CN202728330U - 变频控制变扭矩电动液压转向系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种变频控制变扭矩电动液压转向系统，包括转向系统电控单元、发动机电控单元、方向盘转速传感器、车速传感器、转向油罐、转向油泵以及动力转向器，所述方向盘转速传感器与转向系统电控单元连接，所述车速传感器通过发动机电控单元与转向系统电控单元连接，还包括供电电源、主控制器、转向电机以及转向电机控制器，所述主控制器、转向电机控制器均与转向系统电控单元连接，所述供电电源与主控制器连接，所述主控制器与转向电机控制器连接，所述转向电机控制器与转向电机连接，所述转向电机与转向油泵连接。该变频控制变扭矩电动液压转向系统采用转向电机驱动转向油泵工作，在混合动力车怠速停车时仍能正常工作。

Description

变频控制变扭矩电动液压转向系统

技术领域

本实用新型涉及一种汽车用的液压助力转向系统，特别是涉及一种用在混合动力车上的变频控制变扭矩电动液压转向系统。

背景技术

大中型客车一般都有载荷重的特点，传统的机械式转向系统满足不了要求，故普遍采用液压助力转向系统来实现转向轻便及转向稳定。液压式助力转向系统由转向油罐、转向油泵、动力转向器和转向管路等部件组成。当方向盘转动时，发动机驱动油泵将来自转向油罐的低压油变成高压油，经转向管路进入动力转向器中，推动动力转向器动作，进而实现液压转向助力。但液压式助力转向系统需要大幅消耗发动机动力，使得其整体效率低。

随着新能源车辆的发展，如混合动力车（包括混合动力城市客车、混合动力汽车等），传统的液压式助力转向系统已无法全面满足混合动力车的转向需求。混合动力车是指拥有至少两种动力源，使用其中一种或多种动力源提供部分或者全部动力的车辆。目前，混合动力车多半采用传统的内燃机和电动机作为动力源，通过混合使用热能和电力两套系统开动汽车。由于混合动力系统具有怠速停机功能，使车辆在满足条件停车时会自动关闭发动机，以达到更好的节油效果，但关闭发动机会使液压式助力转向系统停止工作。且传统的液压式助力转向系统助力特性单一，助力不能随着车速的变化而变化，在使用过程中会出现汽车在原地转向时助力不足，高速时转向助力偏大，其在混合动力车上使用时无法满足工况工作要求。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型要解决的技术问题在于提供一种变频控制变扭矩电动液压转向系统，该转向系统在混合动力车怠速停机时仍能正常工作。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种变频控制变扭矩电动液压转向系统，包括转向系统电控单元、发动机电控单元、方向盘转速传感器、车速传感器、转向油罐、转向油泵以及动力转向器，所述方向盘转速传感器与转向系统电控单元连接，所述车速传感器通过发动机电控单元与转向系统电控单元连接，还包括供电电源、主控制器、转向电机以及转向电机控制器，所述主控制器、转向电机控制器均与转向系统电控单元连接，所述供电电源与主控制器连接，所述主控制器与转向电机控制器连接，所述转向电机控制器与转向电机连接，所述转向电机与转向油泵连接。

进一步地，还包括CAN模块、信号处理电路模块和运算放大电路模块，所述发动机电控单元通过CAN模块与转向系统电控单元连接，所述方向盘转速传感器通过信号处理电路模块与转向系统电控单元连接，所述转向系统电控单元通过运算放大电路模块接收转向电机的转速反馈信号。

优选地，所述转向系统电控单元的主芯片为TMS320F28035，电源处理芯片为LM2575或LM1117。

优选地，所述CAN模块的主芯片为MCP2551。

进一步地，所述转向系统电控单元、主控制器、转向电机控制器、CAN模块、信号处理电路模块以及运算放大电路模块都设在一PCB板上。

优选地，所述PCB板空余部分覆有铜。

进一步地，所述供电电源为动力锂电池或超级电容。

如上所述，本实用新型涉及的变频控制变扭矩电动液压转向系统，具有以下有益效果：

该变频控制变扭矩电动液压转向系统采用转向电机驱动转向油泵工作，并由混合动力车的动力锂电池或超级电容给转向电机供电，使得在混合动力车怠速停车时，该转向系统仍能正常工作，且降低了发动机的附加能耗，进一步降低混合动力车的总体油耗。同时，该转向系统通过车速传感器和方向盘传感器获取车速信号和方向盘转速信号，并根据这两个信号来调节转向电机的转速，即实现可变助力，转向助力随着车速的变化而变化，克服传统液压助力系统转向的单一性和能耗大的缺陷。对转向电机采用变扭矩控制方式，提高了车辆的操控稳定性。

附图说明

图1为本实用新型变频控制变扭矩电动液压转向系统的整体框图。

图2为本实用新型变频控制变扭矩电动液压转向系统的硬件框图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。

须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

如图1所示，本实用新型提供一种变频控制变扭矩电动液压转向系统，包括转向系统电控单元1、发动机电控单元11、方向盘转速传感器2、车速传感器3、转向油罐4、转向油泵5以及动力转向器6，所述方向盘转速传感器2与转向系统电控单元1连接，所述车速传感器3通过发动机电控单元11与转向系统电控单元1连接，还包括供电电源7、主控制器8、转向电机10以及转向电机控制器9，所述主控制器8、转向电机控制器9均与转向系统电控单元1连接，所述供电电源7与主控制器8连接，所述主控制器8与转向电机控制器9连接，所述转向电机控制器9与转向电机10连接，所述转向电机10与转向油泵5连接。所述转向油罐4的输出端与转向油泵5的输入端连接，转向油泵5的输出端与动力转向器6的输入端连接，动力转向器6的输出端与转向油管4的输入端连接。优选地，所述供电电源7为动力锂电池或超级电容。

进一步地，见图2，还包括CAN模块12、信号处理电路模块13和运算放大电路模块14，所述发动机电控单元11通过CAN模块12与转向系统电控单元1连接，所述方向盘转速传感器2通过信号处理电路模块13与转向系统电控单元1连接，所述转向系统电控单元1通过运算放大电路模块14接收转向电机10的转速反馈信号。CAN是控制器局域网络（Controller AreaNetwork）的简称，是国际上应用最广泛的现场总线之一。CAN模块是一款对整车各电子控制装置之间实现通讯数据转发的只能电控设备，从而使整车实现车载电控装置区域性网络控制系统。

在车辆电源启动后，转向系统电控单元1保持与发动机电控单元11、转向电机控制器9的CAN总线通信。方向盘转速信号由方向盘转速传感器2收集，并通过信号处理电路模块13传输给转向系统电控单元1；车速信号由车速传感器3收集，并传输给发动机电控单元11，再通过CAN模块12传输给转向系统电控单元1。转向系统电控单元1获取方向盘转速信号和车速信号并进行处理（即根据车速和方向盘转速来控制转向电机10的转速变化，实现可变助力），再将处理后的信息传输给主控制器8，主控制器8将动力锂电池或超级电容中的电力传输到转向电机控制器9中，进而驱动转向电机10工作。转向电机10驱动转向油泵5，将来自转向油罐4的低压油变成高压油，经转向管路进入动力转向器6中，推动动力转向器6，从而实现液压转向助力。该变频控制变扭矩电动液压转向系统在混合动力车怠速停车时，该转向系统仍能正常工作，降低了发动机的附加能耗，进一步降低混合动力车的总体油耗。且转向系统电控单元1根据方向盘转速信号和车速信号实时控制转向电机10的转速，对转向电机10采用变扭矩控制方式，转向电机10转速越高，转向油泵5的流量越大，相应产生的助力也越大，实现可变助力，提高车辆的操控稳定性，并克服传统液压助力转向系统单一性和能耗大的缺陷。

优选地，所述转向系统电控单元1的主芯片为TMS320F28035，电源处理芯片为LM2575或LM1117。所述CAN模块12的主芯片为MCP2551，提高转向系统的处理速度与寻址能力，且具有更强的EMC抗干扰能力。

进一步地，所述转向系统电控单元1、主控制器8、转向电机控制器9、CAN模块12、信号处理电路模块13以及运算放大电路模块14都设在一PCB板上。优选地，所述PCB板空余部分覆有铜，增加抗干扰能力。整个PCB板布置合理，电源与地线设置去耦电容，模拟信号与数字信号共地处理。

本实施例中，转向电机10采用小型三相变频电机，电机的额定功率：5.5KW；额定电压：3相AC220V；额定电流：20.3A；额定转速：1440RPM；额定频率：50Hz。且转向油泵5的参数为：排量：15ml/r；流量：20l/min；最大压力：14MPa。该转向系统中转向电机控制器9参数为：输入电压范围：450-700VDC；额定输出电流：13A；最大输出电流：30A；输出频率范围：0-600Hz；适配功率：6KW。

综上所述，本实用新型涉及的变频控制变扭矩电动液压转向系统采用转向电机驱动转向油泵工作，并由混合动力车的动力锂电池或超级电容给转向电机供电，使得在混合动力车怠速停车时，该转向系统仍能正常工作，且降低了发动机的附加能耗，进一步降低混合动力车的总体油耗。同时，该转向系统通过车速传感器和方向盘转速传感器获取车速信号和方向盘转速信号，并根据这两个信号来调节转向电机的转速，即实现可变助力，转向助力随着车速的变化而变化，克服传统液压助力系统转向的单一性和能耗大的缺陷。对转向电机采用变扭矩控制方式，提高了车辆的操控稳定性。所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (7)

1.一种变频控制变扭矩电动液压转向系统，包括转向系统电控单元（1）、发动机电控单元（11）、方向盘转速传感器（2）、车速传感器（3）、转向油罐（4）、转向油泵（5）以及动力转向器（6），所述方向盘转速传感器（2）与转向系统电控单元（1）连接，所述车速传感器（3）通过发动机电控单元（11）与转向系统电控单元（1）连接，其特征在于：还包括供电电源（7）、主控制器（8）、转向电机（10）以及转向电机控制器（9），所述主控制器（8）、转向电机控制器（9）均与转向系统电控单元（1）连接，所述供电电源（7）与主控制器（8）连接，所述主控制器（8）与转向电机控制器（9）连接，所述转向电机控制器（9）与转向电机（10）连接，所述转向电机（10）与转向油泵（5）连接。

2.根据权利要求1所述的变频控制变扭矩电动液压转向系统，其特征在于：还包括CAN模块（12）、信号处理电路模块（13）和运算放大电路模块（14），所述发动机电控单元（11）通过CAN模块（12）与转向系统电控单元（1）连接，所述方向盘转速传感器（2）通过信号处理电路模块（13）与转向系统电控单元（1）连接，所述转向系统电控单元（1）通过运算放大电路模块（14）接收转向电机（10）的转速反馈信号。

3.根据权利要求1或2所述的变频控制变扭矩电动液压转向系统，其特征在于：所述转向系统电控单元（1）的主芯片为TMS320F28035，电源处理芯片为LM2575或LM1117。

4.根据权利要求2所述的变频控制变扭矩电动液压转向系统，其特征在于：所述CAN模块（12）的主芯片为MCP2551。

5.根据权利要求2所述的变频控制变扭矩电动液压转向系统，其特征在于：所述转向系统电控单元（1）、主控制器（2）、转向电机控制器（9）、CAN模块（12）、信号处理电路模块（13）以及运算放大电路模块（14）都设在一PCB板上。

6.根据权利要求6所述的变频控制变扭矩电动液压转向系统，其特征在于：所述PCB板空余部分覆有铜。

7.根据权利要求1所述的变频控制变扭矩电动液压转向系统，其特征在于：所述供电电源（7）为动力锂电池或超级电容。

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