[發明專利]一種乘用車電機驅動復合線控轉向系統及轉向控制方法

在審

• 申請號: 201910879199.2
• 申請日: 2019-09-18
• 公開（公告）號: CN110435756A
• 公開（公告）日: 2019-11-12
• 發明（設計）人: 李靜;范天昕;劉文;吳桐;孟令帥;何閆
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: B62D5/04
• 分類號: B62D5/04;B62D3/12
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 劉程程

本發明公開了一種乘用車電機驅動復合線控轉向系統及轉向控制方法，所述系統中，路感電機連接路感電機減速機構后與安裝有扭矩轉角傳感器的轉向主動軸相連，方向盤依次連接轉向主動軸、扭轉桿、上傳動軸和電磁離合器，轉向執行電機減速機構中，第一蝸輪安裝在與下傳動軸相連的轉向齒輪軸上，第一蝸桿兩端分別與轉向執行電機相連；轉向器中轉向小齒輪與第一蝸輪同軸固連，齒條兩端分別連接轉向輪，ECU分別與扭矩轉角傳感器、路感電機、電磁離合器和轉向執行電機信號連接，所述方法包括常規轉向控制方法、失效備份轉向控制方法和機械轉向控制方法。本發明在系統電元件失效的情況下仍能保證順利完成轉向動作，大大提高了轉向系統的安全性。

技術領域

本發明屬于汽車線控轉向技術領域，具體涉及一種乘用車電機驅動復合線控轉向系統及轉向控制方法。

背景技術

如今線控技術不斷普及，其在車輛轉向領域內的應用日趨廣泛。當前應用較多的車輛轉向系統可以分為兩類：

1、線控助力轉向系統：方向盤單元和轉向執行單元存在傳統機械連接，駕駛員在操縱方向盤進行轉向時，控制單元根據傳感器電壓和車速的信號，給出指令控制助力電機運提供轉向助力幫助駕駛員實現操作，可根據路況呈現不同的助力效果實現路感，又省去了液壓助力所必需的的油泵、管路等部件。而且電機及減速機構可以和轉向柱、轉向器做成一個整體，使得整個轉向系統結構緊湊。

2、線控轉向系統：取消方向盤單元和轉向執行單元之間的全部機械連接，由傳感器和ECU判斷駕駛員行駛意圖，轉向動力源僅由轉向電機提供，而路面信息可通過路感模擬電機獲得，為駕駛員提供了充分的道路感知，同時又避免了不必要的路面顛簸傳遞至方向盤對駕駛員造成干擾。此外，線控轉向系統因其能自由設計汽車轉向的力和角傳遞特性，故可以極大地優化駕駛艙布置空間。取消機械連接的線控轉向系統符合智能車無人駕駛及自動泊車的技術需要，為實現自動駕駛、無人駕駛、智能汽車等先進前瞻汽車技術提供了最佳解決方案。

現有的線控轉向系統缺少備份結構，在系統電子元件失效的情況下無法繼續完成轉向行為，存在失效風險，影響整個線控轉向系統的安全性。

發明內容

針對上述現有技術中存在的缺陷，本發明提供了一種乘用車電機驅動復合線控轉向系統及轉向控制方法，本發明實現了轉向系統結構冗余備份，在系統電元件失效的情況下仍能保證順利完成轉向動作，大大提高了轉向系統的安全性。結合說明書附圖，本發明的技術方案如下：

一種乘用車電機驅動復合線控轉向系統，由方向盤單元Ⅰ、電子控制單元Ⅱ和轉向執行單元Ⅲ組成；

所述方向盤單元Ⅰ由方向盤60、扭矩轉角傳感器31、路感電機29、路感電機減速機構C、電磁離合器37、轉向主動軸32、扭轉桿33、上傳動軸34和下傳動軸63組成；路感電機29連接路感電機減速機構C后與轉向主動軸32相連，扭矩轉角傳感器31安裝在轉向主動軸32上，轉向主動軸32上端連接方向盤60，轉向主動軸32下端通過扭轉桿33與上傳動軸34上端相連，上傳動軸34下端通過第一轉向萬向節42與電磁離合器37一端相連，電磁離合器37另一端通過第二轉向萬向節43與下傳動軸63相連；

所述轉向執行單元Ⅲ由轉向輪61、第一轉向執行電機23、第二轉向執行電機45、轉向執行電機減速機構A、轉向器B和減速轉向殼體組成；轉向執行電機減速機構A為蝸輪蝸桿式減速機構，所述轉向執行電機減速機構A中，第一蝸輪17安裝在轉向齒輪軸15上，轉向齒輪軸15通過第三轉向萬向節64與下傳動軸63相連，第一蝸桿8兩端分別與第一轉向執行電機23和第二轉向執行電機45相連，第一蝸輪17和第一蝸桿8相嚙合；轉向器B為齒輪齒條式轉向器，轉向器B中的轉向小齒輪59與第一蝸輪17同軸固連，齒條3兩端分別連接轉向輪61，轉向小齒輪59和齒條3相嚙合；

所述電子控制單元Ⅱ中，ECU分別與扭矩轉角傳感器31、路感電機29、電磁離合器37、第一轉向執行電機23和第二轉向執行電機45信號連接。