适于新能源汽车的电动液压助力转向系统的制作方法

本发明属于车辆转向系统技术领域，具体地说，本发明涉及一种适于新能源汽车的电动液压助力转向系统。

背景技术：

按照电动液压转向助力泵电能的来源不同，分为高压电动液压转向助力泵和低压电动液压转向助力泵。高压电动液压转向助力泵电能由单一的动力电池经dc/ac转换器转换为交流电，用于驱动高压转向助力电机带动转向油泵工作，提供转向助力；低压电动液压转向助力泵从dc/dc转换器或低压电池获取电能，经电机驱动系统控制低压转向助力电机带动转向油泵工作，提供转向助力。

目前，高压电动液压转向助力泵由单一的动力电池供电，一旦高压系统突然出现断电或失电等故障，将直接导致转向助力缺失，影响车辆正常行驶，危及乘车人员安全。汽车主机厂为提高转向安全性，开始采用双源电动液压转向助力泵。即电动液压转向助力泵由高压电气系统提供电能，当高压电气系统出现异常时，可由低压电器系统供电，实现转向助力不会立即消失。但此方案增加了电动液压转向助力泵重量和控制难度，采购成本增加。

低压电动液压转向助力泵由dc/dc转换器或低压电池获取电能，不会因为高压电路系统故障导致转向助力缺失。但市场现有低压电动液压转向助力泵存在以下不足：一、电机输出扭矩小，多采用铁氧体永磁材料，提供的转向助力较小，应用局限于小型汽车；二、输出流量小，且大小多为恒定值，不能根据车速、转向角速度等车身信号进行实时调整，导致转向手感差；三、噪音较大，影响客户体验。

技术实现要素：

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提供一种适于新能源汽车的电动液压助力转向系统，目的是提高可靠性。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：适于新能源汽车的电动液压助力转向系统，包括电动液压转向助力泵、用于驱动所述电动液压转向助力泵的低压电源和用于对低压电源提供电能的高压电源。

所述低压电源为低压蓄电池。

所述高压电源与高压配电箱电连接，高压配电箱与dc/ac转换器电连接，dc/ac转换器与所述低压电源电连接。

所述高压电源为新能源汽车上的动力电池组。

所述电动液压转向助力泵包括助力电机和液压泵，助力电机的电机轴通过联轴器与液压泵的主轴连接，联轴器的材质为塑料。

所述联轴器具有让所述助力电机的电机轴插入的第一安装孔和让所述液压泵的主轴插入的第二安装孔，联轴器与助力电机的电机轴和液压泵的主轴为过盈配合。

所述联轴器具有与所述助力电机的电机轴接触的第一凸齿和与所述液压泵的主轴接触的第二凸齿，第一凸齿设置于所述第一安装孔的内壁面上，第二凸齿设置于所述第二安装孔的内壁面上。

所述第一安装孔为矩形孔，所述第一凸齿设置于第一安装孔的两个相对的长边内壁面上；所述第二安装孔为矩形孔，第一安装孔的长度方向与第二安装孔的长度方向相垂直，所述第二凸齿设置于第二安装孔的两个相对的长边内壁面上。

所述电动液压转向助力泵包括电机控制器，电机控制器包括第一pcb板、第二pcb板和与第二pcb板贴合且用于将热量传导至所述助力电机的散热板，散热板的材质为铝。

所述散热板与所述第二pcb板之间涂抹有导热硅胶。

本发明适于新能源汽车的电动液压助力转向系统，电动液压转向助力泵从低压电源获取电能，可确保汽车高压电气系统出现故障时转向助力不受影响，提高了可靠性，从而也显著提高了乘车安全性。

附图说明

本说明书包括以下附图，所示内容分别是：

图1是本发明适于新能源汽车的电动液压助力转向系统的电气结构原理图；

图2是电动液压转向助力泵的结构示意图；

图3是电动液压转向助力泵的爆炸示意图；

图4是联轴器的结构示意图；

图5是联轴器另一角度的结构示意图；

图6是电机控制器的结构示意图；

图中标记为：1、油壶；2、液压泵；3、助力电机；4、支座；5、电机控制器；501、第一pcb板；502、第二pcb板；503、散热板；6、联轴器；601、第一安装孔；602、第二安装孔；603、第一凸齿；604、第二凸齿；605、长边内壁面；606、短边内壁面；607、长边内壁面；608、短边内壁面。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，目的是帮助本领域的技术人员对本发明的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，并有助于其实施。

需要说明的是，在下述的实施方式中，所述的“第一”和“第二”并不代表结构和/或功能上的绝对区分关系，也不代表先后的执行顺序，而仅仅是为了描述的方便。

如图1所示，本发明提供了一种适于新能源汽车的电动液压助力转向系统，包括电动液压转向助力泵、用于驱动电动液压转向助力泵的低压电源和用于对低压电源提供电能的高压电源。

具体地说，如图1所示，电动液压转向助力泵为低压电动液压转向助力泵，由低压电源为助力电机3直接提供电能，进而助力电机3能够驱动液压泵2输出液压油，为车辆转向提供助力。低压电源为低压蓄电池，低压蓄电池设置于新能源汽车上，高压电源为新能源汽车上的动力电池组。高压电源与高压配电箱电连接，高压配电箱与dc/ac转换器为电连接，dc/ac转换器与低压电源为电连接，低压电源与助力电机3为电连接，高压电源是用于在低压电源亏电时给低压电源充电。在整车电气系统中，当主接触器吸合时，dc/dc转换器将高压电源的高压电转换为12v或24v，输出给整车用电器工作，并在低压电池亏电时给低压电源充电，确保低压电源存储有定量的电能。因此，当整车高压系统异常时，在低压电源的作用下，电动液压助力转向泵可持续运转一定时间，实现车辆安全靠边停车，确保驾乘人员人身安全。

在现有的双源电动液压转向助力泵中，双源电动液压转向助力泵的助力电机上同时存在高压绕组和低压绕组两种，并且高压绕组通过高压dc/ac转换器从动力电池获得电能，低压绕组通过低压dc/ac转换器从低压电池获得电能。本申请的电动液压转向助力泵与双源电动液压转向助力泵相比，采用的助力电机的结构更简单，无需另外采用dc/ac转换器与动力电池连接，从而大幅度节约成本，减轻整车重量。

如图2和图3所示，电动液压转向助力泵包括助力电机3、液压泵2、油壶1和支座4，液压泵2为齿轮泵，油壶1和液压泵2设置在支座4上且油壶1和液压泵2与支座4固定连接，液压泵2并位于油壶1的内部，助力电机3与支座4固定连接，支座4位于助力电机3和油壶1之间，助力电机3用于驱动液压泵2进行运转。电动液压转向助力泵将助力电机3、液压泵2和油壶1等部件完全集成一体，产品体积小，占用空间小，安装方便，环境适应性更好，不需要进行特殊的防尘、防水处理。

如图2至图5所示，助力电机3的电机轴通过联轴器6与液压泵2的主轴连接，联轴器6用于传递扭矩，助力电机3的电机轴通过联轴器6带动液压泵2的主轴进行旋转。联轴器6的材质为塑料，联轴器6的材质优选为pa6-gf60复合材料，此材料具有抗冲击性强、抗拉强度大、抗腐蚀性好、耐热性好、机械强度高等优点，可在保证机械机构强度的同时延长产品的使用寿命，降低噪音，减轻震动，提高驾驶舒适性。联轴器6为圆柱体，支座4具有让联轴器6穿过的避让孔，联轴器6套设于助力电机3的电机轴和液压泵2的主轴上。采用塑料材质的联轴器6，可有效降低因电机轴与液压泵2的主轴因同轴度差而引起的噪音。

如图2至图5所示，联轴器6具有让助力电机3的电机轴插入的第一安装孔601和让液压泵2的主轴插入的第二安装孔602，联轴器6与助力电机3的电机轴和液压泵2的主轴为过盈配合。第一安装孔601为矩形孔，第二安装孔602也为矩形孔，第一安装孔601的长度方向与第二安装孔602的长度方向相垂直。第一安装孔601为在联轴器6的第一端面的中心处开始沿联轴器6的轴线朝向联轴器6的内部延伸形成的孔，第二安装孔602为在联轴器6的第二端面的中心处开始沿联轴器6的轴线朝向联轴器6的内部延伸形成的孔，联轴器6的第一端面和第二端面为联轴器6的轴向上相对两端的端面，第一安装孔601和第二安装孔602相连通且第一安装孔601和第二安装孔602的深度(第一安装孔601和第二安装孔602的深度是指沿联轴器6的轴向上的尺寸)大小相同，第一安装孔601和第二安装孔602的长度大小相同，第一安装孔601和第二安装孔602的宽度大小也相同。助力电机3的电机轴的插入第一安装孔601中的部分为扁平结构，液压泵2的主轴的插入第二安装孔602中的部分也为扁平结构。

如图2至图5所示，作为优选的，联轴器6具有与助力电机3的电机轴接触的第一凸齿603和与液压泵2的主轴接触的第二凸齿604，第一凸齿603设置于第一安装孔601的内壁面上，而且第一凸齿603是设置于第一安装孔601的两个相对的长边内壁面605上，第一安装孔601具有四个内壁面，四个内壁面分别为两个长边内壁面605和两个短边内壁面606，长边内壁面605和短边内壁面606为与联轴器6的轴线相平行的平面，两个长边内壁面605为相对布置且两个长边内壁面605的长度方向相平行，两个短边内壁面606为相对布置且两个短边内壁面606的长度方向相平行，长边内壁面605的长度方向并与短边内壁面606的长度方向相垂直且长边内壁面605的长度大于短边内壁面606的长度，两个短边内壁面606位于两个长边内壁面605之间且两个短边内壁面606的两端分别与长边内壁面605的一端为圆弧过渡连接。第一安装孔601的长边内壁面605上设置多个第一凸齿603，第一安装孔601的两个长边内壁面605上设置同等数量的第一凸齿603，第一安装孔601的长边内壁面605上的所有第一凸齿603为沿长边内壁面605的长度方向依次布置且为等距分布，第一凸齿603为沿与长边内壁面605相垂直的方向朝向长边内壁面605的一侧伸出，第一凸齿603用于与助力电机3的电机轴的外表面接触，长边内壁面605不与助力电机3的电机轴的外表面接触，可有效降低因电机转轴与泵轴同轴度差而引起的噪音。第一凸齿603具有一定的长度，第一凸齿603的长度方向与联轴器6的轴线相平行，第一凸齿603的长度与第一安装孔601的深度大小相同。第二凸齿604设置于第二安装孔602的内壁面上，第二凸齿604是设置于第二安装孔602的两个相对的长边内壁面607上，第二安装孔602具有四个内壁面，四个内壁面分别为两个长边内壁面607和两个短边内壁面608，长边内壁面607和短边内壁面608为与联轴器6的轴线相平行的平面，两个长边内壁面607为相对布置且两个长边内壁面607的长度方向相平行，两个短边内壁面608为相对布置且两个短边内壁面608的长度方向相平行，长边内壁面607的长度方向并与短边内壁面608的长度方向相垂直且长边内壁面607的长度大于短边内壁面608的长度，两个短边内壁面608位于两个长边内壁面607之间且两个短边内壁面608的两端分别与长边内壁面607的一端为圆弧过渡连接，长边内壁面607的长度方向与长边内壁面608的长度方向在空间上相垂直，短边内壁面608的长度方向与短边内壁面606的长度方向在空间上相垂直。第二安装孔602的长边内壁面607上设置多个第二凸齿604，第二安装孔602的两个长边内壁面607上设置同等数量的第二凸齿604，第二安装孔602的长边内壁面607上的所有第二凸齿604为沿长边内壁面607的长度方向依次布置且为等距分布，第二凸齿604为沿与长边内壁面607相垂直的方向朝向长边内壁面607的一侧伸出，第二凸齿604用于与助力电机3的电机轴的外表面接触，长边内壁面607不与助力电机3的电机轴的外表面接触，可有效降低因电机转轴与泵轴同轴度差而引起的噪音。第二凸齿604具有一定的长度，第二凸齿604的长度方向与联轴器6的轴线相平行，第二凸齿604的长度与第二安装孔602的深度大小相同。

如图4和图5所示，在本实施例中，第一安装孔601的长边内壁面605上设置三个第一凸齿603，第二安装孔602的长边内壁面607上设置三个第二凸齿604。

作为优选的，助力电机3为高功率密度永磁同步电机，具有功率因数大，效率高，负载能力强等特点。如图2、图3和图6所示，电动液压转向助力泵包括电机控制器5，电机控制器5与助力电机3为电连接，电机控制器5设置在支座4与助力电机3之间，助力电机3内部具有容纳电机控制器5的腔体，电机控制器5发出指令，控制助力电机3的转速大小。电机控制器5包括第一pcb板501(电路板)、第二pcb板502(电路板)和与第二pcb板502贴合且用于将热量传导至助力电机3的散热板503，散热板503的材质为铝，散热板503并与助力电机3接触，通过散热板503将热量传导至助力电机3，提高散热效果。第一pcb板501与第二pcb板502相平行，第一pcb板501与第二pcb板502固定连接，第二pcb板502位于第二pcb板502和散热板503之间。

如图6所示，电机控制器5采用两块pcb板叠加的设计方式，第一pcb板501为金属基覆铜板，第一pcb板501上布置有主芯片、ic芯片、电感、电容、电阻、小功率mos管、二极管和三极管等发热量低的电子元器件，第二pcb板502上布置有大功率mos管等发热量较大的电子元器件，大功率mos管的功率大于小功率mos管的功率。因此为了改善电机控制器5的散热性能，在第二pcb板502上设置散热板503，散热板503的一侧面与第二pcb板502紧密贴合，散热板503的另一侧面与助力电机3贴合，散热板503与第二pcb板502之间涂抹有导热硅胶，可以有效地将第二pcb板502中电子元器件产生的热量通过散热板503传导至助力电机3中，最后由助力电机3将热量传递到空气中，从而降低产品的温度。电机控制系统采用大载流量的mos管，配合使用铝基功率板设计，有效增加系统热传导性能，实现大电流输出，从而确保低压电动液压转向助力泵有较大功率输出，使电液泵总成适用车型范围更广泛。

助力电机3的永磁体采用稀土永磁体材料-钕铁硼，相比于普通的铁氧体具有磁滞回线较宽、矫顽力高、剩磁感应强度高等优点。剩磁感应强度高，产生大的输出扭矩和大功率。助力电机3的定子采用短距分布式分数槽绕组(4极6槽结构)，可有效地削弱齿谐波、电动势和电枢反应谐波分量，降低涡流损耗，提高电机效率，在长期使用的情况下节约大量电能。助力电机3的三相绕组采用三角形连接方式，与星型连接相比，在电机功率相同的情况下绕组电流更小，降低发热损耗。助力电机3的转速较高，为确保钕铁硼永磁体在高速旋转时不被离心力破坏，在永磁体外围设置了高强度非导磁钢材质的防护套，防护套套设于永磁体上且防护套与永磁体为过盈配合，给永磁体施加一定的预压力。

本发明适于新能源汽车的电动液压助力转向系统，是以新能源汽车的钥匙信号、变速箱档位信号和始能信号为判定，确定电动液压转向助力泵是否上电启动。根据反电动势电流波形，通过mcu(单片机)计算出实际转速和转子位置，通过pid算法调整pwm占空比，按照助力电机3的转速信号、角速度信号及其他系统信号综合计算出的目标转速，比较此目标转速和实际转速，对助力电机3进行闭环控制，从而实现对电动液压转向助力泵的输出流量的控制。

以上结合附图对本发明进行了示例性描述。显然，本发明具体实现并不受上述方式的限制。只要是采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进；或未经改进，将本发明的上述构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。