雙電機電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)及其助力轉(zhuǎn)向方法
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，特別涉及一種電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)及其助力轉(zhuǎn)向方法?！尽颈尘凹夹g(shù)】】
[0002]現(xiàn)有電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)安全性，可靠性高，轉(zhuǎn)向特性曲線較理想。同時，由于采用直流電機，不需發(fā)動機提供高壓油，整車燃油經(jīng)濟性好。但是受汽車用電池供電電壓，安裝尺寸等方面的限制，電動助力轉(zhuǎn)向輸出轉(zhuǎn)矩較小，無法滿足商用車輛轉(zhuǎn)向助力的要求，目前應(yīng)用領(lǐng)域仍陷于乘用車或輕型商用車。因此，從燃油經(jīng)濟性而言，采用大輸出轉(zhuǎn)矩的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)對于提高商用車的燃油經(jīng)濟性，降低運行成本具有積極意義。
【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種雙電機電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)及其助力轉(zhuǎn)向方法，以解決電動助力轉(zhuǎn)向輸出轉(zhuǎn)矩過小，無法滿足在商用車上應(yīng)用的問題。
[0004]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0005]雙電機電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，包括方向盤、方向盤轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)角傳感器、第二轉(zhuǎn)向軸、第一轉(zhuǎn)矩親合器、第二轉(zhuǎn)矩親合器、轉(zhuǎn)向器、第一轉(zhuǎn)向軸、第一助力電機和第二助力電機；方向盤下方連接第一轉(zhuǎn)向軸，第一轉(zhuǎn)向軸通過萬向節(jié)連接第二轉(zhuǎn)向軸；方向盤轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)角傳感器設(shè)置于方向盤下方，用于實時米集方向盤的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)角信號；第一助力電機和第二助力電機通過第一轉(zhuǎn)矩耦合器并聯(lián)，第二助力電機與第一轉(zhuǎn)矩耦合器之間連接第一電磁離合器；轉(zhuǎn)矩耦合器的輸出端與第二轉(zhuǎn)向軸通過第二轉(zhuǎn)矩耦合器并聯(lián)；第二轉(zhuǎn)矩耦合器的輸出端通過第三轉(zhuǎn)向軸連接轉(zhuǎn)向器；方向盤轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)角傳感器的輸出端、第一助力電機的控制端、第二助力電機的控制端和第一電磁離合器的控制端連接控制模塊。
[0006]優(yōu)選的，第一轉(zhuǎn)矩親合器的輸出端連接有減速器。
[0007]優(yōu)選的，減速器輸出端連接過載保護器。
[0008]優(yōu)選的，過載保護器的輸出端連接第二電磁離合器的一端；第二電磁離合器的另一端與第二轉(zhuǎn)向軸通過第二轉(zhuǎn)矩耦合器并聯(lián)；第一電磁離合器的控制端連接控制模塊。
[0009]優(yōu)選的，過載保護器包括上連接盤柱和下連接盤柱；上連接盤柱和下連接盤柱中開有若干對相對應(yīng)的孔，并通過橡膠連接銷連接。
[0010]優(yōu)選的，控制模塊根據(jù)車速、方向盤轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)角信息控制第一助力電機和第二助力電機的輸出轉(zhuǎn)矩和第一電磁離合器的開啟和閉合；當所需助力轉(zhuǎn)矩小于第一助力電機能夠輸出的最大轉(zhuǎn)矩時，控制模塊控制第一電磁離合器開啟，切斷第二助力電機的轉(zhuǎn)矩輸出；當所需助力轉(zhuǎn)矩大于第一助力電機能夠輸出的最大轉(zhuǎn)矩時，閉合第一電磁離合器，第一助力電機和第二助力電機同時輸出轉(zhuǎn)矩。
[0011]一種雙電機電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的助力轉(zhuǎn)向方法，包括以下步驟:車速傳感器采集的車速信號，方向盤轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)角傳感器采集的轉(zhuǎn)角信號輸出至控制模塊，并與控制模塊中存儲的轉(zhuǎn)向力矩、方向盤轉(zhuǎn)角和車速變化曲線進行比較，得出方向盤應(yīng)當具有的轉(zhuǎn)向力矩；然后，控制模塊將計算的應(yīng)當具有的轉(zhuǎn)向力矩與方向盤轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)角傳感器測出的方向盤轉(zhuǎn)矩進行比較，得出助力電機應(yīng)當輸出的轉(zhuǎn)矩；控制模塊對助力電機應(yīng)當輸出轉(zhuǎn)矩進行判斷，若助力電機應(yīng)當輸出的轉(zhuǎn)矩小于助力電機所能提供的最大轉(zhuǎn)矩，斷開第一電磁離合器，通過控制模塊控制第一助力電機的輸出轉(zhuǎn)矩完成轉(zhuǎn)向助力；若助力電機應(yīng)當輸出的轉(zhuǎn)矩大于第一助力電機所能提供的最大轉(zhuǎn)矩，閉合第一電磁離合器使第二助力電機也輸出轉(zhuǎn)矩，由控制模塊控制第一助力電機和第二助力電機共同輸出轉(zhuǎn)矩完成轉(zhuǎn)向助力。
[0012]相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:本發(fā)明通過設(shè)置兩臺通過轉(zhuǎn)矩耦合器相連的助力電機，根據(jù)所需助力轉(zhuǎn)矩的大小，控制單個助力電機或者兩臺助力電機同時輸出轉(zhuǎn)矩，滿足商務(wù)客等需要較大轉(zhuǎn)矩的需求，采用大輸出轉(zhuǎn)矩的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)對于提高商用車的燃油經(jīng)濟性，降低運行成本具有積極意義。本發(fā)明通過設(shè)置減速器起到減速增扭的作用，進一步提高助力電機輸出轉(zhuǎn)矩；本發(fā)明通過設(shè)置過載保護器，當電機和控制模塊故障，發(fā)生自動轉(zhuǎn)向時，由于轉(zhuǎn)矩過大，橡膠連接銷將發(fā)生斷裂，切斷轉(zhuǎn)矩傳遞，起到過載保護的作用。
[0013]本發(fā)明中，第一電磁離合器用于控制第二助力電機的輸出轉(zhuǎn)矩是否與第一助力電機的輸出轉(zhuǎn)矩耦合；第二電磁離合器起到保護作用，當電機故障時，第二電磁離合器開啟，防止車輛自動轉(zhuǎn)向發(fā)生重大事故；其中，第一電磁離合器為常開狀態(tài)，第二電磁離合器為常閉狀態(tài)；本發(fā)明包含過載保護器和第二電磁離合器的雙重保護，保證電動助力轉(zhuǎn)向故障下的轉(zhuǎn)向可靠性。
[0014]同時，本發(fā)明提供了該雙電機電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的助力轉(zhuǎn)向方法:將車速傳感器采集的車速信號，方向盤轉(zhuǎn)角傳感器采集的轉(zhuǎn)角信號與控制模塊中存儲的我國駕駛員平均所偏愛的轉(zhuǎn)向力矩、方向盤轉(zhuǎn)角和車速變化曲線進行比較，得出方向盤應(yīng)當具有的轉(zhuǎn)向力矩；然后，與方向盤轉(zhuǎn)矩傳感器測出的方向盤轉(zhuǎn)矩進行比較，得出助力電機應(yīng)當輸出轉(zhuǎn)矩；接著對助力電機應(yīng)當輸出轉(zhuǎn)矩進行判斷，若輸出轉(zhuǎn)矩小于第一助力電機所能提供的最大轉(zhuǎn)矩，斷開第一電磁離合器，通過控制模塊控制第一助力電機的輸出轉(zhuǎn)矩，若輸出轉(zhuǎn)矩大于第一助力電機所能提供的最大轉(zhuǎn)矩，閉合第一電磁離合器，第二助力電機也輸出轉(zhuǎn)矩，由控制模塊控制第一助力電機、第二助力電機的輸出轉(zhuǎn)矩。
【【附圖說明】】
[0015]圖1為本發(fā)明雙電機電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；
[0016]圖2a為過載保護器的結(jié)構(gòu)圖；圖2b上連接盤柱和下連接盤柱連接處的剖視圖；
[0017]圖3為本發(fā)明雙電機電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的控制策略圖；
[0018]圖4為我國駕駛員平均所偏好的轉(zhuǎn)向力矩側(cè)向加速度和車速變化曲線。
【【具體實施方式】】
[0019]請參閱圖1所示，本發(fā)明一種雙電機電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，包括:方向盤1、方向盤轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)角傳感器2、第二轉(zhuǎn)向軸4、第一轉(zhuǎn)矩親合器5-1、第二轉(zhuǎn)矩親合器5-2、轉(zhuǎn)向器6、第一轉(zhuǎn)向軸7、第一助力電機8和第二助力電機9。
[0020]方向盤I下方連接第一轉(zhuǎn)向軸7，第一轉(zhuǎn)向軸7通過萬向節(jié)連接第二轉(zhuǎn)向軸4 ;方向盤轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)角傳感器2設(shè)置于方向盤I下方，用于實時采集方向盤I的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)角信號；第一助力電機8和第二助力電機9通過第一轉(zhuǎn)矩親合器5-1并聯(lián)，第二助力電機9與第一轉(zhuǎn)矩親合器5-1之間連接第一電磁離合器10-1 ;轉(zhuǎn)矩親合器5-1的輸出端連接減速器11的輸入端，用于降低電機輸出轉(zhuǎn)速，增大輸出轉(zhuǎn)矩；減速器11輸出端連接過載保護器12。方向盤轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)角傳感器2的輸出端、第一助力電機8的控制端、第二助力電機9的控制端和第一電磁離合器10-1的控制端連接控制模塊3。
[0021]過載保護器12的結(jié)構(gòu)如圖2a和圖2b所示，過載保護器12包括上連接盤柱13和下連接盤柱15 ;上連接盤柱13和下連接盤柱15中開有四個相對應(yīng)的孔，通過橡膠連接銷14連接，當電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)故障時，轉(zhuǎn)