[發明專利]一種節能型智能電液轉向系統及控制方法

有效

• 申請號: 202010749093.3
• 申請日: 2020-07-30
• 公開（公告）號: CN111824251B
• 公開（公告）日: 2022-04-01
• 發明（設計）人: 董晴;劉亞輝;徐濤;劉玉龍;劉賀;陶書鑫
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: B62D5/04
• 分類號: B62D5/04;B62D5/06
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 孫楠

1.一種節能型智能電液轉向系統，其特征在于，包括轉向部、電動助力部、液壓部和控制部；

所述轉向部包括依次連接的方向盤、轉向軸和轉向器，所述轉向軸上設有扭矩轉角傳感器，當所述方向盤帶動所述轉向軸轉動時，所述扭矩轉角傳感器檢測所述轉向軸的轉矩，并將其傳輸至所述控制部；

所述控制部與所述電動助力部和液壓部相連，根據所述轉矩啟動所述電動助力部和/或液壓部；

所述電動助力部和液壓部與所述轉向器連接，并用于對所述轉向器提供能量；

所述液壓部包括儲油罐、液壓泵、蓄能器和流量控制單元，所述儲油罐連接所述液壓泵，所述液壓泵連接所述轉向器，在所述液壓泵與所述轉向器的油路上設有蓄能器，所述蓄能器與所述轉向器之間設有流量控制單元，所述轉向器的輸出口與儲油罐的回油口連接；

所述流量控制單元為集成于流量控制單元本體的多組常閉比例電磁球閥，所述控制部通過控制電磁球閥的開啟個數控制所述液壓部的輸出轉矩；

所述電磁球閥的開啟個數采用下式計算：

u＝[u₁]

其中，u₁是公式的計算結果，u是電磁球閥的開啟個數，取u₁的整數部分，T_aim是駕駛員輸入力矩的目標值，k_p、k_i分別為PID控制的比例系數和積分系數，T_d為轉向軸的轉矩；T_max為最大電動助力輸入轉矩。

2.如權利要求1所述的節能型智能電液轉向系統，其特征在于，啟動所述電動助力部和/或液壓部的標準為：

當所述轉向軸的轉矩小于開始提供助力時的轉矩，則無需啟動所述電動助力部和液壓部；

當所述轉向軸的轉矩大于開始提供助力時的轉矩并小于最大助力輸入轉矩時，啟動所述電動助力部；

當所述轉向軸的轉矩大于最大助力輸入轉矩時，啟動液壓部。

3.如權利要求2所述的節能型智能電液轉向系統，其特征在于，所述電動助力部的輸出轉矩為：

其中，T_m為電動助力部的輸出轉矩；T_d為轉向軸的轉矩；T₀為開始提供助力時轉矩；T_max為最大電動助力輸入轉矩，T_t為電動助力部能提供的最大轉矩，k為助力特性曲線斜率。

4.如權利要求1所述的節能型智能電液轉向系統，其特征在于，所述控制部包括控制器，所述流量控制單元的進油道上設置與所述控制器連接的第一壓力傳感器，以檢測蓄能器的出口油壓；所述轉向器的進油道上設置與所述控制器連接的第二壓力傳感器，以檢測所述轉向器的工作壓力。

5.如權利要求4所述的節能型智能電液轉向系統，其特征在于，所述蓄能器的工作方法為：當蓄能器的出口油壓小于最低工作壓力時，所述控制部控制與液壓泵連接的液壓泵驅動電機開始轉動，從而驅動液壓泵工作，對蓄能器進行加壓；當蓄能器的出口油壓達到充滿壓力時，所述控制部控制液壓泵驅動電機停止。

6.如權利要求5所述的節能型智能電液轉向系統，其特征在于，所述液壓部還包括第一液壓油濾清器和第二液壓油濾清器，所述第一液壓油濾清器設于所述液壓泵的進油口；所述第二液壓油濾清器設于所述儲油罐的回油口。

7.一種節能型智能電液轉向控制方法，其特征在于，采用如權利要求1-6任一項所述的節能型智能電液轉向系統，包括以下步驟：

S1判斷駕駛模式，若有人駕駛進入常規模式S2，若無人駕駛進入S3；

S2所述常規模式為當所述轉向軸的轉矩小于開始提供助力時的轉矩，則無需啟動所述電動助力部和液壓部；當所述轉向軸的轉矩大于開始提供助力時的轉矩并小于最大助力輸入轉矩時，啟動所述電動助力部；當所述轉向軸的轉矩大于最大助力輸入轉矩時，啟動液壓部；

S3由軌跡規劃器輸出參考軌跡，并判斷所述參考軌跡是否存在連續的轉向和急轉彎，若不存在則采用S2中所述常規模式進行處理，若是則進入下一步；

S4開啟液壓泵驅動電機，并開啟電動助力部進行主動循跡控制，若扭矩轉角傳感器檢測到的轉矩大于最大電動助力輸入轉矩T_max時開啟液壓部，由液壓泵與蓄能器共同提供液壓助力，液壓部與電動助力部協同工作，以滿足轉向助力功率需求。