本發(fā)明屬于車(chē)輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種汽車(chē)電動(dòng)液壓助力轉(zhuǎn)向泵總成。

背景技術(shù)：

隨著汽車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展，目前在汽車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)包括液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(HPS)、電動(dòng)液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(EHPS)和電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(EPS)。電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)已經(jīng)逐步在乘用車(chē)上普及，相關(guān)技術(shù)已經(jīng)逐步成熟。但在商用車(chē)，特別是商用車(chē)新能源汽車(chē)上，電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)因?yàn)椴牧显蚨虝r(shí)間內(nèi)不能得到應(yīng)用及普及，而電動(dòng)液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)助力功率大，同時(shí)不需要傳統(tǒng)燃油發(fā)動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)，特別適用于商用車(chē)新能源汽車(chē)。

目前商用車(chē)新能源汽車(chē)廣泛使用的方案是“交流異步電機(jī)+葉片泵”或“交流永磁同步電機(jī)+葉片泵”通過(guò)DC-AC逆變器驅(qū)動(dòng)的方式。以上方案僅停留在解決提供轉(zhuǎn)向助力的階段，存在很多技術(shù)隱患和能源浪費(fèi)。

現(xiàn)有的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)所存在的不足包括：第一，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與電機(jī)本體相對(duì)獨(dú)立，不能有效的發(fā)揮電機(jī)的功率，產(chǎn)品本身體積大，質(zhì)量重；第二，驅(qū)動(dòng)電源為交流，需要將車(chē)身電源通過(guò)DC-AC轉(zhuǎn)換成交流電，轉(zhuǎn)化過(guò)程中產(chǎn)生能量損耗；第三，產(chǎn)品防護(hù)等級(jí)低，多為開(kāi)放式結(jié)構(gòu)，對(duì)使用環(huán)境要求高；第四，產(chǎn)品零部件多且散亂，整車(chē)應(yīng)用復(fù)雜，由于管、線裝配連接路線長(zhǎng)，造成損耗、整車(chē)重量增加等不良影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)以上技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種體積和重量減小、能耗低、防護(hù)等級(jí)高、結(jié)構(gòu)緊湊的汽車(chē)電動(dòng)液壓助力轉(zhuǎn)向泵總成。

本發(fā)明為解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：

一種汽車(chē)電動(dòng)液壓助力轉(zhuǎn)向泵總成，包括轉(zhuǎn)向泵、油壺以及電機(jī)，所述油壺固定于電機(jī)的定子機(jī)殼上，所述電機(jī)的輸出軸通過(guò)聯(lián)軸器與轉(zhuǎn)向泵的輸入軸連接，所述電機(jī)為直流無(wú)刷電機(jī)，所述電機(jī)的定子機(jī)殼一側(cè)通過(guò)密封膠固定有一罩蓋，所述罩蓋的內(nèi)側(cè)固定安裝有用于驅(qū)動(dòng)并控制電機(jī)工作的控制單元。

作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述控制單元為板狀結(jié)構(gòu)，其底部設(shè)有散熱器，控制單元通過(guò)散熱器固定于罩蓋內(nèi)側(cè)。

作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述罩蓋上設(shè)有與控制單元連接的信號(hào)航插和電源航插，信號(hào)航插、電源航插與罩蓋之間設(shè)有O型密封圈。

作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述電機(jī)的定子機(jī)殼的底部設(shè)有減震橡膠。

作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述控制單元包括電機(jī)轉(zhuǎn)向控制模塊、PI調(diào)節(jié)電機(jī)輸出控制模塊、電機(jī)電流輸入模塊和功率電源處理模塊；所述電機(jī)轉(zhuǎn)向控制模塊根據(jù)實(shí)時(shí)獲取的轉(zhuǎn)向參數(shù)信號(hào)判斷車(chē)輛的行駛狀態(tài)和轉(zhuǎn)向狀態(tài)，確定應(yīng)提供的助力大小，同時(shí)向電機(jī)發(fā)出控制信號(hào)，使電機(jī)以相應(yīng)的轉(zhuǎn)速驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向泵運(yùn)轉(zhuǎn)；所述PI調(diào)節(jié)電機(jī)輸出控制模塊根據(jù)給定值和實(shí)際值構(gòu)成控制偏差，對(duì)電機(jī)進(jìn)行輸出控制；所述電機(jī)電流輸入模塊向電機(jī)提供輸入電流；所述功率電源處理模塊提供直流工作電壓。

作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述轉(zhuǎn)向參數(shù)信號(hào)包括汽車(chē)方向盤(pán)轉(zhuǎn)角、汽車(chē)轉(zhuǎn)向盤(pán)角速度、汽車(chē)車(chē)速、汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和汽車(chē)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。

作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述電機(jī)電流輸入模塊通過(guò)增加電機(jī)電流輸入，配合電機(jī)的過(guò)載能力預(yù)留，使得電機(jī)功率在一定時(shí)間內(nèi)達(dá)到三倍最大過(guò)載。

作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述功率電源處理模塊通過(guò)PWM占空比調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)DC150V～DC720V電壓供電。

作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述控制單元還包括用于與汽車(chē)控制系統(tǒng)通訊的CAN通訊模塊，根據(jù)汽車(chē)車(chē)速信號(hào)和汽車(chē)方向盤(pán)轉(zhuǎn)角信號(hào)實(shí)現(xiàn)多變量模糊控制。

轉(zhuǎn)向泵采用直流驅(qū)動(dòng)，不需要設(shè)置DC-AC逆變器，避免能量損耗，節(jié)約能源；控制單元直接封閉設(shè)置于產(chǎn)品上，密封防水性能好，防護(hù)等級(jí)達(dá)到IP67以上，適用整車(chē)任何裝配環(huán)境；控制單元集成化，零部件少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，整車(chē)應(yīng)用方便，管、線裝配連接路線短，損耗小、整車(chē)應(yīng)用輕量化。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式進(jìn)行進(jìn)一步的說(shuō)明：

圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)圖；

圖2為本發(fā)明控制單元的控制原理框圖。

附圖說(shuō)明：1-轉(zhuǎn)向泵，2-電機(jī)，3-油壺，4-罩蓋，5-控制單元，6-信號(hào)航插，7-電源航插，8-減震橡膠。

具體實(shí)施方式

下面對(duì)照附圖，通過(guò)對(duì)實(shí)施例的描述，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式如所涉及的各構(gòu)件的形狀、構(gòu)造、各部分之間的相互位置及連接關(guān)系、各部分的作用及工作原理、制造工藝及操作使用方法等，作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明，以幫助本領(lǐng)域的技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的發(fā)明構(gòu)思、技術(shù)方案有更完整、準(zhǔn)確和深入的理解。

參照?qǐng)D1和圖2，本發(fā)明的汽車(chē)電動(dòng)液壓助力轉(zhuǎn)向泵總成主要由轉(zhuǎn)向泵1、電機(jī)2、油壺3、罩蓋4以及控制單元5組成。

電機(jī)2本體部分采用高性能耐高溫稀土磁鋼，其定子線圈設(shè)計(jì)為過(guò)載最大可滿足3倍短時(shí)過(guò)載，通過(guò)設(shè)計(jì)定子線圈反電動(dòng)勢(shì)Ke(RMS)和供電電壓之間的比例確定過(guò)載倍數(shù)和過(guò)載時(shí)間，實(shí)現(xiàn)電機(jī)過(guò)載能力預(yù)留。為了保證整體的防護(hù)性能，電機(jī)2的前蓋和定子機(jī)殼之間需要設(shè)置O型密封圈。電機(jī)2為永磁同步電機(jī)，直流電源輸入，通過(guò)控制單元處理驅(qū)動(dòng)工作，具體可以為BLDC、PMSM及開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)不同控制方式。

油壺3固定于電機(jī)2的定子機(jī)殼上，電機(jī)2的輸出軸通過(guò)聯(lián)軸器與轉(zhuǎn)向泵1的輸入軸連接，油壺3的輸出端與轉(zhuǎn)向泵1相連。同樣道理，為了保證整體的防護(hù)性能，轉(zhuǎn)向泵1止口與前蓋處也應(yīng)設(shè)有O型密封圈。

電機(jī)2的定子機(jī)殼一側(cè)設(shè)有開(kāi)口，罩蓋4通過(guò)密封膠固定于該處，實(shí)現(xiàn)整體密封?？刂茊卧?設(shè)于罩蓋4的內(nèi)側(cè)，用于驅(qū)動(dòng)和控制電機(jī)2工作。為了保證產(chǎn)品可靠性和耐候性，本發(fā)明控制單元所用的電子元器件均采用汽車(chē)級(jí)或高于汽車(chē)級(jí)元器件。具體地，控制單元5設(shè)為板狀結(jié)構(gòu)，其底部設(shè)有散熱器，控制單元5通過(guò)散熱器固定于罩蓋4內(nèi)側(cè)。如圖所示，為了確保罩蓋4能夠?qū)崿F(xiàn)良好的散熱效果，罩蓋4上一般設(shè)有散熱片。采用以上特殊散熱結(jié)構(gòu)，高耐候條件的汽車(chē)元器件，可以保證整機(jī)可以在-40～+120℃的寬溫度范圍內(nèi)使用。

罩蓋4上設(shè)有與控制單元5連接的信號(hào)航插6和電源航插7，信號(hào)航插6、電源航插7與罩蓋4之間設(shè)有O型密封圈?？刂茊卧?利用信號(hào)航插6可以實(shí)現(xiàn)與外部的信號(hào)通訊連接，利用電源航插7則可以與外部電源相連，獲得工作電源。另外，電機(jī)2的定子機(jī)殼的底部?jī)?yōu)選設(shè)有減震橡膠8，安裝時(shí)通過(guò)減震橡膠8固定，以達(dá)到良好的減震效果。

下面對(duì)本發(fā)明的控制單元進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

控制單元5包括電機(jī)轉(zhuǎn)向控制模塊、PI調(diào)節(jié)電機(jī)輸出控制模塊、電機(jī)電流輸入模塊和功率電源處理模塊，還包括CAN通訊模塊。

電機(jī)轉(zhuǎn)向控制模塊根據(jù)實(shí)時(shí)獲取的轉(zhuǎn)向參數(shù)信號(hào)判斷車(chē)輛的行駛狀態(tài)和轉(zhuǎn)向狀態(tài)，確定應(yīng)提供的助力大小，同時(shí)向電機(jī)2發(fā)出控制信號(hào)，使電機(jī)2以相應(yīng)的轉(zhuǎn)速驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向泵1運(yùn)轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)向參數(shù)信號(hào)包括汽車(chē)方向盤(pán)轉(zhuǎn)角、汽車(chē)方向盤(pán)角速度、汽車(chē)車(chē)速、汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和汽車(chē)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。

PI調(diào)節(jié)電機(jī)輸出控制模塊根據(jù)給定值和實(shí)際值構(gòu)成控制偏差，對(duì)電機(jī)2進(jìn)行輸出控制。其具體控制原理參照附圖2。

電機(jī)電流輸入模塊向電機(jī)2提供輸入電流，通過(guò)改變向電機(jī)2的輸入電流，配合前述的電機(jī)預(yù)留過(guò)載能力，可以使得電機(jī)功率在短時(shí)間內(nèi)可以最大過(guò)載3倍，按照電機(jī)功率體積的基本原理，電機(jī)2達(dá)到同樣的功率輸出，本發(fā)明可以在短時(shí)間內(nèi)用1/3單位體積的電機(jī)達(dá)到1單位體積電機(jī)的功率輸出。因此本發(fā)明可以從源頭上將電機(jī)重量、體積減輕40％～70％。

功率電源處理模塊提供直流工作電壓。目前新能源商用車(chē)整車(chē)電池電壓基本在兩個(gè)電壓平臺(tái)下，分別是DC310V和DC540V，對(duì)應(yīng)交流三相和同國(guó)家電網(wǎng)能對(duì)應(yīng)，即使少部分車(chē)型沒(méi)有按此規(guī)格，也都在兩個(gè)平臺(tái)附近。同時(shí)車(chē)身電壓在滿電和虧電狀態(tài)下有一定的壓降，考慮到本發(fā)明應(yīng)用的廣泛性，本發(fā)明通過(guò)電源穩(wěn)壓處理，通過(guò)PWM占空比變化范圍實(shí)現(xiàn)寬范圍的電源供電，保證DC150V～DC720V的電壓供電。本發(fā)明將功率電源處理模塊集成到控制單元5內(nèi)，和電機(jī)2本體集成，同時(shí)也解決了交流電機(jī)外接逆變器的問(wèn)題，有效減少整車(chē)裝備時(shí)的工序和過(guò)程控制要求，增強(qiáng)整車(chē)應(yīng)用的便捷性和質(zhì)量穩(wěn)定性。

CAN通訊模塊預(yù)留有和整車(chē)通訊的接口，利用此接口可以實(shí)現(xiàn)和整車(chē)的控制系統(tǒng)通訊，實(shí)現(xiàn)與整車(chē)的數(shù)據(jù)交互?？刂茊卧?可以接收來(lái)自整車(chē)的信號(hào)，根據(jù)汽車(chē)車(chē)速信號(hào)和汽車(chē)方向盤(pán)轉(zhuǎn)角信號(hào)等實(shí)現(xiàn)多變量模糊控制，最大程度上滿足整車(chē)操縱手感和能耗節(jié)約。

電機(jī)2內(nèi)優(yōu)選設(shè)有與控制單元5連接的溫度傳感器，當(dāng)溫度傳感器檢測(cè)溫度處于特定的溫度區(qū)間時(shí)，控制單元輸出信號(hào)使得汽車(chē)整機(jī)按照一定比例減少輸出，保證整機(jī)助力狀態(tài)的同時(shí)，減少溫升，實(shí)現(xiàn)溫度保護(hù)。具體實(shí)施時(shí)，所設(shè)定的溫度區(qū)間可以為多個(gè)，溫度處于不同的溫度區(qū)間時(shí)，整機(jī)輸出所減少的比例也會(huì)相應(yīng)調(diào)整。另外本發(fā)明在控制單元5中可以進(jìn)一步設(shè)置安全保護(hù)模塊，通過(guò)安全保護(hù)模塊可實(shí)現(xiàn)短路、斷路和電壓泄露等人員安全保護(hù)。

上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了示例性描述，但不是窮盡性的例舉，顯然本發(fā)明具體實(shí)現(xiàn)并不受上述方式的限制，只要采用了本發(fā)明的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進(jìn)行的各種非實(shí)質(zhì)性的改進(jìn)，或未經(jīng)改進(jìn)將本發(fā)明的構(gòu)思和技術(shù)方案直接應(yīng)用于其它場(chǎng)合的，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。