一种新能源商用车双源电动液压助力转向泵论文和设计-唐雷华

全文摘要

本实用新型提供一种新能源商用车双源电动液压助力转向泵。双源电动液压助力转向泵为一体式结构，包含转向油泵、双绕组电机、低压应急电机控制器三部分，它与车辆高压电池组、高压油泵驱动器共同组成车辆的双源转向助力驱动系统，低压应急回路实时监测整车控制器发来的转向助力需求，以及高压驱动器的故障状态，并主动监测电机转速，在高压驱动回路异常时，低压应急回路及时介入提供转向助力，保证转向连续性，保障转向的安全性。

主设计要求

1.一种新能源商用车双源电动液压助力转向泵，其特征在于，集成有转向泵、双绕组电机、低压应急电机控制器；双绕组电机的轴前端连接转向泵、双绕组电机的轴后端安装有位置传感器，双绕组电机后端上集成有低压应急电机控制器，双绕组电机与低压应急电机控制器之间设有隔热垫；所述双绕组电机包括高压绕组和低压绕组，所述高压绕组由车辆的高压电机控制器驱动，低压绕组由集成的低压应急电机控制器驱动，高压绕组为主绕组，车辆正常行驶时高压绕组驱动转向泵提供转向助力，低压绕组始终处于待机状态不消耗能量；高压绕组异常时由低压绕组介入提供应急转向助力。

设计方案

1.一种新能源商用车双源电动液压助力转向泵，其特征在于，集成有转向泵、双绕组电机、低压应急电机控制器；双绕组电机的轴前端连接转向泵、双绕组电机的轴后端安装有位置传感器，双绕组电机后端上集成有低压应急电机控制器，双绕组电机与低压应急电机控制器之间设有隔热垫；

所述双绕组电机包括高压绕组和低压绕组，所述高压绕组由车辆的高压电机控制器驱动，低压绕组由集成的低压应急电机控制器驱动，高压绕组为主绕组，车辆正常行驶时高压绕组驱动转向泵提供转向助力，低压绕组始终处于待机状态不消耗能量；高压绕组异常时由低压绕组介入提供应急转向助力。

2.根据权利要求1所述的新能源商用车双源电动液压助力转向泵，其特征在于：所述低压应急电机控制器主动监测整车控制器提供的转向助力需求，以及高压电机控制器的运行状态和电机的实际转速，当有转向助力需求，并且高压电机控制器异常时，所述低压应急电机控制器控制所述低压绕组主动介入提供转向助力。

3.根据权利要求2所述的新能源商用车双源电动液压助力转向泵，其特征在于：所述低压应急电机控制器具备CAN通讯和I\/O通讯两种方式采集转向助力需求信号。

4.根据权利要求3所述的新能源商用车双源电动液压助力转向泵，其特征在于：所述低压应急电机控制器主动监测车速，当车速不为零时强制认为整车有转向助力需求，并且控制低压绕组进入待机模式。

5.根据权利要求1所述的新能源商用车双源电动液压助力转向泵，其特征在于：所述低压应急电机控制器用于在高压电机控制器主动报故障时，控制所述低压绕组以当前转速介入，并用于在高压电机控制器不报故障，控制低压绕组从零速起机。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及新能源用车转向技术领域，尤其涉及一种新能源商用车双源电动液压助力转向泵。

背景技术

新能源商用车的转向油泵驱动回路涉及高压电池、高压配电、高压驱动器、高压电机等，环节众多，为了提升转向可靠性，在新能源商用车中通常增加低压应急转向控制系统。目前市场主流的两种双源转向助力方案：一种是基于DC\/DC升压，解决高压掉电的问题；一种是基于双绕组电机，解决转向油泵前端所有故障备份的问题，其备份范围更宽，随着用户对安全性要求的提高，双绕组方案比DC\/DC升压方案得到了越来越多的应用。

目前市场的双绕组电机应急助力转向方案中，电机与控制器通常采用分体式，即控制器与电机分开安装，通过线束连接，其一这样不利于主机厂安装，其二连接线过长会影响电机参数，导致产品装车后的一致性不能保证，并且连接线过长会带来较大的线损，降低了产品的带负载能力。

实用新型内容

针对背景技术所面临的问题，本实用新型创作的目的在于提供一种新能源商用车双源电动液压助力转向泵，旨在解决双绕组方案故障备份的问题。

本实用新型提供一种新能源商用车双源电动液压助力转向泵，其集成有转向泵、双绕组电机、低压应急电机控制器；双绕组电机的轴前端连接转向泵、双绕组电机的轴后端安装有位置传感器，双绕组电机后端上集成有低压应急电机控制器，双绕组电机与低压应急电机控制器之间设有隔热垫；

进一步地，所述低压应急电机控制器主动监测整车控制器提供的转向助力需求，以及高压电机控制器的运行状态和电机的实际转速，当有转向助力需求，并且高压电机控制器异常时，所述低压应急电机控制器控制所述低压绕组主动介入提供转向助力。

进一步地，所述低压应急电机控制器具备CAN通讯和I\/O通讯两种方式采集转向助力需求信号。

进一步地，所述低压应急电机控制器主动监测车速，当车速不为零时强制认为整车有转向助力需求，并且控制低压绕组进入待机模式。

进一步地，所述低压应急电机控制器用于在高压电机控制器主动报故障时，控制所述低压绕组以当前转速介入，并用于在高压电机控制器不报故障，控制低压绕组从零速起机。

进一步地，所述高压绕组受高压控制器控制，所述低压控制器监测所述高压控制器发出的故障信号，当所述低压控制器监测到所述高压控制器发出故障信号时，所述低压控制器控制所述低压绕组工作以提供应急转向助力。

进一步地，所述低压控制器与高压控制器通过CAN总线接收油泵使能信号，所述低压控制器连接还通过I\/O总线与整车控制器信号连接；所述低压控制器与整车控制器间的CAN通讯中断时，根据整车控制器提供的I\/O信号作为转向需求信号。

进一步地，所述低压控制器与所述电机位置传感器信号连接，当所述电机位置传感器检测到所述高压绕组的转速低于设定转速后，所述低压控制器控制所述低压绕组工作。

进一步地，所述高压绕组的驱动接口安装于所述低压控制器的壳体上。

进一步地，所述高压绕组与所述低压绕组、低压控制器一体化设置。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型由于应急切换时间更短，且转向需求判断更冗余，所以使新能源商用车的应急转向更安全可靠；由于双源电动液压助力转向泵总成一体化结构，省去了很多过渡件，对于所以对主机厂的可装配性和可维护性更好。

附图说明

图1是本实用新型中新能源商用车双源电动液压助力转向泵的示意图；

图2是本实用新型中新能源商用车双源电动液压助力转向泵的模块图；

图3是图2中助力系统与整车系统连接的模块图；

图4是本实用新型中新能源商用车双源电动液压助力转向泵的控制流程图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

发明人通过研究发现：

目前市场上基于双绕组电机的双源切换控制，通常由整车控制器完成，高压回路正常的情况下，整车控制器向高压驱动器发送使能命令以起动油泵，当整车控制器通过CAN总线接收到高压驱动器发来的故障信息后，经过约2秒的滤波后给高压驱动器发停机命令并向低压控制器发送起机命令，实现高低压互锁。即是由整车控制器控制高压控制器与低压控制器，实现助力切换。

上述技术方案的主要缺陷是：其一，切换时间过长，容易引起切换卡顿甚至打手。其二，容易误切，高压驱动器在某些情况下没有关管封波，导致低压介入时因两个控制器所控的相位不同而引起过电流。其三，容易漏切，某些情况下高压回路已经故障但高压驱动器不能通过CAN报告给整车控制器，导致低压应急回路不能及时介入。

如图1、图2及图3所示，本实用新型提供一种新能源商用车双源电动液压助力转向泵，其包括双绕组电机总成2，所述双绕组电机总成2又包括高压绕组8(高压电机)与低压绕组6(低压电机)，所述高压绕组8与所述低压绕组6、低压应急电机控制器3一体化设置(即一体封装)，所述高压绕组8与所述低压绕组6通过输出轴连接转向泵1，从而实现向转向动力。所述高压绕组8由高压电机控制器7(高压电机控制器7集成在整车系统中)控制启动与关闭，所述低压绕组6由低压应急电机控制器3控制启动与关闭。所述低压应急电机控制器3还与低压配电系统10电连接，所述高压电机控制器7还与高压配电系统11电连接。

为简化描述，以下所述高压电机控制器7简称为高压控制器7，以下所述低压应急电机控制器3简称为低压控制器3。

所述低压控制器3与低压绕组6连接，所述高压绕组8的驱动接口安装于所述低压控制器3的壳体上，所述高压绕组8通过所述驱动接口与所述高压控制器7与连接。高压绕组8为主绕组，车辆正常行驶时高压绕组8回路驱动转向泵提供转向助力，无论高压绕组8工作还是低压绕组6工作都将驱动输出泵1提供转向助力。所述低压绕组6还连接有电机位置传感器5，所述电机位置传感器5用于采集所述高压绕组8的转速及磁极位置，所述低压控制器3根据所述高压绕组8的转速及磁极位置控制所述低压绕组6提供应急转向助力。

所述低压控制器3、所述整车控制器9、所述高压控制器7处于同一CAN通讯网络，所述低压控制器3与高压控制器7通过CAN总线与车辆的整车控制器9通信连接。所述整车控制器9根据车辆需要，适时提供转向助力需求。例如，车辆进入点火状态后，所述整车控制器9便通过CAN总线发油泵使能信号，接收到该使能信号后，高压控制器7立即起机提供转向助力，低压控制器3作为应急回路接收到使能信号后进入待机模式，不消耗功率。同时，所述低压控制器3开始实时采集电机位置传感器5发来的高压绕组8的电机转速和电机磁极位置、以及高压驱动器10发来的故障信息，一旦高压驱动回路异常则低压应急回路主动介入，并将介入状态反馈给整车控制器12，用于显示及报警。

所述低压控制器3还实时监测所述整车控制器9、或者车辆的仪表、或者高压控制器7发来的车辆车速或传动轴转速信号，当车速或传动轴转速不为零时，低压控制器3强制进入待机状态，而不管是否收到整车控制器9发来的助力需求信息，这种状态下一旦监测到高压绕组8及高压控制器7的故障信号，立即介入提供应急转向助力。

进一步地，所述电机位置传感器5设于高压绕组8的后轴末端，便于更好的采集所述高压绕组8的转速及磁极位置。

为了进一步增加冗余可靠性，所述整车控制器9还通过I\/O总线与所述低压控制器3连接，所述低压控制器3若监测到与整车控制器9间的CAN通讯中断，则判断整车控制器9提供的I\/O信号作为转向需求信号。所述整车控制器9通过I\/O将助力需求信息发送给低压控制器3，以避免CAN总线掉线后高压绕组8故障不能及起动应急转向。若I\/O电平在约定的有效电平范围内，则低压控制器3进入待机模式。

所述低压控制器3进入待机模式后，通过所述电机位置传感器5实时监测高压绕组8的实际转速，并通过CAN总线获取高压绕组8的故障状态。当低压控制器3监测到高压控制器7发送故障信息时，判断实际转速已跌至正常转速的80％(设定转速，可根据需要设定)，则立即驱动低压绕组6工作，保证转向的连续性。

所述低压控制器3一旦介入运行，则向CAN总线广播已启动应急转向助力的信息，以便整车控制器9或仪表通过报警装置提醒驾驶员尽快找到安全地点停车检修。

本实用新型由于使用低压控制器3监测高压绕组8的状态控制低压绕组6介入，应急切换时间更短，且转向需求判断更冗余，所以使新能源商用车的应急转向更安全可靠；由于双源电动液压助力转向泵总成一体化结构，省去了很多过渡件，对于所以对主机厂的可装配性和可维护性更好。

进一步地，所述高压控制器7与所述高压绕组8之间设置有隔热垫4；所述低压控制器3与所述高压绕组8之间设有隔热垫4。增加了隔热垫4，可以降低绕组(电机)高温对控制器上电子元器件的影响。

图4是本实用新型中新能源商用车双源电动液压助力转向泵的控制流程图，如图所示：

所述低压控制器3进入应急侦测循环后，实时判断车速或输出泵1的转速，如果车速或传动轴转速有一个不为0，则立即进入低压应急待机状态。如果车速和传动轴转速均为0，则通过CAN总线实时向整车控制器9采集油泵使能信号。如果该信号掉线，则采集I\/O冗余的使能信号，CAN不掉线的情况下，CAN使能优先级高于I\/O使能，若接收到油泵使能信号，则立即进入低压应急待机状态。若无车速，也无油泵使能信号，则低压控制器3始终处于停机状态。

低压控制器3进入待机状态后，实时监测电机转速和磁极位置，并实时监测高压控制器7发送的故障信号(通过整车控制器9获得)，若高压控制器发送故障信号，则在判断高压绕组8转速低于高压设定转速的80％后立即起机提供应急转向助力，以保障转向连续性，并且可以滤掉高压控制器7可能发生的“闪现故障”，如果高压控制器7不报故障，但实际监测到转速已至0rpm，则立即起机，保障应急转向助力及时提供，低压应急起动运行后，将实时的运行状态发送给整车控制器9和仪表，用于显示报警，然后进入其它应急控制后处理函数，包含限功率、电池电压低降额、限时输出等。

本实用新型提供的双源电动液压助力转向泵为一体式结构，包含转向油泵、双绕组电机、低压应急电机控制器三部分，它与车辆高压电池组、高压油泵驱动器共同组成车辆的双源转向助力驱动系统，低压应急回路实时监测整车控制器发来的转向助力需求，以及高压驱动器的故障状态，并主动监测电机转速，在高压驱动回路异常时，低压应急回路及时介入提供转向助力，保证转向连续性，保障转向的安全性。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

设计图

一种新能源商用车双源电动液压助力转向泵论文和设计

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