[發(fā)明專利]一種節(jié)能型智能電液轉(zhuǎn)向系統(tǒng)及控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010749093.3
• 申請日: 2020-07-30
• 公開（公告）號: CN111824251B
• 公開（公告）日: 2022-04-01
• 發(fā)明（設計）人: 董晴;劉亞輝;徐濤;劉玉龍;劉賀;陶書鑫
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學
• 主分類號: B62D5/04
• 分類號: B62D5/04;B62D5/06
• 代理公司: 北京紀凱知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11245
• 代理人: 孫楠

本發(fā)明屬于車輛控制技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種節(jié)能型智能電液轉(zhuǎn)向系統(tǒng)及其控制方法，包括轉(zhuǎn)向部、電動助力部、液壓部和控制部；轉(zhuǎn)向部包括依次連接的方向盤、轉(zhuǎn)向軸和轉(zhuǎn)向器，轉(zhuǎn)向軸上設有扭矩轉(zhuǎn)角傳感器，當方向盤帶動轉(zhuǎn)向軸轉(zhuǎn)動時，扭矩轉(zhuǎn)角傳感器檢測轉(zhuǎn)向軸的轉(zhuǎn)矩，并將其傳輸至控制部；控制部與電動助力部和液壓部相連，根據(jù)轉(zhuǎn)矩啟動電動助力部和/或液壓部；電動助力部和液壓部與轉(zhuǎn)向器連接，并用于對轉(zhuǎn)向器提供能量。其通過引入電動助力部，可以滿足不同強度的轉(zhuǎn)向動作中對助力功率的不同需求,充分發(fā)揮了電動助力部效率高的優(yōu)勢，使得液壓泵驅(qū)動電機能夠間歇工作，從而降低系統(tǒng)的總能耗。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種節(jié)能型智能電液轉(zhuǎn)向系統(tǒng)及控制方法，屬于車輛控制技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

新能源客車智能化技術(shù)的推廣應用對汽車產(chǎn)業(yè)的變革具有重大的社會意義。客車特別是城市公交客車行駛路線相對固定、行駛車速較低的特點為客車自動駕駛的實現(xiàn)奠定了良好基礎(chǔ)，更長的續(xù)航里程和更高的環(huán)保要求對客車的進一步節(jié)能提出了新的要求。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)不僅是新能源客車實現(xiàn)智能駕駛的關(guān)鍵子系統(tǒng)，同時也是其行駛過程中主要耗能部件之一。目前新能源客車普遍配備的電動泵式液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(Electro-hydraulicPower Steering System，簡稱EHPS)不僅無法實現(xiàn)車輛的橫向自動控制，同時由于該系統(tǒng)自身設計要求的限制，導致能量利用率過低。因此，開發(fā)新一代節(jié)能型智能電液轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是實現(xiàn)新能源客車智能化，以及進一步節(jié)能化的重要手段。

現(xiàn)有研究大多集中于電動泵式液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)節(jié)能性的研究，如公開號為CN206719320U的中國專利公開了一種商用車蓄能電動液壓混合式助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括高壓蓄能器以及并聯(lián)在轉(zhuǎn)向器入口處的低功率電動泵，用于滿足不同強度的轉(zhuǎn)向動作中對助力流量的不同需求，從而降低蓄能器中高壓液壓油的損失，減少主泵油電機在高負荷段的工作時間，從而降低系統(tǒng)的總能耗。但該發(fā)明仍然無法克服液壓助力轉(zhuǎn)向技術(shù)本身效率較低的缺點，且無法實現(xiàn)車輛的橫向主動控制。公開號為CN207328584U的中國專利公開了一種基于蓄能器的客車主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，通過蓄能器作為第二液壓回路輔助動力源，減輕了系統(tǒng)質(zhì)量，同時避免了采用多個液壓泵造成的能量浪費，并且可通過兩個液壓回路協(xié)調(diào)配合完成主動轉(zhuǎn)向功能。但該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復雜，且仍然無法克服液壓助力轉(zhuǎn)向技術(shù)本身效率較低、系統(tǒng)響應較差的缺點。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種節(jié)能型智能電液轉(zhuǎn)向系統(tǒng)及控制方法，其通過引入電動助力部，可以滿足不同強度的轉(zhuǎn)向動作中對助力功率的不同需求,充分發(fā)揮了電動助力部效率高的優(yōu)勢，使得液壓泵驅(qū)動電機能夠間歇工作，從而降低系統(tǒng)的總能耗。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：一種節(jié)能型智能電液轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，包括轉(zhuǎn)向部、電動助力部、液壓部和控制部；轉(zhuǎn)向部包括依次連接的方向盤、轉(zhuǎn)向軸和轉(zhuǎn)向器，轉(zhuǎn)向軸上設有扭矩轉(zhuǎn)角傳感器，當方向盤帶動轉(zhuǎn)向軸轉(zhuǎn)動時，扭矩轉(zhuǎn)角傳感器檢測轉(zhuǎn)向軸的轉(zhuǎn)矩，并將其傳輸至控制部；控制部與電動助力部和液壓部相連，根據(jù)轉(zhuǎn)矩啟動電動助力部和/或液壓部；電動助力部和液壓部與轉(zhuǎn)向器連接，并用于對轉(zhuǎn)向器提供能量。

進一步，啟動電動助力部和/或液壓部的標準為：當轉(zhuǎn)向軸的轉(zhuǎn)矩小于開始提供助力時的轉(zhuǎn)矩，則無需啟動電動助力部和液壓部；當轉(zhuǎn)向軸的轉(zhuǎn)矩大于開始提供助力時的轉(zhuǎn)矩并小于最大助力輸入轉(zhuǎn)矩時，啟動電動助力部；當轉(zhuǎn)向軸的轉(zhuǎn)矩大于最大助力輸入轉(zhuǎn)矩時，關(guān)閉電動助力部，啟動液壓部；當車輛連續(xù)轉(zhuǎn)向時，同時開啟電動助力部和液壓部。

進一步，電動助力部的輸出轉(zhuǎn)矩為：

其中，T_m為電動助力部的輸出轉(zhuǎn)矩；T_d為轉(zhuǎn)向軸的轉(zhuǎn)矩；T₀為開始提供助力時轉(zhuǎn)矩；T_max為最大電動助力輸入轉(zhuǎn)矩，T_t為電動助力部能提供的最大轉(zhuǎn)矩，k為助力特性曲線斜率。