[發明專利]一種汽車電控復合轉向系統及其多目標優化方法

有效

• 申請號: 201710101760.5
• 申請日: 2017-02-24
• 公開（公告）號: CN106800040B
• 公開（公告）日: 2022-10-21
• 發明（設計）人: 崔滔文;趙萬忠;王春燕
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: B62D5/04
• 分類號: B62D5/04;B62D5/06
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 賀翔

本發明公開了一種汽車電控復合轉向系統及其多目標優化方法，電控復合轉向系統包括控制模塊（ECU）、機械傳動模塊、電控液壓助力模塊以及電動助力模塊。機械傳動模塊包括方向盤、轉向柱、循環球轉向器以及轉向橫拉桿等；電控液壓助力模塊包括液壓罐、液壓泵、液壓泵驅動電機和轉閥等；電動助力模塊包括弧形直線電機等。根據駕駛員喜好、路況、車速、駕駛員方向盤轉角以及轉速等確定復合轉向系統中電液助力的參與方式。并以汽車轉向路感、轉向靈敏度、轉向能耗作為優化目標，以轉向助力范圍作為約束條件，通過一種新的多目標優化方法對復合轉向系統重要參數進行優化，提升復合轉向系統的綜合性能。

技術領域

本發明涉及汽車轉向系統領域，尤其涉及一種汽車電控復合轉向系統及其多目標優化方法。

背景技術

現有的轉向系統大多采用液壓助力轉向系統，電控液壓助力轉向系統及電動助力轉向系統。傳統的液壓助力轉向系統，其轉向助力由發動機提供，非轉向情況下依然驅動液壓泵工作，而轉向工況大約占汽車行駛工況的10％左右，因此對能源造成了一定浪費，而且其助力特性不可控，在汽車低速時，轉向沉重，汽車高速時，轉向靈敏度過高；電控液壓助力轉向系統根據車速等對助力流量進行控制，根據所需助力的大小控制流量以實現助力特性的調節，但是采用閥控的電控液壓助力轉向系統，其助力依然由發動機進行驅動，轉向能耗依然較高，采用純電機驅動的電控液壓助力轉向系統，因為電壓的限制，其轉向助力有限；在新能源汽車上應用較為廣泛的電動助力轉向系統，其轉向助力由電動機提供，能耗最低，但是受限于電源的電壓限制，現有的電機尺寸下提供的轉向助力相對較小。電控復合轉向系統在不同的轉向工況下采用不同的助力策略，兼具了電控液壓助力轉向系統優良的路感，電動助力轉向系統的節能性，同時彌補了兩者助力范圍較小的缺陷，是將來客車及貨車的理想助力選擇。

但是現在電控復合轉向系統的研究中，對其結構的研究還處于起步階段，還有許多不完善的地方，需要進行改進；此外，電控復合轉向系統涉及轉向路感、轉向靈敏度、轉向能耗等多個方面，對駕駛員的操作感受，節能性具有很大影響，如何提高汽車的操縱性及經濟性的研究也鮮有公開報道。

在優化算法方面，傳統的多目標優化算法有著不錯的尋優能力，利用保留精英策略的排序方法可以得到較好的Pareto解集，但是算法本身存在易于早熟，容易陷入局部最優解的問題，而且，在優化過程中，隨著逼近最優解，優化效率降低，甚至存在最終無法尋找到最優解的問題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對背景技術中所涉及到的缺陷，提供一種汽車電控復合轉向系統及其多目標優化方法。

本發明為解決上述技術問題采用以下技術方案：

一種汽車電控復合轉向系統，包括控制模塊、機械傳動模塊、電動助力模塊以及電控液壓助力模塊；

所示機械傳動模塊包含方向盤、轉向柱、循環球轉向器、轉向橫拉桿、方向盤轉角傳感器、扭矩傳感器和車速傳感器；

所述轉向柱一端通過方向盤轉角傳感器和所述方向盤固定相連，另一端和所述循環球轉向器的一個輸入端相連；

所述循環球轉向器采用具有液壓功能的循環球轉向器，其輸出端和所述轉向橫拉桿的輸入端相連；

所述轉向橫拉桿的兩個輸出端分別和汽車的兩個前輪相連；

所述扭矩傳感器在轉向柱上，用于獲取轉向管柱上的扭矩，并將其傳遞給所述控制模塊；

所述方向盤轉角傳感器用于獲得方向盤的轉角，并將其傳遞給所述控制模塊；

所述車速傳感器設置在汽車上，用于獲取汽車的車速，并將其傳遞給所述控制模塊；

所述電動助力模塊包括弧形直線電機和減速機構，所述弧形直線電機的輸出端和所述循環球轉向器的另一個輸入端通過所述減速機構相連；

所述電控液壓助力模塊包含液壓罐、液壓泵、轉閥和液壓泵驅動電機；