技術(shù)領域：本發(fā)明涉及重型車輛底盤轉(zhuǎn)向系統(tǒng)與電磁電路領域，特別是涉及應用于重型車輛新型電磁離合器式液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) (E-ECHPS)的轉(zhuǎn)向主力控制系統(tǒng)及控制方法技術(shù)。
背景技術(shù)：傳統(tǒng)液圧助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(HPS)，轉(zhuǎn)向泵直接由發(fā)動機驅(qū)動，是一種設計簡單、易于實現(xiàn)的轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)，從一定程度上減輕了駕駛員轉(zhuǎn)向時的負擔，但是其助力不可調(diào)，僅僅與發(fā)動機轉(zhuǎn)速成正相關，低速時轉(zhuǎn)向助力過小，高速時轉(zhuǎn)向助力過大，同時因為產(chǎn)生了多余的助力，使得一部分能耗浪費。電動液壓助力系統(tǒng)(EHPS)，轉(zhuǎn)向泵由一個獨立的電動機驅(qū)動，而其輸入電流的大小由控制單元決定，克服了HPS的轉(zhuǎn)向不可調(diào)，可以做到在低速時助力較大，高速時助力較小，減少了多余的能耗，但是因為成本與系統(tǒng)安全等問題，在重型車輛上應用有限。
目前，電磁轉(zhuǎn)差離合器(ESC)多分為勵磁式電磁轉(zhuǎn)差離合器和永磁式電磁轉(zhuǎn)差離合器兩種，因為勵磁式轉(zhuǎn)差離合器的控制環(huán)節(jié)較為簡單，故該種形式應用較為廣泛。車輛在行駛過程中，助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)也同時兼顧低速時的轉(zhuǎn)向輕使和高速時的行駛路感，在傳統(tǒng)的液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) (HPS)上，因為其助力只跟發(fā)動機轉(zhuǎn)速有關，所以無法達到同時兼顧二者的作用。而車輛在行駛過程中，低速時轉(zhuǎn)向系統(tǒng)助力過小就會導致駕駛員轉(zhuǎn)向費力，高速時轉(zhuǎn)向系統(tǒng)助力過大，又會造成駕駛員對路感的喪失，不利于在高速狀態(tài)下轉(zhuǎn)向時的車輛穩(wěn)定和行駛安全。
重型車輛的電磁轉(zhuǎn)差離合器的電控液圧助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(E-ECHPS)介于 HPS于EHPS 之間，運用電磁轉(zhuǎn)差離合器(ESC) 的轉(zhuǎn)差特性，將原本 HPS浪費的能耗進行回收，并可依照EHPS 的控制方式對輸出助力進行可調(diào)變換，同時于轉(zhuǎn)向阻力矩大小相關，以達到設計所需要的指標。新型轉(zhuǎn)向系統(tǒng) E-ECHPS采用勵磁式電磁轉(zhuǎn)差離合器作為動力裝置，通過改變輸入到勵磁式ESC中的電流大小，就可讓助力隨車速的改變發(fā)生與傳統(tǒng)系統(tǒng)不一樣的變化，從而兼顧到低速時的轉(zhuǎn)向輕便和高速時的路感。
發(fā)明內(nèi)容：為了解決上述車輛在行駛過程中，低速時轉(zhuǎn)向系統(tǒng)助力過小就會導致駕駛員轉(zhuǎn)向費力，高速時轉(zhuǎn)向系統(tǒng)助力過大，又會造成駕駛員對路感的喪失，不利于在高速狀態(tài)下轉(zhuǎn)向時的車輛穩(wěn)定和行駛安全等問題，本發(fā)明給E-ECHPS助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)勵磁式ESC提供一種在正常行駛車速下的轉(zhuǎn)向助力控制系統(tǒng)及控制方法，通過改變勵磁電路的電流大小，進而改變助力大小，從而達到兼顧低速時的駕駛員轉(zhuǎn)向輕便和高速時的駕駛員方向盤路感的作用。
采用的技術(shù)方案如下：重型車輛電磁離合器轉(zhuǎn)向助力控制系統(tǒng)包括電磁轉(zhuǎn)差離合器， 控制單元，輪速傳感器，扭矩傳感器，壓力傳感器，供電電路。輪速傳感器、扭矩傳感器以及圧力傳感器均與控制單元的輸入端相連接，控制單元的輸出端與供電電路相連接，供電電路與電磁轉(zhuǎn)差離合器相串聯(lián)，電磁轉(zhuǎn)差離合器設置在發(fā)動機與轉(zhuǎn)向泵之間；輪速傳感器用于獲取輪速，扭矩傳感器用于獲取方向盤扭矩，壓力傳感器用于獲取液壓缸內(nèi)部壓力信號，控制單元根據(jù)輪速傳感器、扭矩傳感器以及壓力傳感器提供的信息，計算得出轉(zhuǎn)向阻力矩 Ta、助力斜率系數(shù)k、助力電流I，并將助力電流輸出給供電電路；供電電路包括供電電源和輸電線路，供電電路根據(jù)助力電流I，的大小輸出相應的勵磁電流I給電磁轉(zhuǎn)差離合器；電磁轉(zhuǎn)差離合器根據(jù)勵磁電流I大小輸出轉(zhuǎn)速信息至轉(zhuǎn)向泵。
優(yōu)選地，輪速傳感器安裝于車輪軸上，扭矩傳感器安裝于方向盤轉(zhuǎn)動桿上，壓力傳感器安裝于液壓缸內(nèi)；輪速傳感器采用霍爾式輪速傳感器，主丑矩傳感器采用非接觸式扭矩傳感器，壓力傳感器采用壓電式壓力傳感器；控制單元為車載電控單元，電磁轉(zhuǎn)差離合器為勵磁式電磁轉(zhuǎn)差離合器；助力電流I，與轉(zhuǎn)向阻力矩Ta、助力斜率系數(shù)K的關系為：I=KTa；勵磁電流I與助力電流I的值相等；
基于上述系統(tǒng)，本發(fā)明還提出了一種重型車輛電磁離合器轉(zhuǎn)向助力控制方法，包括如下步驟：步驟1 ，利用輪速傳感器獲得輪速信息，利用扭矩傳感器獲得方向盤扭矩信息，利用圧力傳感器獲得液圧缸內(nèi)部圧力信息；步驟2，控制單元接收輪速信息，方向盤扭矩信息和液壓缸內(nèi)部壓力信息；步驟3，控制單元處理方向盤扭矩信息，獲得方向盤組矩大小；步驟4，控制單元處理液壓缸內(nèi)部壓力信息，獲得此時的壓力值，進而處理得到此時的轉(zhuǎn)向阻力矩Ta；步驟5，控制單元處理輪速信息，獲得輪速大小，并利用方向盤扭矩大小，處理獲得助力斜K；步驟6，控制單元根據(jù)轉(zhuǎn)向阻力矩Ta大小和助力斜率系數(shù)K的大小，計算得出此時段系統(tǒng)所需助力電流I的值，I= KTa；步驟7，控制單元將助力電流I，輸出給供電電路；步驟8，供電電路輸出相應大小的勵磁電流I給電磁轉(zhuǎn)差離合器；步驟9，電磁轉(zhuǎn)差離合器輸出相應轉(zhuǎn)速，即轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)輸出相應助力。
和現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果：(1)通過輪速傳感器，扭矩傳感器和壓力傳感器，系統(tǒng)獲得準確的車速，方向盤扭矩和轉(zhuǎn)向阻力知信息。經(jīng)由控制單元根據(jù)車速，方向盤扭矩和轉(zhuǎn)向阻力矩信息進行處理，達到整個系統(tǒng)的按需功率匹配要求，實時調(diào)整勵磁電路電流大小，從而實時調(diào)節(jié)系統(tǒng)輸出的助力大小；(2)通過系統(tǒng)的協(xié)調(diào)配合運算，有效的克服了傳統(tǒng)液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(HPS)在轉(zhuǎn)向時同時兼顧低速轉(zhuǎn)向的輕便和高速轉(zhuǎn)向時路感的不足，轉(zhuǎn)向助力不再與發(fā)動機轉(zhuǎn)速成正比，而是隨著車速的提高，呈現(xiàn)一種逐漸下降的趨勢。在車輛低速時，K值較大，電流増速快，助力增加明顯，峰值大；在車速高時，K值較小，電流增速慢，助力增加不明顯，峰值小。經(jīng)過系統(tǒng)的輸出，使得駕駛員在車輛低速，車況易于控制時速駕駛車輛輕松進行轉(zhuǎn)向，在高速，車況不易于控制時能夠通過方向盤的反饋，從主觀上及時了解車輛行駛狀態(tài)，保證了駕駛員的體能和車輛行駛的安全；(3)從按需功率匹配的角度來看，助力大小隨轉(zhuǎn)向阻力的大小變化，避免了不必要的能源浪費，在實現(xiàn)兼顧低速轉(zhuǎn)向輕使和高速轉(zhuǎn)向路感目標的同時，相應的減少了系統(tǒng)能耗，一舉兩得。
更多詳情請瀏覽重型車輛電磁離合器轉(zhuǎn)向助力控制系統(tǒng)及控制方法第二節(jié)
