CN108974118B - 一种车辆及其行车辅助系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种车辆的行车辅助系统，包括用于输出牵引动力的主驱动电机、与其输出轴机械耦合并在其旋转带动下同步旋转的主泵、与主泵连通的液压马达和与液压马达连通、用于产生转向助力的转向执行机构；液压马达上设置有双输出轴，且分别连接有用于产生管路气压的空压机和用于使冷却水循环流动的水泵。本发明将驱动电机与主泵机械耦合，再通过液压马达输出动力能，使得空压机顺利产生气压，水泵使冷却水循环流动，同时转向执行机构在主泵的驱动下执行转向操作。相比于现有技术，提高了集成化程度，有利于集中控制，同时简化了系统结构，提高了能量利用率，降低了生产成本。本发明还公开一种包括上述行车辅助系统的车辆，其有益效果如上所述。

Description

一种车辆及其行车辅助系统

技术领域

本发明涉及车辆工程技术领域，特别涉及一种车辆的行车辅助系统。本发明还涉及一种包括上述行车辅助系统的车辆。

背景技术

随着中国机械工业的发展，越来越多的机械设备已得到广泛使用。

汽车工业作为机械工业的支柱，现已日臻成熟。随着能源问题的重视程度提高，汽车也逐渐发展为具有多种驱动能源的设备，比如汽油、柴油、天然气、电力等。综合考虑生产成本和功率问题后，混合动力车辆应运而生。

在混合动力车辆上，尤其是纯电动汽车和混合动力汽车上，由于没有发动机提供制动助力等，往往需要借助额外设置的汽车辅助系统进行辅助转向、空气压缩以及散热等。而且，现有技术中的新能源车辆，其辅助系统普遍采用的是分布式、开环式控制的方案，即对每一功能需求，如助力转向，或者空气压缩、水循环等，均需通过单独配置逆变电源、电机、泵等来实现相应的功能，造成相应的生产及售后成本高昂，系统复杂程度较高，能量使用效率较低、功耗偏高，而且也不利于集成式控制和维修。同时，现有技术中，通过额外增设电源、电机、泵等动力部件的方式并未彻底解决电气能量源失效导致的行车及人员安全隐患，如高压回路失效或者低压控制电失效时汽车将立即失去助力转向动力源。

因此，如何在满足车辆行车时的转向、气压和散热需求的基础上，降低系统复杂程度，提高能量利用效率，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种车辆的行车辅助系统，能够在满足车辆行车时的转向、气压和散热需求的基础上，降低系统复杂程度，提高能量利用效率。本发明的另一目的是提供一种包括上述行车辅助系统的车辆。

为解决上述技术问题，本发明提供一种车辆的行车辅助系统，包括用于输出牵引动力的主驱动电机、与其输出轴机械耦合并在其旋转带动下同步旋转的主泵、与所述主泵连通的液压马达和与所述液压马达连通、用于产生转向助力的转向执行机构；所述液压马达上设置有双输出轴，且分别连接有用于产生管路气压的空压机和用于使冷却水循环流动的水泵。

优选地，还包括连通于所述主泵与转向执行机构之间、用于为所述转向执行机构提供旁通油路的第一换向阀，且所述第一换向阀处于第一工位时，所述旁通油路导通；所述第一换向阀处于第二工位时，所述旁通油路截止。

优选地，还包括辅助电机和与其输出轴机械耦合并在其旋转带动下同步旋转的辅助泵，所述辅助泵的出油口与所述第一换向阀的进油口连通。

优选地，还包括与所述空压机连通、用于储存气压能的蓄能器。

优选地，还包括连通于所述空压机与蓄能器之间的第二换向阀，且所述第二换向阀处于第一工位时，所述空压机与蓄能器导通；所述第二换向阀处于第二工位时，所述空压机与蓄能器截止。

优选地，还包括与所述水泵连通、用于对冷却水降温的散热器。

优选地，还包括与所述第一换向阀和辅助电机信号连接的整车控制器，以及与所述整车控制器信号连接、用于检测所述主泵的输出流量的流量传感器，以在所述流量传感器的检测值小于预设阈值时，所述整车控制器控制所述辅助电机运转并使所述第一换向阀处于第一工位。

优选地，还包括与所述整车控制器信号连接、用于检测所述蓄能器的压力的气压传感器，以在所述气压传感器的检测值大于预设安全气压时，所述整车控制器控制所述第二换向阀并使其处于第二工位。

本发明还提供一种车辆，包括车体和设置于所述车体内的行车辅助系统，其中，所述行车辅助系统为上述任一项所述的行车辅助系统。

优选地，所述车辆具体为新能源汽车。

本发明所提供的车辆的行车辅助系统，主要包括驱动电机、主泵、液压马达、转向执行机构、空压机和水泵。其中，驱动电机主要用于在运转时为车辆提供牵引动力。主泵与驱动电机相连，并且主泵与驱动电机的输出轴机械耦合，在驱动电机运转时，其输出轴将带动主泵同步旋转。主泵是行车辅助系统的核心部件，主要用于提供液压能和气压能等。液压马达与主泵连通，可在主泵的运转下输出动力，并且液压马达上设置有双输出轴，分别连接有用于产生管路气压的空压机和用于驱动冷却水循环流动的水泵。转向执行机构主要用于在压力的驱动下使驱动轮执行转向操作，该转向执行机构与液压马达连通，可在主泵的流量输出下运行。如此，本发明所提供的行车辅助系统，将产生牵引动力的驱动电机与产生压力能的主泵机械耦合，再通过与主泵相连的液压马达输出动力能，使得空压机顺利产生气压，水泵使冷却水循环流动，对部件进行散热，同时转向执行机构在主泵的驱动下执行转向操作。相比于现有技术，本发明摒弃了单独设置的用于驱动泵产生压力的电机，提高了集成化程度，有利于集中控制，同时简化了系统结构，提高了能量利用率，从而降低生产成本；同时，当发生电气异常时，主驱动电机的输出轴在惯性的作用下继续进行一定速度的运转，在该过程中，主泵在其带动下仍然能够继续运转一定时间，从而使得液压马达和转向执行机构保持运行，并输出一定程度的压力能，使得车辆维持一定时间的转向制动助力，以应对紧急情况。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的一种具体实施方式中各个部件的连接原理图。

其中，图1中：

主驱动电机—1，主泵—2，液压马达—3，转向执行机构—4，空压机—5，水泵—6，第一换向阀—7，辅助电机—8，辅助泵—9，蓄能器—10，第二换向阀—11，散热器—12，整车控制器—13，流量传感器—14，气压传感器—15。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1，图1为本发明所提供的一种具体实施方式中各个部件的连接原理图。

在本发明所提供的一种具体实施方式中，车辆的行车辅助系统主要包括驱动电机、主泵2、液压马达3、转向执行机构4、空压机5和水泵6。

其中，驱动电机主要用于在运转时为车辆提供牵引动力。主泵2与驱动电机相连，并且主泵2与驱动电机的输出轴机械耦合，在驱动电机运转时，其输出轴将带动主泵2同步旋转。主泵2是行车辅助系统的核心部件，主要用于提供液压能和气压能等。具体的，主泵2可与驱动电机的输出轴直接相连，或者可通过传动系统与驱动电机相连。

液压马达3与主泵2连通，可在主泵2的运转下输出动力，并且液压马达3上设置有双输出轴，分别连接有用于产生管路气压的空压机5和用于驱动冷却水循环流动的水泵6。此处优选地，该液压马达3内集成有节流阀和溢流阀，具有节流调节、安全压力控制等功能。转向执行机构4主要用于在压力的驱动下使驱动轮执行转向操作，该转向执行机构4与液压马达3连通，可在主泵2的流量输出下运行。

如此，本实施例所提供的行车辅助系统，将产生牵引动力的驱动电机与产生压力能的主泵2机械耦合，再通过与主泵2相连的液压马达3输出动力能，使得空压机5顺利产生气压，水泵6使冷却水循环流动，对部件进行散热，同时转向执行机构4在主泵2的驱动下执行转向操作。相比于现有技术，本实施例摒弃了单独设置的用于驱动泵产生压力的电机，提高了集成化程度，有利于集中控制，同时简化了系统结构，提高了能量利用率，从而降低生产成本；同时，当发生电气异常时，主驱动电机1的输出轴在惯性的作用下继续进行一定速度的运转，在该过程中，主泵2在其带动下仍然能够继续运转一定时间，从而使得液压马达3和转向执行机构4保持运行，并输出一定程度的压力能，使得车辆维持一定时间的转向制动助力，以应对紧急情况。

在关于主泵2的一种优选实施方式中，该主泵2具体可为双向变量泵，即其输出流量随着主驱动电机1的转速上升而增大，并且不区分正反转，但当主驱动电机1的转速超过一定阈值后，主泵2的输出流量维持不变。当然，主泵2的具体类型并不局限于上述一种。

同时，由于转向执行机构4的重要性较高，对于行车安全而言影响甚大，为避免出现主泵2与液压马达3或液压马达3与转向执行机构4间的油路堵塞等问题导致转向执行机构4没有足够的压力，本实施例在主泵2与转向执行机构4之间开设了旁通油路，该旁通油路避开了液压马达3，使得主泵2可以直接通过旁通油路与转向执行机构4连通。当然，该旁通油路并非常开或常闭的，在该油路上设置有用于控制通断的第一换向阀7，该第一换向阀7至少具有两个工位，并且当其处于第一工位时，旁通油路导通，主泵2的液压油可以直接流入转向执行机构4中，也可同时通过液压马达3后再流入转向执行机构4；而第一换向阀7处于第二工位时，旁通油路截止，从主泵2出来的液压油只能通过液压马达3后再流入转向执行机构4。至于对该第一换向阀7的工位切换控制，将在后续内容中详细论述。

进一步的，考虑到即使油路畅通，但在主驱动电机1的转速较低时，主泵2所提供的液压油的流量仍然可能无法及时满足系统需求，针对此，本实施例中增设了辅助电机8和辅助泵9。其中，辅助电机8主要用于驱动辅助泵9，与主驱动电机1和主泵2相同，辅助泵9与辅助电机8机械耦合，在其输出轴的带动下同步旋转。具体的，该辅助泵9的出油口与第一换向阀7的进油口连通，如此设置，当主驱动电机1的转速较低且主泵2的流量较低时，可以同时启动辅助电机8，带动辅助泵9对上述旁通油路补充流量，保证转向执行机构4具有足够的压力。

另外，为节约能源，保证车辆行车过程中具有备用的充足管路气压，本实施例中增设了蓄能器10。该蓄能器10与空压机5连通，主要用于储存气压能。当空压机5在液压马达3的带动下运行时，将对蓄能器10进行充气。

进一步的，为保证气路管道的气压正常，本实施例中增设了第二换向阀11。具体的，该第二换向阀11连接在空压机5和蓄能器10之间，也就是说，空压机5产生的压缩空气必须经过第二换向阀11之后才能达到蓄能器10。该第二换向阀11主要用于控制空压机5与蓄能器10间的管道通断，其具有至少两个工位，当其处于第一工位时，空压机5与蓄能器10顺利导通，可对蓄能器10进行充气；而当第二换向阀11处于第二工位时，空压机5与蓄能器10间的气路截止，即空压机5不再对蓄能器10进行充气，具体的，可以在第二换向阀11处于第二工位时，将空压机5的出气口与大气连通，从而使空压机5空转，当然也可在此时将其出气口连接到其余需要用于气压的系统。同时，为保险起见，还可在蓄能器10上连通安全阀，当蓄能器10的压力过大时，通过安全阀进行泄压处理。

另外，考虑到液压马达3在运行时，其输出轴还带动水泵6运转，为合理利用水泵6的功能，本实施例中增设了散热器12。该散热器12与水泵6连通，主要用于对从发热部件中吸收热量后的冷却水进行降温冷却，以便再次在水泵6的作用下实现冷却水的循环利用。

在本实施例所提供的另一种具体实施方式中，增设了对主驱动电机1、辅助电机8、第一换向阀7和第二换向阀11的控制系统。具体的，本实施例中增设了整车控制器13。该整车控制器13与主驱动电机1、辅助电机8、第一换向阀7和第二换向阀11信号连接，主要用于控制其工作状态。

关于第一换向阀7的控制，本实施例中增设了用于检测主泵2的输出流量的流量传感器14，该流量传感器14检测主泵2的即时输出流量，并将其反馈给整车控制器13。由于第一换向阀7的功能是控制旁通油路的通断，因此为保证转向执行机构4具有足够的压力，当流量传感器14的检测值小于预设阈值时，整车控制器13将控制辅助电机8运转，并同时使第一换向阀7处于第一工位。此时，辅助泵9将产生液压油通过第一换向阀7流入转向执行机构4。

当然，整车控制器13还可同时通过控制主驱动电机1和辅助电机8转速的方式来调节管路中压力的大小，具体的，主驱动电机1一般设置有用于独立控制的电机控制器，而辅助电机8可通过DC/AC模块实现转速控制，如此，整车控制器13可通过CAN网络与电机控制器和DC/AC模块进行信息交互和指令传输，并根据电机控制器反馈的自身转速信息和整车加减速状态信息，控制DC/AC模块输出相应的转速，驱动辅助泵9对转向执行机构4实时进行流量补给。

关于第二换向阀11的控制，本实施例中增设了用于检测蓄能器10的压力的气压传感器15。该气压传感器15与整车控制器13信号连接，可将检测到的蓄能器10的实时压力值反馈给整车控制器13，而整车控制器13在接收到其信号后，可根据其检测值与预设安全气压的关系进行对应控制，比如当气压传感器15的检测值大于预设安全气压时，整车控制器13即控制第二换向阀11切换工位，使其处于第二工位，即空压机5此时不再对蓄能器10进行充气。当然，若气压传感器15的检测值远小于预设安全气压时，此时整车控制器13将使第二换向阀11处于第一工位，使得空压机5对蓄能器10进行充气，保证蓄能器10中留有足够的压力。

本实施例还提供一种车辆，包括车体和设置在车体内的行车辅助系统，其中，该行车辅助系统与前述相关内容相同，此处不再赘述。

需要说明的是，本实施例所提供的行车辅助系统，尤其适用于新能源汽车，比如纯电动或混合动力汽车等，当然也可同时适用于其余类型的汽车。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种车辆的行车辅助系统，其特征在于，包括用于输出牵引动力的主驱动电机(1)、与其输出轴机械耦合并在其旋转带动下同步旋转的主泵(2)、与所述主泵(2)连通的液压马达(3)和与所述液压马达(3)连通、用于在所述主泵(2)的流量输出下产生转向助力的转向执行机构(4)；所述液压马达(3)上设置有双输出轴，且分别连接有用于产生管路气压的空压机(5)和用于使冷却水循环流动的水泵(6)。

2.根据权利要求1所述的行车辅助系统，其特征在于，还包括连通于所述主泵(2)与转向执行机构(4)之间、用于为所述转向执行机构(4)提供旁通油路的第一换向阀(7)，且所述第一换向阀(7)处于第一工位时，所述旁通油路导通；所述第一换向阀(7)处于第二工位时，所述旁通油路截止。

3.根据权利要求2所述的行车辅助系统，其特征在于，还包括辅助电机(8)和与其输出轴机械耦合并在其旋转带动下同步旋转的辅助泵(9)，所述辅助泵(9)的出油口与所述第一换向阀(7)的进油口连通。

4.根据权利要求3所述的行车辅助系统，其特征在于，还包括与所述空压机(5)连通、用于储存气压能的蓄能器(10)。

5.根据权利要求4所述的行车辅助系统，其特征在于，还包括连通于所述空压机(5)与蓄能器(10)之间的第二换向阀(11)，且所述第二换向阀(11)处于第一工位时，所述空压机(5)与蓄能器(10)导通；所述第二换向阀(11)处于第二工位时，所述空压机(5)与蓄能器(10)截止。

6.根据权利要求5所述的行车辅助系统，其特征在于，还包括与所述水泵(6)连通、用于对冷却水降温的散热器(12)。

7.根据权利要求6所述的行车辅助系统，其特征在于，还包括与所述第一换向阀(7)和辅助电机(8)信号连接的整车控制器(13)，以及与所述整车控制器(13)信号连接、用于检测所述主泵(2)的输出流量的流量传感器(14)，以在所述流量传感器(14)的检测值小于预设阈值时，所述整车控制器(13)控制所述辅助电机(8)运转并使所述第一换向阀(7)处于第一工位。

8.根据权利要求7所述的行车辅助系统，其特征在于，还包括与所述整车控制器(13)信号连接、用于检测所述蓄能器(10)的压力的气压传感器(15)，以在所述气压传感器(15)的检测值大于预设安全气压时，所述整车控制器(13)控制所述第二换向阀(11)并使其处于第二工位。

9.一种车辆，包括车体和设置于所述车体内的行车辅助系统，其特征在于，所述行车辅助系统为权利要求1-8任一项所述的行车辅助系统。

10.根据权利要求9所述的车辆，其特征在于，所述车辆具体为新能源汽车。

Images