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一种重型车辆电磁离合器转向助力控制系统及控制方法(一)

发布时间:2016年11月10日

 

技术领域:本发明涉及重型车辆底盘转向系统与电磁电路领域,特别是涉及应用于重型车辆新型电磁离合器式液压助力转向系统 (E-ECHPS)的转向主力控制系统及控制方法技术。
 
背景技术:传统液圧助力转向系统(HPS),转向泵直接由发动机驱动,是一种设计简单、易于实现的转向助力系统,从一定程度上减轻了驾驶员转向时的负担,但是其助力不可调,仅仅与发动机转速成正相关,低速时转向助力过小,高速时转向助力过大,同时因为产生了多余的助力,使得一部分能耗浪费。电动液压助力系统(EHPS),转向泵由一个独立的电动机驱动,而其输入电流的大小由控制单元决定,克服了HPS的转向不可调,可以做到在低速时助力较大,高速时助力较小,减少了多余的能耗,但是因为成本与系统安全等问题,在重型车辆上应用有限。
前,电磁转差离合器(ESC)多分为励磁式电磁转差离合器和永磁式电磁转差离合器两种,因为励磁式转差离合器的控制环节较为简单,故该种形式应用较为广泛。车辆在行驶过程中,助力转向系统同时兼顾低速时的转向轻使和高速时的行驶路感,在传统的液压助力转向系统 (HPS)上,因为其助力只跟发动机转速有关,所以无法达到同时兼顾二者的作用。而车辆在行驶过程中,低速时转向系统助力过小就会导致驾驶员转向费力,高速时转向系统助力过大,又会造成驾驶员对路感的丧失,不利于在高速状态下转向时的车辆稳定和行驶安全。
重型车辆的电磁转差离合器的电控液圧助力转向系统(E-ECHPS)介于 HPS于EHPS 之间,运电磁转差离合器(ESC) 的转差特性,原本 HPS浪费的能进行收,并可依照EHPS 的控制方式对输出助力进行可调变换,同时于转向阻力矩大小相关,以达到设计所需要的指标。新型转向系统 E-ECHPS采用励磁式电磁转差离合器作为动力装置,通过改变输入到励磁式ESC中的电流大小,就可让助力随车速的改变发生与传统系统不一样的变化,从而兼顾到低速时的转向轻便和高速时的路感。
 
发明内容:为了解决上述车辆在行驶过程中,低速时转向系统助力过小就会导致驾驶员转向费力,高速时转向系统助力过大,又会造成驾驶员对路感的丧失,不利于在高速状态下转向时的车辆稳定和行驶安全等问题,本发明给E-ECHPS助力转向系统励磁式ESC提供一种在正常行驶车速下的转向助力控制系统及控制方法,通过改变励磁电路的电流大小,进而改变助力大小,从而达到兼顾低速时的驾驶员转向轻便和高速时的驾驶员方向盘路感的作用。
采用的技术方案如下:重型车辆电磁离合器转向助力控制系统包括电磁转差离合器, 控制单元,轮速传感器,扭矩传感器,压力传感器,供电电路。轮速传感器、扭矩传感器以及圧力传感器均与控制单元的输入端相连接,控制单元的输出端与供电电路相连接,供电电路与电磁转差离合器相串联,电磁转差离合器设置在发动机与转向泵之间;轮速传感器于获取轮速,扭矩传感器用于获取方向盘扭矩,压力传感器于获取液压缸内部压力信号,控制单元根据轮速传感器、扭矩传感器以及压力传感器提供的信息,计算得出转向力矩 Ta、助力斜率系数k、助力电流I助力电流输出给供电电路;供电电路包括供电电源和输电线路,供电电路根据助力电流I,的大小输出相应的励磁电流I给电磁转差离合器;电磁转差离合器根据励磁电流I大小输出转速信息至转向泵。
优选地,轮速传感器安装于车轮轴上,扭矩传感器安装于方向盘转动杆上,压力传感器安装于液压缸内;轮速传感器采用霍尔式轮速传感器,丑矩传感器采非接触式扭矩传感器,压力传感器采用压电式压力传感器;控制单元为车载电控单元,电磁转差离合器为励磁式电磁转差离合器;助力电流I与转向阻力矩Ta、助力斜率系数K的关系为:I=KTa;励磁电流I与助力电流I的值相等;
基于上述系统,本发明还提出了一种重型车辆电磁离合器转向助力控制方法,包括如下步骤:骤1 ,利轮速传感器获得轮速信息,利用扭矩传感器获得方向盘扭矩信息,利用圧力传感器获得液圧缸内部圧力信息;骤2,控制单元接收轮速信息,方向盘扭矩信息和液压缸内部压力息;步骤3,控制单元处理方向盘扭矩信息,获得方向盘组矩大小;骤4,控制单元处理液压缸内部压力信息,获得此时的压力值,进而处理得到此时的转向阻力矩Ta骤5,控制单元处理轮速信息,获得轮速大小,并利用方向盘扭矩大小,处理获得助力斜K;步骤6,控制单元根据转向阻力矩Ta大小和助力斜率系数K的大小,计算得出此时段系统所需助力电流I的值,I= KTa;骤7,控制单元将助力电流I,输出给供电电路;骤8,供电电路输出相应大小的励磁电流I给电磁转差离合器;步骤9,电磁转差离合器输出相应转速,即转向助力系统输出相应助力。
有技术相比,本发明的有益效果:(1)通过轮速传感器,扭矩传感器和压力传感器,系统获得准确的车速,方向盘扭矩和转向阻力知信息。经由控制单元根据车速,方向盘矩和转向阻力矩信息进行处理,达到整个系统的按需功率匹配要求,实时调整励磁电路电流大小,从而实时调节系统输出的助力大小;(2)通过系统的协调配合运算,有效的克服了传统液压助力转向系统(HPS)在转向时同时兼顾低速转向的轻便和高速转向时路感的不足,转向助力不再与发动机转速成正比,而是随着车速的提高,呈现一种逐渐下降的趋势。在车辆低速时,K值较大,电流増速快,助力增加明显,峰值大;在车速高时,K值较小,电流增速慢,助力增加不明显,峰值小。经过系统的输出,使得驾驶员在车辆低速,车况易于控制时速驾驶车辆轻松进行转向,在高速,车况不易于控制时能够通过方向盘的反馈,从主观上及时了解车辆行驶状态,保证了驾驶员的体能和车辆行驶的安全;(3)从按需功率匹配的角度来看,助力大小随转向阻力的大小变化,避免了不必要的能源浪费,在实现兼顾低速转向轻使和高速转向路感目标的同时,相应的减少了系统能耗,一举两得。
更多详情请浏览重型车辆电磁离合器转向助力控制系统及控制方法第二节

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