[發明專利]電動液壓助力轉向油泵雙電機驅動裝置

在審

• 申請號: 201310537598.3
• 申請日: 2013-11-04
• 公開（公告）號: CN103625544A
• 公開（公告）日: 2014-03-12
• 發明（設計）人: 施國標;王帥
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: B62D5/04
• 分類號: B62D5/04;B62D5/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

所屬技術領域

本發明屬汽車部件技術領域，具體涉及一種車用電動液壓助力轉向系統的油泵雙電機驅動裝置。

背景技術

包括純電動汽車、混合動力汽車、燃料電池汽車在內的新能源汽車技術快速發展的同時，動力電池壽命及成本、續駛里程等電動汽車產業化瓶頸問題還沒有得到徹底解決，因此迫切需要對電動汽車轉向、制動、空調等各種電動化部件進行節能設計和控制，以減少各個部件對動力電池的電能消耗，增加電動汽車的續駛里程，提高動力電池的使用壽命。

盡管油電混合動力汽車還布置有發動機，但是這類汽車為降低能量消耗存在停車關發動機和低速關發動機工況，要求轉向、制動、空調等部件實現電動化；而對于傳統動力汽車，從易于駕駛和安全性方面考慮，理想的操縱狀態是低速時轉向輕快，高速時有適當的手感且運行平穩，傳統的液壓動力轉向系統助力大小依賴于發動機轉速，其固定的放大倍率難以滿足轉向特性要求，且轉向油泵持續工作使得能耗較高。

電動助力轉向（Electric?Power?Steering,EPS）具有節能、環保、安全等諸多優點，是當前助力轉向電動化的研究熱點。但電動助力轉向由于受到現有整車電壓體制（DC12V、DC24V）的限制，當整車前軸負荷較大時為了達到轉向輕便的目的，助力電機的電流會很大，有時甚至要超過100A，這對助力轉向系統的性能、可靠性等帶來很多不利影響。對電動汽車而言，雖然EPS系統也可以采用動力電池（最高可達DC388V）供電，但是過高的電壓導致電機的電流過?。ㄞD向助力電機一般小于2KW），不利于通過電流的控制實現對助力電機輸出力矩的控制。另外，EPS的轉向阻力完全經機械傳動裝置來傳遞，導致對機械傳動機構強度和剛度的要求極高，當汽車前軸負荷較大時，如采用電動助力轉向不僅轉向機構過于龐大，而且系統的慣性也很大。相比之下液壓助力轉向的轉向阻力主要經液壓傳動裝置傳遞，液壓傳動具有功率密度大、空間小布置靈活、傳遞均勻平穩，負載變化時速度較穩定等優勢。因此前軸負荷較大的電動商用車難以采用電動助力轉向，現有技術下只能采用液壓助力轉向。

目前國內電動客車、電動貨車以及部分前軸負荷較大的電動轎車均采用電動液壓助力轉向系統（Electric-hydraulic?Power?Steering?System,EHPS），其中轉向油泵采用電機驅動，但是存在以下問題：

①電動汽車轉向油泵由單交流異步電機驅動，動力電池電能要經過多次能量轉換（蓄電池—DC/AC逆變器—交流異步電機—油泵）才能轉換成用于轉向助力的液壓能，整個系統效率低于70%，能量損失大；

②當原地停車和高速直線行駛時，并不需要轉向助力，但電動汽車的轉向油泵在汽車起動后便一直工作，即使不需要助力時交流異步電機也一直在高速運轉，消耗了電動汽車中寶貴的電能，浪費了約占液壓助力轉向系統能量消耗的60%的能量；

③電動汽車采用的轉向油泵還是傳統汽車的轉向油泵，油泵轉速在600r/min—800r/min以上后，油泵的流量特性基本保持不變，即使控制系統引入車速信號，無法獲得隨車速變化的流量特性來提高汽車高速行駛時的操縱穩定性；

④當車輛出現故障高壓斷電后，轉向油泵停止工作，液壓助力轉向失效，因此高壓斷電對轉向助力有影響，存在安全隱患。

發明內容

針對上述問題，本發明目的在于提供一種高效節能、轉向特性好、利于電動控制的新型電動油泵式液壓助力轉向結構，發明了電動液壓助力轉向油泵雙電機驅動裝置。

為了實現上述發明目的，該新型電動油泵式液壓助力轉向系統主要包括以下結構：

（一）直流無刷與有刷雙電機驅動裝置，經帶傳動實現雙電機的動力耦合輸出，通過控制雙電機的轉速和轉矩等工作狀態，滿足轉向助力的需求；

（二）電動液壓助力系統中的轉向油泵，用于將雙電機輸出的機械能轉化為液壓助力轉向所需要的液壓能，其轉速的大小直接影響流量進而決定液壓缸內的壓強。