PWM信号PWM2受EPS控制系统控制，分别位于两个升压电路上，所述升压PWM信号PWM1与升压PWM信号PWM2在相位上相差180度；
作为优选，所述蓄电池供电电压VIN端设有避免两升压电路电磁干扰设有二极管D1和二极管D3；输出电压V_BOOST端在输出设有避免两升压电路的交叉干扰的二极管D2和二极管D4；
作为优选，当蓄电池组无法提供满足转向要求的驱动电流时，由超级电容器模组配合蓄电池组向EPS系统电机驱动模块提供驱动电流。
与现有技术相比，本发明的优点在于：现有EPS系统在恶劣路况下常会出现助力扭矩不够的情况，影响手感和安全；加入超级电容器并按本系统设计时，开始放电开关断开，超级电容器不参与工作；当在恶劣路况转向时，EPS控制系统经检测分析后闭合放电开关，连上超级电容器模组，由超级电容器配合蓄电池提供足够的驱动电流，提升助力功率，达到改善助力效果的目的，可有效保证驾驶员的行车安全。
附图说明
图1为本发明的结构原理框图；
图2为升压电路原理图；
图3为充电电路原理图。
具体实施方式
实施例：下面将结合附图对本发明作进一步说明，参见图1，一种基于超级电容器的汽车电子助力转向系统供电方法，包括EPS控制系统、EPS系统电机驱动模块、蓄电池，还包括放电开关、超级电容器模组、充电电路和升压电路，所述蓄电池分三路电信号输出，一路与EPS系统电机驱动模块的输入端相连，为EPS系统电机驱动模块提供常规动力；一路与充电电路相连，为充电电路提供基准电压；另一路与升压电路相连，升压后进入充电电路，通过充电电路为超级电容器模组进行充电；所述充电电路信号输出端依次通过超级电容器模组、放电开关与EPS系统电机驱动模块连通，所述超级电容器模组与EPS控制系统双向连通，其输入端与充电电路的输出端相连，其输出端与放电开关相连，通过放电开关为EPS系统电机驱动模块提供辅助动力；所述EPS控制系统的控制信号端分别与EPS系统电机驱动模块、超级电容器模组的信号端双向连通，所述EPS控制系统的控制信号输出端分别与放电开关、充电电路以及升压电路的控制信号输入端连通。
所述升压电路，如图2所示，采用双BOOST升压方式，其中VIN为蓄电池供电电压，V_BOOST为升压后的输出电压。PWM1/PWM2为升压PWM信号，受所述EPS控制系统控制，PWM1与PWM2在相位上相差180度。在一般应用中，BOOST升压采用单BOOST方式，这种方式一方面效率不高，另一方面当升压负载较大时的脉冲干扰很大。在本发明中采用双BOOST升压方式解决传统方式的效率问题，加之把PWM1和PWM2的相位交错180使两个BOOST的功率高峰分开，可以将脉冲干扰保持在单BOOST升压方式的水平。在输入部分采用D1和D3将两部分电路隔离后可避免产生电磁干扰；在输出部分采用D2和D4隔离后可保证升压效率，避免电路的交叉干扰。
所述充电电路，如图3所示，Change是充电控制端，受EPS控制系统控制，V_BOOST是升压电路的输出电压，VIN是蓄电池电压。当EPS控制系统检测到超级电容器模组电量足够高不需要充电时，Change为低电平，V_BOOST不对模组充电；当EPS控制系统检测到超级电容器模组电量偏低时，Change为高电平，V_BOOST对模组充电，为模组储存电能，以备转向助力不足时配合蓄电池向EPS系统电机驱动模块提供驱动电流。D5为隔离器件，Change为低电平时蓄电池通过D5给模组充电，给模组提供一个与蓄电池相同的基准电压，当Change为高电平，采用V_BOOST向模组充电时，D5隔离V_BOOST与VIN，使电流不反向倒流。
通常情况下超级电器模组处于满电状态，放电开关处于断开状态；当遇恶劣路况，蓄电池不能提供足够驱动电流驱动EPS转向时，EPS控制系统控制放电开关闭合，由超级电容器模组配合蓄电池向EPS系统电机驱动模块提供驱动电流，由于超级电容器模组具有更高的电压平台，且能瞬间快速释放大电流，所以由超级电容器模组配合蓄电池向EPS系统电机驱动模块提供驱动电流，可提升助力转向效果。
以上对本发明所提供的一种基于超级电容器的汽车电子助力转向系统供电方法进行了详尽介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，对本发明的变更和改进将是可能的，而不会超出附加权利要求所规定的构思和范围，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (5)

1.一种基于超级电容器的汽车电子助力转向系统供电方法，包括EPS控制系统、EPS系统电机驱动模块、蓄电池，其特征在于：还包括放电开关、超级电容器模组、充电电路和升压电路，所述蓄电池分三路电信号输出，一路与EPS系统电机驱动模块的输入端相连，为EPS系统电机驱动模块提供常规动力，一路与充电电路相连，为充电电路提供基准电压，另一路与升压电路相连，升压后进入充电电路，所述充电电路信号输出端依次通过超级电容器模组、放电开关与EPS系统电机驱动模块连通，所述EPS控制系统的控制信号端分别与EPS系统电机驱动模块、超级电容器模组的信号端双向连通，所述EPS控制系统的控制信号输出端分别与放电开关、充电电路以及升压电路的控制信号输入端连通。
2.根据权利要求1所述的基于超级电容器的汽车电子助力转向系统供电方法，其特征在于：所述超级电容器模组中的超级电容器为双电层电容器。
3.根据权利要求1所述的基于超级电容器的汽车电子助力转向系统供电方法，其特征在于：所述升压电路采用双BOOST升压方式，所述升压电路包括蓄电池供电电压VIN、升压后的输出电压V_BOOST、升压PWM信号PWM1/PWM2、以及两个升压电路，所述升压PWM信号PWM1与升压PWM信号PWM2受EPS控制系统控制，分别位于两个升压电路上，所述升压PWM信号PWM1与升压PWM信号PWM2在相位上相差180度。
4.根据权利要求3所述的基于超级电容器的汽车电子助力转向系统供电方法，其特征在于：所述蓄电池供电电压VIN端设有避免两升压电路电磁干扰的二极管D1和二极管D3；输出电压V_BOOST端在输出设有避免两升压电路交叉干扰的二极管D2和二极管D4。
5.根据权利要求1所述的基于超级电容器的汽车电子助力转向系统供电方法，其特征在于：当蓄电池组无法提供满足转向要求的驱动电流时，由超级电容器模组配合蓄电池组向EPS系统电机驱动模块提供驱动电流。
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