專利名稱：變頻控制變扭矩電動(dòng)液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種汽車用的液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，特別是涉及一種用在混合動(dòng)力車上的變頻控制變扭矩電動(dòng)液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
大中型客車一般都有載荷重的特點(diǎn)，傳統(tǒng)的機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)滿足不了要求，故普遍采用液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向輕便及轉(zhuǎn)向穩(wěn)定。液壓式助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)由轉(zhuǎn)向油罐、轉(zhuǎn)向油泵、動(dòng)力轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向管路等部件組成。當(dāng)方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)油泵將來(lái)自轉(zhuǎn)向油罐的低壓油變成高壓油，經(jīng)轉(zhuǎn)向管路進(jìn)入動(dòng)力轉(zhuǎn)向器中，推動(dòng)動(dòng)力轉(zhuǎn)向器動(dòng)作，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)液壓轉(zhuǎn)向助力。但液壓式助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)需要大幅消耗發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力，使得其整體效率低。 隨著新能源車輛的發(fā)展，如混合動(dòng)力車(包括混合動(dòng)力城市客車、混合動(dòng)力汽車等)，傳統(tǒng)的液壓式助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)已無(wú)法全面滿足混合動(dòng)力車的轉(zhuǎn)向需求?；旌蟿?dòng)力車是指擁有至少兩種動(dòng)力源，使用其中一種或多種動(dòng)力源提供部分或者全部動(dòng)力的車輛。目前，混合動(dòng)力車多半采用傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)和電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源，通過(guò)混合使用熱能和電力兩套系統(tǒng)開動(dòng)汽車。由于混合動(dòng)力系統(tǒng)具有怠速停機(jī)功能，使車輛在滿足條件停車時(shí)會(huì)自動(dòng)關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)，以達(dá)到更好的節(jié)油效果，但關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)使液壓式助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)停止工作。且傳統(tǒng)的液壓式助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)助力特性單一,助力不能隨著車速的變化而變化,在使用過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)汽車在原地轉(zhuǎn)向時(shí)助力不足，高速時(shí)轉(zhuǎn)向助力偏大，其在混合動(dòng)力車上使用時(shí)無(wú)法滿足工況工作要求。

實(shí)用新型內(nèi)容鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種變頻控制變扭矩電動(dòng)液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，該轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在混合動(dòng)力車怠速停機(jī)時(shí)仍能正常工作。為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本實(shí)用新型提供一種變頻控制變扭矩電動(dòng)液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，包括轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電控單元、發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元、方向盤轉(zhuǎn)速傳感器、車速傳感器、轉(zhuǎn)向油罐、轉(zhuǎn)向油泵以及動(dòng)力轉(zhuǎn)向器，所述方向盤轉(zhuǎn)速傳感器與轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電控單元連接，所述車速傳感器通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元與轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電控單元連接，還包括供電電源、主控制器、轉(zhuǎn)向電機(jī)以及轉(zhuǎn)向電機(jī)控制器，所述主控制器、轉(zhuǎn)向電機(jī)控制器均與轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電控單元連接，所述供電電源與主控制器連接，所述主控制器與轉(zhuǎn)向電機(jī)控制器連接，所述轉(zhuǎn)向電機(jī)控制器與轉(zhuǎn)向電機(jī)連接，所述轉(zhuǎn)向電機(jī)與轉(zhuǎn)向油泵連接。進(jìn)一步地，還包括CAN模塊、信號(hào)處理電路模塊和運(yùn)算放大電路模塊，所述發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元通過(guò)CAN模塊與轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電控單元連接，所述方向盤轉(zhuǎn)速傳感器通過(guò)信號(hào)處理電路模塊與轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電控單元連接，所述轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電控單元通過(guò)運(yùn)算放大電路模塊接收轉(zhuǎn)向電機(jī)的轉(zhuǎn)速反饋信號(hào)。優(yōu)選地，所述轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電控單元的主芯片為TMS320F28035，電源處理芯片為L(zhǎng)M2575 或 LM1117。[0008]優(yōu)選地，所述CAN模塊的主芯片為MCP2551。進(jìn)一步地，所述轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電控單元、主控制器、轉(zhuǎn)向電機(jī)控制器、CAN模塊、信號(hào)處理電路模塊以及運(yùn)算放大電路模塊都設(shè)在一 PCB板上。優(yōu)選地，所述PCB板空余部分覆有銅。 進(jìn)一步地，所述供電電源為動(dòng)力鋰電池或超級(jí)電容。如上所述，本實(shí)用新型涉及的變頻控制變扭矩電動(dòng)液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，具有以下有益效果該變頻控制變扭矩電動(dòng)液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)采用轉(zhuǎn)向電機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向油泵工作，并由混合動(dòng)力車的動(dòng)力鋰電池或超級(jí)電容給轉(zhuǎn)向電機(jī)供電，使得在混合動(dòng)力車怠速停車時(shí)，該轉(zhuǎn)向系統(tǒng)仍能正常工作，且降低了發(fā)動(dòng)機(jī)的附加能耗，進(jìn)一步降低混合動(dòng)力車的總體油耗。同時(shí)，該轉(zhuǎn)向系統(tǒng)通過(guò)車速傳感器和方向盤傳感器獲取車速信號(hào)和方向盤轉(zhuǎn)速信號(hào)，并根據(jù)·這兩個(gè)信號(hào)來(lái)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)向電機(jī)的轉(zhuǎn)速，即實(shí)現(xiàn)可變助力，轉(zhuǎn)向助力隨著車速的變化而變化，克服傳統(tǒng)液壓助力系統(tǒng)轉(zhuǎn)向的單一性和能耗大的缺陷。對(duì)轉(zhuǎn)向電機(jī)采用變扭矩控制方式，提高了車輛的操控穩(wěn)定性。

圖I為本實(shí)用新型變頻控制變扭矩電動(dòng)液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的整體框圖。圖2為本實(shí)用新型變頻控制變扭矩電動(dòng)液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的硬件框圖。
具體實(shí)施方式
以下由特定的具體實(shí)施例說(shuō)明本實(shí)用新型的實(shí)施方式，熟悉此技術(shù)的人士可由本說(shuō)明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本實(shí)用新型的其他優(yōu)點(diǎn)及功效。須知，本說(shuō)明書所附圖式所繪示的結(jié)構(gòu)、比例、大小等，均僅用以配合說(shuō)明書所揭示的內(nèi)容，以供熟悉此技術(shù)的人士了解與閱讀，并非用以限定本實(shí)用新型可實(shí)施的限定條件，故不具技術(shù)上的實(shí)質(zhì)意義，任何結(jié)構(gòu)的修飾、比例關(guān)系的改變或大小的調(diào)整，在不影響本實(shí)用新型所能產(chǎn)生的功效及所能達(dá)成的目的下，均應(yīng)仍落在本實(shí)用新型所揭示的技術(shù)內(nèi)容得能涵蓋的范圍內(nèi)。同時(shí)，本說(shuō)明書中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“一”等的用語(yǔ)，亦僅為便于敘述的明了，而非用以限定本實(shí)用新型可實(shí)施的范圍，其相對(duì)關(guān)系的改變或調(diào)整，在無(wú)實(shí)質(zhì)變更技術(shù)內(nèi)容下，當(dāng)亦視為本實(shí)用新型可實(shí)施的范疇。如圖I所示，本實(shí)用新型提供一種變頻控制變扭矩電動(dòng)液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，包括轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電控單兀I、發(fā)動(dòng)機(jī)電控單兀11、方向盤轉(zhuǎn)速傳感器2、車速傳感器3、轉(zhuǎn)向油罐4、轉(zhuǎn)向油泵5以及動(dòng)力轉(zhuǎn)向器6，所述方向盤轉(zhuǎn)速傳感器2與轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電控單元I連接，所述車速傳感器3通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元11與轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電控單元I連接，還包括供電電源7、主控制器
8、轉(zhuǎn)向電機(jī)10以及轉(zhuǎn)向電機(jī)控制器9，所述主控制器8、轉(zhuǎn)向電機(jī)控制器9均與轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電控單元I連接，所述供電電源7與主控制器8連接，所述主控制器8與轉(zhuǎn)向電機(jī)控制器9連接，所述轉(zhuǎn)向電機(jī)控制器9與轉(zhuǎn)向電機(jī)10連接，所述轉(zhuǎn)向電機(jī)10與轉(zhuǎn)向油泵5連接。所述轉(zhuǎn)向油罐4的輸出端與轉(zhuǎn)向油泵5的輸入端連接,轉(zhuǎn)向油泵5的輸出端與動(dòng)力轉(zhuǎn)向器6的輸入端連接，動(dòng)力轉(zhuǎn)向器6的輸出端與轉(zhuǎn)向油管4的輸入端連接。優(yōu)選地，所述供電電源7為動(dòng)力鋰電池或超級(jí)電容。[0019]進(jìn)一步地，見圖2，還包括CAN模塊12、信號(hào)處理電路模塊13和運(yùn)算放大電路模塊14，所述發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元11通過(guò)CAN模塊12與轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電控單元I連接，所述方向盤轉(zhuǎn)速傳感器2通過(guò)信號(hào)處理電路模塊13與轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電控單元I連接，所述轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電控單元I通過(guò)運(yùn)算放大電路模塊14接收轉(zhuǎn)向電機(jī)10的轉(zhuǎn)速反饋信號(hào)。CAN是控制器局域網(wǎng)絡(luò)(Controller Area Network)的簡(jiǎn)稱,是國(guó)際上應(yīng)用最廣泛的現(xiàn)場(chǎng)總線之一。CAN模塊是一款對(duì)整車各電子控制裝置之間實(shí)現(xiàn)通訊數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的只能電控設(shè)備，從而使整車實(shí)現(xiàn)車載電控裝置區(qū)域性網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)。在車輛電源啟動(dòng)后，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電控單元I保持與發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元11、轉(zhuǎn)向電機(jī)控制器9的CAN總線通信。方向盤轉(zhuǎn)速信號(hào)由方向盤轉(zhuǎn)速傳感器2收集，并通過(guò)信號(hào)處理電路模塊13傳輸給轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電控單元I ;車速信號(hào)由車速傳感器3收集，并傳輸給發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元11，再通過(guò)CAN模塊12傳輸給轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電控單元I。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電控單元I獲取方向盤轉(zhuǎn)速信號(hào)和車速信號(hào)并進(jìn)行處理(即根據(jù)車速和方向盤轉(zhuǎn)速來(lái)控制轉(zhuǎn)向電機(jī)10的轉(zhuǎn)速變化，實(shí)現(xiàn)可變助力)，再將處理后的信息傳輸給主控制器8，主控制器8將動(dòng)力鋰電池或超級(jí)電容中的電力傳輸?shù)睫D(zhuǎn)向電機(jī)控制器9中，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向電機(jī)10工作。轉(zhuǎn)向電機(jī)10驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向油泵5，將來(lái)自轉(zhuǎn)向油罐4的低壓油變成高壓油，經(jīng)轉(zhuǎn)向管路進(jìn)入動(dòng)力轉(zhuǎn)向器6中，推 動(dòng)動(dòng)力轉(zhuǎn)向器6，從而實(shí)現(xiàn)液壓轉(zhuǎn)向助力。該變頻控制變扭矩電動(dòng)液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在混合動(dòng)力車怠速停車時(shí)，該轉(zhuǎn)向系統(tǒng)仍能正常工作，降低了發(fā)動(dòng)機(jī)的附加能耗，進(jìn)一步降低混合動(dòng)力車的總體油耗。且轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電控單元I根據(jù)方向盤轉(zhuǎn)速信號(hào)和車速信號(hào)實(shí)時(shí)控制轉(zhuǎn)向電機(jī)10的轉(zhuǎn)速，對(duì)轉(zhuǎn)向電機(jī)10采用變扭矩控制方式，轉(zhuǎn)向電機(jī)10轉(zhuǎn)速越高，轉(zhuǎn)向油泵5的流量越大，相應(yīng)產(chǎn)生的助力也越大，實(shí)現(xiàn)可變助力，提高車輛的操控穩(wěn)定性，并克服傳統(tǒng)液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)單一性和能耗大的缺陷。優(yōu)選地，所述轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電控單元I的主芯片為TMS320F28035，電源處理芯片為L(zhǎng)M2575或LMl117。所述CAN模塊12的主芯片為MCP2551，提高轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的處理速度與尋址能力，且具有更強(qiáng)的EMC抗干擾能力。進(jìn)一步地，所述轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電控單元I、主控制器8、轉(zhuǎn)向電機(jī)控制器9、CAN模塊12、信號(hào)處理電路模塊13以及運(yùn)算放大電路模塊14都設(shè)在一 PCB板上。優(yōu)選地，所述PCB板空余部分覆有銅，增加抗干擾能力。整個(gè)PCB板布置合理，電源與地線設(shè)置去耦電容，模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)共地處理。本實(shí)施例中，轉(zhuǎn)向電機(jī)10采用小型三相變頻電機(jī)，電機(jī)的額定功率5. 5KW ;額定電壓3相AC220V ;額定電流20. 3A ;額定轉(zhuǎn)速1440RPM ;額定頻率50Hz。且轉(zhuǎn)向油泵5的參數(shù)為排量15ml/r ;流量201/min ;最大壓力14MPa。該轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中轉(zhuǎn)向電機(jī)控制器9參數(shù)為輸入電壓范圍450-700VDC ;額定輸出電流13A ;最大輸出電流30A ;輸出頻率范圍0-600Hz ;適配功率6KW。綜上所述，本實(shí)用新型涉及的變頻控制變扭矩電動(dòng)液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)采用轉(zhuǎn)向電機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向油泵工作，并由混合動(dòng)力車的動(dòng)力鋰電池或超級(jí)電容給轉(zhuǎn)向電機(jī)供電，使得在混合動(dòng)力車怠速停車時(shí)，該轉(zhuǎn)向系統(tǒng)仍能正常工作，且降低了發(fā)動(dòng)機(jī)的附加能耗，進(jìn)一步降低混合動(dòng)力車的總體油耗。同時(shí)，該轉(zhuǎn)向系統(tǒng)通過(guò)車速傳感器和方向盤轉(zhuǎn)速傳感器獲取車速信號(hào)和方向盤轉(zhuǎn)速信號(hào)，并根據(jù)這兩個(gè)信號(hào)來(lái)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)向電機(jī)的轉(zhuǎn)速，即實(shí)現(xiàn)可變助力，轉(zhuǎn)向助力隨著車速的變化而變化，克服傳統(tǒng)液壓助力系統(tǒng)轉(zhuǎn)向的單一性和能耗大的缺陷。對(duì)轉(zhuǎn)向電機(jī)采用變扭矩控制方式，提高了車輛的操控穩(wěn)定性。所以，本實(shí)用新型有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點(diǎn)而具高度產(chǎn)業(yè)利用價(jià)值。上述實(shí)施例僅例示性說(shuō)明本實(shí)用新型的原理及其功效，而非用于限制本實(shí)用新型。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本實(shí)用新型的精神及范疇下，對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行 修飾或改變。因此，舉凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者在未脫離本實(shí)用新型所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本實(shí)用新型的權(quán)利要求所涵蓋。
權(quán)利要求1.一種變頻控制變扭矩電動(dòng)液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng),包括轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電控單兀(I)、發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元(11)、方向盤轉(zhuǎn)速傳感器(2)、車速傳感器(3)、轉(zhuǎn)向油罐(4)、轉(zhuǎn)向油泵(5)以及動(dòng)力轉(zhuǎn)向器(6)，所述方向盤轉(zhuǎn)速傳感器(2)與轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電控單元(I)連接，所述車速傳感器(3)通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元(11)與轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電控單元(I)連接，其特征在于還包括供電電源(7)、主控制器(8)、轉(zhuǎn)向電機(jī)(10)以及轉(zhuǎn)向電機(jī)控制器(9)，所述主控制器(8)、轉(zhuǎn)向電機(jī)控制器(9)均與轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電控單元(I)連接，所述供電電源(7)與主控制器(8)連接，所述主控制器(8 )與轉(zhuǎn)向電機(jī)控制器(9 )連接，所述轉(zhuǎn)向電機(jī)控制器(9 )與轉(zhuǎn)向電機(jī)(10 )連接，所述轉(zhuǎn)向電機(jī)(10)與轉(zhuǎn)向油泵(5)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的變頻控制變扭矩電動(dòng)液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于還包括CAN模塊(12 )、信號(hào)處理電路模塊(13)和運(yùn)算放大電路模塊(14 )，所述發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元(11)通過(guò)CAN模塊(12 )與轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電控單元(I)連接，所述方向盤轉(zhuǎn)速傳感器(2 )通過(guò)信號(hào)處理電路模塊(13)與轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電控單元(I)連接，所述轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電控單元(I)通過(guò)運(yùn)算放大電路模塊(14)接收轉(zhuǎn)向電機(jī)(10)的轉(zhuǎn)速反饋信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的變頻控制變扭矩電動(dòng)液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于所述轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電控單元(I)的主芯片為TMS320F28035，電源處理芯片為L(zhǎng)M2575或LM1117。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的變頻控制變扭矩電動(dòng)液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于所述CAN模塊(12)的主芯片為MCP2551。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的變頻控制變扭矩電動(dòng)液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于所述轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電控單兀(I)、主控制器(2)、轉(zhuǎn)向電機(jī)控制器(9)、CAN模塊(12)、信號(hào)處理電路模塊(13)以及運(yùn)算放大電路模塊(14)都設(shè)在一 PCB板上。
6.根據(jù)權(quán)利要求6所述的變頻控制變扭矩電動(dòng)液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于所述PCB板空余部分覆有銅。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的變頻控制變扭矩電動(dòng)液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于所述供電電源(7)為動(dòng)力鋰電池或超級(jí)電容。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種變頻控制變扭矩電動(dòng)液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，包括轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電控單元、發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元、方向盤轉(zhuǎn)速傳感器、車速傳感器、轉(zhuǎn)向油罐、轉(zhuǎn)向油泵以及動(dòng)力轉(zhuǎn)向器，所述方向盤轉(zhuǎn)速傳感器與轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電控單元連接，所述車速傳感器通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元與轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電控單元連接，還包括供電電源、主控制器、轉(zhuǎn)向電機(jī)以及轉(zhuǎn)向電機(jī)控制器，所述主控制器、轉(zhuǎn)向電機(jī)控制器均與轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電控單元連接，所述供電電源與主控制器連接，所述主控制器與轉(zhuǎn)向電機(jī)控制器連接，所述轉(zhuǎn)向電機(jī)控制器與轉(zhuǎn)向電機(jī)連接，所述轉(zhuǎn)向電機(jī)與轉(zhuǎn)向油泵連接。該變頻控制變扭矩電動(dòng)液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)采用轉(zhuǎn)向電機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向油泵工作，在混合動(dòng)力車怠速停車時(shí)仍能正常工作。
文檔編號(hào)B62D6/00GK202728330SQ20122034461
公開日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2012年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月16日
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