[發(fā)明專利]一種汽車線控轉(zhuǎn)向路感模擬裝置及其控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010069514.8
• 申請日: 2020-01-21
• 公開（公告）號: CN111204371B
• 公開（公告）日: 2021-09-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王道明;時育杰;訾斌;王正雨;錢森;王彪
• 申請（專利權(quán)）人: 合肥工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B62D5/04
• 分類號: B62D5/04;B62D6/00;B62D137/00
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責(zé)任公司 34101
• 代理人: 何梅生

本發(fā)明公開了一種汽車線控轉(zhuǎn)向路感模擬裝置及其控制方法，涉及車輛轉(zhuǎn)向?qū)嶒灱夹g(shù)領(lǐng)域，路感模擬裝置包括機械傳動機構(gòu)和信息采集與控制機構(gòu)，路感模擬裝置包括路感模擬機構(gòu)和方向盤回正機構(gòu)。本發(fā)明為車輛線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)提供了一種控制精確、反應(yīng)迅速的“路感”反饋裝置，采用的磁流變阻尼器在不同的勵磁電流的激勵下，可以實現(xiàn)針對不同路況和工況實時提供“路感”反饋力矩，為駕駛?cè)藛T提供“路感”反饋信息；在為線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)系統(tǒng)路感反饋力矩的同時，能夠在自動回正時準(zhǔn)確斷開與磁流變阻尼器的連接，避免磁流變阻尼器自身摩擦和粘滯阻力矩對自動回正的影響；避免了控制系統(tǒng)故障時反饋電機驅(qū)動方向盤亂轉(zhuǎn)導(dǎo)致的安全問題，保障駕乘人員的安全。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及車輛轉(zhuǎn)向?qū)嶒灱夹g(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于汽車線控轉(zhuǎn)向的路感模擬裝置及該裝置的控制方法。

背景技術(shù)

隨著電動汽車和智能汽車的發(fā)展，線控驅(qū)動技術(shù)被應(yīng)用到了車輛的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中。線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是一種用于汽車轉(zhuǎn)向的創(chuàng)新技術(shù)，由電子控制單元、轉(zhuǎn)向輔助電機和傳感器組成，具有幾個顯著的優(yōu)點：首先，當(dāng)車輛前部發(fā)生碰撞時，取消轉(zhuǎn)向柱可以在很大程度上減輕對駕駛?cè)藛T的傷害；其次，在線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，方向盤和轉(zhuǎn)向輪之間的傳統(tǒng)機械聯(lián)接和液壓系統(tǒng)被機電作動器和人機界面所取代，這不僅減輕了車輛的重量、噪音、振動和能量消耗，而且增加了駕駛?cè)藛T在執(zhí)行轉(zhuǎn)向操作時的自由度，從而提高車輛的穩(wěn)定性和機動性；最后，將力反饋電機與方向盤連接，為駕駛?cè)藛T提供轉(zhuǎn)向輪與路面之間相互作用力的模擬反饋力，能夠快速準(zhǔn)確地模擬反饋力，并去除了傳統(tǒng)機械轉(zhuǎn)向中干擾駕駛?cè)藛T判斷的摩擦力和阻尼力。

在設(shè)置傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的車輛上，駕駛?cè)藛T通過方向盤的控制實現(xiàn)車輛橫向移動的控制，并通過機械連接機構(gòu)將轉(zhuǎn)向車輪上因路面不平度和路面摩擦等產(chǎn)生的轉(zhuǎn)向阻力矩傳遞到方向盤獲取“路感”反饋，隨后，駕駛?cè)藛T能根據(jù)“路感”傳遞的車輛行駛信息和路面信息調(diào)整駕駛行為。而線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)沒有方向盤和轉(zhuǎn)向執(zhí)行機構(gòu)間的機械連接柱，使得“路感”不能傳遞到方向盤，駕駛?cè)藛T無法根據(jù)路面狀況調(diào)整駕駛行為，無法實現(xiàn)安全駕駛。故此，線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)需要一種可以模擬“路感”的力反饋裝置。

通過專利檢索，存在以下已知的技術(shù)方案：

專利1：

申請?zhí)枺篊N201510329873.1，申請日：2015.06.15，授權(quán)公告日：2015.11.25，本發(fā)明公開了一種基于參數(shù)估計的線控轉(zhuǎn)向路感裝置及其控制方法,包括方向盤，與方向盤相連的轉(zhuǎn)角傳感器、轉(zhuǎn)矩傳感器、轉(zhuǎn)向管柱、路感電機及路感控制器等，其中包括一套離合器，由控制器檢測到當(dāng)前狀態(tài)出現(xiàn)差錯，通過控制離合器來切換到備用電機轉(zhuǎn)向模式；所述規(guī)劃方法由傳感器測得信號，通過卡爾曼濾波估計得到當(dāng)前汽車狀態(tài)變量，計算得到汽車轉(zhuǎn)向阻力矩，并通過車速、變傳動比及側(cè)向加速度對轉(zhuǎn)向路感進行補償修正，得到當(dāng)前理想的轉(zhuǎn)向盤力矩值。本發(fā)明可以通過加裝離合器，切換工作模式，確保在線控模式出現(xiàn)故障時仍能保證正常的轉(zhuǎn)向功能，提供可靠路感；同時，在正常行駛工況下，可以使得駕駛員獲得良好的路面信息，提高汽車的操縱性和舒適性。

在該申請中，為駕駛?cè)藛T提供“路感”反饋的是由ECU控制的反饋電機，該方法解決了線控系統(tǒng)沒有“路感”的問題，但是采用的反饋電機在控制系統(tǒng)不穩(wěn)定的情況下會發(fā)生干擾駕駛?cè)藛T轉(zhuǎn)向操作等故障，影響車輛行駛安全。

申請?zhí)枺篊N201110185746.0，申請日：2011.06.30，授權(quán)公告日：2012.01.18，本發(fā)明提供一種線控轉(zhuǎn)向汽車路感模擬執(zhí)行裝置，它包括支撐機構(gòu)、磁流變液阻尼器、一對扭簧及扭簧隨動件，所述磁流變液阻尼器安裝在支撐機構(gòu)上，磁流變液阻尼器的阻尼器軸與汽車中的轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)向盤軸連接，所述一對扭簧分別安裝在扭簧隨動件的兩側(cè)的阻尼器軸上，所述一對扭簧同軸安裝且扭向相反，每個扭簧的一端固定在支撐機構(gòu)上，另一端與扭簧隨動件連接，扭簧隨動件與阻尼器軸周向限位。采用這種線控轉(zhuǎn)向汽車路感模擬執(zhí)行裝置，結(jié)構(gòu)簡單、能耗較低，并且安全性高，具有主動回正功能。