CN114084223A - 一种双电源ehps系统及其供电转向方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双电源EHPS系统，包括转向盘、转向阀、转向缸、齿轮齿条转向器、直流电机、液压泵、出油管、回油管、车速传感器、转矩传感器、电子控制单元、储油罐、高压电池、蓄电池与DC/DC升压模块；高压电池向直流电机供电，所述直流电机驱动液压泵为转向系统提供助力，蓄电池经DC/DC升压模块升压后与高压系统并联向直流电机供电，当高压系统因通讯故障、自身保护等原因切断电源时，并联的低压升压系统无切换无延时的向直流电机供电，避免车辆失去转向及制动助力而造成事故。
Description
技术领域
本发明属于汽车转向系统领域，具体涉及一种双电源EHPS系统及其供电转向方法。
背景技术
EHPS系统即电动液压助力转向系统，该系统在EPS系统技术上增加了电动压缩机、车速传感器、电磁阀、电子控制单元等部件，EHPS作为HPS的改进系统，一是可以充分利用传统液压动力转向系统技术，核心部件电动泵集成了直流电机、油泵和电子控制单元，结构紧凑、质量轻、具有良好的模块化设计，且系统布置不需较大改动；二是通过无刷直流电机及其控制单元来驱动油泵实现助力转向，在无需助力转向情况下，控制器将电机控制到最低能耗的转速，从而节省了发动机燃料的消耗，降低废气排放；三是EHPS结合不同的车型、车速、转角等提供不同助力，舒适和稳定性较好。
随着新能源车的发展，HPS系统在EV行驶工况的车辆上无法使用，EHPS逐步成为新能源车必然选择，但随着特种车辆机动化要求日益提升，大功率车载上装系统日益普及，因此，能够提供大功率通用型供电底盘系统被广泛应用。
EHPS系统采用高压驱动液压电机工作，为转系系统提供转向助力，当高压系统因通讯故障、自身保护等原因切断电源时，会导致车辆失去转向及制动助力，造成事故。
现有EHPS系统电机、液压系统等部件发生故障概率较低，大部分故障是由于高压系统异常断电所导致，在高压电源发生故障时，通过整车控制器进行控制，切换到辅助电源，但整车控制器在执行的过程中会存在通讯延时，导致助力转向系统工作暂停，给安全带来极大隐患。
鉴于以上技术难点，需要开发一种在高压异常断电状态下无延时切换的双电源供电系统。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明的目的在于提供一种极端状态下EHPS系统应急解决方案。
为了实现上述目的，本发明提供一种双电源EHPS系统，包括转向盘、转向阀、转向缸、齿轮齿条转向器、直流电机、液压泵、出油管、回油管、车速传感器、转矩传感器、电子控制单元、储油罐、高压电池、蓄电池与DC/DC升压模块；
转矩传感器安装在转向盘下方，转矩传感器的信号输出线与电子控制单元的信号输入端口相连，车速传感器的信号输出线与电子控制单元的信号输入端口相连；齿轮齿条转向器一端与转向盘连接，另一端与转向缸连接；直流电机与液压泵轴连接，液压泵与电磁减压阀、储油罐、转向阀通过液压管路连接；DC/DC升压模块与蓄电池串联，和高压电池并联后连接电子控制单元，电子控制单元与直流电机连接。
进一步的，高压电池向直流电机供电，所述直流电机驱动液压泵为转向系统提供助力，蓄电池经DC/DC升压模块升压后与高压系统并联向直流电机供电。
进一步的，所述蓄电池为24V蓄电池。
进一步的，所述DC/DC升压模块采用氮化镓逆变器。
还提供一种双电源EHPS系统的供电方法：所述ECU实时根据车速传感器、转矩传感器和负载的信号计算出电机转速，并通过PID控制器调节直流电机达到合适的转速，直流电机直接驱动液压泵，液压泵产生高压油并将之从出油孔泵出，经出油管进入转向阀，当有转向操作时，转向阀控制高压油进入转向助力缸的一侧，使转向助力缸两侧产生压力差，从而产生助力，推动活塞向压力比较小的液压缸运动，另一侧液压缸的低压油经回油管流入储油罐；同时，液压助力缸活塞运动产生的助力带动齿轮齿条式转向器的传动装置运动，帮助汽车车轮转向；当无转向操作时，高压油不进入液压助力油缸，直接被压出来流入储油罐；高压电池和蓄电池经DC/DC升压模块升压后并联向直流电机供电。
进一步的，所述高压系统在实际工作过程中正常工作电压高于低压升高压系统的电压，在整车正常行驶的过程中EHPS由高压电池正常供电；但当高压电池组因绝缘故障、通讯故障、高温故障等异常情况发生异常断电，此时DC/DC低压升高压系统会切换无时差为EHPS系统进行供电，确保EHPS系统安全运行。
进一步的，所述高压电池电压比蓄电池经DC/DC升压模块升压的电压高5％-10％。
进一步的，所述异常断电是指：高压电源至直流电机之间的线束出现故障或VCU通讯延时、故障或高压保护或高压系统控制策略出现故障。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
(1)本发明的双电源EHPS系统，两种系统并联向EHPS系统的直流电机供电，直流电机驱动液压泵工作，为转向系统提供转向助力，当高压系统因通讯故障、自身保护等原因切断电源时，并联的低压升压系统无切换无延时的向直流电机供电，避免车辆失去转向及制动助力而造成事故。
附图说明
图1为本发明较佳实施例的整体结构示意图；
图中：1-转向盘，2-转矩传感器，3-车速传感器，4-电子控制单元，5-直流电机，6-储油罐，7-转向缸，8-齿轮齿条转向器，9-转向阀，10-上压板，11-回油管，12-负载，13-DC/DC升压模块，14-高压电池，15-蓄电池，1,6-液压泵，17-电磁减压阀。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
如图1所示，一种双电源EHPS系统，包括转向盘1、转向阀9、转向缸7、齿轮齿条转向器8、直流电机5、液压泵16、出油管10、回油管11、车速传感器3、转矩传感器2、电子控制单元4、储油罐6、高压电池14、蓄电池15及DC/DC升压模块13；
转矩传感器2安装在转向盘1下方，转矩传感器2的信号输出线与电子控制单元4的信号输入端口相连，车速传感器3的信号输出线与电子控制单元4的信号输入端口相连；齿轮齿条转向器8一端与转向盘1连接，另一端与转向缸7的齿条连接；直流电机5与液压泵16轴连接，液压泵16与电磁减压阀17、储油罐6、转向阀9通过液压管路连接；DC/DC升压模块13(例如可以选择氮化镓逆变器)与蓄电池15串联，和高压电池14并联后，连接电子控制单元4，电子控制单元4与直流电机5连接。
高压电池向直流电机供电，所述直流电机驱动液压泵为转向系统提供助力，蓄电池经DC/DC升压模块升压后与高压系统并联向直流电机5供电。
ECU4实时根据车速传感器3、转矩传感器2和负载12等的信号计算出合适的电机转速，并通过PID控制器调节直流电机5达到合适的转速，直流电机5直接驱动液压泵16，液压泵16产生高压油并将之从出油孔泵出，经出油管10进入转向阀9，当有转向操作时，转向阀9控制高压油进入转向助力缸7的一侧，使转向助力缸7两侧产生压力差，从而产生助力，推动活塞向压力比较小的液压缸运动，另一侧液压缸的低压油经回油管11流入储油罐6；同时，液压助力缸7活塞运动产生的助力带动齿轮齿条式转向器8的传动装置运动，帮助汽车车轮转向；当无转向操作时，高压油不进入液压助力油缸7，直接被压出来流入储油罐6；高压电池14和蓄电池15经DC/DC升压模块13升压后并联向直流电机供电，由于是物理上的并联关系，不涉及逻辑电路控制，所以当高压电池14发生故障，蓄电池15经DC/DC升压模块13升压后，可以无延时的给直流电机供电，因而提高了EHPS系统安全性；
高压系统在实际工作过程中正常工作电压高于低压升高压系统的电压，因此在整车正常行驶的过程中EHPS由高压电池正常供电。但当高压电池组因绝缘故障、通讯故障、高温故障等异常情况发生异常断电，此时DC/DC13低压升高压系统会无须切换无时差为EHPS系统进行供电，确保EHPS系统安全运行。
所述异常断电是指：高压电源至直流电机之间的线束出现故障或VCU通讯延时、故障或高压保护或高压系统控制策略出现故障。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种双电源EHPS系统，其特征在于，包括转向盘(1)、转向阀(9)、转向缸(7)、齿轮齿条转向器(8)、直流电机(5)、液压泵(16)、出油管(10)、回油管(11)、车速传感器(3)、转矩传感器(2)、电子控制单元(4)、储油罐(6)、高压电池(14)、蓄电池(15)与DC/DC升压模块(13)；
转矩传感器(2)安装在转向盘(1)下方，转矩传感器(2)的信号输出线与电子控制单元(4)的信号输入端口相连，车速传感器(3)的信号输出线与电子控制单元(4)的信号输入端口相连；齿轮齿条转向器(8)一端与转向盘(1)连接，另一端与转向缸(7)连接；直流电机(5)与液压泵(16)轴连接，液压泵(16)与电磁减压阀(17)、储油罐(6)、转向阀(9)通过液压管路连接；DC/DC升压模块(13)与蓄电池(15)串联，和高压电池(14)并联后连接电子控制单元(4)，电子控制单元(4)与直流电机(5)连接。
2.根据权利要求1所述的双电源EHPS系统，其特征在于,高压电池向直流电机供电，所述直流电机(5)驱动液压泵(16)为转向系统提供助力，蓄电池经DC/DC升压模块升压后与高压系统并联向直流电机(5)供电。
3.根据权利要求1所述的双电源EHPS系统，其特征在于,所述蓄电池(15)为24V蓄电池。
4.根据权利要求1所述的双电源EHPS系统，其特征在于,所述DC/DC升压模块(13)采用氮化镓逆变器。
5.根据权利要求1-4任一权利要求所述的双电源EHPS系统的供电转向方法，其特征在于,所述ECU(4)实时根据车速传感器(3)、转矩传感器(2)和负载(12)的信号计算出电机转速，并通过PID控制器调节直流电机(5)达到合适的转速，直流电机(5)直接驱动液压泵(16)，液压泵(16)产生高压油并将之从出油孔泵出，经出油管(10)进入转向阀(9)，当有转向操作时，转向阀(9)控制高压油进入转向助力缸(7)的一侧，使转向助力缸(7)两侧产生压力差，从而产生助力，推动活塞向压力比较小的液压缸运动，另一侧液压缸的低压油经回油管(11)流入储油罐(6)；同时，液压助力缸(7)活塞运动产生的助力带动齿轮齿条式转向器(8)的传动装置运动，带动汽车车轮转向；当无转向操作时，高压油不进入液压助力油缸(7)，直接被压出来流入储油罐(6)；高压电池(14)和蓄电池(15)经DC/DC升压模块(13)升压后并联向直流电机供电。
6.根据权利要求5所述的双电源EHPS系统的供电转向方法，其特征在于,所述高压系统在实际工作过程中正常工作电压高于低压升高压系统的电压，在整车正常行驶的过程中EHPS由高压电池正常供电；但当高压电池组因绝缘故障、通讯故障、高温故障等异常情况发生异常断电，此时DC/DC(13)低压升高压系统会切换无时差为EHPS系统进行供电，确保EHPS系统安全运行。
7.根据权利要求6所述的双电源EHPS系统的供电转向方法，其特征在于,所述高压电池(14)电压比蓄电池(15)经DC/DC升压模块(13)升压的电压高5％-10％。
8.根据权利要求6所述的双双电源EHPS系统的供电转向方法，其特征在于,所述异常断电是指：高压电源至直流电机之间的线束出现故障或VCU通讯延时、故障或高压保护或高压系统控制策略出现故障。
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