CN106329704B - 一种电控液压助力转向系统的高低压供电转换功能电路 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种电控液压助力转向系统的高低压供电转换功能电路。主要包括高压主电源、低压电源、比较器芯片、电子开关管、直流升压模块、若干电阻和若干二极管。本发明的技术方案包含了高压主电源和低压电源以及高低压供电转换功能电路，高低压供电转换功能电路能够实时监测高压主电源的工作状态，在车辆电动液压助力转向系统失去正常高压主电源供电时可以瞬间快速切换至低压电源，以保证车辆不至于转向失控。

Description

一种电控液压助力转向系统的高低压供电转换功能电路
技术领域
本发明属于电动机控制技术领域，涉及车辆电动液压助力转向系统，具体是一种电控液压助力转向系统的高低压供电转换功能电路。
背景技术
电动液压转向导向装置，应用于重型商用车(例如卡车、公共汽车)以及电动叉车、农用车、混合动力车等的转向系统，由电动机与控制器组成，相比于传统的机械液压转向或电动液压转向有很大的优越性。
但是目前的电动液压转向导向装置存在的不安全的问题，比如在转向过程中突然失去正常的高压主电源，容易导致车辆转向失控，从而可能造成事故。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术中车辆电动液压助力转向系统突然失去高压主电源供电所带来的安全隐患，提供了一种电动液压助力转向高低压供电装置，该装置包括一种高低压供电转换功能电路，在车辆电动液压助力转向系统失去正常高压主电源供电时可以瞬间快速切换至直流12伏或24伏低压电源提供临时供电，以保证车辆不至于转向失控。
本发明的技术方案如下：
一种高低压供电转换功能电路，主要包括高压主电源、低压电源、比较器芯片、电子开关管、直流升压模块、若干电阻和若干二极管。
比较器芯片为LM339，电子开关管包括三极管Q30和场效应管Q31，若干电阻包括电阻R30-37，若干二极管包括二极管D1和D2。
高压主电源经分压电阻R33和R34连接至比较器芯片LM339的反相输入端。电阻R35、R30、R31串联后作为比较器芯片LM339同相输入端的分压电阻。比较器芯片LM339的同相输入端连接在电阻R30与R31之间。
场效应管Q31连接在比较器芯片LM339与直流升压模块之间。
电阻R36作为保护电阻连接在Q31的栅极和源极之间。
R31为可调电阻，其未连接比较器芯片LM339的一端接地。
场效应管Q31为P沟道MOS管。
二极管D1连接在高压主电源的输出端，二极管D2连接在直流升压模块的输出端。二极管D1与二极管D2并联连接。
本发明的有益效果：
本发明的技术方案包含了低压电源以及高低压供电转换功能电路，高低压供电转换功能电路能够实时监测高压主电源的工作状态，在车辆电动液压助力转向系统失去正常高压主电源供电时可以瞬间快速切换至低压电源，以保证车辆不至于转向失控。
附图说明
图1是本发明的一种电控液压助力转向系统示意图；
图2是本发明的一种电控液压助力转向系统的高低压供电转换功能电路的结构原理图；
图3是比较器芯片LM339的工作原理及封装管脚示意图。
具体实施方式
以下将结合附图1-3对本发明的最佳实施例进行详细说明，以便于对本发明技术方案的理解和实施。
如附图1所示，本发明的一种电控液压助力转向的系统，用于车辆的辅助转向系统，其主要包括高压主电源DC1、低压电源DC2、高低压供电转换功能电路和控制器。其中，高压主电源DC1同时连接高低压供电转换功能电路和控制器，低压电源DC2经高低压供电转换功能电路连接控制器。如图，控制器用于驱动辅助转向系统的电动机。
在本发明中，高压主电源可以选择100V至500V范围内的直流电源，低压电源则选择12V或24V的直流电源。
正常情况下，车辆上同时配置有高压主电源(例如直流100伏或500伏)和低压电源(例如直流12伏或24伏)，平时主要由高压主电源向控制器供电，由控制器驱动电动机，以保证转向系统的正常运行。
当高压主电源失去时，高低压供电转换功能电路可以实时监测到高压主电源已经失去，并且瞬间立即切换到低压电源通道，并将低压电升压至此前的功电压水平，将该高电压继续向控制器供电，由控制器驱动电动机，以维持系统继续正常运行。
附图2示出了本发明的高低压供电转换功能电路的结构原理图，如图所示：高低压供电转换功能电路，主要包括比较器芯片LM339、三极管Q30、场效应管Q31、直流升压模块、电阻R30-37、二极管D1和D2。具体接线图如附图2所示。高压主电源经分压电阻R33和R34连接至比较器芯片LM339的反相输入端，R30-32、R35、R37、Q30作为比较器芯片LM339的外围电路。其中，R35、R30、R31串联后作为比较器芯片LM339同相输入端的分压电阻。比较器芯片LM339的同相输入端连接在R30与R31之间。R31可以选用可调电阻，其未连接比较器芯片LM339的一端接地。
场效应管Q31连接在比较器芯片LM339与直流升压模块之间。电阻R36作为保护电阻连接在Q31的栅极和源极之间。在本实施例中，场效应管Q31可以选用P沟道MOS管。
低压电源经直流升压模块连接控制器，也即低压电源经高低压供电转换功能电路中的直流升压模块连接控制器。
二极管D1连接在高压主电源的输出端，二极管D2连接在直流升压模块的输出端。二极管D1与二极管D2并联连接。
LM339的输出端相当于一只不接集电极电阻的晶体三极管，在使用时输出端到正电源VDD一般须接一只电阻R37(称为上拉电阻，选3-15K)。选不同阻值的上拉电阻会影响输出端高电位的值。因为当输出晶体三极管截止时，它的集电极电压基本上取决于上拉电阻与负载的值。
LM339比较器有两个输入端和一个输出端。两个输入端一个称为同相输入端，用“+”表示，另一个称为反相输入端，用“-”表示。用作比较两个电压时，任意一个输入端加一个固定电压做参考电压(也称为门限电平，它可选择LM339输入共模范围的任何一点)，另一端加一个待比较的信号电压。当“+”端电压高于“-”端时，输出管截止，相当于输出端开路。当“-”端电压高于“+”端时，输出管饱和，相当于输出端接低电位。两个输入端电压差别大于10mV就能确保输出能从一种状态可靠地转换到另一种状态，因此，把LM339用在弱信号检测等场合是比较理想的。
如图3所示，LM339集成块内部装有四个独立的电压比较器，类似于增益不可调的运算放大器。该电压比较器的特点是：1)失调电压小，典型值为2mV；2)电源电压范围宽，单电源为2-36V，双电源电压为±1V-±18V；3)对比较信号源的内阻限制较宽；4)共模范围很大，为0～(Ucc-1.5V)Vo；5)差动输入电压范围较大，大到可以等于电源电压；6)输出端电位可灵活方便地选用。另外，各比较器的输出端允许连接在一起使用。
LM339与IR2339、ANI339、SF339等的参数基本一致，在本发明中可互换使用。
以下结合附图以及前述的说明对本发明的工作过程和工作原理进行详细阐述。
正常情况下，车辆上同时有高压主电源(例如直流100伏或500伏，本文以380伏为例说明)和低压电源(例如直流12伏或24伏，本文以12伏为例说明)，平时主要由高压主电源向控制器供电，由控制器驱动电动机，以保证系统正常运行。
当高压主电源正常时，比较器芯片LM339的一路通道的负输入端(4脚)电压U4大于正输入端(5脚)电压U5，U5＝2.5V，输出U2(2脚)低电平，直流升压模块没有输入，不工作，这时低压电源是经过Q31断开的，后面的高压电源由来自高压主电源提供。
当高压主电源失去时，比较器芯片LM339的一路通道的负输入端(4脚)电压U4小于正输入端(5脚)电压U5，U5＝2.5V，输出U2(2脚)高电平，此时Q30饱和使得电阻R35上的压降降低接近为零，进一步提高U5的电压，使U4进一步小于U5，保证了电源切换控制的稳定性；这时U2高电平驱动打开Q31接通低压电源供给直流升压模块，直流升压模块输出电压瞬间升高经过二极管D2输出至高压电源通道，此时由于高压主电源的电压低于直流升压模块输出电压，二者在二极管D1与D31组成的并联节点处向高压电源通道可靠地输出高压电源，保证了系统的正常运行。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (3)

1.一种电控液压助力转向系统的高低压供电转换功能电路，其特征在于：
主要包括高压主电源、低压电源、比较器芯片、电子开关管、直流升压模块、若干电阻和若干二极管；
比较器芯片为LM339，电子开关管包括三极管Q30和场效应管Q31，若干电阻包括电阻R30-37，若干二极管包括二极管D1和D2；
高压主电源经分压电阻R33和R34连接至比较器芯片LM339的反相输入端；电阻R35、R30、R31串联后作为比较器芯片LM339同相输入端的分压电阻；比较器芯片LM339的同相输入端连接在电阻R30与R31之间；比较器芯片LM339的输出端通过电阻R32连接到正电源VDD，同时比较器芯片LM339的输出端通过电阻R37与场效应管Q31的栅极连接；R31的未连接比较器芯片LM339的一端接地；
三极管Q30的基极连接比较器芯片LM339的输出端，集电极连接到正电源VDD，发射极通过电阻R30连接比较器芯片LM339的同相输入端；
场效应管Q31连接在比较器芯片LM339与直流升压模块之间；其中，R32与R37串联连接在场效应管Q31的栅极与比较器芯片LM339的同相输入端；场效应管Q31的漏极与直流升压模块连接；场效应管Q31的源极接地；电阻R36连接在Q31的栅极和源极之间；
二极管D1连接在高压主电源的输出端，二极管D2连接在直流升压模块的输出端；二极管D1与二极管D2并联连接。
2.根据权利要求1所述的高低压供电转换功能电路，其特征在于：
R31为可调电阻。
3.根据权利要求1所述的高低压供电转换功能电路，其特征在于：
场效应管Q31为P沟道MOS管。
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