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一種重型車輛電磁離合器轉向助力控制系統及控制方法(一)

發布時間:2016年11月10日

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技術領域:本發明涉及重型車輛底盤轉向系統與電磁電路領域,特別是涉及應用于重型車輛新型電磁離合器式液壓助力轉向系統 (E-ECHPS)的轉向主力控制系統及控制方法技術。
 
背景技術:傳統液圧助力轉向系統(HPS),轉向泵直接由發動機驅動,是一種設計簡單、易于實現的轉向助力系統,從一定程度上減輕了駕駛員轉向時的負擔,但是其助力不可調,僅僅與發動機轉速成正相關,低速時轉向助力過小,高速時轉向助力過大,同時因為產生了多余的助力,使得一部分能耗浪費。電動液壓助力系統(EHPS),轉向泵由一個獨立的電動機驅動,而其輸入電流的大小由控制單元決定,克服了HPS的轉向不可調,可以做到在低速時助力較大,高速時助力較小,減少了多余的能耗,但是因為成本與系統安全等問題,在重型車輛上應用有限。
前,電磁轉差離合器(ESC)多分為勵磁式電磁轉差離合器和永磁式電磁轉差離合器兩種,因為勵磁式轉差離合器的控制環節較為簡單,故該種形式應用較為泛。車輛在行駛過程中,助力轉向系統同時兼顧低速時的轉向輕使和高速時的行駛路感,在傳統的液壓助力轉向系統 (HPS)上,因為其助力只跟發動機轉速有關,所以無法達到同時兼顧二者的作用。而車輛在行駛過程中,低速時轉向系統助力過小就會導致駕駛員轉向費力,高速時轉向系統助力過大,又會造成駕駛員對路感的喪失,不利于在高速狀態下轉向時的車輛穩定和行駛安全。
重型車輛的電磁轉差離合器的電控液圧助力轉向系統(E-ECHPS)介于 HPS于EHPS 之間,運電磁轉差離合器(ESC) 的轉差特性,原本 HPS浪費的能進行收,并可依照EHPS 的控制方式對輸出助力進行可調變換,同時于轉向阻力矩大小相關,以達到設計所需要的指標。新型轉向系統 E-ECHPS采用勵磁式電磁轉差離合器作為動力裝置,通過改變輸入到勵磁式ESC中的電流大小,就可讓助力隨車速的改變發生與傳統系統不一樣的變化,從而兼顧到低速時的轉向輕便和高速時的路感。
 
發明內容:為了解決上述車輛在行駛過程中,低速時轉向系統助力過小就會導致駕駛員轉向費力,高速時轉向系統助力過大,又會造成駕駛員對路感的喪失,不利于在高速狀態下轉向時的車輛穩定和行駛安全等問題,本發明給E-ECHPS助力轉向系統勵磁式ESC提供一種在正常行駛車速下的轉向助力控制系統及控制方法,通過改變勵磁電路的電流大小,進而改變助力大小,從而達到兼顧低速時的駕駛員轉向輕便和高速時的駕駛員方向盤路感的作用。
采用的技術方案如下:重型車輛電磁離合器轉向助力控制系統包括電磁轉差離合器, 控制單元,輪速傳感器,扭矩傳感器,壓力傳感器,供電電路。輪速傳感器、扭矩傳感器以及圧力傳感器均與控制單元的輸入端相連接,控制單元的輸出端與供電電路相連接,供電電路與電磁轉差離合器相串聯,電磁轉差離合器設置在發動機與轉向泵之間;輪速傳感器于獲取輪速,扭矩傳感器用于獲取方向盤扭矩,壓力傳感器于獲取液壓缸內部壓力信號,控制單元根據輪速傳感器、扭矩傳感器以及壓力傳感器提供的信息,計算得出轉向力矩 Ta、助力斜率系數k、助力電流I,助力電流輸出給供電電路;供電電路包括供電電源和輸電線路,供電電路根據助力電流I,的大小輸出相應的勵磁電流I給電磁轉差離合器;電磁轉差離合器根據勵磁電流I大小輸出轉速信息至轉向泵。
優選地,輪速傳感器安裝于車輪軸上,扭矩傳感器安裝于方向盤轉動桿上,壓力傳感器安裝于液壓缸內;輪速傳感器采用霍爾式輪速傳感器,丑矩傳感器采非接觸式扭矩傳感器,壓力傳感器采用壓電式壓力傳感器;控制單元為車載電控單元,電磁轉差離合器為勵磁式電磁轉差離合器;助力電流I,與轉向阻力矩Ta、助力斜率系數K的關系為:I=KTa;勵磁電流I與助力電流I的值相等;
基于上述系統,本發明還提出了一種重型車輛電磁離合器轉向助力控制方法,包括如下步驟:驟1 ,利輪速傳感器獲得輪速信息,利用扭矩傳感器獲得方向盤扭矩信息,利用圧力傳感器獲得液圧缸內部圧力信息;驟2,控制單元接收輪速信息,方向盤扭矩信息和液壓缸內部壓力息;步驟3,控制單元處理方向盤扭矩信息,獲得方向盤組矩大??;驟4,控制單元處理液壓缸內部壓力信息,獲得此時的壓力值,進而處理得到此時的轉向阻力矩Ta;驟5,控制單元處理輪速信息,獲得輪速大小,并利用方向盤扭矩大小,處理獲得助力斜K;步驟6,控制單元根據轉向阻力矩Ta大小和助力斜率系數K的大小,計算得出此時段系統所需助力電流I的值,I= KTa;驟7,控制單元將助力電流I,輸出給供電電路;驟8,供電電路輸出相應大小的勵磁電流I給電磁轉差離合器;步驟9,電磁轉差離合器輸出相應轉速,即轉向助力系統輸出相應助力。
有技術相比,本發明的有益效果:(1)通過輪速傳感器,扭矩傳感器和壓力傳感器,系統獲得準確的車速,方向盤扭矩和轉向阻力知信息。經由控制單元根據車速,方向盤矩和轉向阻力矩信息進行處理,達到整個系統的按需功率匹配要求,實時調整勵磁電路電流大小,從而實時調節系統輸出的助力大??;(2)通過系統的協調配合運算,有效的克服了傳統液壓助力轉向系統(HPS)在轉向時同時兼顧低速轉向的輕便和高速轉向時路感的不足,轉向助力不再與發動機轉速成正比,而是隨著車速的提高,呈現一種逐漸下降的趨勢。在車輛低速時,K值較大,電流増速快,助力增加明顯,峰值大;在車速高時,K值較小,電流增速慢,助力增加不明顯,峰值小。經過系統的輸出,使得駕駛員在車輛低速,車況易于控制時速駕駛車輛輕松進行轉向,在高速,車況不易于控制時能夠通過方向盤的反饋,從主觀上及時了解車輛行駛狀態,保證了駕駛員的體能和車輛行駛的安全;(3)從按需功率匹配的角度來看,助力大小隨轉向阻力的大小變化,避免了不必要的能源浪費,在實現兼顧低速轉向輕使和高速轉向路感目標的同時,相應的減少了系統能耗,一舉兩得。
更多詳情請瀏覽重型車輛電磁離合器轉向助力控制系統及控制方法第二節

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