CN107618565A - 一种双源应急电动助力转向系统的切换控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种双源应急电动助力转向系统的切换控制方法，双源应急电动助力转向系统包括整车控制器、高压助力系统、低压助力系统和转向油泵，高压助力系统包括动力电池组、DCAC控制器和高压油泵电机，低压助力系统包括24V蓄电池、24V应急控制器和低压油泵电机，车辆行驶时，开启高压助力系统，24V应急控制器实时监控高压油泵电机的转速以及接收转向油泵使能，当前高压油泵电机转速小于前一时刻的转速，且转速差大于设定阀值，此时仍接收到转向油泵使能信号，则判断高压助力系统异常，24V应急控制器自动启动低压助力系统驱动转向油泵，由此实现高低压助力系统的平滑切换，避免整车控制器发送应急启动命令所造成的时间延时。
Description
技术领域
本发明涉及新能源车辆整车控制技术领域，更具体地说是指一种双源应急电动助力转向系统的切换控制方法。
背景技术
目前，市场上主流的双源应急助力转向系统通常采用双回路助力转向电源系统，一路是通过动力电池组提供直流电源，经过DCAC控制器逆变为交流电源驱动高压助力转向电机，另一路是通过24V蓄电池提供直流电源，经过低压控制器逆变交流电，从而驱动低功率的助力转向电机。这两台高低压电机可以采用独立的两台电机或者同轴的双绕组电机驱动同一个转向油泵。
而现有控制技术中通常采用以下两种方式启动应急转向系统：其一，当整车高压系统出现异常时，高压助力转向电机停止工作，此时，通过整车控制器向24V助力转向电机低压控制器发出应急启动命令；其二，在正常行驶过程中，高压助力转向电机正常工作，而24V助力转向电机在低转速区域无负荷运转，一旦整车高压系统出现异常，高压助力转向电机停止工作，通过整车控制器向24V助力转向电机低压控制器发出高速启动命令，为整车提供转向助力。这两种控制方式都存在有一个共同的缺陷，24V助力转向电机需要整车控制器发出启动指令后，由于整车控制器需要1-3s的滤波时间，才能完全判断是否高压异常，而且，24V助力转向电机低压控制器收到启动命令也需要判断时间，转向油泵建立油压需要一定时间。因此，新能源车辆在转向行驶中，一旦出现高压系统异常，高低压助力转向系统切换存在一定的闪差，短时间失去转向助力，使得经验不足的驾驶员容易被方向盘打伤手臂，存在较大的安全隐患。此外，控制方法二还存在长期使用24V低压蓄电池做无用功，增加双绕组电机的发热量，降低整车的续航里程，缩短蓄电池的使用寿命。
发明内容
本发明提供一种双源应急电动助力转向系统的切换控制方法，以解决现有双源应急电动助力转向系统切换存在时间闪差的技术问题。
本发明采用如下技术方案：
一种双源应急电动助力转向系统的切换控制方法，双源应急电动助力转向系统包括整车控制器、高压助力系统、低压助力系统和转向油泵，所述高压助力系统包括动力电池组、DCAC控制器和高压油泵电机，所述低压助力系统包括24V蓄电池、24V应急控制器和低压油泵电机，在车辆行驶时，开启高压助力系统驱动转向油泵，低压助力系统通过24V应急控制器实时监控高压油泵电机的转速以及接收转向油泵使能信号，若当前高压油泵电机转速小于前一时刻的转速，且转速差大于设定阀值，此时仍接收到转向油泵使能信号，则判断高压助力系统异常，24V应急控制器自动启动低压助力系统驱动转向油泵。
进一步地，当车辆正常行驶时，即当前车速小于规定速度Vmax时， 24V应急控制器实时检测当前高压油泵电机的转速，若检测当前t时刻的电机转速nt低于t-1时刻的转速nt-1，且nt和nt-1的转速差大于设定的转速差阀值n1时，此时仍接收到转向油泵使能信号，则判断高压助力系统异常，24V应急控制器自动启动低压助力系统驱动转向油泵。
进一步地，当车辆高速行驶时，即当前车速大于等于规定速度Vmax时，DCAC控制器接收到整车控制器发送的低频率信号，DCAC控制器降低高压油泵电机的电机转速，24V应急控制器实时检测当前高压油泵电机的转速，若检测当前t时刻的电机转速nt低于t-1时刻的转速nt-1，且nt和nt-1的转速差大于设定的转速差阀值n2时，此时仍接收到转向油泵使能信号，则判断高压助力系统异常，24V应急控制器自动启动低压助力系统驱动转向油泵。
进一步地，当车辆整车系统上高压电时，24V应急控制器实时检测当前高压油泵电机的转速，且当接收到转向油泵非使能信号，24V应急控制器检测当前高压油泵电机转速是否为0，若转速为0，则系统正常，若转速非0，则判断高压油泵电机故障并转发报文告知整车控制器；当接收转向油泵使能信号时，DCAC控制器通过施加一定的驱动扭矩让高压油泵电机转动，24V应急控制器检测高压油泵电机的转速大于规定初始转速n0，则系统正常工作，否则判断高压油泵电机故障并转发报文告知整车控制器。
进一步地，所述高压油泵电机和低压油泵电机可为同一个同轴的双绕组电机或者分别为两个单独的电机。
进一步地，所述高压油泵电机和低压油泵电机为无位置传感器式的油泵电机，所述24V应急控制器通过电机绕组的线电流和线电压信号计算电机磁场转速与磁极的相对位置，从而判断电机转子的实时转速。
进一步地，所述高压油泵电机和低压油泵电机为有位置传感器式的油泵电机，所述24V应急控制器直接采用油泵电机传感器信号判断当前电机转子的实时转速。
一种双源应急电动助力转向系统，其特征在于：包括整车控制器、高压助力系统、低压助力系统和转向油泵，所述高压助力系统包括动力电池组、DCAC控制器和高压油泵电机，所述低压助力系统包括24V蓄电池、24V应急控制器和低压油泵电机，所述DCAC控制器分别与所述动力电池组、高压油泵电机和整车控制器连接，所述24V应急控制器分别与所述24V蓄电池、低压油泵电机、高压油泵电机和整车控制器连接，所述高压油泵电机和低压油泵电机分别与所述转向油泵连接。
进一步地，所述高压油泵电机和低压油泵电机可为同一个同轴的双绕组电机或者分别为两个单独的电机。
进一步地，所述高压油泵电机和低压油泵电机为无位置传感器式油泵电机或有位置传感器式油泵电机。
由上述对本发明结构的描述可知，和现有技术相比，本发明具有如下优点：
1、 本发明双源应急电动助力转向系统的切换控制采用24V应急控制器实时检测高压助力系统的高压油泵电机的转速，若高压助力系统出现异常，即高压油泵电机转速迅速下降，且电机转速差大于规定的转速差阀值，此时仍能接受转向油泵使能信号时，则24V应急控制器及时启动低压助力系统，由此平滑的完成高低压助力系统之间的切换，从而避免整车控制器发送应急启动命令所造成的时间延时，解决现有双源应急电动助力转向系统切换存在的时间闪差的技术问题。
2、本发明为提高纯电动客车行车安全性和节能型，在车辆高速行驶时，DCAC控制器降低双绕组电机的转速，同时降低低压阻力系统启动的转速差阀值，从而保持方向盘的稳定性，降低地面传给驾驶员的“路感”。
附图说明
图1为本发明结构框图；
图2为本发明步骤流程图。。
具体实施方式
下面参照附图说明本发明实施例的具体实施方式。
参照图1和图2，一种双源应急电动助力转向系统的切换控制方法，其双源应急电动助力转向系统包括整车控制器1、高压助力系统、低压助力系统和转向油泵2，所述高压助力系统包括动力电池组3、DCAC控制器4和高压油泵电机，所述低压助力系统包括24V蓄电池5、24V应急控制器6和低压油泵电机。其中，高压油泵电机和低压油泵电机可以是两个单独的电机，也可以是同一个双绕组电机7，本实施例中优选为双绕组电机7。
参照图1，DCAC控制器4通过高压线束分别与动力电池组3和双绕组电机7连接。DCAC控制器4将直流高压电源逆变转换为交流感应电，电路接通后驱动双绕组电机7高压侧电机运转（启动高压油泵电机的作用），继而驱动转向油泵2工作。
参照图1，24V应急控制器6通过低压线束分别与24V蓄电池5和双绕组电机7连接，当整车高压异常时，24V应急控制器6才有高压输出，从而低功率驱动双绕组电机7低压侧电机运转，继而使双绕组电机7驱动转向油泵2工作。此外，24V应急控制器6还与双绕组电机7连接，通过软件算法或硬件实时检测双绕组电机7高压侧电机运转速度。24V应急控制器6检测双绕组电机7转速时，如果双绕组电机7采用永磁同步无位置传感器的双绕组电机7时，24V应急控制器6采集双绕组电机7中的电流和电压信号，通过软件算法计算磁场转速和磁极的相对位置，从而判断转子的实时转速；如果双绕组电机7采用有位置传感器式的双绕组电机7时，则可以直接采用传感器信号判断当前转子的位置和转速。
参照图1，整车控制器1通过双绞线的CAN网络与DCAC控制器4和24V蓄电池5连接，发送转向油泵2使能信号、工作频率等信号给DCAC控制器4和24V蓄电池5，并接受DCAC控制器4和24V应急控制器6的故障报文。
参照图1和图2，车辆正常行驶启动时，双源应急电动助力转向系统启动高压助力系统高压助力系统驱动转向油泵2，低压助力系统通过24V应急控制器6实时监控高压油泵电机的转速以及接收转向油泵2使能信号，若当检测到前高压油泵电机转速小于前一时刻的转速，且转速差达到设定阀值，此时仍接收到转向油泵2使能信号，则判断高压助力系统异常，24V应急控制器6自动启动低压助力系统驱动转向油泵2。其具体实施流程如下：
1）车辆启动，整车及双源应急电动转向系统上电，系统进入自检，即24V应急控制器6实时接收整车控制器1发送的转向油泵2使能信号，并每隔一定时间实时查询当前双绕组的电机转速。系统自检时，24V应急控制器6接收到转向油泵2非使能信号时，根据软件算法或硬件判断双绕组电机7的转速是否为0，若为0，则系统正常，否则判断双绕组电机7故障，并发送故障报文给整车控制器1，由整车控制器1发送给车辆仪表，通过车辆仪表对司机进行声音、光以及震动等形式的提醒。
2）当整车满足行车条件，整车控制器1发送转向油泵2使能信号时，当DCAC控制器4接收转向油泵2使能信号时，通过施加一定的驱动扭矩让双绕组电机7转动，且24V应急控制器6实时检测双绕组电机7的转速，判断双绕组电机7的转速是否大于设定的初始转速n0，当大于初始转速n0时，则系统正常工作，否则判断双绕组电机7故障，并发送故障报文给整车控制器1。
3）车辆正常行驶，即当前车速小于规定速度Vmax时，若整车高压助力系统异常时，DCAC控制器4将无法输出高压交流电，双绕组电机7在阻力的作用下，电机转速会迅速下降，24V应急控制器6检测当前t时刻的电机转速nt低于前一时刻（t-1时刻）的转速nt-1，且nt-1和nt的转速差大于设定的转速差阀值n1时，此时24V应急控制器6仍接收到转向油泵2使能信号时，则判断高压助力系统异常，24V应急控制器6自动启动低压助力系统驱动转向油泵2。
4）车辆高速行驶，即当前车速大于等于规定速度Vmax时，DCAC控制器4接收到整车控制器1发送的低频率信号，则降低双绕组电机7的工作转速，由此保证方向盘的稳定性，降低地面传给驾驶员的“路感”。同时，24V应急控制器6实时检测当前双绕组电机7的转速，若整车高压助力系统异常时，双绕组电机7在阻力的作用下，电机转速迅速下降，24V应急控制器6检测当前t时刻的电机转速nt低于前一时刻（t-1时刻）的转速nt-1，且nt-1和nt的转速差大于设定的转速差阀值n2时，此时24V应急控制器6仍接收到转向油泵2使能信号时，则判断高压助力系统异常，24V应急控制器6自动启动低压助力系统驱动转向油泵2。
5）当车辆停车，系统下电时，24V应急控制器6接收到转向油泵2非使能信号时，并检测双绕组电机7转速是否为0，若为0，则双绕组电机7正常停止工作，系统正常下电，否则发送故障报文给整车控制器1，下次上电告知司机具体故障信息。
参照图1和图2，本发明双源应急电动助力转向系统的切换控制采用24V应急控制器6实时检测双绕组电机7（即高压助力系统的高压油泵电机）的转速，若高压助力系统出现异常，即双绕组电机7转速迅速下降，且电机转速差大于规定的转速差阀值，此时仍能接受转向油泵2使能信号时，则24V应急控制器6及时启动低压助力系统，由此平滑的完成高低压助力系统之间的切换，从而避免整车控制器1发送应急启动命令所造成的时间延时，解决现有双源应急电动助力转向系统切换存在的时间闪差的技术问题。
此外，参照图1和图2，为提高纯电动客车行车安全性和节能型，在车辆高速行驶时，DCAC控制器4降低双绕组电机7的转速，同时降低低压阻力系统启动的转速差阀值，从而保持方向盘的稳定性，降低地面传给驾驶员的“路感”。
上述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。
Claims (10)
1.一种双源应急电动助力转向系统的切换控制方法，其特征在于：双源应急电动助力转向系统包括整车控制器、高压助力系统、低压助力系统和转向油泵，所述高压助力系统包括动力电池组、DCAC控制器和高压油泵电机，所述低压助力系统包括24V蓄电池、24V应急控制器和低压油泵电机，在车辆行驶时，开启高压助力系统驱动转向油泵，低压助力系统通过24V应急控制器实时监控高压油泵电机的转速以及接收转向油泵使能信号，若当前高压油泵电机转速小于前一时刻的转速，且转速差大于设定阀值，此时仍接收到转向油泵使能信号，则判断高压助力系统异常，24V应急控制器自动启动低压助力系统驱动转向油泵。
2.根据权利要求 1 所述的一种双源应急电动助力转向系统的切换控制方法，其特征在于：当车辆正常行驶时，即当前车速小于规定速度Vmax时， 24V应急控制器实时检测当前高压油泵电机的转速，若检测当前t时刻的电机转速nt低于t-1时刻的转速nt-1，且nt和nt-1的转速差大于设定的转速差阀值n1时，此时仍接收到转向油泵使能信号，则判断高压助力系统异常，24V应急控制器自动启动低压助力系统驱动转向油泵。
3.根据权利要求 1 所述的一种双源应急电动助力转向系统的切换控制方法，其特征在于：当车辆高速行驶时，即当前车速大于等于规定速度Vmax时，DCAC控制器接收到整车控制器发送的低频率信号，DCAC控制器降低高压油泵电机的电机转速，24V应急控制器实时检测当前高压油泵电机的转速，若检测当前t时刻的电机转速nt低于t-1时刻的转速nt-1，且nt和nt-1的转速差大于设定的转速差阀值n2时，此时仍接收到转向油泵使能信号，则判断高压助力系统异常，24V应急控制器自动启动低压助力系统驱动转向油泵。
4.根据权利要求 1 所述的一种双源应急电动助力转向系统的切换控制方法，其特征在于：当车辆整车系统上高压电时，24V应急控制器实时检测当前高压油泵电机的转速，且当接收到转向油泵非使能信号，24V应急控制器检测当前高压油泵电机转速是否为0，若转速为0，则系统正常，若转速非0，则判断高压油泵电机故障并转发报文告知整车控制器；当接收转向油泵使能信号时，DCAC控制器通过施加一定的驱动扭矩让高压油泵电机转动，24V应急控制器检测高压油泵电机的转速大于规定初始转速n0，则系统正常工作，否则判断高压油泵电机故障并转发报文告知整车控制器。
5.根据权利要求 1 所述的一种双源应急电动助力转向系统的切换控制方法，其特征在于：所述高压油泵电机和低压油泵电机可为同一个同轴的双绕组电机或者分别为两个单独的电机。
6.根据权利要求 1 所述的一种双源应急电动助力转向系统的切换控制方法，其特征在于：所述高压油泵电机和低压油泵电机为无位置传感器式的油泵电机，所述24V应急控制器通过电机绕组的线电流和线电压信号计算电机磁场转速与磁极的相对位置，从而判断电机转子的实时转速。
7.根据权利要求 1 所述的一种双源应急电动助力转向系统的切换控制方法，其特征在于：所述高压油泵电机和低压油泵电机为有位置传感器式的油泵电机，所述24V应急控制器直接采用油泵电机传感器信号判断当前电机转子的实时转速。
8.一种双源应急电动助力转向系统，其特征在于：包括整车控制器、高压助力系统、低压助力系统和转向油泵，所述高压助力系统包括动力电池组、DCAC控制器和高压油泵电机，所述低压助力系统包括24V蓄电池、24V应急控制器和低压油泵电机，所述DCAC控制器分别与所述动力电池组、高压油泵电机和整车控制器连接，所述24V应急控制器分别与所述24V蓄电池、低压油泵电机、高压油泵电机和整车控制器连接，所述高压油泵电机和低压油泵电机分别与所述转向油泵连接。
9.根据权利要求 8 所述的一种双源应急电动助力转向系统，其特征在于：所述高压油泵电机和低压油泵电机可为同一个同轴的双绕组电机或者分别为两个单独的电机。
10.根据权利要求 8 所述的一种双源应急电动助力转向系统，其特征在于：所述高压油泵电机和低压油泵电机为无位置传感器式油泵电机或有位置传感器式油泵电机。
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