智能電控液壓助力轉向系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種智能電控液壓助力轉向系統(tǒng)，驅動電機與轉向油泵相連接，液壓油箱的出油口與轉向油泵的進油口相連接；智能控制系統(tǒng)接入車輛檢測傳感器的檢測信號，智能控制系統(tǒng)還與驅動電機和步進電機相連接，由步進電機控制步進節(jié)流閥；轉向油泵的出油口與步進節(jié)流閥和控制主閥相連接；步進節(jié)流閥的出油口與液壓油箱的回油口相連接，控制轉向油泵為控制主閥提供的輸油量；控制主閥與轉向助力缸相連接，轉向油泵輸入給控制主閥的液壓油進入轉向助力缸。本發(fā)明的智能電控液壓助力轉向系統(tǒng)，具有可滿足不同車速下獲得不同的轉向要求、使駕駛員在汽車低速行駛時獲得較大助力、提高駕駛的舒適性和安全性等優(yōu)點。
【專利說明】智能電控液壓助力轉向系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種智能電控液壓助力轉向系統(tǒng)，尤其是一種用于汽車轉向控制的智能電控液壓助力轉向系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]目前，汽車轉向系統(tǒng)普遍采用傳統(tǒng)的電控液壓助力轉向系統(tǒng)，其結構形式如圖4所不。這種傳統(tǒng)的電控液壓助力轉向系統(tǒng)包括:驅動電機1、電磁離合器13、轉向油泵2、控制器14、液壓油箱5、電磁閥15、控制主閥7和轉向助力缸8 ;液壓油箱的出油口與所述轉向油泵的進油口相連接，所述驅動電機和電磁離合器相連接，所述電磁離合器與所述轉向油泵和所述控制器相連接；所述轉向油泵的出油口與所述電磁閥和所述控制主閥相連接并為這兩個閥門提供液壓油；所述控制器與所述電磁閥相連接，用于控制電磁閥的開關，以實現(xiàn)回油；所述轉向油泵為所述控制主閥提供液壓油，然后液壓油通過控制主閥進入轉向助力缸，由轉向助力缸在液壓油的控制下實現(xiàn)汽車的轉向助力控制。
[0003]傳統(tǒng)的電控液壓助力轉向系統(tǒng)設置了電磁閥和控制器。該電控液壓助力轉向系統(tǒng)的電磁閥由于電磁特性的限制，環(huán)境溫度不能超過80°C，而汽車發(fā)動機室的環(huán)境溫度往往超過80°C，這就造成了傳統(tǒng)的電控液壓助力轉向系統(tǒng)在實際使用過程中存在有故障率高、
可靠性差等缺陷。
【發(fā)明內容】
[0004]本發(fā)明是為避免上述已有技術中存在的不足之處，提供一種智能電控液壓助力轉向系統(tǒng)，以滿足不同車速下獲得不同的轉向要求、使駕駛員在汽車低速行駛時獲得較大助力。
[0005]本發(fā)明為解決技術問題采用以下技術方案。
[0006]智能電控液壓助力轉向系統(tǒng)，其結構特點是，包括驅動電機、轉向油泵、智能控制系統(tǒng)、步進電機、液壓油箱、步進節(jié)流閥、控制主閥和轉向助力缸；所述驅動電機與所述轉向油泵相連接，所述液壓油箱的出油口與所述轉向油泵的進油口相連接；所述智能控制系統(tǒng)接入車輛檢測傳感器的檢測信號，所述智能控制系統(tǒng)還與所述驅動電機和所述步進電機相連接，由步進電機控制步進節(jié)流閥；所述轉向油泵的出油口與所述步進節(jié)流閥和所述控制主閥相連接并為所述步進節(jié)流閥和所述控制主閥提供液壓油；所述步進節(jié)流閥的出油口與所述液壓油箱的回油口相連接，以通過回油量的控制來控制轉向油泵為控制主閥提供的輸油量；所述控制主閥與所述轉向助力缸相連接，轉向油泵輸入給所述控制主閥的液壓油進入所述轉向助力缸，為汽車提供轉向助力。
[0007]本發(fā)明的智能電控液壓助力轉向系統(tǒng)的結構特點也在于:
[0008]所述智能控制系統(tǒng)包括微處理器、驅動電機控制電路和步進電機控制電路，所述微處理器與車輛檢測傳感器相連接；所述車輛檢測傳感器包括車速傳感器、扭矩傳感器、汽車軸重傳感器和驅動電機電流傳感器。[0009]所述智能控制系統(tǒng)采用模糊控制系統(tǒng)。
[0010]與已有技術相比，本發(fā)明有益效果體現(xiàn)在:
[0011]本發(fā)明的智能電控液壓助力轉向系統(tǒng)，針對不同車速給出不同的助力特性，既滿足了低速工況下的大助力需求，又保證了高速工況下的路感，是當前液壓助力轉向系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。傳統(tǒng)的電控液壓助力轉向系統(tǒng)都采用電磁閥來調節(jié)系統(tǒng)的油壓和流量，而本發(fā)明采用新型的步進節(jié)流閥來調節(jié)系統(tǒng)提供給轉向助力缸的油壓和流量。與電磁閥相比，步進閥有如下特點:提高了滑閥的位置精度；以固定車速行駛時，執(zhí)行機構不消耗電力；行駛過程中，向執(zhí)行機構供給的電流被中斷時，轉向力不會因為滑閥位置的變動而發(fā)生快速變化，即系統(tǒng)出故障的情況下穩(wěn)定性好。
[0012]智能電控液壓助力轉向系統(tǒng)是汽車的重要組成部分，是為保證汽車在最適宜的狀態(tài)下調節(jié)驅動電機和步進節(jié)流閥，從而達到汽車液壓助力轉向系統(tǒng)工作在最低能耗上，這對駕駛舒適性和安全性都有較大的影響。
[0013]本發(fā)明的智能電控液壓助力轉向系統(tǒng)，具有可滿足不同車速下獲得不同的轉向要求、使駕駛員在汽車低速行駛時獲得較大助力、提高駕駛的舒適性和安全性等優(yōu)點。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明的智能電控液壓助力轉向系統(tǒng)的結構框圖。
[0015]圖2為本發(fā)明的智能電控液壓助力轉向系統(tǒng)的智能控制系統(tǒng)的結構框圖。
[0016]圖3為本發(fā)明的智能電控液壓助力轉向系統(tǒng)的智能控制系統(tǒng)采用模糊控制系統(tǒng)時的控制原理圖。
[0017]圖4為現(xiàn)有技術的電控液壓助力轉向系統(tǒng)的結構框圖。
[0018]圖1?圖4中標號為；1驅動電機,2轉向油泵,3智能控制系統(tǒng),31微處理器,32驅動電機控制電路，33步進電機控制電路，4步進電機，5液壓油箱，6步進節(jié)流閥，7控制主閥，8轉向助力缸，9車速傳感器，10扭矩傳感器，11汽車軸重傳感器，12驅動電機電流傳感器，13電磁離合器，14控制器，15電磁閥。
[0019]以下通過【具體實施方式】，并結合附圖對本發(fā)明作進一步說明。
【具體實施方式】
[0020]參見附圖1?附圖4，智能電控液壓助力轉向系統(tǒng)，其包括驅動電機1、轉向油泵2、智能控制系統(tǒng)3、步進電機4、液壓油箱5、步進節(jié)流閥6、控制主閥7和轉向助力缸8 ;所述驅動電機I與所述轉向油泵2相連接，所述液壓油箱5的出油口與所述轉向油泵2的進油口相連接；所述智能控制系統(tǒng)3接入車輛檢測傳感器的檢測信號，所述智能控制系統(tǒng)3還與所述驅動電機I和所述步進電機4相連接，由步進電機4控制步進節(jié)流閥6 ;所述轉向油泵2的出油口與所述步進節(jié)流閥6和所述控制主閥7相連接并為所述步進節(jié)流閥6和所述控制主閥7提供液壓油；所述步進節(jié)流閥6的出油口與所述液壓油箱5的回油口相連接，以通過回油量的控制來控制轉向油泵2為控制主閥7提供的輸油量；所述控制主閥7與所述轉向助力缸8相連接，轉向油泵2輸入給所述控制主閥7的液壓油進入所述轉向助力缸8，為汽車提供轉向助力。
[0021]所述智能控制系統(tǒng)包括微處理器31、驅動電機控制電路32和步進電機控制電路33，所述微處理器31與車輛檢測傳感器相連接；所述車輛檢測傳感器包括車速傳感器9、扭矩傳感器10、汽車軸重傳感器11和驅動電機電流傳感器12。
[0022]所述智能控制系統(tǒng)3采用模糊控制系統(tǒng)。
[0023]車速傳感器9、扭矩傳感器10、汽車軸重傳感器11和驅動電機電流傳感器12將測得的汽車的運行參數(shù)發(fā)送給微控制器31，由微控制器根據(jù)運行參數(shù)產生相應的控制信號，從而控制轉向油泵為控制主閥和轉向助力缸提供的輸油量，進而實現(xiàn)助力特性的調節(jié)和供
5口 O
[0024]本發(fā)明的智能電控液壓助力轉向系統(tǒng)，針對不同車速給出不同的助力特性，既滿足了低速工況下的大助力需求，又保證了高速工況下的路感，是當前電控液壓助力轉向系統(tǒng)的發(fā)展趨勢?，F(xiàn)行的電控液壓助力轉向系統(tǒng)都采用電磁閥來調節(jié)系統(tǒng)的油壓和流量，而本發(fā)明的電控液壓助力轉向系統(tǒng)推出了一種采用步進電機控制的節(jié)流閥的閥特性式的系統(tǒng)。與電磁閥相比，步進節(jié)流閥有如下特點:提高了滑閥的位置精度；以固定車速行駛時，執(zhí)行機構不消耗電力；行駛過程中，向執(zhí)行機構供給的電流被中斷時，轉向力不會因為滑閥位置的變動而發(fā)生快速變化，即系統(tǒng)出故障的情況下穩(wěn)定性好。傳統(tǒng)電控液壓助力轉向系統(tǒng)的電磁閥由于電磁特性的限制，環(huán)境溫度不能超過800 V，而汽車發(fā)動機室的環(huán)境溫度往往超過800°C，這就造成了實際使用中故障率高、可靠性差等缺陷。而步進節(jié)流閥能夠在1200°C以下的環(huán)境溫度中正常工作。由步進電機轉動停留的位置，定義步進閥各閥口的導通狀態(tài)。本發(fā)明的智能電控液壓助力轉向系統(tǒng)，具有結構簡單、性能穩(wěn)定、抗干擾能力強、環(huán)境溫度達到1200°C，能滿足車輛要求，并可輕易實現(xiàn)閉環(huán)控制，取代電液伺服閥控制器可靠性差、成本高等缺陷。
[0025]本發(fā)明對其控制器采用了智能化控制系統(tǒng)，是以車速、扭距傳感器為被控制量，以傳感器所獲得的車速、扭距狀態(tài)為檢測信號，以驅動電機和步進閥為被控器件。本發(fā)明改變傳統(tǒng)電控液壓助力轉向系統(tǒng)的工作模式，通過驅動電機和步進閥自動調整和控制液壓系統(tǒng)的壓力、流量，確保方向盤在最佳的狀態(tài)下工作，能滿足不同車速下獲得不同的轉向要求，并解決了汽車液壓助力轉向裝置將不受汽車發(fā)動機布局的限制，可徹底改變大型客車后置式發(fā)動機轉向系統(tǒng)布置難題。
[0026]如圖2為智能控制系統(tǒng)的框圖。微處理器采用采用TI公司的運動控制專用芯片TMS320LF2407 為核心控制 CPU。
[0027]LF2407型DSP芯片是一款高性能16位定點DSP，該系列DSP控制器將實時信號處理能力和控制器外設功能集于一身，特別適合于工業(yè)控制應用。其芯片供電電壓為3.3V,降低了控制器的功耗。高達40M1PS的執(zhí)行速度(工作最高頻率為40MEz)，片內有32K字的Flash程序存貯器，544字的DARAM和2K字的SARAM，可以外擴存貯器總共有:194K字空間，片內集成了看門狗(WDT);提供多達16路模擬輸入的10位A/D，最小轉換時間為375ns ；高達40個可單獨編程或復用的通用輸入/輸出引腳。具有低成本、低功耗、高速運算能力和高性能處理能力的優(yōu)點；同時有專用于電機控制的兩個事件管理模塊EVA與EVB模塊，非常適合于電機控制除此這外，LF2407還帶有CAN總線模塊，適合于汽車對數(shù)據(jù)傳送的要求。因此，該DSP芯片可以滿足作為此系統(tǒng)主控芯片的要求。
[0028]如圖3，檢測部分由車速傳感器、扭矩傳感器、重量傳感器構成。控制部分包括:1)LF2407及外圍電路；2)兩個變頻控制電路:驅動電機的變頻電路及步進節(jié)流閥的變頻電路，兩個電路均由驅動電路及主電路組成，主電路均采用IGBT。在實際應用中，以LF2407的事件管理器EVA用以控制驅動電機的調速、以事件管理器EVB用以控制步進閥。以車速、轉向盤轉矩為被控制量，以傳感器所獲得的車速、汽車軸重、轉向盤轉矩狀態(tài)為檢測信號，以驅動電機和步進閥為被控器件。
[0029]智能控制系統(tǒng)可采用模糊控制系統(tǒng)。模糊控制系統(tǒng)由模糊化、模糊推理、去模糊化三部分組成。采用模糊控制系統(tǒng)時，汽車液壓助力轉向系統(tǒng)模糊控制方式如圖3所示。模糊控制系統(tǒng)的輸入有四個:轉向盤轉矩信號、汽車車速信號、汽車軸重信號、電機電流信號。
[0030]本發(fā)明的種智能電控液壓助力轉向系統(tǒng),可解決大中型汽車轉向輕便性和靈敏性的矛盾，使駕駛員在汽車低速行駛時獲得較大助力，高速行駛時獲得較強的路感。本系統(tǒng)可根據(jù)車速傳感器提供的信號，經處理后輸出PWM的占空比來控制步進閥，以達到控制反力室壓力的目的。另外，在電機與動力轉向泵之間取消了電磁離合器，由電機控制電路根據(jù)轉向盤轉矩信號控制其驅動電機的變頻電路(LF2407的事件管理器EVA用以控制驅動電機的調速)，使動力轉向泵在不需要助力時停止工作，降低了能量消耗。試驗表明該系統(tǒng)能滿足不同車速下獲得不同的轉向要求，解決了我國汽車轉向系統(tǒng)制造業(yè)的難點。
【權利要求】
1.智能電控液壓助力轉向系統(tǒng)，其特征是，包括驅動電機(I)、轉向油泵(2)、智能控制系統(tǒng)(3)、步進電機(4)、液壓油箱(5)、步進節(jié)流閥(6)、控制主閥(7)和轉向助力缸(8);所述驅動電機(I)與所述轉向油泵(2)相連接，所述液壓油箱(5)的出油口與所述轉向油泵(2)的進油口相連接；所述智能控制系統(tǒng)(3)接入車輛檢測傳感器的檢測信號，所述智能控制系統(tǒng)(3 )還與所述驅動電機(I)和所述步進電機(4)相連接，由步進電機(4)控制步進節(jié)流閥(6);所述轉向油泵(2)的出油口與所述步進節(jié)流閥(6)和所述控制主閥(7)相連接并為所述步進節(jié)流閥(6)和所述控制主閥(7)提供液壓油；所述步進節(jié)流閥(6)的出油口與所述液壓油箱(5)的回油口相連接，以通過回油量的控制來控制轉向油泵(2)為控制主閥(7)提供的輸油量；所述控制主閥(7)與所述轉向助力缸(8)相連接，轉向油泵(2)輸入給所述主控制閥(7)的液壓油進入所述轉向助力缸(8)，為汽車提供轉向助力。
2.根據(jù)權利要求1所述的智能電控液壓助力轉向系統(tǒng)，其特征是，所述智能控制系統(tǒng)(3)包括微處理器(31)、驅動電機控制電路(32)和步進電機控制電路(33)，所述中央處理器(31)與車輛檢測傳感器相連接；所述車輛檢測傳感器包括車速傳感器(9)、扭矩傳感器(10 )、汽車軸重傳感器(11)和驅動電機電流傳感器(12 )。
3.根據(jù)權利要求1和2所述的智能電控液壓助力轉向系統(tǒng)，其特征是，所述智能控制裝置(3)采用模糊控制系統(tǒng)。
【文檔編號】B62D5/06GK103552598SQ201310530272
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年10月31日 優(yōu)先權日:2013年10月31日
【發(fā)明者】許國仁, 錢朝昆 申請人:合肥正威液壓科技有限公司