CN111216789A - 一种电动液压助力转向电机转速控制方法及***、车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及车辆转向控制领域，特别是一种电动液压助力转向电机转速控制方法及***、车辆。获取转向角速度信息和转向扭矩信息，若车辆的转向角速度小于设定的转向判断临界角速度阈值，或转向扭矩小于设定的转向判断临界扭矩阈值，则控制转向电机以一个小于或者等于低转速阈值的转速值运行；若转向扭矩大于或者等于设定的转向判断临界扭矩阈值，且转向角速度大于或者等于设定的转向判断临界角速度阈值时，则控制转向电机的转速与转向角速度成正比变化，简单可靠的实现转向的控制，并且在不需要进行助力，通过使转向电机转速以较低转速运行，实现了转向电机能量消耗优化，避免了能源浪费。

Description

一种电动液压助力转向电机转速控制方法及***、车辆
技术领域
本发明涉及车辆转向控制领域，特别是一种电动液压助力转向电机转速控制方法及***、车辆。
背景技术
传统的采用液压助力转向***的机动车辆，转向油泵由发动机驱动。发动机怠速时，转向油泵提供的流量较低；随发动机转速的增加，转向油泵提供的流量上升，无法兼顾低速转向轻便性和高速转向稳定性；而且在高速未转向工况，转向油液循环流动仍消耗较大功率，造成能源浪费。因此现有的客车用多为电动液压助力转向，由转向电机带动转向油泵提供转向助力。该转向助力与提供的流量相关，流量不足，转向力会产生迟滞，转向沉；流量过大，转向力过轻，转向或非转向工况均会消耗额外功率，造成能源浪费，同时转向***发热明显，转向油液温升高。为了改变电动液压助力转向的上述不足，现阶段电动液压助力转向***的转向电机转速会随车速、转向电机电流的变化而改变，可兼顾低速转向轻便性和高速转向稳定性，但由于低速、高速时分别对应的转向电机转速参数点设置单一，为实现切换的平顺性转向电机转速变化相差小，转向油液循环流动仍消耗多余功率，造成能源浪费。
有中国发明专利申请公布号为CN105253192A的专利申请文件公开了一种汽车电动液压助力转向***的控制方法，控制器采集车速信号和方向盘转角速度信号，根据驾驶员所偏好的方向盘力矩与侧向加速度和车速变化曲线，由车辆参数、EHPS***参数所确定的助力特性曲线来确定电机目标转速值，实现对油泵驱动电机目标转速控制，间接地实现液压油泵的输出流量控制，达到既满足转向操纵轻便性和转向手感，又降低能量消耗的目的，并有效地提高汽车行驶的操纵和安全性。但是上述控制方法需要通过驾驶员偏好和助力特征曲线进行相应的判断控制，控制方法较为复杂，导致控制过程可靠性较差，而且方法中引入的转向角速度参数没有起到实质性的作用，导致控制过程不能可靠的跟随转向角速度变化，另外由于转向控制与转向扭矩的大小息息相关，不能够排除转向扭矩对转向控制的影响，因此上述的控制方法精度不高，且可靠性较差。
发明内容
本发明的目的是提供一种电动液压助力转向电机转速控制方法及***、车辆，用以解决现有助力转向控制方法复杂且无法根据实际转向需求进行控制导致控制方法控制精度不高、可靠性较差的问题。
为了实现助力转向***的转向电机转速控制，解决现有助力转向控制方法复杂且无法根据实际转向需求进行控制导致控制方法控制精度不高、可靠性较差的问题。本发明提供一种电动液压助力转向电机转速控制方法，包括第一控制过程或第二控制过程，
所述第一控制过程为：
获取转向角速度信息，根据转向角速度信息判断：若车辆的转向角速度小于设定的转向判断临界角速度阈值，则控制转向电机以一个小于或者等于低转速阈值的转速值运行；若车辆的转向角速度大于或者等于设定的转向判断临界角速度阈值，则控制转向电机的转速与转向角速度成正比变化；
所述第二控制过程为：
获取转向扭矩信息和转向角速度信息，根据转向扭矩信息判断：若转向扭矩小于设定的转向判断临界扭矩阈值，则控制转向电机以一个小于或者等于低转速阈值的转速值运行，若转向扭矩大于或者等于设定的转向判断临界扭矩阈值，且转向角速度大于或者等于设定的转向判断临界角速度阈值时，则控制转向电机的转速与转向角速度成正比变化。
有益效果是，通过第一控制过程实现转向控制与转向角速度的关联，简单可靠的实现转向的控制，并且车辆助力转向***在转向角度固定时，不需要进行助力的情况下，通过使转向电机转速以较低转速运行，实现了转向电机能量消耗优化，避免了能源浪费；通过第二控制过程实现转向控制与转向扭矩的关联，简单可靠的实现转向的控制，并且在转向扭矩小于转向判断临界扭矩阈值，超过该转向判断临界扭矩阈值时说明存在转向需求，低于转向判断临界扭矩阈值时说明不需要转向，不需要进行助力，通过使转向电机转速以较低转速运行，实现了转向电机能量消耗优化，避免了能源浪费。
进一步地，为了根据车速的变化情况控制转向电机转速，在速度较高时降低转向助力，在速度较低时提高转向助力，实现高速转向稳定、低速转向灵活，上述任一控制过程中还获取车速信息，在任一大于或者等于设定的转向判断临界角速度阈值的转向角速度下，当车速低于低车速阈值时，控制转向电机的转速运行在高转速阈值与中转速阈值之间；当车速在低车速阈值与中车速阈值之间时，控制转向电机的转速运行在中转速阈值与低转速阈值之间；当车速在中车速阈值与高车速阈值之间时，控制转向电机的转速以小于或者等于低转速阈值的转速值运行。
进一步地，为了实现转向电机的启动控制，在执行上述任一控制过程之前还获取驻车信号、挡位信号、加速踏板信号和车速信号中的至少一个信号，判断当满足驻车松开、挂入前进挡、加速踏板被踩下和车速大于5km/h中任一条件时，控制转向电机启动。
进一步，转向角度作为辅助转向角速度、转向扭矩的控制参数，转向角度为0(即车辆处于直行中位)时或转向角度为极限位置时，转向电机转速以最低转速运行，实现节能。
本发明提供一种电动液压助力转向电机转速控制***，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现第一控制过程或第二控制过程，
所述第一控制过程为：
获取转向角速度信息，根据转向角速度信息判断：若车辆的转向角速度小于设定的转向判断临界角速度阈值，则控制转向电机以一个小于或者等于低转速阈值的转速值运行；若车辆的转向角速度大于或者等于设定的转向判断临界角速度阈值，则控制转向电机的转速与转向角速度成正比变化；
所述第二控制过程为：
获取转向扭矩信息和转向角速度信息，根据转向扭矩信息判断：若转向扭矩小于设定的转向判断临界扭矩阈值，则控制转向电机以一个小于或者等于低转速阈值的转速值运行，若转向扭矩大于或者等于设定的转向判断临界扭矩阈值，且转向角速度大于或者等于设定的转向判断临界角速度阈值时，则控制转向电机的转速与转向角速度成正比变化，通过第二控制过程实现转向控制与转向扭矩的关联，简单可靠的实现转向的控制，并且在转向扭矩小于转向判断临界扭矩阈值，超过该转向判断临界扭矩阈值时说明存在转向需求，低于转向判断临界扭矩阈值时说明不需要转向，不需要进行助力，通过使转向电机转速以较低转速运行，实现了转向电机能量消耗优化，避免了能源浪费。
进一步地，为了根据车速的变化情况控制转向电机转速，在速度较高时降低转向助力，在速度较低时提高转向助力，实现高速转向稳定、低速转向灵活，上述***中任一控制过程中还获取车速信息，在任一大于或者等于设定的转向判断临界角速度阈值的转向角速度下，当车速低于低车速阈值时，控制转向电机的转速运行在高转速阈值与中转速阈值之间；当车速在低车速阈值与中车速阈值之间时，控制转向电机的转速运行在中转速阈值与低转速阈值之间；当车速在中车速阈值与高车速阈值之间时，控制转向电机的转速以小于或者等于低转速阈值的转速值运行。
进一步地，为了实现转向电机的启动控制，在执行上述***中任一控制过程之前还获取驻车信号、挡位信号、加速踏板信号和车速信号中的至少一个信号，判断当满足驻车松开、挂入前进挡、加速踏板被踩下和车速大于5km/h中任一条件时，控制转向电机启动。
本发明提供一种车辆，包括车辆本体和设置于车辆本体内的电动液压助力转向***，所述电动液压助力转向***包括转向电机和用于转向电机控制的控制***，所述控制***包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现第一控制过程或第二控制过程，
所述第一控制过程为：
获取转向角速度信息，根据转向角速度信息判断：若车辆的转向角速度小于设定的转向判断临界角速度阈值，则控制转向电机以一个小于或者等于低转速阈值的转速值运行；若车辆的转向角速度大于或者等于设定的转向判断临界角速度阈值，则控制转向电机的转速与转向角速度成正比变化；
所述第二控制过程为：
获取转向扭矩信息和转向角速度信息，根据转向扭矩信息判断：若转向扭矩小于设定的转向判断临界扭矩阈值，则控制转向电机以一个小于或者等于低转速阈值的转速值运行，若转向扭矩大于或者等于设定的转向判断临界扭矩阈值，且转向角速度大于或者等于设定的转向判断临界角速度阈值时，则控制转向电机的转速与转向角速度成正比变化，通过第二控制过程实现转向控制与转向扭矩的关联，简单可靠的实现转向的控制，并且在转向扭矩小于转向判断临界扭矩阈值，超过该转向判断临界扭矩阈值时说明存在转向需求，低于转向判断临界扭矩阈值时说明不需要转向，不需要进行助力，通过使转向电机转速以较低转速运行，实现了转向电机能量消耗优化，避免了能源浪费。
进一步地，为了根据车速的变化情况控制转向电机转速，在速度较高时降低转向助力，在速度较低时提高转向助力，实现高速转向稳定、低速转向灵活，上述车辆中任一控制过程中还获取车速信息，在任一大于或者等于设定的转向判断临界角速度阈值的转向角速度下，当车速低于低车速阈值时，控制转向电机的转速运行在高转速阈值与中转速阈值之间；当车速在低车速阈值与中车速阈值之间时，控制转向电机的转速运行在中转速阈值与低转速阈值之间；当车速在中车速阈值与高车速阈值之间时，控制转向电机的转速以小于或者等于低转速阈值的转速值运行。
进一步地，为了实现转向电机的启动控制，在执行上述车辆中任一控制过程之前还获取驻车信号、挡位信号、加速踏板信号和车速信号中的至少一个信号，判断当满足驻车松开、挂入前进挡、加速踏板被踩下和车速大于5km/h中任一条件时，控制转向电机启动。
附图说明
图1是本发明的一种电动液压助力转向电机转速控制方法的流程图；
图2是本发明的一种电动液压助力转向***示意图；
其中，1、组合式传感器；2、车速传感器；3、整车控制器；4、转向电机控制器；5、转向电机；6、转向油泵；7、数据线；8、转向电机供电线；9、转向油罐；10、吸油管；11、高压进油管；12、动力转向器；13、低压回油管；14、方向盘；15、转向管柱；16、转向摇臂；17、转向直拉杆；18、转向节；19、转向节臂；20、转向横拉杆；21、转向梯形臂。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
方法实施例1
本发明提供一种电动液压助力转向电机转速控制方法，如图1所示，包括第一控制过程或第二控制过程，
所述第一控制过程为：
获取转向角速度信息，根据转向角速度信息判断：若车辆的转向角速度小于设定的转向判断临界角速度阈值，则控制转向电机以一个小于或者等于低转速阈值的转速值运行；若车辆的转向角速度大于或者等于设定的转向判断临界角速度阈值，则控制转向电机的转速与转向角速度成正比变化；
所述第二控制过程为：
获取转向扭矩信息和转向角速度信息，根据转向扭矩信息判断：若转向扭矩小于设定的转向判断临界扭矩阈值，则控制转向电机以一个小于或者等于低转速阈值的转速值运行，若转向扭矩大于或者等于设定的转向判断临界扭矩阈值，且转向角速度大于或者等于设定的转向判断临界角速度阈值时，则控制转向电机的转速与转向角速度成正比变化。
转向角速度小于设定的转向判断临界角速度阈值的情况，其中包括转向角度未变化和转向角度至极限位置的情况；关于转向扭矩，当转向扭矩超过转向判断临界扭矩阈值时说明存在转向需求，低于转向判断临界扭矩阈值时说明不需要转向。
此外，在上述基础上，上述任一控制过程中还获取车速信息，在任一大于或者等于设定的转向判断临界角速度阈值的转向角速度下，当车速低于低车速阈值时，控制转向电机的转速运行在高转速阈值与中转速阈值之间；当车速在低车速阈值与中车速阈值之间时，控制转向电机的转速运行在中转速阈值与低转速阈值之间；当车速在中车速阈值与高车速阈值之间时，控制转向电机的转速以小于或者等于低转速阈值的转速值运行。
具体的，在同一转向角速度条件下，在低车速阈值(如车速低于40km/h)时，转向电机转速运行在在高转速阈值与中转速阈值之间，且转向电机的转速与转向角速度成正比变化；在低车速阈值与中车速阈值之间(如车速为40km/h～80km/h)时，转向电机转速运行在在中转速阈值与低转速阈值之间，且转向电机的转速与转向角速度成正比变化；在高车速阈值与中车速阈值之间(如车速高于80km/h，小于120km/h)时，转向电机转速以小于或者等于低转速阈值的转速值运行，且转向电机的转速与转向角速度成正比变化。
方法实施例2
本发明提供一种电动液压助力转向电机转速控制方法，在上述方法实施例1的基础上，控制方法中还加入了转向电机的启动条件：根据驻车是否松开、是否挂入D档、是否加速踏板信号或车速是否大于5km/h判断是否启动转向电机，当上述任一条件满足时，将转向使能信号传至转向电机控制器，转向电机控制器控制转向电机启动运转。
转向角度作为辅助转向角速度、转向扭矩的控制参数，转向角度为0(即车辆处于直行中位)时或转向角度为极限位置时，转向电机转速以最低转速运行，实现节能。
根据车速信号、转角信号、转向扭矩信号、转角速度信号，转向电机控制器通过标定程序的目标值控制转向电机转速，转向油泵对应输出转向需求的流量，实现随需助力，在方法实施例1中已经说明，本方法实施例2不再赘述。
另外，根据转向电机转速与转向角速度的换算系数，控制程序中初定转向角速度与转向电机转速的对应系数；依据车辆的转向力标准(如15N～25N)，进行实车测试，在不同车速、转向角速度的矩阵组合下，调整转向电机转速与转向角速度的对应系数，满足转向力要求，同时实现随需求提供流量。
***实施例
本发明提供一种电动液压助力转向***，如图2所示，包括组合式传感器1、车速传感器2、整车控制器3、转向电机控制器4、转向电机5、转向油泵6、数据线7和转向电机供电线8。该组合式传感器1具有集成转角、转向扭矩和转角速度信号采集等功能。其中转向电机控制器4用于实现电动液压助力转向电机转速控制方法。
整车控制器3通过数据线7从车速传感器2采集车速信号，同时通过数据线7采集转向电机启动信号，该转向电机启动信号包括驻车信号、D档信号和加速踏板信号，同时经过数据线7发送至转向电机控制器4，当满足其中之一即可启动转向电机。转向电机控制器4通过数据线7从组合传感器1采集转向角度、转向扭矩、转向角速度等信号。转向电机控制器4通过供电线驱动转向电机5，转向电机5与转向油泵6通过联轴器连接，带动转向油泵6运转，转向电机5通过数据线7将转速信号反馈回转向电机控制器4。
上述电动液压助力转向***的实施例在使用时，转向油罐9中的液压油经吸油管10吸入转向油泵6中，转向油泵6利用容积压缩的方式将液压油泵出，经高压进油管11进入动力转向器12中。驾驶员在转动方向盘14时，对方向盘14施加转向力，并通过转向管柱15将转向力传递给动力转向器12，转向力对动力转向器12的转阀进行控制，使动力转向器12的高压油缸和低压油缸产生对应方向的压力差以提供助力，进而带动转向摇臂16沿与方向盘14转动的对应方向旋转，转向摇臂16带动转向直拉杆17和转向节臂19，通过转向节18、转向横拉杆20和转向梯形臂21协调左、右车轮的不同转角，实现合理转向。动力转向器12的低压油缸中的液压油经低压回油管13流回转向油罐9，并进行冷却、过滤，然后循环流动提供助力。
转向电机的类型不限，永磁同步类型或直流无刷类型均可采用。
此电动液压助力转向***优先采用转动惯量较小且适用A级电压的转向电机(如额定电压12VDC或24VDC或48VDC等)，也可采用转动惯量较大且适用B级电压的转向电机(如额定电压220VDC～700VDC)。
车辆实施例
本发明还提供一种车辆，该车辆包括上述***实施例中的电动液压助力转向***，该电动液压助力转向***中的转向电机的控制方法采用的上述的方法实施例1和方法实施例2，具体内容均在对应的实施例中体现，在此不再赘述。
以上给出了本发明涉及的具体实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。采用对本领域技术人员而言容易想到的方式对上述实施例中的技术手段进行变换、替换、修改，并且起到的作用与本发明中的相应技术手段基本相同、实现的发明目的也基本相同，这样形成的技术方案是对上述实施例进行微调形成的，这种技术方案仍落入本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种电动液压助力转向电机转速控制方法，其特征在于，包括第一控制过程或第二控制过程，
所述第一控制过程为：
获取转向角速度信息，根据转向角速度信息判断：若车辆的转向角速度小于设定的转向判断临界角速度阈值，则控制转向电机以一个小于或者等于低转速阈值的转速值运行；若车辆的转向角速度大于或者等于设定的转向判断临界角速度阈值，则控制转向电机的转速与转向角速度成正比变化；
所述第二控制过程为：
获取转向扭矩信息和转向角速度信息，根据转向扭矩信息判断：若转向扭矩小于设定的转向判断临界扭矩阈值；则控制转向电机以一个小于或者等于低转速阈值的转速值运行；若转向扭矩大于或者等于设定的转向判断临界扭矩阈值，且转向角速度大于或者等于设定的转向判断临界角速度阈值时，则控制转向电机的转速与转向角速度成正比变化。
2.根据权利要求1所述的电动液压助力转向电机转速控制方法，其特征在于，上述任一控制过程中还获取车速信息，在任一大于或者等于设定的转向判断临界角速度阈值的转向角速度下，当车速低于低车速阈值时，控制转向电机的转速运行在高转速阈值与中转速阈值之间；当车速在低车速阈值与中车速阈值之间时，控制转向电机的转速运行在中转速阈值与低转速阈值之间；当车速在中车速阈值与高车速阈值之间时，控制转向电机的转速以小于或者等于低转速阈值的转速值运行。
3.根据权利要求1所述的电动液压助力转向电机转速控制方法，其特征在于，在执行上述任一控制过程之前还获取驻车信号、挡位信号、加速踏板信号和车速信号中的至少一个信号，判断当满足驻车松开、挂入前进挡、加速踏板被踩下和车速大于5km/h中任一条件时，控制转向电机启动。
4.一种电动液压助力转向电机转速控制***，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现第一控制过程或第二控制过程，
所述第一控制过程为：
获取转向角速度信息，根据转向角速度信息判断：若车辆的转向角速度小于设定的转向判断临界角速度阈值，则控制转向电机以一个小于或者等于低转速阈值的转速值运行；若车辆的转向角速度大于或者等于设定的转向判断临界角速度阈值，则控制转向电机的转速与转向角速度成正比变化；
所述第二控制过程为：
获取转向扭矩信息和转向角速度信息，根据转向扭矩信息判断：若转向扭矩小于设定的转向判断临界扭矩阈值，则控制转向电机以一个小于或者等于低转速阈值的转速值运行，若转向扭矩大于或者等于设定的转向判断临界扭矩阈值，且转向角速度大于或者等于设定的转向判断临界角速度阈值时，则控制转向电机的转速与转向角速度成正比变化。
5.根据权利要求4所述的电动液压助力转向电机转速控制***，其特征在于，上述任一控制过程中还获取车速信息，在任一大于或者等于设定的转向判断临界角速度阈值的转向角速度下，当车速低于低车速阈值时，控制转向电机的转速运行在高转速阈值与中转速阈值之间；当车速在低车速阈值与中车速阈值之间时，控制转向电机的转速运行在中转速阈值与低转速阈值之间；当车速在中车速阈值与高车速阈值之间时，控制转向电机的转速以小于或者等于低转速阈值的转速值运行。
6.根据权利要求4所述的电动液压助力转向电机转速控制***，其特征在于，在执行上述任一控制过程之前还获取驻车信号、挡位信号、加速踏板信号和车速信号中的至少一个信号，判断当满足驻车松开、挂入前进挡、加速踏板被踩下和车速大于5km/h中任一条件时，控制转向电机启动。
7.一种车辆，包括车辆本体和设置于车辆本体内的电动液压助力转向***，所述电动液压助力转向***包括转向电机和用于转向电机控制的控制***，所述控制***包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现第一控制过程或第二控制过程，
所述第一控制过程为：
获取转向角速度信息，根据转向角速度信息判断：若车辆的转向角速度小于设定的转向判断临界角速度阈值，则控制转向电机以一个小于或者等于低转速阈值的转速值运行；若车辆的转向角速度大于或者等于设定的转向判断临界角速度阈值，则控制转向电机的转速与转向角速度成正比变化；
所述第二控制过程为：
获取转向扭矩信息和转向角速度信息，根据转向扭矩信息判断：若转向扭矩小于设定的转向判断临界扭矩阈值，则控制转向电机以一个小于或者等于低转速阈值的转速值运行，若转向扭矩大于或者等于设定的转向判断临界扭矩阈值，且转向角速度大于或者等于设定的转向判断临界角速度阈值时，则控制转向电机的转速与转向角速度成正比变化。
8.根据权利要求7所述的车辆，其特征在于，上述任一控制过程中还获取车速信息，在任一大于或者等于设定的转向判断临界角速度阈值的转向角速度下，当车速低于低车速阈值时，控制转向电机的转速运行在高转速阈值与中转速阈值之间；当车速在低车速阈值与中车速阈值之间时，控制转向电机的转速运行在中转速阈值与低转速阈值之间；当车速在中车速阈值与高车速阈值之间时，控制转向电机的转速以小于或者等于低转速阈值的转速值运行。
9.根据权利要求7所述的车辆，其特征在于，在执行上述任一控制过程之前还获取驻车信号、挡位信号、加速踏板信号和车速信号中的至少一个信号，判断当满足驻车松开、挂入前进挡、加速踏板被踩下和车速大于5km/h中任一条件时，控制转向电机启动。
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