[实用新型]电机驱动式液压助力转向系统的控制装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及到一种电机驱动式液压助力转向控制系统的控制装置，属于汽车技术领域。

背景技术

传统液压助力式转向系统主要包括液压泵、方向盘输入轴、贮油罐、助力油缸等，采用发动机作为动力源，利用液压泵建立一定的压力，再经过控制阀来调整压力流的流量，根据车辆的行驶状态，控制转向系统。在车辆转向过程中，转向动作仍然由驾驶员完成，动力转向系统的油压只对转向起辅助作用，即利用油的压力帮助驾驶员完成转向动作，使之轻便、省力。但传统的液压助力转向系统在车辆行驶时不论是否转向，液压泵都在工作，能量消耗比较大，其助力特性不能随车速的变化而自由调节，无法兼顾车辆低速时的转向轻便性和高速时良好的转向路感。

实用新型内容

本实用新型的目的就是针对现有的液压助力转向系统存在的上述的缺点，提供一种既轻便、省力，节约能耗，能随车速的变化而自由调节的在一些大中型车辆上实现电控液压动力转向功能的电机驱动式液压助力转向系统的控制装置。

本实用新型的目的是这样实现的，电机驱动式液压助力转向系统的控制装置，包括液压泵、方向盘输入轴、贮油罐、助力油缸，其特征是设有直流电机、方向盘转矩传感器、车速传感器、控制单元，直流电机通过联轴机构直接驱动连接液压泵，方向盘转矩传感器和车速传感器分别安装在方向盘输入轴和车轮处与控制单元连接。

所述的控制单元设有由一个场效应晶体管(MOSFET)作为开关元件构成的驱动直流电机的驱动电路。

本实用新型结构新颖简单合理，生产制造容易，使用操作轻便、省力，节约能耗。主要采用直流电机作为动力源直接驱动液压泵，借助方向盘转矩传感器检测方向盘转矩的大小，借助车速传感器检测车辆的行驶速度，将其信号送入控制单元分析并控制动力源的电源电压和电流的大小，从而间接控制液压泵流量和压力，液压泵可根据需要通过转向阀提供给转向助力油缸相应流量和压力的液压油，从而推动转向机构实施转向。本实用新型采用电流控制方式来控制液压泵流量和压力属闭环控制，在车辆转向过程中，电控单元将根据转矩传感器和车速传感器的输入信号来确定直流电机的目标控制电流，由电流传感器实测的电枢电流信号构成反馈通道，使电流传感器反馈电流与目标电流的误差为零。这种控制方式的优点是控制精度高，抗干扰能力强。该电机驱动式液压助力转向控制系统保持了传统液压转向机构技术成熟和产品可靠的优越性，便于推广应用；而且，通过调节直流电机电流可以控制液压泵流量和压力，能够避免传统液压转向系统中发动机高速运行时液压泵流量过大导致的油液溢流现象，从而提高转向系统的能量效率和可靠性。此外，由直流电机控制和驱动的特点还便于实现动力转向系统的线传控制(Steering-By-Wire)，结合车速信号可以进一步实现转向力矩的非线性控制，在电动车辆领域具有广阔的应用前景。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2A是电动液压泵特性图；

图2B是直流电机速度特性图；

图3是直流电机电流控制系统框图；

图4A是直流电机等效结构示意图；

图4B是PWM输出电压波形图；

图5是电控单元的主程序控制框图；

图6是直流电机电流控制模块示意图。

图中：1方向盘、2方向盘转矩传感器、3转向阀、4止回阀、5小齿轮、6齿条、7贮油罐、8溢油阀、9液压泵、10控制单元、11直流电机、12车速传感器、13车轮、14助力油缸、15方向盘输入轴。

具体实施方式

方向盘转矩传感器2、转向阀3安装在方向盘1的方向盘输入轴15上，直流电机11通过联轴机构直接驱动连接液压泵9，车速传感器12安装车轮13处。液压泵9、溢油阀8连接贮油罐7，在液压泵9与助力油14缸的回路中设置溢油阀8、止回阀4，控制单元10设置一个场效应晶体管(MOSFET)作为开关元件构成的驱动直流电机的驱动电路。方向盘转矩传感器2和车速传感器12分别与控制单元10连接。方向盘输入轴15通过小齿轮5、齿条6连接车轮轴。

图1示意地表示，采用直流电机11作为动力源直接驱动液压泵9，借助一个方向盘转矩传感器2检测方向盘转矩的大小，借助车速传感器12检测车辆的行驶速度，将其信号送入控制单元10分析并控制动力源的电源电压和电流的大小，间接控制液压泵9输出的流量和压力，从而可以根据车辆的实际工况来控制由液压泵9通过转向阀3进入转向助力油缸14油液的流量和压力，给转向系统提供一个符合实际需要的助推力，满足车辆转向需要的同时又可以节能和提高效率。