[發(fā)明專利]一種多模式主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的控制器及其控制方法

有效

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• 申請日: 2016-11-15
• 公開（公告）號: CN106741132B
• 公開（公告）日: 2022-10-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 欒眾楷;趙萬忠;王春燕
• 申請（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號: B62D5/04
• 分類號: B62D5/04;B62D5/06;B62D6/00;B62D101/00;B62D119/00;B62D137/00
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務(wù)所 32237
• 代理人: 賀翔

本發(fā)明公開了一種多模式主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的控制器及其控制方法，以系統(tǒng)能耗函數(shù)為控制目標(biāo)，對系統(tǒng)多個助力執(zhí)行機構(gòu)進行協(xié)調(diào)控制；其中，系統(tǒng)能耗函數(shù)包括電機能耗、液壓機構(gòu)能耗、控制器能耗及機械轉(zhuǎn)向機構(gòu)能耗；傳感器模塊采集轉(zhuǎn)向系統(tǒng)各部分信號并傳遞至能量分析模塊，通過能量分析模塊求解系統(tǒng)能耗函數(shù)，并將計算結(jié)果傳遞至電子控制單元，電子控制單元以系統(tǒng)能耗函數(shù)為控制目標(biāo)、系統(tǒng)理想助力特性為約束條件，對系統(tǒng)多個助力執(zhí)行機構(gòu)進行協(xié)調(diào)控制，實現(xiàn)在保證約束條件輸出助力滿足理想助力曲線下的轉(zhuǎn)向經(jīng)濟性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及汽車助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制技術(shù)領(lǐng)域，具體指代一種多模式主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的能耗-助力控制器及其控制方法。

背景技術(shù)

節(jié)能、環(huán)保和安全是當(dāng)今世界汽車技術(shù)發(fā)展的三大主題，隨著能源危機的日益嚴(yán)峻，汽車燃油消耗法規(guī)的日益嚴(yán)厲，汽車上的所有總成、零部件都應(yīng)該向著節(jié)能環(huán)保的方向發(fā)展。汽車的能量消耗在國民經(jīng)濟中占有相當(dāng)大的比重，它在消耗能量的同時也產(chǎn)生了廢氣，污染環(huán)境，同時會導(dǎo)致全球變暖，因此現(xiàn)在世界各國政府對汽車的能量消耗也相當(dāng)重視。

電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)EPS與傳統(tǒng)的液壓動力轉(zhuǎn)向相比，具有一系列的優(yōu)點：節(jié)能環(huán)保、對寒冷氣候的適應(yīng)性好、增強了轉(zhuǎn)向隨動性、改善了回正特性、提高了操縱穩(wěn)定性、易于調(diào)整助力特性、易于包裝和裝配、易于維護與保養(yǎng)，根據(jù)KOYO公司的研究，轎車裝用EPS系統(tǒng)比裝用液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)燃油消耗可減少3～5％，但受汽車本身蓄電池電壓等電氣特性影響，其輸出的最大助力矩較小，不滿足大型客車等車輛的需求。現(xiàn)有汽車采用的液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可在汽車低速工況下提供較大助力，減輕駕駛員轉(zhuǎn)向時負(fù)擔(dān)；但在高速工況下轉(zhuǎn)向路感較差，操縱穩(wěn)定性存在問題。

目前，國內(nèi)外轉(zhuǎn)向系統(tǒng)普遍采用固定傳動比，易出現(xiàn)低速下轉(zhuǎn)向盤沉重，高速下轉(zhuǎn)向過度等危險工況，極大的影響了汽車的操縱穩(wěn)定性。理想情況下，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在汽車低速行駛時應(yīng)有較大的傳動比，以實現(xiàn)減輕駕駛員負(fù)擔(dān)，達(dá)到良好的轉(zhuǎn)向輕便性；在高速時應(yīng)有較小的傳動比，保障行駛安全，獲得良好的轉(zhuǎn)向路感。

因此，基于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的能耗與輸出助力之間的關(guān)系，設(shè)計一種“能耗-助力”控制器，可在多模式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)處于復(fù)合模式時，實現(xiàn)車輛轉(zhuǎn)向輕便性和轉(zhuǎn)向經(jīng)濟性的完美融合，具有廣闊的應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容

針對于上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種多模式主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的控制器及其控制方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)轉(zhuǎn)向經(jīng)濟性、操縱穩(wěn)定性較差等問題。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的一種多模式主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的控制器，包括：能量分析模塊、傳感器模塊、電子控制單元、主動轉(zhuǎn)向控制機構(gòu)、主動轉(zhuǎn)向執(zhí)行機構(gòu)、動力轉(zhuǎn)向控制機構(gòu)、動力轉(zhuǎn)向執(zhí)行機構(gòu)、機械轉(zhuǎn)向機構(gòu)；

所述的傳感器模塊分別采集電子控制單元、主動轉(zhuǎn)向控制機構(gòu)、動力轉(zhuǎn)向控制機構(gòu)、動力轉(zhuǎn)向執(zhí)行機構(gòu)、機械轉(zhuǎn)向機構(gòu)的能耗信息，并傳遞信號至能量分析模塊進行分析計算，然后輸出信號至電子控制單元；電子控制單元依據(jù)輸入信號分別向上述相應(yīng)的控制機構(gòu)輸出伺服電機控制信號b、c、d，對伺服電機A、B、C進行轉(zhuǎn)矩控制，通過伺服電機控制相應(yīng)的執(zhí)行機構(gòu)依據(jù)控制策略輸出轉(zhuǎn)矩；

所述的主動轉(zhuǎn)向控制機構(gòu)包括：伺服電機C；主動轉(zhuǎn)向執(zhí)行機構(gòu)包括：電動推桿、第一減速機構(gòu)及行星齒輪組；所述的伺服電機C接收上述電子控制單元輸出的伺服電機控制信號b，并輸出轉(zhuǎn)矩依次經(jīng)過電動推桿、第一減速機構(gòu)、行星齒輪組的下齒圈，至機械轉(zhuǎn)向機構(gòu)；

所述的動力轉(zhuǎn)向控制機構(gòu)包括：伺服電機A及伺服電機B；所述的動力轉(zhuǎn)向執(zhí)行機構(gòu)包括：液壓泵、儲油罐、轉(zhuǎn)閥、液壓助力缸、第二減速機構(gòu)及助力耦合器；所述的伺服電機A與伺服電機B分別接收上述電子控制單元輸出的伺服電機控制信號c與d，依照相應(yīng)控制策略，通過控制信號c調(diào)節(jié)伺服電機A輸出轉(zhuǎn)矩，經(jīng)過第二減速機構(gòu)輸出到助力耦合器；通過控制信號d調(diào)節(jié)伺服電機B輸出轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動液壓泵運行，產(chǎn)生的高壓助力油液依次經(jīng)過儲油罐、轉(zhuǎn)閥、液壓助力缸形成壓差從而產(chǎn)生助力并輸出至助力耦合器，經(jīng)耦合的助力輸出至機械轉(zhuǎn)向機構(gòu)；