RU2192984C2

RU2192984C2 - Steering booster electric drive

Info

Publication number: RU2192984C2
Application number: RU2000123482/28A
Authority: RU
Inventors: В.В. Кашканов
Original assignee: Открытое акционерное общество "АВТОВАЗ"
Priority date: 2000-09-11
Filing date: 2000-09-11
Publication date: 2002-11-20

Abstract

FIELD: transport engineering; electromechanical systems. SUBSTANCE: electric drive of steering booster has transistor power converter with corresponding pickups and control unit. Armature circuit of DC motor with independent filed winding is connected to outlet terminals of control unit. Design peculiarity is that field control is made reversible, and power converter has only one transistor and diode. EFFECT: simplified circuit. 1 dwg

Description

Изобретение относится к электромеханическим системам транспортных средств и может быть использовано при разработке систем рулевого управления. The invention relates to electromechanical systems of vehicles and can be used in the development of steering systems.

Известны способ и устройство, патент США 5150021, кл. В 62 D 5/04, 1992, в котором используется электродвигатель постоянного тока с магнитами для возбуждения. The known method and device, US patent 5150021, CL. In 62 D 5/04, 1992, which uses a DC motor with magnets for excitation.

Недостатком этого устройства является необходимость использования мостового силового преобразователя для регулирования тока якорной цепи, что резко усложняет и удорожает схему. Кроме того, недостатком этого устройства является отсутствие у электродвигателя независимой обмотки электромагнитного возбуждения, в связи с чем в случае выхода из строя хотя бы одного из транзисторов силового преобразователя якорная цепь оказывается закороченной и при вращении водителем рулевого колеса электродвигатель переводится в неконтролируемый режим динамического торможения, т.е. вместо снижения усилия на рулевом колесе происходит его возрастание, причем в той же степени, это существенно снижает управляемость транспортного средства, а внезапность и непредсказуемость данной ситуации могут привести к трагическим последствиям. The disadvantage of this device is the need to use a bridge power converter to control the current of the anchor circuit, which dramatically complicates and increases the cost of the circuit. In addition, the disadvantage of this device is the lack of an independent electromagnetic excitation winding on the electric motor, and therefore, in the event of failure of at least one of the transistors of the power converter, the armature circuit is shorted and when the driver turns the steering wheel, the electric motor is switched into uncontrolled dynamic braking mode, t .e. instead of reducing the effort on the steering wheel, it increases, and to the same extent, it significantly reduces the controllability of the vehicle, and the suddenness and unpredictability of this situation can lead to tragic consequences.

Наиболее близким техническим решением является устройство, патент Франции 2576266, кл. В 62 D 5/04, 1985, в котором для исключения выше указанной ситуации используется электромеханический расцепитель для механического отключения ротора электродвигателя от рулевого механизма. The closest technical solution is the device, French patent 2576266, cl. In 62 D 5/04, 1985, in which to eliminate the above situation, an electromechanical release is used to mechanically disconnect the rotor of the electric motor from the steering mechanism.

Недостатком этого устройства также является использование повышенного (удвоенного) количества силовых элементов в преобразователе для регулирования тока якорной цепи электродвигателя, наличие механических контактов и расцепителя, что резко снижает надежность устройства. The disadvantage of this device is the use of an increased (doubled) number of power elements in the converter for regulating the current of the armature circuit of the electric motor, the presence of mechanical contacts and a release, which sharply reduces the reliability of the device.

Решение технической задачи направлено на снижение стоимости и повышение надежности работы электропривода при сохранении полноты функциональных свойств. The solution to the technical problem is aimed at reducing the cost and increasing the reliability of the drive while maintaining the completeness of the functional properties.

Для решения поставленной технической задачи в электроприводе усилителя рулевого управления, содержащем источник питания, подключенный к входным клеммам силового транзисторного преобразователя с соответствующими датчиками и блоком управления, к выходным клеммам которого подключена якорная цепь электродвигателя постоянного тока, последний выполнен с независимой обмоткой электромагнитного возбуждения, которая, в свою очередь, подключена к выходным клеммам реверсивного регулятора возбуждения, входные клеммы которого подключены к источнику питания, а силовой преобразователь содержит последовательно включенные между входными клеммами силовые транзистор и диод, причем транзистор включен согласно, а диод - встречно с источником питания, при этом выходными клеммами силового преобразователя являются анод и катод диода. To solve the technical problem in the electric drive of the power steering, which contains a power source connected to the input terminals of the power transistor converter with the corresponding sensors and a control unit, to the output terminals of which an anchor circuit of a direct current electric motor is connected, the latter is made with an independent electromagnetic field winding, which, in turn, connected to the output terminals of the reversible excitation controller, the input terminals of which are connected to regular enrollment supply and the power converter comprises a series-connected between input terminals of the power transistor and a diode, wherein the transistor is turned on in accordance and diode - opposite to the power source, the output terminals of the power converter are an anode and a cathode of the diode.

На чертеже представлена схема электропривода. The drawing shows a diagram of an electric drive.

Электропривод усилителя рулевого управления содержит источник питания 1, подключенный к входным клеммам силового транзисторного преобразователя 2 с соответствующими датчиками и блоком управления, к выходным клеммам которого подключена якорная цепь электродвигателя 3 постоянного тока с независимой обмоткой электромагнитного возбуждения, которая, в свою очередь, подключена к выходным клеммам реверсивного регулятора возбуждения 4, входные клеммы которого подключены к источнику питания 1, а силовой преобразователь 2 содержит последовательно включенные между входными клеммами силовые транзистор 5 и диод 6, причем транзистор 5 включен согласно, а диод 6 - встречно с источником питания 1, при этом выходными клеммами силового преобразователя 2 являются анод и катод диода 6. The electric drive of the power steering contains a power source 1 connected to the input terminals of the power transistor converter 2 with corresponding sensors and a control unit, to the output terminals of which is connected an anchor circuit of a DC motor 3 with an independent electromagnetic field winding, which, in turn, is connected to the output the terminals of the reversible excitation controller 4, the input terminals of which are connected to the power source 1, and the power converter 2 contains the following Power transistor 5 and diode 6 are connected between the input terminals and the transistor 5 is turned on according to and the diode 6 is opposite to the power source 1, while the output terminals of the power converter 2 are the anode and cathode of the diode 6.

Работа схемы происходит следующим образом. The operation of the circuit is as follows.

В нормальном режиме работы по обмотке возбуждения электродвигателя 3 протекает ток, определяемый уставкой регулятора 4 тока возбуждения, а блок управления формирует ШИМ-сигналы управления транзистором силового преобразователя 2, обеспечивающие протекание тока по якорной цепи электродвигателя 3, соответствующего сигналам датчика момента и датчика скорости автомобиля. In normal operation, the excitation winding of the electric motor 3 flows, determined by the setting of the excitation current controller 4, and the control unit generates PWM control signals of the transistor of the power converter 2, ensuring the current flows through the armature circuit of the electric motor 3, corresponding to the signals of the torque sensor and the vehicle speed sensor.

При уменьшении до нуля сигнала датчика момента с последующим его возрастанием с другой полярностью происходит выключение транзистора 5 в силовом преобразователе 2 на время прохождения зоны нечувствительности сигналом датчика момента с последующим включением и переходом в режим ШИМ. За это время работавшие ключевые элементы регулятора возбуждения 4 выключаются, ток в обмотке возбуждения двигателя 3 спадает до нуля, затем включаются противоположные ключевые элементы регулятора возбуждения 4 и ток в обмотке возбуждения электродвигателя 3 нарастает до прежнего уровня, но с противоположной полярностью, что приводит к смене полярности момента, развиваемого электродвигателем 3. When the signal of the torque sensor decreases to zero, and then increases with a different polarity, the transistor 5 in the power converter 2 turns off for the duration of the dead zone by the signal of the torque sensor, followed by switching on and switching to PWM mode. During this time, the working key elements of the excitation controller 4 are turned off, the current in the excitation winding of the motor 3 drops to zero, then the opposite key elements of the excitation regulator 4 are turned on and the current in the excitation winding of the electric motor 3 rises to the previous level, but with the opposite polarity, which leads to a change polarity of the moment developed by the electric motor 3.

Таким образом, за счет того, что электродвигатель 3 выполнен с независимой обмоткой электромагнитного возбуждения, подключенной к выходным клеммам реверсивного регулятора возбуждения 4 (стандартная маломощная микросхема), удается сохранить всю полноту функциональных свойств электропривода усилителя рулевого управления, имея всего один транзистор 5 и диод 6 в силовом преобразователе 2, что, как минимум, в четыре раза снижает его стоимость и повышает надежность работы электропривода. Thus, due to the fact that the electric motor 3 is made with an independent electromagnetic excitation winding connected to the output terminals of the reversing excitation regulator 4 (standard low-power microcircuit), it is possible to preserve the full functionality of the power steering electric drive, having only one transistor 5 and diode 6 in the power converter 2, which at least four times reduces its cost and increases the reliability of the drive.

Claims

A power steering electric drive comprising a power source connected to the input terminals of a power transistor converter with corresponding sensors and a control unit, to the output terminals of which an anchor circuit of a direct current electric motor is connected, characterized in that the electric motor is made with an independent electromagnetic field winding connected to the output terminals reversible excitation controller, the input terminals of which are connected to the power source, and the power converter It contains a power transistor and a diode connected in series between the input terminals, and the transistor is turned on according to and the diode is opposite to the power source, while the output terminals of the power converter are the anode and cathode of the diode.