一种重型车辆电磁离合器转向助力控制系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及重型车辆底盘转向系统与电磁电路领域，特别是设及应用于重型车辆 新型电磁离合器式液压助力转向系统巧-ECHP巧的转向主力控制系统及控制方法技术。
【背景技术】
[0002] 传统液压助力转向系统化P巧，转向累直接由发动机驱动，是一种设计简单、易于 实现的转向助力系统，从一定程度上减轻了驾驶员转向时的负担，但是其助力不可调，仅仅 与发动机转速成正相关，低速时转向助力过小，高速时转向助力过大，同时因为产生了多余 的助力，使得一部分能耗浪费。电动液压助力系统巧HPS)，转向累由一个独立的电动机驱 动，而其输入电流的大小由控制单元决定，克服了HPS的转向不可调，可W做到在低速时助 力较大，高速时助力较小，减少了多余的能耗，但是因为成本与系统安全等问题，在重型车 辆上应用有限。
[0003] 目前，电磁转差离合器巧SC)多分为励磁式电磁转差离合器和永磁式电磁转差离 合器两种，因为励磁式转差离合器的控制环节较为简单，故该种形式应用较为广泛。车辆在 行驶过程中，助力转向系统也同时兼顾低速时的转向轻便和高速时的行驶路感，在传统的 液压助力转向系统（HP巧上，因为其助力只跟发动机转速有关，所W无法达到同时兼顾二 者的作用。而车辆在行驶过程中，低速时转向系统助力过小就会导致驾驶员转向费力，高速 时转向系统助力过大，又会造成驾驶员对路感的丧失，不利于在高速状态下转向时的车辆 稳定和行驶安全。
[0004] 重型车辆的电磁转差离合器的电控液压助力转向系统巧-ECHP巧介于册S于EHPS之间，运用电磁转差离合器巧SC)的转差特性，将原本册S浪费的能耗进行回收，并可依照 EHPS的控制方式对输出助力进行可调变换，同时于转向阻力矩大小相关，W达到设计所需 要的指标。新型转向系统E-EC册S采用励磁式电磁转差离合器作为动力装置，通过改变输 入到励磁式ESC中的电流大小，就可让助力随车速的改变发生与传统系统不一样的变化， 从而兼顾到低速时的转向轻便和高速时的路感。
【发明内容】
[0005] 为了解决上述车辆在行驶过程中，低速时转向系统助力过小就会导致驾驶员转向 费力，高速时转向系统助力过大，又会造成驾驶员对路感的丧失，不利于在高速状态下转向 时的车辆稳定和行驶安全等问题，本发明给E-EC册S助力转向系统励磁式ESC提供一种在 正常行驶车速下的转向助力控制系统及控制方法，通过改变励磁电路的电流大小，进而 改变助力大小，从而达到兼顾低速时的驾驶员转向轻便和高速时的驾驶员方向盘路感的作 用。采用的技术方案如下：
[0006] 一种重型车辆电磁离合器转向助力控制系统，其特征在于，包括电磁转差离合器， 控制单元，轮速传感器，扭矩传感器，压力传感器，供电电路；
[0007] 所述轮速传感器、所述扭矩传感器W及所述压力传感器均与所述控制单元的输入 端相连接，所述控制单元的输出端与所述供电电路相连接，所述供电电路与所述电磁转差 离合器相串联，所述电磁转差离合器设置在发动机与转向累之间；
[0008] 所述轮速传感器用于获取轮速，所述扭矩传感器用于获取方向盘扭矩，所述压力 传感器用于获取液压缸内部压力信号；所述控制单元根据轮速传感器、扭矩传感器W及压 力传感器提供的信息，计算得出转向阻力矩T。、助力斜率系数k、助力电流Ii,并将所述助力 电流输出给所述供电电路；所述供电电路包括供电电源和输电线路，所述供电电路根据助 力电流Ii的大小输出相应的励磁电流I给所述电磁转差离合器；所述电磁转差离合器根据 励磁电流I大小输出转速信息至转向累。
[0009] 优选地，所述轮速传感器安装于车轮轴上，所述扭矩传感器安装于方向盘转动杆 上，所述压力传感器安装于液压缸内。
[0010] 优选地，所述轮速传感器采用霍尔式轮速传感器，所述扭矩传感器采用非接触式 扭矩传感器，所述压力传感器采用压电式压力传感器。
[0011] 优选地，所述控制单元为车载电控单元，所述电磁转差离合器为励磁式电磁转差 离合器。
[0012] 优选地，所述助力电流Ii与所述转向阻力矩T。、所述助力斜率系数k的关系为Ji =化;所述励磁电流I与所述助力电流11的值相等。
[0013] 基于上述系统，本发明还提出了一种重型车辆电磁离合器转向助力控制方法，包 括如下步骤：
[0014] 步骤1，利用轮速传感器获得轮速信息，利用扭矩传感器获得方向盘扭矩信息，利 用压力传感器获得液压缸内部压力信息；
[0015] 步骤2,控制单元接收轮速信息，方向盘扭矩信息和液压缸内部压力信息； 阳016] 步骤3,控制单元处理方向盘扭矩信息，获得方向盘扭矩大小；
[0017] 步骤4,控制单元处理液压缸内部压力信息，获得此时的压力值，进而处理得到此 时的转向阻力矩Ta;
[0018] 步骤5,控制单元处理轮速信息，获得轮速大小；并利用方向盘扭矩大小，处理获 得助力斜率k;
[0019] 步骤6,控制单元根据所述转向阻力矩T。大小和助力斜率系数k的大小，计算得出 此时段系统所需助力电流Ii的值，所述I1=kT。；
[0020] 步骤7,控制单元将助力电流Ii输出给供电电路；
[0021] 步骤8,供电电路输出相应大小的励磁电流I给电磁转差离合器；
[0022] 步骤9,电磁转差离合器输出相应转速，即转向助力系统输出相应助力。
[0023] 和现有技术相比，本发明的有益效果：
[0024] (1)通过轮速传感器，扭矩传感器和压力传感器，系统获得准确的车速，方向盘扭 矩和转向阻力矩信息。经由控制单元根据车速，方向盘扭矩和转向阻力矩信息进行处理，达 到整个系统的按需功率匹配要求，实时调整励磁电路电流大小，从而实时调节系统输出的 助力大小。
[00巧](2)通过系统的协调配合运算，有效的克服了传统液压助力转向系统（HP巧在转 向时同时兼顾低速转向的轻便和高速转向时路感的不足，转向助力不再与发动机转速成正 比，而是随着车速的提高，呈现一种逐渐下降的趋势。在车辆低速时，k值较大，电流增速快， 助力增加明显，峰值大；在车速高时，k值较小，电流增速慢，助力增加不明显，峰值小。经过 系统的输出，使得驾驶员在车辆低速，车况易于控制时驾驶车辆轻松进行转向，在高速，车 况不易于控制时能够通过方向盘的反馈，从主观上及时了解车辆行驶状态，保证了驾驶员 的体能和车辆行驶的安全。
[00%] (3)从按需功率匹配的角度来看，助力大小随转向阻力的大小变化，避免了不必要 的能源浪费；在实现兼顾低速转向轻便和高速转向路感目标的同时，相应的减少了系统能 耗，一举两得。
【附图说明】
[0027]图1为一种重型车辆电磁离合器转向助力控制系统在一种输入转矩下助力特性 曲线；
[0028]图2为助力斜率系数k与车速和方向盘扭矩的关系图；
[0029] 图3为一种重型车辆电磁离合器转向助力控制系统结构示意图；
[0030]图4为一种重型车辆电磁离合器转向助力控制系统工作流程图。
[0031] 图中标记：1-电磁转差离合器；2-控制单元；3-轮速传感器；4-扭矩传感器； 5-压力传感器；6-供电电路。
【具体实施方式】
[0032] 如图3所示，本发明提出了一种重型车辆电磁离合器转向助力控制系统，包括电 磁转差离合器1，控制单元2,轮速传感器3,扭矩传感器4,压力传感器5,供电电路6。电磁 转差离合器1为励磁式电磁转差离合器，控制单元为车载电控单元ECU。所述供电电路6由 供电电源和输电线路组成；所述轮速传感器3、扭矩传感器4和压力传感器5均与所述控制 单元2的输入端相连，控制单元2的输出端与供电电路6相连，供电电路6与所述励磁式电 磁转差离合器相串联，供电电路6给励磁式电磁转差离合器供电，励磁式电磁转差离合器 输出转速至转向累；励磁式电磁转差离合器设置在发动机与转向累之间。
[0033] 励磁式电磁转差离合器为电磁转差离合器的电控液压助力转向系统巧-ECHP巧 的关键动力组件，采用励磁形式产生内部电磁场，由离合器主动部分转动切割磁力线，产生 力，从而使离合器主动与被动部分发生同向旋转，同时主动与被动部分转速存在差值，且差 值大于零。
[0034] 轮速传感器3安置在车轮轴上，轮速传感器3采用霍尔式轮速传感器，霍尔式轮速 传感器由传感头和齿圈组成（传感头由永磁体、霍尔式元件和电子电路组成），应用霍尔式 原理进行工作，具有输出信号电压振幅不受转速影响、频率响应高、抗电磁波干扰能力强的 特点。轮速传感器3也可与现阶段车辆广泛安装的ABS/ESP系统的轮速传感器并用。
[0035] 扭矩传感器4安装在方向盘转动杆上，扭矩传感器4采用非接触式扭矩传感器，非 接触式扭矩传感器由输入轴和输出轴通过扭杆相连，输入轴上有花键，输出轴上有键槽。当 扭杆受方向盘的转动力矩作用发生扭转时，输入轴上的花键和输出轴上的键槽之间的相对 位置发生改变。花键和键槽的相对位移改变量等于扭转杆的扭转量，使得花键上的