具有自动补救功能的液压转向助力系统及控制方法
【专利摘要】本发明提出了一种具有自动补救功能的液压转向助力系统及控制方法，该系统包括主助力油泵、备用助力油泵和控制系统，控制系统通过传感器和车速信号确定主助力油泵和备用助力油泵之一工作。当需要主助力油泵工作时，电源提供的电能通过逆变器转化为交流电后驱动主助力油泵工作，主助力油泵输出的液压油通过双向单通梭阀输送到液压助力方向机实现液压助力；当需要备用助力油泵工作时，继电器驱动备用助力油泵工作，备用助力油泵输出的液压油通过双向单通梭阀输送到方向机实现液压助力。本发明能够在主助力油泵失效时能迅速启动备用助力油泵系统，使供给转向机的助力油不出现中断，使驾驶员操纵车辆转向的操纵力矩不发生变化，保证车辆的行驶安全性。
【专利说明】具有自动补救功能的液压转向助力系统及控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种液压助力转向系统，尤其涉及一种具有高安全性的新能源客车及大中型新能源商用车的具有自动补救功能的液压转向助力系统及控制方法。
【背景技术】
[0002]随着我国节能减排政策的推进，新能源汽车的数量将会越来越多，特别是由电力驱动的纯电动客车，因其采用电力驱动不使用燃油，能够有效地减少我国对石油资源的依赖，可将有限的石油用于更重要的方面，且电动客车无内燃机汽车工作时产生的废气，不产生排放污染，是实现交通方面节能减排的最佳产品。
[0003]大、中型新能源客车及商用车由于质量较大，为提高操作舒适性在转向系统中，通常采用液压助力转向系统，传统的液压助力油泵是由发动机驱动的，可靠性非常高。而电动客车液压助力转向系统的油泵，由高压动力电池提供电能，通过逆变器转为交流电，驱动电动油泵为方向机提供液压助力。由于实现此助力方式正常工作需要动力电池系统工作正常、逆变器工作正常、电机工作正常、高压供电系统工作正常、低压供电系统工作正常。此助力方式工作中存在环节多、可靠性差的问题，在车辆运行中，其中的任何一个环节出现故障，都会出现转向助力消失车辆转向失控的重大事故。
[0004]虽然新能源汽车制造厂在电动转向助力系统中作了大量的优化工作，但电动转向助力系统在车辆运行时突然失效的事故还是不时发生，给车辆安全运行埋下了极大的隐患。虽然目前很多相关企业在电动客车液压助力可靠性、安全性方面做了不少努力，但是新能源客车及大中型商用车液压助力系统可靠性、安全性方面的问题仍然没有能够得到根本解决。
【发明内容】
[0005]为了克服上述现有技术中存在的缺陷，本发明的目的是提供一种具有自动补救功能的液压转向助力系统及其控制方法。本发明能够在主助力油泵失效时能迅速启动备用助力油泵系统，使供给转向机的助力油不出现中断，使驾驶员操纵车辆转向的操纵力矩不发生变化，从而保证车辆的行驶安全性。
[0006]为了实现本发明的上述目的，根据本发明的第一个方面，本发明提供了一种具有自动补救功能的液压转向助力系统，包括主助力油泵(3)、备用助力油泵(10)和控制系统，所述控制系统控制所述主助力油泵(3 )和备用助力油泵(10 )之一工作；所述控制系统包括传感器(7)、控制器(8)和继电器(9);所述液压转向助力系统还包括换向梭阀(4)、液压助力方向机(5)、电源(I)和逆变器(2);所述电源(I)与逆变器(2)相连，所述逆变器(2)与主助力油泵(3)相连，所述逆变器(2)还通过传感器(7)、控制器(8)和继电器(9)组成的电路与备用助力油泵(10)相连，所述换向梭阀(4)分别与主助力油泵(3)和备用助力油泵
(10)相连，所述换向梭阀(4)与液压助力方向机(5)相连；控制器(8)通过传感器(7)和车速信号确定所述主助力油泵(3)和备用助力油泵(10)之一工作；当需要主助力油泵(3)工作时，电源(I)提供的电能通过逆变器(2)转化为交流电后驱动主助力油泵(3)工作，主助力油泵(3)输出的液压油通过双向单通梭阀(4)输送到液压助力方向机(5)实现液压助力；当需要备用助力油泵(10)工作时，继电器(9)驱动备用助力油泵(10)工作，备用助力油泵
(3)输出的液压油通过双向单通梭阀(4)输送到方向机(5)实现液压助力。
[0007]本发明在车辆转向系统中加装了一套备用的应急液压系统，当车辆转向机主液压系统出现故障时，应急液压系统能及时、自动投入工作，保证供给方向机的液压油循环不出现中断，从而保证车辆的行驶安全。
[0008]在本发明的一种优选实施方式中，主助力油泵(3)、备用助力油泵(10)分别由不同的电源供电的。
[0009]在本发明的另一种优选实施方式中，双向单通梭阀由压力控制自动换向。
[0010]在本发明的再一种优选实施方式中，传感器(7 )为电压传感器、电流传感器、转速传感器、压力传感器之一。
[0011]为了实现本发明的上述目的，根据本发明的第二个方面，本发明提供了一种具有自动补救功能的液压转向助力系统控制方法，包括以下步骤:
[0012]SI，汽车高压上电后，传感器(7)检测主油泵供电是否正常，当主油泵供电正常时，执行步骤S2，当主油泵供电不正常时，执行步骤S3 ；
[0013]S2，动力电池组(I)提供的电能通过逆变器(10)转化为交流电后驱动主助力油泵
(3)工作，主助力油泵(3)输出的液压油通过双向单通梭阀(4)输送到方向机提供方向机转向时所需的液压助力动力，完成助力任务后的油液再从方向机(5)流到油杯(6)中；
[0014]S3，传感器(7)发送供电异常信息给控制器(8)，判断车速是否为零，如果车速为零，则维持当前状态，当车速不为零时，执行步骤S4，；
[0015]S4，控制器(8)控制继电器(9)闭合，继电器(9)闭合后，将直流电送到备用助力油泵(10)使备用油泵(10)工作，备用油泵(10)输出的液压油通过双向单通梭阀(4)迅速输送到方向机(5)保证液压助力油的流动不中断，完成助力任务后的油液再从方向机(5)流到油杯(6)中；
[0016]S5，判断车速是否为零，如果车速为零，则驾驶员关闭点火锁后，备用油泵(10)停止工作；当车速不为零时，使驱动电机扭矩降为零，返回步骤S4。保证新能源客车在主转向失效时的行车安全。
[0017]本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中:
[0019]图1是本发明具有自动补救功能的液压转向助力系统的原理示意图；
[0020]图2是本发明的具有自动补救功能的液压转向助力系统控制方法的控制流程图。
【具体实施方式】
[0021]下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0022]在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
[0023]本发明提供了一种具有自动补救功能的液压转向助力系统，如图1所示，包括主助力油泵3、备用助力油泵10和控制系统，所述控制系统控制所述主助力油泵3和备用助力油泵10之一工作；所述控制系统包括传感器7、控制器8和继电器9 ;所述液压转向助力系统还包括换向梭阀4、液压助力方向机5、电源I和逆变器2 ;所述电源I与逆变器2相连，所述逆变器2与主助力油泵3相连，所述逆变器2还通过传感器7、控制器8和继电器9组成的电路与备用助力油泵10相连，所述换向梭阀4分别与主助力油泵3和备用助力油泵10相连，所述换向梭阀4与液压助力方向机5相连；控制器8通过传感器7和车速信号确定所述主助力油泵3和备用助力油泵10之一工作；当需要主助力油泵3工作时，电源I提供的电能通过逆变器2转化为交流电后驱动主助力油泵3工作，主助力油泵3输出的液压油通过双向单通梭阀4输送到液压助力方向机5实现液压助力；当需要备用助力油泵10工作时，继电器9驱动备用助力油泵10工作，备用助力油泵3输出的液压油通过双向单通梭阀(4)输送到液压助力方向机5，实现液压助力。
[0024]在本实施方式中，电源I为动力电池组。
[0025]在本实施方式中，还设置有油杯6，油液可以从主助力油泵3、备用助力油泵10和液压助力方向机5流入油杯6中。
[0026]本发明在车辆转向系统中加装了一套备用的应急液压系统，当车辆转向机主液压系统出现故障时，应急液压系统能及时、自动投入工作，保证供给方向机的液压油循环不出现中断，从而保证车辆的行驶安全。
[0027]在本发明的一种优选实施方式中，主助力油泵3、备用助力油泵10可以分别由不同的电源供电的。
[0028]在本发明的另一种优选实施方式中，双向单通梭阀由压力控制自动换向。
[0029]在本发明的再一种优选实施方式中，传感器7为电压传感器、电流传感器、转速传感器、压力传感器之一。用于检测主油泵供电是否正常，具体根据检测信号判断主油泵供电是否正常的方法可按照现有技术中的方法进行。
[0030]为了实现本发明的上述目的，根据本发明的第二个方面，本发明提供了一种具有自动补救功能的液压转向助力系统控制方法，如图2所示，包括以下步骤:
[0031]SI，汽车高压上电后，传感器7检测主油泵供电是否正常，当主油泵供电正常时，执行步骤S2，当主油泵供电不正常时，执行步骤S3 ；
[0032]S2，动力电池组I提供的电能通过逆变器10转化为交流电后驱动主助力油泵3工作，主助力油泵3输出的液压油通过双向单通梭阀4输送到方向机提供方向机转向时所需的液压助力动力，完成助力任务后的油液再从液压助力方向机5流到油杯6中；
[0033]S3，传感器7发送供电异常信息给控制器8，判断车速是否为零，如果车速为零，则维持当前状态，当车速不为零时，执行步骤S4，；[0034]S4，控制器8控制继电器9闭合，继电器9闭合后，将直流电送到备用助力油泵10使备用油泵10工作，备用油泵10输出的液压油通过双向单通梭阀4迅速输送到方向机5保证液压助力油的流动不中断，完成助力任务后的油液再从方向机5流到油杯6中；
[0035]S5，判断车速是否为零，如果车速为零，则驾驶员关闭点火锁后，备用油泵10停止工作；当车速不为零时，使驱动电机扭矩降为零，返回步骤S4。保证新能源客车在主转向失效时的行车安全。
[0036]在本实施方式中，还设置有报警装置，报警装置与控制器8相连，当主助力油泵3停止工作，备用助力油泵10工作时，控制器8控制报警装置报警，及时提醒驾驶员。
[0037]在本实施方式中，传感器7为电压传感器时，当电动客车完成高压上电后，动力电池组I提供的电能通过逆变器10转化为交流电后驱动主转向油泵3工作，主助力油泵3输出的液压油通过双向单通梭阀4输送到方向机提供方向机转向时所需的液压助力动力，完成助力任务后的油液再从方向机5流到油杯6中。如果在此工作循环中，动力电池组1、或逆变器2、或交直流高压线束、或接插件、或逆变器使能信号，其中的任意一个环节出现故障，主转向油泵电机都会因失去供电而停止工作，此时传感器7将检测不到交流电压(交流电压消失主转向油泵将立即停止工作，使车辆转向失控造成重大事故)，当传感器7检测不到交流电压时，将发送交流高压掉电信息给整车控制器8，整车控制器8将立即控制继电器9闭合，继电器9闭合后，将24V直流电送到备用助力油泵10使备用助力油泵10立即工作，备用助力油泵10输出的液压油通过双向单通梭阀4迅速输送到方向机5保证液压助力油的流动不中断，完成助力任务后的油液再从方向机5流到油杯6中。直到驾驶员关闭点火锁后，备用助力油泵10才会停止工作。
[0038]需要说明的是，本发明应用于新能源客车及大中型新能源商用车，包括但不限于插电式混合动力、增程式、纯电动等全部采用或阶段性采用纯电驱动的车辆。本发明中主油泵系统包括油杯6、主助力油泵3、换向梭阀4、液压助力方向机5、动力电池1、逆变器2。备用电动油泵系统包括油杯6，油杯6可以与子主油泵系统共用、备用助力油泵10、换向梭阀4，换向梭阀4也可与主油泵系统共用、液压助力方向机5，液压助力方向机5也可以与主油泵系统共用。
[0039]在系统正常工作情况下，系统中的主助力油泵3为液压助力方向机5提供液压助力油，当主助力油泵3出现故障停机时，控制器8会立即启动备用助力油泵10，使转向助力油液的流动不会中断，使驾驶员转动方向机盘的力矩不会突然变得非常沉重而导致转向失控，从而保证转向系统的安全性。
[0040]在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0041]尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解:在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
【权利要求】
1.一种具有自动补救功能的液压转向助力系统，其特征在于:包括主助力油泵(3)、备用助力油泵(10)和控制系统，所述控制系统控制所述主助力油泵(3)和备用助力油泵(10)之一工作； 所述控制系统包括传感器(7)、控制器(8)和继电器(9)； 所述液压转向助力系统还包括换向梭阀(4)、液压助力方向机(5)、电源(I)和逆变器(2)； 所述电源(I)与逆变器(2 )相连，所述逆变器(2 )与主助力油泵(3 )相连，所述逆变器(2)还通过传感器(7)、控制器(8)和继电器(9)组成的电路与备用助力油泵(10)相连，所述换向梭阀(4)分别与主助力油泵(3)和备用助力油泵(10)相连，所述换向梭阀(4)与液压助力方向机(5)相连； 控制器(8)通过传感器(7)和车速信号确定所述主助力油泵(3)和备用助力油泵(10)之一工作； 当需要主助力油泵(3)工作时，电源(I)提供的电能通过逆变器(2)转化为交流电后驱动主助力油泵(3)工作，主助力油泵(3)输出的液压油通过双向单通梭阀(4)输送到液压助力方向机(5)实现液压助力； 当需要备用助力油泵(10)工作时，继电器(9)驱动备用助力油泵(10)工作，备用助力油泵(3)输出的液压油通过双向单通梭阀(4)输送到方向机(5)实现液压助力。
2.如权利要求1所述的具有自动补救功能的液压转向助力系统，其特征在于:主助力油泵(3)、备用助力油泵(10)分别由不同的电源供电的。
3.如权利要求1所述的具有自动补救功能的液压转向助力系统，其特征在于:双向单通梭阀由压力控制自动换向。
4.如权利要求1所述的具有自动补救功能的液压转向助力系统，其特征在于:传感器(7)为电压传感器、电流传感器、转速传感器、压力传感器之一
5.如权利要求1所述的具有自动补救功能的液压转向助力系统控制方法，其特征在于:包括以下步骤: SI，汽车高压上电后，传感器(7)检测主油泵供电是否正常，当主油泵供电正常时，执行步骤S2，当主油泵供电不正常时，执行步骤S3 ； S2，动力电池组(I)提供的电能通过逆变器(10)转化为交流电后驱动主助力油泵(3)工作，主助力油泵(3)输出的液压油通过双向单通梭阀(4)输送到方向机提供方向机转向时所需的液压助力动力，完成助力任务后的油液再从方向机(5)流到油杯(6)中； S3，传感器(7)发送供电异常信息给控制器(8)，判断车速是否为零，如果车速为零，则维持当前状态，当车速不为零时，执行步骤S4，； S4，控制器(8)控制继电器(9)闭合，继电器(9)闭合后，将直流电送到备用助力油泵(10)使备用油泵(10)工作，备用油泵(10)输出的液压油通过双向单通梭阀(4)迅速输送到方向机(5)保证液压助力油的流动不中断，完成助力任务后的油液再从方向机(5)流到油杯(6)中； S5，判断车速是否为零，如果车速为零，则驾驶员关闭点火锁后，备用油泵(10)停止工作；当车速不为零时，使驱动电机扭矩降为零，返回步骤S4。
【文档编号】B62D5/30GK103552601SQ201310549286
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2013年11月7日 优先权日:2013年11月7日
【发明者】邓平, 田野, 彭勇, 代幼文, 雷飞勇, 蒋尚乾 申请人:邓平, 田野, 彭勇, 代幼文, 雷飞勇, 蒋尚乾