CN107054457B - 一种新能源汽车液压助力转向的控制系统及其控制方法 - Google Patents

一种新能源汽车液压助力转向的控制系统及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及新能源汽车领域，尤其涉及一种新能源汽车液压助力转向的控制系统及其控制方法。所述新能源汽车液压助力转向的控制系统包括：集成电机控制器、集成双电机助力电机、电动液压助力转向泵总成、超越离合器和整车控制器；所述集成电机控制器包括交流电机控制器和直流电机控制器；所述集成双电机助力电机包括高压交流电机和直流有刷电机，所述高压交流电机的转子通过超越离合器与直流有刷电机的转子连接；所述集成双电机助力电机的输出与电动液压助力转向泵总成连接；所述集成电机控制器用于当整车控制器采集到汽车发出异常信息时，将高压交流电机提供转向助力转换成直流有刷电机提供转向助力。

Description

一种新能源汽车液压助力转向的控制系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及新能源汽车领域，尤其涉及一种新能源汽车液压助力转向的控制系统及其控制方法。
背景技术
电动液压助力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。现有技术的电动液压助力转向系统一般主要由储能机构、变频控制器、电动液压助力转向泵总成、液压油罐、转向器组成，变频控制器输出频率可变的交流电压来驱动电动液压助力转向泵总成，通过电动液压助力转向泵总成的液压泵使液压油罐内的流体以流速流向转向器，为转向系统提供动力。
随着新能源纯电动汽车的快速发展及趋势，国家新发布标准建议书车用助力转向必须有断电保护功能保证助力能持续运行10s以上，需要设计某种装置和设备保证能在断电情况下，保证给助力应急转向功能，让客户发现系统故障后，能有充足的时间把车停靠在安全的位置。
现有处理技术有加应急保护电源DC-DC(低压转高压)变换器，在传统的电动液压助力转向控制系统上附加电源电路，不但成本高，体积大布置不方便，而且该系统只能使用于400v以上电压平台的车使用，存在局限性，一旦出现助力控制器及助力电机任何一个有问题则其应急保护功能失效，不能在根源上解决问题；其次加蓄能器、保压阀机构技术，将一定的高压油储存在蓄能器中，出现助力应急时释放，提供转向一定的运行时间，然而存在能量不足，高负载下应急时无法满足正常助力运行需求，因此根源上都无法解决此助力应急问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种具有应急保护装置的新能源汽车液压助力转向的控制系统及其控制方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种新能源汽车液压助力转向的控制系统，包括：集成电机控制器、集成双电机助力电机、电动液压助力转向泵总成、超越离合器和整车控制器；
所述集成电机控制器包括交流电机控制器和直流电机控制器；所述集成双电机助力电机包括高压交流电机和直流有刷电机，所述交流电机控制器分别与整车控制器和高压交流电机连接，所述直流电机控制器分别与整车控制器和直流有刷电机连接；
所述高压交流电机通过超越离合器与直流有刷电机连接；所述集成双电机助力电机的输出与电动液压助力转向泵总成连接；
所述高压交流电机用于为电动液压助力转向泵总成提供转向助力；
所述直流有刷电机用于为电动液压助力转向泵总成提供转向助力；
所述集成电机控制器用于当整车控制器采集到汽车发出异常信息时，将高压交流电机提供转向助力转换成直流有刷电机提供转向助力。
本发明采用的技术方案为：一种新能源汽车液压助力转向的控制系统的控制方法，包括：
当整车控制器采集到汽车发出异常信息时，将高压交流电机提供转向助力转换成直流有刷电机提供转向助力。
本发明的有益效果在于：本发明提供的一种新能源汽车液压助力转向的控制系统及其控制方法，能够实现当整车高压能源机构突然断电或失电、及其他导致助力缺失因素情况下，处于待命状态的低压直流有刷电机立即工作运行，可保证转向助力需求，实现车辆安全靠边停车。采用超越离合器串联高压、低压两个电机，交流系统常规状态下运行高效率更节能，24V直流有刷电机常规状态下不工作也不被带动旋转降低有刷电机碳刷磨损、机械磨损并减少高压系统能量损耗。交流电机可采用同步机或异步机并使用电机控制器进行控制，24V直流有刷电机控制简单，不受交流电机运行影响、故障点少、控制简单可靠性高。
附图说明
图1为本发明的新能源汽车液压助力转向的控制系统的结构示意图；
图2为本发明的新能源汽车液压助力转向的控制系统的控制方法的步骤流程图；
图3为本发明的新能源汽车液压助力转向的控制系统的集成双电机助力电机的结构示意图；
标号说明：
1、高压电源储能装置；2、低压电源储能装置；3、集成电机控制器；
4、集成双电机助力电机；5、电动液压助力转向泵总成；6、液压油罐；
7、转向轮；8、方向盘；9、整车控制器；
10、前端盖；20、后端盖；
40、电机壳体；100、高压电机定子；200、高压电机转子；300、低压电机定子；400、低压电机转子；500、超越离合器；600、输出轴；700、前轴承；800、固定件；900、后轴承。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
本发明最关键的构思在于：当整车控制器采集到汽车发出异常信息时，将高压交流电机提供转向助力转换成直流有刷电机提供转向助力。
请参照图1-3，本发明提供的一种新能源汽车液压助力转向的控制系统，包括：集成电机控制器3、集成双电机助力电机4、电动液压助力转向泵总成5、超越离合器和整车控制器9；
所述集成电机控制器3包括交流电机控制器和直流电机控制器；所述集成双电机助力电机4包括高压交流电机和直流有刷电机，所述交流电机控制器分别与整车控制器9和高压交流电机连接，所述直流电机控制器分别与整车控制器9和直流有刷电机连接；
所述高压交流电机通过超越离合器与直流有刷电机连接；所述集成双电机助力电机的输出与电动液压助力转向泵总成5连接；
所述高压交流电机用于为电动液压助力转向泵总成提供转向助力；
所述直流有刷电机用于为电动液压助力转向泵总成提供转向助力；
所述集成电机控制器3用于当整车控制器采集到汽车发出异常信息时，将高压交流电机提供转向助力转换成直流有刷电机提供转向助力。
本发明的有益效果在于：本发明提供的一种新能源汽车液压助力转向的控制系统，能够实现当整车高压能源机构突然断电或失电、及其他导致助力缺失因素情况下，处于待命状态的低压直流有刷电机立即工作运行，可保证转向助力需求，实现车辆安全靠边停车。采用超越离合器串联高压、低压两个电机，交流系统常规状态下运行高效率更节能，24V直流有刷电机常规状态下不工作也不被带动旋转降低有刷电机碳刷磨损、机械磨损并减少高压系统能量损耗。交流电机可采用同步机或异步机并使用电机控制器进行控制，24V直流有刷电机控制简单，不受交流电机运行影响、故障点少、控制简单可靠性高。
本发明提供的一种新能源汽车液压助力转向的控制系统的工作原理为：
集成电机控制器驱动电动液压助力电机带动液压泵为转向系统提供助力，整车控制器与集成电机控制器连接，车辆采集的实时高压信号和报警信号通过整车CAN通讯网络实时传输到集成电机控制器中，利用逻辑判定关系确定集成电机控制器内两种控制器系统的运行关系，从根源上解决助力转向应急保护，实现整车高压能源机构突然断电或失电、及其他导致助力缺失因素情况下，由低压直流有刷电机助力转向系统，提供持续方向助力，避免方向盘打不动，造成安全事故发生。
本发明采用串联式高、低压电机电动液压助力转向泵总成及相匹配的电机控制器总成和整车控制器；其中串联式高低压电机电动液压助力转向泵总成包括：高压交流电机和24V直流有刷电机组成的串联式高低压电机总成、以及转向叶片泵和联轴器。高压交流电机与24V直流有刷电机采用超越离合器将两个电机轴串联，两个电机共用一个输出端。常规状态下采用高压交流电机驱动油泵，24V直流有刷电机不工作，由于超越离合器串联两个电机轴，24V直流有刷电机不会转动减少了碳刷磨损、机械磨损并减少高压系统能量损耗。交流系统出现故障时，整车控制器或电机控制器发送指令让24V直流有刷电机立即工作，保障助力转向油泵可持续一段时间的转向助力输出。
集成电机控制器用于将高压电源储能机构的直流高压输出为正弦波的交流电驱动高压交流电机和将低压电源储能机构的直流低压进行控制驱动低压直流有刷电机；
进一步的，还包括高压电源储能装置1和低压电源储能装置2，所述高压电源储能装置与交流电机控制器连接，所述低压电源储能装置与直流电机控制器连接。
交流电机控制器主要用于将高压电源储能装置的直流高压输出为正弦波的交流电；直流电机控制器用于将低压电源储能装置的直流24v低压输出为方波的交流电；所述高压电源储能装置为车用电池或超级电容；低压电源储能装置为车载铅酸电瓶。
进一步的，还包括液压油罐6、转向轮7和方向盘8；
所述转向轮与方向盘连接，所述电动液压助力转向泵总成通过转向轮和液压油罐形成油压回路。
进一步的，所述集成双电机助力电机4包括电机壳体40，所述高压交流电机和直流有刷电机设置在电机壳体内，所述高压交流电机包括相互配合的高压电机定子100和高压电机转子200，所述直流有刷电机包括相互配合的低压电机定子300和低压电机转子400；
所述高压电机定子100和低压电机定子300靠近电机壳体40侧壁设置，所述高压电机转子200的一端通过超越离合器500与低压电机转子400的一端连接。
进一步的，所述高压电机转子200的另一端设有输出轴600，所述输出轴600上设有前轴承700，所述输出轴600与电动液压助力转向泵总成5连接；所述低压电机转子400的另一端设有固定件800，所述固定件800上设有后轴承900。
由上述描述可知，本方案中的双电机组共用一套电机外壳，高压电机定子(轴)直接输出，再安装油泵，低压电机输出轴使用超越离合器连接高压电机轴后端(非输出端)。当低压电机转速超过高压电机时，可进行输出；当转速低于高压电机时，高压电机输出，低压电机处于空转或停止。
进一步的，还包括前端盖10和后端盖20；
所述前端盖上设有安装前轴承的第一轴承槽，所述第一轴承槽内设有骨架油封；所述后端盖上设有固定后轴承的第二轴承槽。
进一步的，所述电机前端盖上设有密封圈。
由上述描述可知，在安装过程中通过利用前端盖内的第一轴承槽镶有骨架油封，将电机壳体总成的前轴承间隙配合套入到前端盖中，利用前端盖上的O型密封圈将电机壳体总成密封，后通过固定螺栓锁紧电机前端盖和电机壳体，后端盖的第二轴承槽起装配定位作用。
进一步的，所述超越离合器为单向轴承。
参阅图2，一种新能源汽车液压助力转向的控制系统的控制方法，包括：
当整车控制器采集到汽车发出异常信息时，将高压交流电机提供转向助力转换成直流有刷电机提供转向助力。
本发明提供的一种新能源汽车液压助力转向的控制系统的控制方法，能够实现当整车高压能源机构突然断电或失电、及其他导致助力缺失因素情况下，处于待命状态的低压直流有刷电机立即工作运行，可保证转向助力需求，实现车辆安全靠边停车。采用超越离合器串联高压、低压两个电机，交流系统常规状态下运行高效率更节能，24V直流有刷电机常规状态下不工作也不被带动旋转降低有刷电机碳刷磨损、机械磨损。交流电机可采用同步机或异步机并使用电机控制器进行控制，24V直流有刷电机控制简单，不受交流电机运行影响、故障点少、控制简单可靠性高。
进一步的，所述异常信息为高压交流电机发生断电或失电时发出的信息。在具体实施方式中，所述异常信息具体为高压交流系统发生断电、失电或者故障时发出的信息。
参阅图1-3，本发明实施例一为：
本发明提供的一种新能源汽车液压助力转向的控制系统，包括：集成电机控制器、集成双电机助力电机、电动液压助力转向泵总成、超越离合器和整车控制器；
所述集成电机控制器包括交流电机控制器和直流电机控制器；所述集成双电机助力电机包括高压交流电机和直流有刷电机，所述交流电机控制器分别与整车控制器和高压交流电机连接，所述直流电机控制器分别与整车控制器和直流有刷电机连接；
所述高压交流电机通过超越离合器与直流有刷电机连接；所述集成双电机助力电机的输出与电动液压助力转向泵总成连接；
所述高压交流电机用于为电动液压助力转向泵总成提供转向助力；
所述直流有刷电机用于为电动液压助力转向泵总成提供转向助力；
所述集成电机控制器用于当整车控制器采集到汽车发出异常信息时，将高压交流电机提供转向助力转换成直流有刷电机提供转向助力。
本发明实施例二为：
在实施例一的基础上，对集成双电机助力电机的结构进一步限定，具体为：
所述集成双电机助力电机包括电机壳体，所述高压交流电机和直流有刷电机设置在电机壳体内，所述高压交流电机包括相互配合的高压电机定子和高压电机转子，所述直流有刷电机包括相互配合的低压电机定子和低压电机转子；
所述高压电机定子和低压电机定子靠近电机壳体侧壁设置，所述高压电机转子的一端通过超越离合器与低压电机转子的一端连接。进一步的，所述高压电机转子的另一端设有输出轴，所述输出轴上设有前轴承，所述输出轴与电动液压助力转向泵总成连接；所述低压电机转子的另一端设有固定件，所述固定件上设有后轴承。
本方案中的双电机组共用一套电机外壳，高压电机定子(轴)直接输出，再安装油泵，低压电机输出轴使用超越离合器连接高压电机轴后端(非输出端)。当低压电机转速超过高压电机时，可进行输出；当转速低于高压电机时，高压电机输出，低压电机处于空转或停止。
还包括前端盖和后端盖；所述前端盖上设有安装前轴承的第一轴承槽，所述第一轴承槽内设有骨架油封；所述后端盖上设有固定后轴承的第二轴承槽。所述电机前端盖上设有密封圈。在安装过程中通过利用前端盖内的第一轴承槽镶有骨架油封，将电机壳体总成的前轴承间隙配合套入到前端盖中，利用前端盖上的O型密封圈将电机壳体总成密封，后通过固定螺栓锁紧电机前端盖和电机壳体，后端盖的第二轴承槽起装配定位作用。所述超越离合器为单向轴承。电动液压助力转向总成与集成电机控制器采用电气连接并驱动电动液压助力转向泵总成的液压泵来驱动转向器(方向机)进行转向，整车正常运行工况时，受集成电机控制器内交流电机控制器指令，驱动集成双电机助力电机内部的高压交流电机工作，而集成电机控制器内的有刷直流系统一直处于待机状态，时时接收着由整车控制器发出CAN通讯报文(报文中包含电池电量、电容电压、报警信号等)，当检测到整车电压低于设定值(持续至少100ms时间段)及重要报警导致助力缺少信号时，有刷直流控制系统发出运行指令驱动集成电机控制器内直流电机控制器运行；进一步的，还包含集成电机控制器内部硬线报警输出连接，只要高压交流电机系统出现助力缺失而报警时，就会发送信号启动低压直流系统，集成电机控制器系统也将CAN通讯实时传送到整车控制器中，从而起到双重启动保护。所述电动液压助力转向系统包括电动液压助力转向泵总成进油口与液压油罐采用油管连接，出油口与转向轮同样采用油管连接，连接的转向轮与方向盘通过机械机构连接；及方向机的出油回路到液压油罐。
综上所述，本发明提供的一种新能源汽车液压助力转向的控制系统及其控制方法，能够实现当整车高压能源机构突然断电或失电、及其他导致助力缺失因素情况下，处于待命状态的低压直流有刷电机立即工作运行，可保证转向助力需求，实现车辆安全靠边停车。采用超越离合器串联高压、低压两个电机，交流系统常规状态下运行高效率更节能，24V直流有刷电机常规状态下不工作也不被带动旋转降低有刷电机碳刷磨损、机械磨损。交流电机可采用同步机或异步机并使用电机控制器进行控制，24V直流有刷电机控制简单，不受交流电机运行影响、故障点少、控制简单可靠性高。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种新能源汽车液压助力转向的控制系统，其特征在于，包括：集成电机控制器、集成双电机助力电机、电动液压助力转向泵总成、超越离合器和整车控制器；
所述集成电机控制器包括交流电机控制器和直流电机控制器；所述集成双电机助力电机包括高压交流电机和直流有刷电机，所述交流电机控制器分别与整车控制器和高压交流电机连接，所述直流电机控制器分别与整车控制器和直流有刷电机连接；
所述高压交流电机通过超越离合器与直流有刷电机连接；所述集成双电机助力电机的输出与电动液压助力转向泵总成连接；
所述高压交流电机用于为电动液压助力转向泵总成提供转向助力；
所述直流有刷电机用于为电动液压助力转向泵总成提供转向助力；
所述集成电机控制器用于当整车控制器采集到汽车发出异常信息时，将高压交流电机提供转向助力转换成直流有刷电机提供转向助力；
所述集成双电机助力电机还包括电机壳体，所述高压交流电机和直流有刷电机设置在电机壳体内，所述高压交流电机包括相互配合的高压电机定子和高压电机转子，所述直流有刷电机包括相互配合的低压电机定子和低压电机转子；
所述高压电机定子和低压电机定子靠近电机壳体侧壁设置，所述高压电机转子的一端通过超越离合器与低压电机转子的一端连接；
当低压电机转速超过高压电机时，所述低压电机进行输出；当转速低于高压电机时，所述高压电机输出，所述低压电机处于空转或停止。
2.根据权利要求1所述的新能源汽车液压助力转向的控制系统，其特征在于，还包括高压电源储能装置和低压电源储能装置，所述高压电源储能装置与交流电机控制器连接，所述低压电源储能装置与直流电机控制器连接。
3.根据权利要求1所述的新能源汽车液压助力转向的控制系统，其特征在于，还包括液压油罐、转向轮和方向盘；
所述转向轮与方向盘连接，所述电动液压助力转向泵总成通过转向轮和液压油罐形成油压回路。
4.根据权利要求1所述的新能源汽车液压助力转向的控制系统，其特征在于，所述高压电机转子的另一端设有输出轴，所述输出轴上设有前轴承，所述输出轴与电动液压助力转向泵总成连接；所述低压电机转子的另一端设有固定件，所述固定件上设有后轴承。
5.根据权利要求4所述的新能源汽车液压助力转向的控制系统，其特征在于，还包括前端盖和后端盖；
所述前端盖上设有安装前轴承的第一轴承槽，所述第一轴承槽内设有骨架油封；所述后端盖上设有固定后轴承的第二轴承槽。
6.根据权利要求5所述的新能源汽车液压助力转向的控制系统，其特征在于，所述电机前端盖上设有密封圈。
7.根据权利要求1所述的新能源汽车液压助力转向的控制系统，其特征在于，所述超越离合器为单向轴承。
8.一种权利要求1所述的新能源汽车液压助力转向的控制系统的控制方法，其特征在于，包括：
当整车控制器采集到汽车发出异常信息时，将高压交流电机提供转向助力转换成直流有刷电机提供转向助力。
9.根据权利要求1所述的新能源汽车液压助力转向的控制系统的控制方法，其特征在于，所述异常信息为高压交流电机发生断电或失电时发出的信息。
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