[发明专利]汽车电动液压助力转向系统及其控制方法

说明书

技术领域

本发明属于汽车转向控制技术领域，具体涉及一种电动液压助力转向系统、控制方法。

背景技术

众所周知，助力转向系统在现代汽车技术中得以广泛的应用，以协助驾驶员进行汽车行驶方向的调整，大大减轻了驾驶员操作方向盘时的用力强度。传统的液压助力转向系统一般由液压泵、回油管路3，供油管路4、由四个阀门构成的转向控制阀、转向器、V型传动带、助力油缸2、储油罐等部件构成；其助力特性由转向控制阀及液压泵供油量所确定。其系统结构及连接关系如图1所示(图中双线表示油液流通管路，单线表示机械连接)。

其具体连接关系如下：储油罐的出口通过供油管路4与液压泵的油液入口相连，液压泵与发动机通过V型传动带传动，液压泵的出口通过供油管路4与转向控制阀的入口相连，转向控制阀连接在方向盘1与转向器之间，并通过转向控制阀与助力油缸的入口相连，助力油缸出口通过回油管路3与储油罐入口相连。其工作原理如下：储油罐提供液压油，发动机通过V型传动带带动液压泵，液压泵产生高压油通过供油管路供给转向控制阀。驾驶员通过方向盘1输入控制转向控制阀从而控制主油路与助力油缸左右腔室的连通，从而能引导高压液流进入助力油缸左右腔室以产生不同方向的转向助力。

无论车辆是否需要转向助力，上述助力转向系统均处于工作状态；实际工作过程中，发动机需要始终驱动液压泵工作，从而无法实现电动汽车的怠速停机状态。而且，液压助力转向系统存在着浪费发动机有用功的缺陷。

电机驱动式液压助力转向技术将液压泵由发动机驱动改为由控制器控制的电动机驱动，从而使得液压泵的运行状态与发动机脱离并可单独控制，有效克服了传统液压助力转向系统所存在的浪费发动机有用功的问题。具体而言，现有的电机驱动式液压助力转向系统的主要动力源是电动机，通过联轴机构直接驱动液压泵，其它组成与液压助力转向系统相同。

电机驱动式液压助力转向系统结构及连接关系如图2所示(图中双线表示油液流通管路，单线表示机械连接)：包括液压泵、电机、控制器、回油管路3，供油管路4、转向控制阀、转向器、助力油缸2、储油罐等部件，其具体连接关系如下：储油罐的出口通过供油管路4与液压泵的油液入口相连，液压泵与电动机相连，由电动机驱动；液压泵的出口通过供油管路4与转向控制阀的入口相连，转向控制阀连接在方向盘1与转向器之间，转向控制阀的出口与助力油缸的入口相连，助力油缸2的出口通过回油管路3与储油罐入口相连。控制器与电动机相连（图中未示出）。

其工作原理如下：储油罐提供液压油，电机带动液压泵，液压泵产生高压油通过供油管路供给转向控制阀。转向控制阀即采用与传统液压助力转向系统相同或类似的结构，利用转向控制阀来引导高压液流进入助力油缸左右腔室从而产生不同方向的助力。其与传统液压助力转向系统的区别是液压泵由发动机驱动改由电机直接驱动。油路通道中各部件之间均通过油管连接。然而现有技术对于电机的功率要求较高，同时要求电机具有很好的动态特性。目前由于电机性能的限制，仍极少应用在中重型车辆上。该系统在小车上有较多应用，在具体应用时还需包括由方向盘扭矩传感器及车速传感器、油压传感器组成的检测装置，并且由于应用于电机的控制器需要能够控制电机的实时动态特性，所以对控制器的要求较高，控制器较为复杂。

专利申请CN 101863284A提出了一种带蓄能器的电机驱动式液压助力转向系统，其结构如图3所示。其与传统电动液压助力转向系统结构不同之处，是增加了蓄能器部分。其系统结构及连接关系如图3所示(图中双线表示油液流通管路，单线表示机械连接)，该系统除包括与传统的电机驱动式液压助力转向系统相同的储油罐、液压泵、电机及其控制器、转向器、助力油缸2，回油管路3，供油管路4外，还包括蓄能器、压力传感器、电控开关阀和保压阀；其具体连接关系如下：储油罐的出口通过供油管路4与液压泵的油液入口相连，液压泵与电动机相连，由电动机驱动，液压泵的出口通过供油管路4依次与还包括蓄能器、压力传感器、电控开关阀和保压阀相连，保压阀连接在方向盘1与转向器之间，保压阀的出口与助力油缸2的入口相连，助力油缸出口通过回油管路3与储油罐入口相连。控制器分别与电动机、电控开关阀、压力传感器电路相连（图中未示出）。

其工作原理如下：储油罐提供液压油，电动机直接驱动液压泵，液压泵产生高压油供给蓄能器，蓄能器内储存高压油。驾驶员通过方向盘输入控制电控开关阀和保压阀，使得蓄能器中的高压夜流进入助力油缸，从而实现助力。

上述专利申请CN 101863284A还提出了一种针对蓄能器保压的控制方法：蓄能器的压力范围为一阈值，当蓄能器压力低于阈值下限时，启动电机进行泵油，当蓄能器压力值高于阈值上限时，电机停止。