车辆转向助力系统与方法以及电驱动车辆与流程

本公开涉及车辆领域，具体地，涉及一种车辆转向助力系统与方法以及电驱动车辆。

背景技术：

现有技术中，电驱动车辆的转向系统的助力方法通常都采用电助力。在车辆行驶过程中，在需要整车断高压电的异常情况下时，为了保障行驶安全，防止异常情况伤害整车及驾乘人员，在车速大于一定值时，不会立即断开高压电，而是会先保持转向系统助力状态一定时间后才会断开高压电。这样，在保持转向系统助力状态的时间内，车辆的异常情况可能会出现恶化，而车辆此时又没有断开高压电，可能会使驾乘人员发生触电等事故或对车辆以及驾乘人员产生一定程度的伤害。

技术实现要素：

本公开的目的是提供一种车辆转向助力系统与方法以及电驱动车辆，其在车辆正常供高压电和断开高压电时都能为车辆提供转向助力，从而在车辆出现需要整车断高压电的异常情况下时，能够立即断开高压电，并提供转向系统助力，从而在一定程度上避免了现有技术中没有及时断高压电对整车及驾驶人员的伤害。

为了实现上述目的，本公开提供一种车辆转向助力系统，所述系统包括：

电动转向助力子系统，用于在车辆没有出现预设故障信号时，利用所述车辆的动力电池提供的电能来提供转向助力，所述预设故障信号指示所述动力电池与所述电动转向助力子系统之间的电连接需要被断开；

气动转向助力子系统，用于在所述车辆出现所述预设故障信号时，在不利用所述动力电池提供的电能的情况下提供转向助力。

可选的，所述气动转向助力子系统包括接收模块、控制模块、气动马达以及储气罐，其中：

所述储气罐，用于储存为所述气动马达提供动力的气体；

所述接收模块，用于接收转向信号；

所述控制模块，用于在所述接收模块接收到所述转向信号时，控制所述储气罐向所述气动马达提供动力；

所述气动马达，用于利用所述储气罐提供的动力来提供转向助力。

可选的，所述控制模块通过控制所述储气罐的排气阀的开度来调节所述储气罐向所述气动马达提供的动力。

可选的，所述气动转向助力子系统还包括充气系统，用于为所述储气罐充气。

可选的，所述充气系统包括气泵电机控制器、气泵电机和气泵，其中：

所述气泵电机控制器，用于将所述车辆的动力电池的直流电转换成给所述气泵电机供电的交流电；

所述气泵电机，用于为所述气泵提供动力；

所述气泵，用于向所述储气罐充气。

可选的，所述充气系统还包括气压检测模块，用于检测所述储气罐内的气压；

所述气泵电机控制器还用于在检测到的气压达到预设上限值时停止向所述气泵电机供电。

可选的，所述气泵电机控制器还用于在所述车辆出现预设故障信号时断开与所述动力电池的电连接，所述预设故障信号指示所述车辆的高压电需要被断开。

本公开还提供一种电驱动车辆，该电驱动车辆包括上述的车辆转向助力系统。

本公开还提供一种车辆转向助力方法，应用于车辆转向助力系统，所述系统包括电动转向助力子系统和气动转向助力子系统，该方法包括：

在车辆没有出现预设故障信号时，由所述电动转向助力子系统利用所述车辆的动力电池提供的电能来提供转向助力，所述预设故障信号指示所述动力电池与所述电动转向助力子系统之间的电连接需要被断开；

在所述车辆出现所述预设故障信号时，由气动转向助力子系统在不利用所述动力电池提供的电能的情况下提供转向助力。

可选的，所述气动转向助力子系统包括接收模块、控制模块、气动马达以及储气罐；所述方法包括：

由所述接收模块接收转向信号；

在所述接收模块接收到所述转向信号时，由所述控制模块控制所述储气罐向所述气动马达提供动力；

由所述气动马达利用所述储气罐提供的动力来提供转向助力。

可选的，所述方法还包括：

由所述控制模块通过控制所述储气罐的排气阀的开度来调节所述储气罐向所述气动马达提供的动力。

可选的，所述气动转向助力子系统还包括充气系统，所述充气系统包括气泵电机控制器、气泵电机和气泵，该方法还包括：

由所述气泵电机控制器将所述车辆的动力电池的直流电转换成给所述气泵电机供电的交流电；

由所述气泵电机为所述气泵提供动力；

由所述气泵向所述储气罐充气。

可选的，该方法还包括：

检测所述储气罐内的气压；

在检测到的气压达到预设上限值时，所述气泵电机控制器停止向所述气泵电机供电。

可选的，该方法还包括：

在所述车辆出现预设故障信号时，断开所述气泵电机控制器与所述动力电池的电连接，其中所述预设故障信号指示所述车辆的高压电需要被断开。

通过上述技术方案，在车辆正常工作时利用所述电动转向助力子系统提供电动转向助力，在出现需要整车断高压电的异常情况时及时切换至气动转向助力子系统来提供气动转向助力，且所述气动转向助力子系统在低电压的环境下即可工作，这样，就能够在出现需要整车断高压电的异常情况时立即断开高压电，并继续提供车辆的转向助力，从而在一定程度上避免了现有技术中没有及时断高压电对整车及驾驶人员的伤害。

本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1是根据本公开一种实施方式的车辆转向助力系统的示意框图。

图2是根据本公开一种实施方式的气动转向助力子系统的示意框图。

图3是根据本公开又一实施方式的气动转向助力子系统的示意框图。

图4是根据本公开又一实施方式的气动转向助力子系统的示意框图。

图5是根据本公开又一实施方式的气动转向助力子系统的示意框图。

图6是根据本公开一种实施方式的车辆转向助力方法的流程图。

图7是根据本公开一种实施方式的用于气动转向助力子系统的车辆转向助力方法的流程图。

图8是根据本公开一种实施方式的用于气动转向助力子系统的车辆转向助力方法的流程图。

图9是根据本公开又一实施方式的用于气动转向助力子系统的充气方法的流程图。

图10是根据本公开又一实施方式的用于气动转向助力子系统的充气方法的流程图。

附图标记说明

1000车辆转向助力系统100电动转向助力子系统

200气动转向助力子系统10接收模块

20控制模块30气动马达

40储气罐50充气系统

501气泵电机控制器502气泵电机

503气泵504气压检测模块

60动力电池70高压分线盒

80其他负载

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

图1是根据本公开一种实施方式的车辆转向助力系统1000的示意框图。如图1所示，所述系统1000包括电动转向助力子系统100和气动转向助力子系统200，其中：

电动转向助力子系统100，用于在车辆没有出现预设故障信号时，利用所述车辆的动力电池60提供的电能来提供转向助力，所述预设故障信号指示所述动力电池60与所述电动转向助力子系统100之间的电连接需要被断开；

气动转向助力子系统200，用于在所述车辆出现所述预设故障信号时，在不利用所述动力电池60提供的电能的情况下提供转向助力。

上述动力电池60提供的电能是指高压电。

其中，所述动力电池60在为所述电动转向助力子系统100提供电能之前，需要经过图中的高压分线盒70进行电能的分配，一部分电能分配给所述电动转向助力子系统100，其余的电能还需要分配给车辆中的其他负载80。而气动转向助力子系统200不需要所述动力电池60提供的电能来进行工作。

所述电动转向助力子系统100与现有技术中的需要动力电池60提供动力的车辆所使用的电动转向助力系统相同，可以是由转向电机控制器(未示出)以及转向电机(未示出)组成，动力电池60经过高压分线盒70进行电能分配后，为所述转向电机控制器提供电能，从而使所述转向电机来为所述车辆的转向提供助力。

在车辆正常工作的情况下，默认使用电动转向助力子系统100来为车辆的转向提供助力，即动力电池60经过高压分线盒70为所述电动转向助力子系统100提供电能，从而为车辆的转向提供助力；在车辆出现所述预设故障信号、需要断开高压电时，立即断开所述动力电池60与所述电动转向助力子系统100之间的电连接，切换至所述气动转向助力子系统200开始为所述车辆的转向提供助力。所述气动转向助力子系统200无需高压电供电，只需在低电压的环境下即可工作。

通过上述技术方案，在车辆正常工作时利用所述电动转向助力子系统100提供电动转向助力，在出现需要整车断高压电的异常情况时及时切换至气动转向助力子系统200来进行气动转向助力，且所述气动转向助力子系统200在低电压的环境下即可工作，这样，就能在出现需要整车断高压电的异常情况时立即断开高压电，并继续提供车辆的转向助力，从而在一定程度上避免了现有技术中没有及时断高压电对整车及驾驶人员的伤害。

图2是根据本公开一种实施方式的气动转向助力子系统200的示意框图。如图2所示，所述气动转向助力子系统200包括接收模块10、控制模块20、气动马达30以及储气罐40，其中：

所述储气罐40，用于储存为所述气动马达30提供动力的气体；

所述接收模块10，用于接收转向信号；

所述控制模块20，用于在所述接收模块10接收到所述转向信号时，控制所述储气罐40向所述气动马达30提供动力；

所述气动马达30，用于利用所述储气罐40提供的动力来提供转向助力。

另外，所述储气罐40可以是现有技术中为制动系统提供动力的现有的储气罐40，也可以是单独存在的储气罐40。当利用现有技术中为制动系统提供动力的储气罐40来为所述气动马达30提供动力时，所述储气罐40的体积要求相对较大。

所述接收模块10接收的转向信号可以是由车辆的整车控制器发出的转向信号，也可以是由其他控制器发出的转向信号。

所述气动马达30为车辆提供转向助力的方法可以是如下的方法：所述气动马达30为车辆的转向油泵提供动力，所述转向油泵在此动力的驱动下带动转向机来进行车辆的转向。

在一种可能的实施方式中，所述控制模块20通过控制所述储气罐40的排气阀的开度来调节所述储气罐40向所述气动马达30提供的动力。

当车辆出现异常情况需要断开高压电时，立即断开高压电，并切换至气动转向助力子系统200由其为车辆提供转向助力，在这种情况下，控制模块20对储气罐40的排气阀的开度的控制调节操作是在低电压的环境下进行的，因此，此操作在遇到车辆异常情况需要立即断开高压电时不会受到影响。

另外，所述储气罐40与所述气动马达30之间还可以通过气管相连接。

通过上述技术方案，当车辆出现异常情况需要断开高压电时，立即断开高压电，此时，先由气动转向助力子系统200中的接收模块10接收转向信号，然后由所述控制模块20在所述接收模块10接收到所述转向信号时，在低电压的环境下控制所述储气罐40向所述气动马达30提供动力，最后所述气动马达30利用所述储气罐40提供的动力来提供转向助力，由于气动转向助力子系统200可以在低电压环境下为车辆提供转向助力，因此，当车辆出现需要整车断高压电的异常情况时，能够立即断开高压电，从电动转向助力子系统100切换至气动转向助力子系统200来提供转向助力，从而能够在一定程度上避免现有技术中在车辆出现异常情况没有立即断开高压电时可能发生的触电等对车辆以及驾乘人员的伤害。当然，由于气动转向助力子系统200中的储气罐40的体积有限，其能够为气动马达30提供的动力也是有限的，因此在出现需要整车断高压电的异常情况并立即断开整车高压电之后，在由气动转向助力子系统200为车辆提供转向助力时，储气罐40只能为气动马达30提供有限的一段时间的转向动力，由于此时需要转向助力的时间通常不会过长，若使用单独的储气罐40来提供动力，常用体积的储气罐40即可满足需求，若使用所述车辆的制动系统中的储气罐来同时为车辆转向和车辆制动提供助力，则所述储气罐40的体积需要相对较大。

图3是根据本公开又一实施方式的气动转向助力子系统200的示意框图。如图3所示，所述气动转向助力子系统200包括接收模块10、控制模块20、气动马达30以及储气罐40，还包括充气系统50。

所述充气系统50，用于为所述储气罐40充气。

其中，所述充气系统50可以是为现有制动系统中的储气罐40充气的现有充气系统，也可以是单独存在的充气系统，只单独为所述气动转向助力子系统200中的储气罐40充气。

通过上述技术方案，所述充气系统50通过为所述储气罐40充气，能够在车辆行驶过程中，时刻保证在车辆出现异常情况切换至气动转向助力子系统200提供车辆的转向助力时，所述储气罐40中的气压能够为所述气动马达30提供所需要的动力。

图4是根据本公开又一实施方式的气动转向助力子系统200的示意框图。如图4所示，所述气动转向助力子系统200包括接收模块10、控制模块20、气动马达30、储气罐40以及充气系统50，其中，所述充气系统50包括气泵电机控制器501、气泵电机502和气泵503。

所述气泵电机控制器501，用于将所述车辆的动力电池60的直流电转换成给所述气泵电机502供电的交流电；

所述气泵电机502，用于为所述气泵503提供动力；

所述气泵503，用于向所述储气罐40充气。

其中，所述气泵电机控制器501、气泵电机502和气泵503可以分别是现有制动系统中为储气罐40充气的气泵电机控制器、气泵电机和气泵，也可以是单独设置的装置，只单独为气动转向助力子系统200中的储气罐40充气。

如图4所示，动力电池60在为所述气泵电机控制器501供电之前，还需要经过图中的高压分线盒70进行电力的分配，一部分电力分给气泵电机控制器501，一部分电能分给电动转向助力子系统100，其余的电力还需要分配给车辆中的其他负载80。

通常情况下，由于所述气泵电机控制器501是将所述车辆的动力电池60的直流电转换成给所述气泵电机502供电的交流电，因此包括气泵电机控制器501、气泵电机502和气泵503的充气系统50是需要在高压电的环境下对所述储气罐40充气。因此，所述充气系统50只在车辆正常工作的状态下对所述储气罐40进行充气，但此时是由电动转向助力子系统100为所述车辆提供转向助力。在车辆遇到异常情况需要断开高压电时，切换至所述气动转向助力子系统200来为所述车辆提供转向助力，此时，由动力电池60提供电能的充气系统50不再工作。

通过上述技术方案，先由所述气泵电机控制器501将所述车辆的动力电池60的直流电转换成给所述气泵电机502供电的交流电，然后由所述气泵电机502为所述气泵503提供动力，最后由所述气泵503向所述储气罐40充气，这样，就能在车辆正常运转的过程中，一直保障所述储气罐40中的气压能够在车辆出现异常情况后的一段时间内为所述气动马达30提供足够的动力来进行转向。

图5是根据本公开又一实施方式的气动转向助力子系统200的示意框图。如图5所示，所述气动转向助力子系统200包括接收模块10、控制模块20、气动马达30、储气罐40以及充气系统50，其中，所述充气系统50包括气泵电机控制器501、气泵电机502以及气泵503，还包括气压检测模块504。

所述气压检测模块504，用于检测所述储气罐40内的气压；

所述气泵电机控制器501还用于在检测到的气压达到预设上限值时停止向所述气泵电机502供电。

所述气压检测模块504可以是压力传感器等常规气压检测设备。在车辆正常工作的情况下，气压检测模块504检测所述储气罐40内的气压，所述气泵电机控制器501在检测到的气压达到预设上限值时停止向所述气泵电机502供电；在车辆遇到异常情况需要断高压电时，气泵电机控制器501、气泵电机502以及气泵503没有电源供应而停止工作，但所述气压检测模块504是不需要在高电压的环境下工作，因此所述气压检测模块504不受车辆在异常情况下断高压电的影响，依旧可以检测所述储气罐40中的气压。

通过上述技术方案，所述气压检测模块504先检测所述储气罐40内的气压，然后所述气泵电机控制器501在检测到的气压达到预设上限值时停止向所述气泵电机502供电，这样能够在车辆正常工作时，间歇性地为储气罐40充气，避免出现充气系统50向储气罐40充气过多的隐患，在保证储气罐40中的气压充足的情况下不会过充。另外，由于所述气压检测模块504能够在低电压环境中工作，因此在车辆出现异常情况并立即断开高压电后，气压检测模块504依旧可以检测所述储气罐40中的气压，并在气压不足时进行报警以提醒驾驶人转向力不足，能让驾驶人更清楚的了解当前车辆的状态，避免一些不必要的伤害。

在一种可能的实施方式中，所述气泵电机控制器501还用于在所述车辆出现预设故障信号时断开与所述动力电池60的电连接，所述预设故障信号指示所述车辆的高压电需要被断开。

其中，所述预设故障信号可以是车辆重要零部件损毁的信号，也可以是车辆重要零部件失灵的信号，只要是足以指示所述车辆的高压电需要被断开的故障信号即可。

通过上述技术方案，当车辆出现需要断开高压电的预设故障信号时，所述气泵电机控制器501与所述动力电池60的电连接被断开，这样可以进一步避免车辆出现异常情况时高压电可能对车辆及驾乘人员产生的一定程度的伤害。

根据本公开的另一方面，还提供一种电驱动车辆，该电驱动车辆包括以上所述的车辆转向助力系统1000。所述电驱动车辆可以是纯电动车辆，也可以是混合动力车辆等需要动力电池60供电的电驱动车辆。

图6是根据本公开一种实施方式的车辆转向助力方法的流程图。如图6所示，所述方法应用于前面结合图1至图5描述的根据本公开实施例的车辆转向助力系统1000，所述车辆转向助力系统1000包括电动转向助力子系统100和气动转向助力子系统200，该方法包括步骤s601至步骤s603。

在步骤s601中，判断车辆是否出现预设故障信号，若否，则转至步骤s602；若是，则转至步骤s603。

在步骤s602中，由所述电动转向助力子系统100利用所述车辆的动力电池60提供的电能来提供转向助力。

在步骤s603中，由所述气动转向助力子系统200在不利用所述动力电池60提供的电能的情况下提供转向助力。

通过上述技术方案，在车辆正常工作时利用所述电动转向助力子系统100提供电动转向助力，在出现需要整车断高压电的异常情况时及时切换至气动转向助力子系统200来进行气动转向助力，且所述气动转向助力子系统200在低电压的环境下即可工作，这样，就能在出现需要整车断高压电的异常情况时立即断开高压电，并继续提供车辆的转向助力，从而在一定程度上避免了现有技术中没有及时断高压电对整车及驾驶人员的伤害。

图7是根据本公开一种实施方式的用于气动转向助力子系统200的车辆转向助力方法的流程图。如图7所示，所述方法应用于上面结合图2至图5描述的根据本公开实施例的气动转向助力子系统200，所述气动转向助力子系统200包括接收模块10、控制模块20、气动马达30以及储气罐40；所述方法包括步骤s701至步骤s703。

在步骤s701中，由所述接收模块10接收转向信号；

在步骤s702中，在所述接收模块10接收到所述转向信号时，由所述控制模块20控制所述储气罐40向所述气动马达30提供动力；

在步骤s703中，由所述气动马达30利用所述储气罐40提供的动力来提供转向助力。

通过上述技术方案，当车辆出现需要整车断高压电的异常情况时，立即断开高压电，并由气动转向助力子系统200中的接收模块10接收转向信号，然后由所述控制模块20在所述接收模块10接收到所述转向信号时，在低电压的环境下控制所述储气罐40向所述气动马达30提供动力，最后由所述气动马达30利用所述储气罐40提供的动力来提供转向助力，由于根据本公开的方法可以在低电压环境下为车辆提供转向助力，因此，当车辆出现需要整车断高压电的异常情况时，能够立即断开高压电，并从电动转向助力切换至气动转向助力，由此来继续提供车辆的转向助力，从而能够在一定程度上避免车辆出现异常情况时没有立即断开高压电可能发生的触电等对车辆以及驾乘人员的伤害。当然，由于气动转向助力子系统200中的储气罐40的体积有限，其能够为气动马达30提供的动力也是有限的，因此在出现需要整车断高压电的异常情况并立即断开整车高压电之后，在由气动转向助力子系统200为车辆提供转向助力时，储气罐40只能为气动马达30提供有限的一段时间的转向动力，由于此时需要转向助力的时间通常不会过长，若使用单独的储气罐40来提供动力，常用体积的储气罐40即可满足需求，若使用所述车辆的制动系统中的储气罐来同时为车辆转向和车辆制动提供助力，则所述储气罐40的体积需要相对较大。

图8是根据本公开又一实施方式的用于气动转向助力子系统200的车辆转向助力方法的流程图。如图8所示，所述方法应用于图2所示的实施例中的气动转向助力子系统200，所述方法包括步骤s701和步骤s703，还包括步骤s801。

在步骤s801中，在所述接收模块10接收到所述转向信号时，由所述控制模块20通过控制所述储气罐40的排气阀的开度来调节所述储气罐40向所述气动马达30提供的动力。

通过上述技术方案，由于控制模块20对储气罐40的排气阀的开度的调节操作可以在低电压环境下进行，因此，此操作可以在遇到车辆异常情况需要立即断开高压电时正常进行，提供了一种具体的控制储气罐40为气动马达30提供动力的方法。

图9是根据本公开又一实施方式的用于气动转向助力子系统200的充气方法的流程图。其中，气动转向助力子系统200还可以包括图4所示的充气系统50，其中，充气系统50包括气泵电机控制器501、气泵电机502和气泵503。如图9所示，所述充气方法包括步骤s901至步骤s903。

在步骤s901中，由所述气泵电机控制器501将所述车辆的动力电池60的直流电转换成给所述气泵电机502供电的交流电；

在步骤s902中，由所述气泵电机502为所述气泵503提供动力；

在步骤s903中，由所述气泵503向所述储气罐40充气。

通过上述技术方案，先由所述气泵电机控制器501将所述车辆的动力电池60的直流电转换成给所述气泵电机502供电的交流电，然后由所述气泵电机502为所述气泵503提供动力，最后由所述气泵503向所述储气罐40充气，这样，就能在车辆正常运转的过程中，时刻保证在车辆出现异常情况切换至气动转向助力子系统200提供车辆的转向助力时，保障所述储气罐40中的气压能够在一定时间内为所述气动马达30提供足够的动力来进行转向。

图10是根据本公开又一实施方式的用于气动转向助力子系统200的充气方法的流程图。其中，如图5所示，气动转向助力子系统200的充气系统50包括气泵电机控制器501、气泵电机502和气泵503，还可以包括气压检测模块504。如图10所示，所述充气方法包括步骤s901至步骤s903，还包括步骤s1001至步骤s1003。

在步骤s1001中，检测所述储气罐40内的气压；

在步骤s1002中，判断检测到的气压是否达到预设上限值，若是，则转至步骤s1003；若否，则转至步骤s901。

在步骤s1003中，所述气泵电机控制器501停止向所述气泵电机502供电。

通过上述技术方案，先检测所述储气罐40内的气压，然后所述气泵电机控制器501在检测到的气压达到预设上限值时停止向所述气泵电机502供电，这样能够避免出现充气系统50向储气罐40充气过多的隐患，在保证储气罐40中的气压充足的情况下不会过充。另外，由于所述气压检测模块504能够在低电压环境中工作，因此在车辆出现异常情况并立即断开高压电后，气压检测模块504依旧可以检测所述储气罐40中的气压，并在气压不足时进行报警以提醒驾驶人转向力不足，能让驾驶人更清楚的了解当前车辆的状态，避免一些不必要的伤害。

在一种可能的实施方式中，根据本公开的方法还包括：当所述车辆出现预设故障信号时，断开所述气泵电机控制器501与所述动力电池60的电连接，其中，所述预设故障信号指示所述车辆的高压电需要被断开。

通过上述技术方案，当车辆出现需要断开高压电的预设故障信号时，断开气泵电机控制器501与动力电池60的电连接，这样可以进一步保障车辆出现异常情况时高压电可能对车辆及驾乘人员产生的一定程度的伤害。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。