CN210027576U - 汽车电动助力转向系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种汽车电动助力转向系统，它包括转向盘、转向轴、电子控制单元、车速传感器、电动机、手动调整装置、提示单元，转向盘与转向轴连接，转向轴设有扭矩传感器，扭矩传感器与电子控制单元的转矩信号输入端口连接，车速传感器与电子控制单元的车速信号输入端口连接，电动机与电子控制单元连接，所述手动调整装置和所述提示单元均与所述电子控制单元电性连接。本实用新型的汽车电动助力转向系统生产方便、不会渗油，且可以智能调节助力大小，本实用新型的助力转向控制方法，由驾驶人员自行控制助力，防止自动变化助力导致驾驶员错误判断造成的危险。

Description

汽车电动助力转向系统

技术领域

本实用新型涉及一种汽车电动助力转向系统。

背景技术

传统燃油汽车的转向系统采用柴油或汽油发动机通过机械传动带动液压油泵增压以减轻负荷，转动方向盘进行汽车转向；现有的电动汽车为电动机带动液压油泵增压以减轻转向负荷，与传统燃油汽车的区别仅在于简单地将油泵叶轮动力的来源由发动机换成电动机。现有的电动汽车存在如下缺点：a)在传统燃油汽车的基础上，只是将原来由发动机带动油泵改为由电动机带动油泵，但无法兼顾电动汽车低速时的转向轻便性和高速时的转向稳定性；b)在将电能转化为油缸的压力时因存在能源转换效率低、油缸泄露、摩擦发热等无法避免的缺陷，能源损耗严重，转换效率极低；c)不管转向系统是否在工作，油泵都始终在工作，浪费电能；d)不同路况下助力相同，但是驾驶人员实际手部发力不同，在颠簸路段驾驶员转向费力，而在高速路段，又容易转向过大。

有鉴于此，有必要对现有的汽车电动助力转向系统予以改进，以解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种汽车电动助力转向系统，以解决现有汽车助力系统转换效率低、浪费电能、不同路况助力相同导致驾驶员在复杂路段转动方向盘费力的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种汽车电动助力转向系统，它包括转向盘、转向轴、电子控制单元、车速传感器、电动机、手动调整装置、提示单元，转向盘与转向轴连接，转向轴设有扭矩传感器，扭矩传感器与电子控制单元的转矩信号输入端口连接，车速传感器与电子控制单元的车速信号输入端口连接，电动机与电子控制单元连接，所述手动调整装置和所述提示单元均与所述电子控制单元电性连接。

作为本实用新型的进一步改进，电动机设有位置传感器，位置传感器与电子控制单元的位置信号输入端口连接。

作为本实用新型的进一步改进，电动机还设有电流传感器，电流传感器与电子控制单元的电流信号输入端口连接。

作为本实用新型的进一步改进，电动机为永磁无刷直流电动机。

作为本实用新型的进一步改进，还包括轴重传感器，轴重传感器与电子控制单元的轴重信号输入端口连接。

所述手动调整单元包括第一按键、第二按键和第三按键，第一按键为智能按键，第二按键和第三按键分别控制助力变大和变小。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的汽车电动助力转向系统生产方便、不会渗油，且可以智能调节助力大小。

附图说明

图1是本实用新型的电动助力转向系统的原理示意图；

图2是本实用新型的电动助力转向系统的结构示意图；

图3是图2的A处放大示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置的例子。

在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。除非另作定义，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“多个”或者“若干”表示两个及两个以上。除非另行指出，“前部”、“后部”、“下部”和/或“上部”等类似词语只是为了便于说明，而并非限于一个位置或者一种空间定向。“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而且可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

如图1~3所示，一种汽车电动助力转向系统，它包括转向盘1、转向轴2、电子控制单元3、车速传感器4、电动机5、手动调整装置8、提示单元9，转向盘1与转向轴2连接，转向轴2设有扭矩传感器6，扭矩传感器6与电子控制单元3的转矩信号输入端口连接，车速传感器4与电子控制单元3的车速信号输入端口连接，电动机5与电子控制单元3连接。

本实施例的电动机5设有位置传感器51，位置传感器51与电子控制单元3的位置信号输入端口连接。

本实施例的电动机5还设有电流传感器52，电流传感器52与电子控制单元3的电流信号输入端口连接。

本实施例的电动机5为永磁无刷直流电动机。永磁无刷直流电动机(Brushless DCMotor)是随着永磁材料技术、半导体技术和控制技术的发展而出现的一种新型电动机。永磁无刷直流电动机是根据转子位置反馈信息采用电子换相运行的交流永磁同步电动机。永磁无刷直流电动机具有大功率、高功能和微型化的优点。

本实施例的还包括轴重传感器7，轴重传感器7与电子控制单元3的轴重信号输入端口连接。

扭矩传感器6是对转向轴2的扭转力矩感知的检测。扭矩传感器6将扭力的物理变化转换成精确的转向轴2转矩信号。位置传感器51将信号输入电子控制单元3，使电子控制单元3能实时检测转子（即转向轴）当前的位置。

电子控制单元3（ECU）由微型计算机、输入、输出及控制电路等组成，是汽车电动助力转向系统的核心，它根据扭矩传感器6、车速传感器4、轴重传感器5以及电动机5的位置传感器51、电流传感器52等输入的信号，进行分析计算，得出最佳控制参数。此外，电子控制单元3还具备安全保护与自我诊断功能。汽车行进过程中，电子控制单元3不断采集各部件的工作信号，一旦系统某部件工作异常，控制电机断电分离，同时进行故障诊断分析，输出显示故障信号。

当操纵转向盘1时，扭矩传感器6不断地测出转向轴2的转矩信号，该转矩信号与车速传感器4测出的车速信号同时输入到电子控制单元3，电子控制单元3根据转矩信号与车速信号，确定助力转矩的大小和方向，即选定电动机5的电流和转动方向。

转向轴2的转矩信号、汽车的车速信号、汽车的轴重信号用于确定电动机5的助力转矩大小和方向，电动机5电流信号用于电机的闭环控制。

所述手动调整装置8和所述提示单元9均与所述电子控制单元3电性连接。手动调整装置8至少有3个按键，第一按键为智能按键，按下智能按键后可以根据所述电子控制单元3判断得出的推荐助力，控制所述电动机5的运行，所述提示单元9用以在汽车行驶状况发生极大改变时提醒用户，比如从平坦的路边行驶到起伏路面等。

所述手动调整装置8的第二按键和第三按键个按键分别是控制助力的大小。

本实用新型还提供一种助力转向控制方法，具体包括如下步骤：

位置传感器51检测所述转向轴2的位置信号，并传送至电子控制单元3；

电流传感器52检测电流信号，并传送至电子控制单元3；

所述控制单元根据转向轴2的位置信息和电流信号计算得出电动机5的助力N1；

矩传感器6检测转向轴2的转矩信号，并传送至电子控制单元3；

车速传感器4检测汽车的行驶速度信号，并传送至电子控制单元3；

轴重传感器5检测汽车的轴重信号，并传送至电子控制单元3；

所述控制单元3根据转矩信号、行驶速度信号、轴重信号计算当前最优理论助力N2；

所述控制单元3判断若是N1与N2的差值大于n，则所述控制单元3控制所述提示单元9发出提示信息；

用户按下第一按键、第二按键或者第三按键中任意一个按键，所述提示单元9停止工作，改变所述电动机5的输出功率，完成助力调整。

当然，用户也可以在任何时刻通过控制第二按键和第三按键，对助力的大小进行调整。

本实用新型能在汽车的各种行驶工况下提供最佳的转向辅助动力，减小由路面不平所引起的对转向系统的扰动，改善汽车的转向特性，动作迅速，定位准确；减轻汽车低速行驶时的转向操纵力，提高汽车高速行驶时的转向稳定性，进而提高汽车的安全性，并且可通过设置不同的转向手力特性来满足不同使用对象的需要。最为关键的是，可以智能计算出最佳助力，而实际由用户亲自进行调整，防止因为助力突变造成驾驶员发生意外伤害。

本实用新型仅在转向时电动机5才提供转向辅助动力，因而能减少燃料消耗，节约电能；取消了油泵、皮带、皮带轮、液压软管、液压油及密封件等，其零件比现有技术大大减少，因而其质量更轻、结构更紧凑，在安装位置选择方面也更容易，并且能降低噪声。

本实用新型没有液压回路，比现有技术更易调整和检测，装配自动化程度更高，并且可以通过设置不同的程序，快速与不同车型匹配，因而能缩短生产和开发周期。

本实用新型的汽车电动助力转向系统不存在渗油问题，消除了液压助力中液压油泄漏问题，可大大降低保修成本，减小对环境的污染，具有环保的优点，而且具有更好的低温工作性能。本实用新型的助力转向控制方法，由驾驶人员自行控制助力，防止自动变化助力导致驾驶员错误判断造成的危险。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种汽车电动助力转向系统，其特征在于：它包括转向盘、转向轴、电子控制单元、车速传感器、电动机、手动调整装置、提示单元，转向盘与转向轴连接，转向轴设有扭矩传感器，扭矩传感器与电子控制单元的转矩信号输入端口连接，车速传感器与电子控制单元的车速信号输入端口连接，电动机与电子控制单元连接，所述手动调整装置和所述提示单元均与所述电子控制单元电性连接。

2.根据权利要求1所述的汽车电动助力转向系统，其特征在于：电动机设有位置传感器，位置传感器与电子控制单元的位置信号输入端口连接。

3.根据权利要求2所述的汽车电动助力转向系统，其特征在于：电动机还设有电流传感器，电流传感器与电子控制单元的电流信号输入端口连接。

4.根据权利要求3所述的汽车电动助力转向系统，其特征在于：电动机为永磁无刷直流电动机。

5.根据权利要求4所述的汽车电动助力转向系统，其特征在于：还包括轴重传感器，轴重传感器与电子控制单元的轴重信号输入端口连接。

6.根据权利要求5所述的汽车电动助力转向系统，其特征在于：所述手动调整单元包括第一按键、第二按键和第三按键，第一按键为智能按键，第二按键和第三按键分别控制助力变大和变小。

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