[發明專利]一種電動汽車線控轉向系統及控制方法

有效

• 申請號: 201310649410.4
• 申請日: 2013-12-06
• 公開（公告）號: CN103587576A
• 公開（公告）日: 2014-02-19
• 發明（設計）人: 于蕾艷
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: B62D5/04
• 分類號: B62D5/04;B62D6/00;B62D113/00
• 代理公司: 東營雙橋專利代理有限責任公司 37107
• 代理人: 羅文遠

技術領域

本發明涉及一種轉向系統及控制方法，特別涉及一種電動汽車線控轉向系統及控制方法。

背景技術

????汽車傳統轉向系統包括機械轉向系統、液壓助力轉向系統及發展中的電動助力轉向系統等，均在轉向盤與轉向輪之間保留機械連接。導致的缺點是轉向過程中轉向盤轉角與轉向輪之間的比值即轉向角傳動比基本隨車速不變，不能兼顧所有車速下的操縱穩定性要求。力傳動比即轉向輪轉向阻力矩與轉向盤力矩的比值，與轉向角傳動比成正比例關系。固定不變的轉向傳動比不能消除轉向輕便與轉向靈敏之間的固有矛盾，難以適應不同車速下操縱穩定性的需要。

而新型汽車線控轉向（Steer?by?Wire，簡稱SBW）系統由于在結構上斷開了轉向盤與轉向輪之間的機械連接，所以轉向角傳動比可隨車速改變，控制非常靈活，實現車輪轉角的實時主動控制。不同車速下向駕駛員提供合適的轉向盤反饋力矩，使駕駛員感知轉向時來自輪胎與地面之間的相互作用和車輛的狀態，優化路感，從而顯著的提高汽車的操縱穩定性和主動安全性。

已經公布的專利中有關于線控轉向系統控制方法的。例如專利《一種線控轉向系統的路感電機控制方法》（中國專利公開號：CN101860305A）根據轉向盤轉角信號和轉向電機的電流得到轉向盤反饋力矩的目標值，與轉向柱轉矩信號的差值進行比例積分控制，輸出電壓信號至力反饋電機。缺點是沒有考慮車速的影響。本專利針對電動汽車線控轉向系統綜合考慮車速及輪胎轉向阻力矩的影響，不需安裝成本較高的輪胎力傳感器而僅通過成本較低的轉向電機電流傳感器測得的轉向電機電流信號表征輪胎轉向阻力矩的影響，結合模糊控制方法計算轉向盤反饋力矩的目標值。保證實現低速轉向輕便、高速轉向穩定、不發飄的目標。

已經公布的專利《用于汽車線控轉向系統的控制方法》（中國專利公開號：CN102320326A）采用轉矩控制位差反饋式雙向伺服控制結構可以避免由于轉向盤與小齒輪的位置偏差而造成轉向執行模塊的大幅轉動甚至到達極限位置的現象。轉向盤到小齒輪的角傳動比和力傳動比可變。解決了現有線控轉向系統轉向及回正時的控制問題以及轉向盤力感模擬失真的問題。但沒有涉及前輪轉角、轉向盤反饋力矩的上層控制算法。本專利針對電動汽車線控轉向系統，利用數學模型計算得到的目標橫擺角速度與整車橫擺角速度傳感器測量的橫擺角速度實際值相減得到橫擺角速度偏差，根據橫擺角速度偏差值與閾值的關系判別汽車轉向工況是正常轉向工況還是可能失穩工況。針對判別結果，在正常轉向工況及可能失穩工況分別采用正常轉向控制算法及側向穩定性控制算法，有效提高了各種工況下車輛的操縱穩定性。

已經公布的專利《電動助力轉向系統、線控助力轉向系統以及包括其的車輛》（中國專利申請號：201110118700.7）提供一種電動助力轉向系統、線控助力轉向系統，包括助力調節控制模塊，用于設定駕駛轉矩與電機助力轉矩之間的比值、并根據該比值發送電機助力調節命令至所述電子控制單元。駕駛感覺好，適用不同路況、不同駕駛人員的駕駛感覺要求，駕駛安全性和駕駛舒適性等都得到大大提高。但是，沒有涉及駕駛員對于轉向角傳動比、轉向盤力反饋的模式選擇。本發明針對電動汽車線控轉向系統設計的駕駛員轉向模式選擇界面有助于駕駛員根據自己的駕駛喜好去選擇相應的轉向角傳動比模式和轉向盤力反饋水平調節模式，使得同一輛車輛在不改變任何機械結構布置的前提下可方便實現不同的駕駛模式的切換，包括汽車轉向的輕便、靈敏程度的調節等，實現了駕駛風格的個性化和可定制化，符合駕駛員多層次的駕駛需求。

已經公布的專利《一種全線控電動汽車中央控制器及其控制方法》（中國專利申請號：201210385429.8）公開了一種全線控電動汽車中央控制器及其控制方法，通過CAN?總線和模擬信號輸出接口對轉向、驅動及制動系統進行集成控制，最終實現前輪、后輪、四輪、楔形、原地轉向駕駛模式及模式間切換的功能，具備完善的故障診斷和容錯處理功能，但沒有涉及友好的故障診斷顯示界面。而本發明針對電動汽車線控轉向系統設計的友好的人機顯示界面有助于清楚的顯示駕駛員轉向模式選擇結果及線控轉向系統故障診斷結果顯示，包括駕駛員車輛的行駛安全狀態、存在潛在故障的元器件等節點名稱。便于駕駛員及時掌握車輛的安全狀態，做出合理的駕駛或車輛維修安排。

以往專利中，尚無電動汽車線控轉向系統接入車聯網的技術。本發明專利考慮電動汽車線控轉向系統與下一代智能交通結合的需要，提出了線控轉向系統通過車載終端接入車聯網的技術。線控轉向系統相關部件的故障信息可通過車載終端，傳遞到交通服務系統。實現遠程行駛狀態監控和救援等目標。