双源无轨电车助力转向系统.pdf

本发明公开了一种双源无轨电车助力转向系统，包括：转向油泵、助力转向电机、电机控制器、电网、车载电源，所述助力转向电机与所述转向油泵连接，所述电机控制器与所述助力转向电机连接，其特征在于：还包括电压波动调整电路，所述电压波动调整电路设置于所述电机控制器与所述电网之间，并与所述车载电源连接。

权利要求书
1.  一种双源无轨电车助力转向系统，包括：转向油泵、助力转向电机、电机控制器、电网、车载电源，所述助力转向电机与所述转向油泵连接，所述电机控制器与所述助力转向电机连接，其特征在于：还包括电压波动调整电路，所述电压波动调整电路设置于所述电机控制器与所述电网之间，并与所述车载电源连接。

2.  根据权利要求1所述的双源无轨电车助力转向系统，其特征在于：所述电压波动调整电路包括预充电电路、扼流圈。

3.  根据权利要求2所述的双源无轨电车助力转向系统，其特征在于：所述预充电电路包括限流电阻、接触器、接触器驱动电路。

4.  根据权利要求2所述的双源无轨电车助力转向系统，其特征在于：所述电压波动调整电路还包括隔离采集单元A、隔离采集单元B、MCU，所述隔离采集单元A一端、隔离采集单元B一端分别连接所述电压波动调整电路的输入端、输出端，所述隔离采集单元A另一端、隔离采集单元B另一端连接所述MCU，所述MCU输出端连接所述预充电电路。

5.  根据权利要求3或者4所述的双源无轨电车助力转向系统，其特征在于：所述预充电电路与所述电压波动调整电路输出端之间设置二极管，所述二极管正极连接所述预充电电路，所述二极管负极连接所述电压波动调整电路输出端。

6.  根据权利要求1所述的双源无轨电车助力转向系统，其特征在于：所述电机控制器在无转向需求时降低所述助力转向电机 转速。

7.  根据权利要求1所述的双源无轨电车助力转向系统，其特征在于：所述助力转向电机采用无刷永磁同步电机。

8.  根据权利要求1所述的双源无轨电车助力转向系统，其特征在于：所述车载电源为锂离子电池。

9.  一种双源无轨电车，其特征在于：采用上述权利要1～8中任意一个所述的助力转向系统。

说明书双源无轨电车助力转向系统
技术领域
本发明涉及双源无轨电车，具体涉及一种双源无轨电车助力转向系统。
技术背景
双源无轨电车因其可以利用电网供电且又不完全依赖电网备受关注，但是由于车载电源的电压等级与电网存在较大压差，在实际运营过程中来回切换电源时会产生较大的电压波动，且不同时间段、不同地段的电网电压也有所区别，电压波动会对于各元器件的冲击较大，因此会大大降低控制器元器件的使用寿命。
出于解决上述问题，本发明提出了一种双源无轨电车助力转向系统，包括：转向油泵、助力转向电机、电机控制器、电网、车载电源，所述助力转向电机与所述转向油泵连接，所述电机控制器与所述助力转向电机连接，还包括电压波动调整电路，所述电压波动调整电路设置于所述电机控制器与所述电网之间，并与所述车载电源连接，该结构在实现电网与车载电源之间平缓切换的同时也增大了能量利用率。
发明内容
现行的双源无轨电车由于需要在电网与车载电源之间切换，而电网电压在不同时段与地区之间有较大波动且与车载电源压差较大，大的电压波动对于控制器内各元器件(特别是电容器等 元器件)的冲击较大，大大降低元器件的使用寿命，也降低了控制器的可靠性。
处于解决上述问题，本发明提出了一种双源无轨电车助力转向系统，包括：转向油泵、助力转向电机、电机控制器、电网、车载电源，所述助力转向电机与所述转向油泵连接，所述电机控制器与所述助力转向电机连接，还包括电压波动调整电路，所述电压波动调整电路设置于所述电机控制器与所述电网之间，并与所述车载电源连接，该结构在实现电网与车载电源之间平缓切换的同时也增大了能量利用率，提高元器件的使用寿命且节省能源。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种双源无轨电车助力转向系统，包括：转向油泵、助力转向电机、电机控制器、电网、车载电源，所述助力转向电机与所述转向油泵连接，所述电机控制器与所述助力转向电机连接，还包括电压波动调整电路，所述电压波动调整电路设置于所述电机控制器与所述电网之间，并与所述车载电源连接。
所述电压波动调整电路包括预充电电路、扼流圈。
所述预充电电路包括限流电阻、接触器、接触器驱动电路。
所述电压波动调整电路还包括隔离采集单元A、隔离采集单元B、MCU，所述隔离采集单元A一端、隔离采集单元B一端分别连接所述电压波动调整电路的输入端、输出端，所述隔离采集单元A另一端、隔离采集单元B另一端连接所述MCU，所述MCU输出端连接所述预充电电路。
所述预充电电路与所述电压波动调整电路输出端之间设置二极管，所述二极管正极连接所述预充电电路，所述二极管负极连接所述电压波动调整电路输出端。
所述电机控制器在无转向需求时降低所述助力转向电机转速。
所述助力转向电机采用无刷永磁同步电机。
所述车载电源为锂离子电池。
一种双源无轨电车，采用上述任意一个所述的助力转向系统。
相比现有的双源无轨电车助力转向系统，本发明有显著优点和有益效果，具体体现为：
1、使用本发明的双源无轨电车助力转向系统，在电网与助力转向电机控制器之间设置电压波动调整电路，减缓电流变化幅度，提供电机控制器的安全寿命；
2、使用本发明的双源无轨电车助力转向系统，采用智能化控制，在无转向需求时降低电机转速，大幅降低电机能耗；
3、使用本发明的双源无轨电车助力转向系统，使用永磁电机和大流量密封泵直连，有效降低电机及油泵在运行过程中的噪音。
附图说明
图1为本发明双源无轨电车助力转向系统的连接示意图；
图2为本发明双源无轨电车助力转向系统的电压波动调整电路第一实施例的电路图；
图3为本发明双源无轨电车助力转向系统的电压波动调整电路第二实施例的电路图。
具体实施方式
本发明的具体实施方法如下：
如图1所示为本发明双源无轨电车助力转向系统的连接示意图，所述双源无轨电车助力转向系统包括：转向油泵、助力转向电机、电机控制器、电压波动调整电路、电网、车载电源，所述助力转向电机与所述转向油泵连接，用于提供油泵保持油压所需的动力，所述电机控制器与所述助力转向电机连接，用以控制助力转向电机的运转，所述电压波动调整电路连接所述电机控制器，并与所述电网、车载电源连接，用于调整电网电压的波动，减少电压波动对元器件的冲击。
传统的双源无轨电车助力转向电机采用异步电机来提供转向油泵产生油压的动力，而异步电机存在噪音大、体积大、能耗高的确定，不适合新能源汽车的应用，特别是纯电动汽车，由于其纯电机驱动噪音小，对于平时不大的噪音在纯电动汽车上却显得尤为严重，而且电机的体积、能耗也对能源的利用效率有较大影响，因此，本发明采用直流无刷永磁同步电机，充分发挥其噪音小、体积小、重量轻、效率高等优点；而且本实施例中采用大流量密封油泵，所述油泵与所述助力转向电机直连，减小系统的轴向尺寸。
受到电网电压不稳定的现状的限制，双源无轨电车在运行过 程中或在电网与车载电源之间切换时，由于电压的变化会产生较大的电压波形突起，对电子元器件，特别是电容器的冲击很大，严重的冲击会烧毁元器件，因而需要对这种电压波动进行抑制，而且由于车辆熄火后首次上电时的电压冲击也会造成电子元器件的损坏，因此，本发明在电网、车载电源与电机控制器之间加入电压波动调整电路。
本发明双源无轨电车助力转向系统的电压波动调整电路图第一实施例如图2所示，电路的输入端口接电网，输入端口一端接车载电源正极B+，另一端接车载电源负极HGND，扼流圈L1一端连接车载电源正极B+，另一端与电容C1一端、电阻R1一端、接触器K一端连接，电容C1另一端连接电容C2一端，电容C2另一端连接车载电源负极HGND，电阻R1另一端连接电阻R2一端，电阻R2另一端连接电阻R3、隔离采集单元A一端，电阻R3另一端连接车载电源负极HGND，接触器K另一端连接二极管D的正极，二极管D的负极连接电阻R4一端、电容C3一端、输出端口一端，电阻R4另一端连接电阻R5一端，电阻R5另一端连接电阻R6一端、隔离采集单元B一端，电阻R6另一端连接车载电源负极HGND，隔离采集单元A另一端、隔离采集单元B另一端连接MCU，MCU输出端连接接触器驱动电路，电容C3另一端连接电容C4一端，电容C4另一端连接车载电源负极HGND，输出端口另一端连接车载电源负极HGND。
当车辆熄火后首次上电时(包括接入电网及接入车载电源)， 由于电容C3、C4两端无电压，电阻R6两端也无电压，而电阻R3两端瞬间电压上升，隔离采集单元A采集的电压会大于隔离采集单元B所采集的电压并且差值超过设定值，MCU输出高电平给接触器驱动电路，由此来控制接触器K吸合，电阻增大，电流减小，由小电流给电容C3、C4预充电；
当电容C3、C4充电到一定电压后，隔离采集单元A采集的电压与隔离采集单元B采集的电压相当时，由MCU给接触器驱动电路信号由其控制接触器断开来实现减小电阻、增大电流的目的，由电网或车载电源直接输出给电机控制器供电，以实现高效能量传输。
当车辆在车载电源与电网之间切换时，由于电网电压一般在650V-900V，而车载电源一般采用锂离子电池或者铅酸电池，电压等级在400V-500V，因此在切换时会有较大的电压纹波，而此时由扼流圈L1来吸收所述电压纹波，减少电压波动对元器件的冲击，提高元器件的使用寿命，而且在车辆从车载电源切换至电网时，二极管D能够保证输出端口处电流不会回流，消除能量的浪费。
当车辆连接电网时，由于电网电压会出现波动，会有较大的电压纹波，而此时由扼流圈L1来吸收所述电压纹波，减少电压波动对元器件的冲击，提高元器件的使用寿命，而且隔离采集单元A采集的电压与隔离采集单元B所采集的电压并不会超过设定值，接触器K不吸合。
本发明双源无轨电车助力转向系统的电压波动调整电路图的第二实施例如图3所示，可以由比较器硬件模块替代所述比较器，由比较器硬件模块根据所述隔离采集单元A、隔离采集单元B所采集的电压值来给出接触器K吸合和断开的指令。
所述MCU或者比较器硬件模块与车辆控制器通过CAN线或其他通信接口连接，可以将所述接触器K的吸合状态、隔离采集单元A和隔离采集单元B所采集的电压值等信息传送给车辆控制器，为车辆控制器提供更多的车辆行驶状况信息，保证其能够更好的控制车辆行驶。
所述电机控制器根据车辆行驶工况需求来控制助力转向电机的输出转速，在无转向需求时降低助力转向电机的输出转速来维持转向油泵的基本油压，当转向时迅速增加助力转向电机的输出转速，提高转向油泵的油压来提供转向助力，这样能够更大限度的减小能量的消耗，经过仿真计算，可以将助力转向系统的功耗降至400W以内，进一步助力新能源汽车节能，而且使用永磁电机和大流量密封泵直连，有效降低电机及油泵在运行过程中的噪音。
对于为本发明的示范性实施例，应当理解为是本发明的权利要求书的保护范围内其中的某一种示范性示例，具有对本领域技术人员实现相应的技术方案的指导性作用，而非对本发明的限定。