[发明专利]重型车辆电控液压转向系统及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及汽车转向技术领域，尤其涉及一种重型车辆电控液压转向系统及其控制方法。

背景技术

目前国内外汽车制造企业生产的重型车辆均采用具有固定助力特性的液压助力转向系统，此类转向系统的助力特性由伺服转阀的结构参数及油泵的供油量决定，无法解决低速转向轻便性和高速转向稳定性之间的矛盾；而且液压助力系统的耗能较大，约占整车油耗的3%。

近年来，随着电子技术在汽车转向系统中的不断应用，出现了电控液压助力转向、电动液压转向和电动助力转向等新型转向系统。专利“汽车电控液压助力转向系统”（CN200320118460.1）采用步进电机来调节旁通阀的节流孔大小，以控制进入转向控制阀的液压油流量，这种方案一定程度上解决了汽车高速转向盘“发飘”的问题，但是由于在汽车运行过程中转向油泵始终在运转，转向系统的能耗不能降低；专利“电机驱动式液压助力转向系统的控制装置”（CN200720034596.2）采用直流电机直接驱动油泵，根据转角和车速信号控制油泵转速，该装置能在汽车高速的时候降低转向油缸的工作压力，减少转向助力，可保证高速行驶时的转向操纵稳定性，而且不转向时，油泵以很低的速度运转，能耗很低，但由于该装置所需的大功率电动泵技术瓶颈和高成本问题难以解决，故不适用于重型车辆；专利“电动助力转向系统”（CN200680051114.2）采用电动机直接驱动转向器助力，助力的大小由转向盘输入扭矩和车速决定，该方案能很好地兼顾轻便性和操稳性，而且按需助力即有输入扭矩时才助力，所以能耗也很低，此系统广泛应用于乘用车，但是重型车辆的转向轮负荷很大，相应的转向阻力矩也很大，如果采用电动助力转向系统，所需的大功率助力电动机存在技术瓶颈，而且重型车辆的24V电气系统也不能支持大功率的电动机，因此限制了电动助力转向系统在重型车辆上的应用。

综上所述，现有转向系统存在如下技术问题：液压助力转向系统不能兼顾转向轻便性和操纵稳定性且能耗高，基于旁通阀节流孔调节的电控液压转向系统不能解决能耗高的问题，基于电动泵的电动液压助力转向系统和电动助力转向系统不能满足重型车辆对高转向功率的要求。

有鉴于此，有必要提出了一种重型车辆电控液压转向系统及其控制方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种重型车辆电控液压转向系统及其控制方法。

本发明的一种重型车辆电控液压转向系统，所述系统包括依次连接的发动机、转差式电磁离合器、转向油泵、转向阀和动力缸，所述转向阀通过转角传感器与转向盘相连，所述系统还包括与转差式电磁离合器和转角传感器相连的电子控制单元。

作为本发明的进一步改进，所述转差式电磁离合器包括主动轴、位于主动轴上的主动轮、从动轴、位于从动轴上的从动轮，所述从动轮上设有若干线圈，所述从动轴上设有电刷和霍尔传感器。

作为本发明的进一步改进，所述发动机上设有曲轴皮带轮，所述转向油泵上设有输入轴，所述发动机的曲轴皮带轮与转差式电磁离合器的主动轮相连，所述转向油泵的输入轴与转差式电磁离合器的从动轴刚性连接。

作为本发明的进一步改进，所述霍尔转速传感器包括若干与转差式电磁离合器的从动轴同步转动的若干磁极和固定设置的霍尔元件。

作为本发明的进一步改进，所述电子控制单元包括相连的PID运算器和驱动器。

作为本发明的进一步改进，所述动力缸内设有齿条或齿扇摇臂轴、以及活塞，所述齿条或齿扇摇臂轴与转向阀相连。

相应地，一种重型车辆电控液压转向系统的控制方法，所述方法为：

电子控制单元根据转向角速度和车速信号计算出油泵目标转速；

将油泵目标转速与油泵实际转速的差值送入PID运算器；

PID运算器的运算结果控制转差式电磁离合器中线圈电流大小，从而控制转向油泵转速。

作为本发明的进一步改进，所述方法还包括：

电子控制单元实时采集转向油泵的实际转速，用于闭环控制。

本发明的有益效果是：本发明重型车辆电控液压转向系统及其控制方法在车辆原地转向或低速转向时，使电磁离合器完全接合，转向油泵随发动机高速运转，从而提供较大的助力，满足低速转向轻便性的要求；在车辆高速转向时，电磁离合器部分接合，转向油泵低速运转，提供较小的助力，满足高速时的操纵稳定性要求，此时发动机的负荷降低，其功耗也有所降低；在不转向时，ECU输出极小电流，使转向油泵以极低的转速运转，从而大大地降低发动机的功耗。