[發明專利]一種節能汽車線控轉向機構及控制方法

有效

• 申請號: 202011459247.1
• 申請日: 2020-12-11
• 公開（公告）號: CN112550448B
• 公開（公告）日: 2021-11-23
• 發明（設計）人: 金智林;胡志強;彭志寧;黃舒偉
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: B62D5/30
• 分類號: B62D5/30;B62D6/00;B62D15/02;B62D3/12;B62D101/00;B62D137/00
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 韓天宇

1.一種節能汽車線控轉向機構，其特征在于，包括轉向盤、轉向盤傳感器、前轉向軸、前齒輪齒條、第一至第二氣室、第一至第二活塞桿、第一至第二氣壓傳感器、后齒輪齒條、后傳動軸、路感反饋電機、反饋齒輪、電磁離合器、線控轉向執行機構、磁流變阻尼器、線控轉向ECU；

所述第一氣室、第二氣室結構相同，均呈U形，包含第一活塞筒、第二活塞筒和連接筒，其中，第一活塞筒、第二活塞筒平行設置，其內均設有活塞，且第一活塞筒、第二活塞筒的底端通過連接筒聯通；

所述第一氣室、第二氣室固定在汽車上，所述第一活塞桿一端從第一氣室第一活塞筒的頭端伸入后和其內的活塞同軸固連、另一端從第二氣室第一活塞筒的頭端伸入后和其內的活塞同軸固連；所述第二活塞桿一端從第一氣室第二活塞筒的頭端伸入后和其內的活塞同軸固連、另一端從第二氣室第二活塞筒的頭端伸入后和其內的活塞同軸固連；

所述第一氣壓傳感器、第二氣壓傳感器分別對應設在第一氣室、第二氣室內，用于感應第一氣室、第二氣室內的氣壓并將其傳遞給所述線控轉向ECU；

所述前轉向軸一端通過所述轉向盤傳感器和轉向盤相連，另一端和前齒輪齒條的齒輪同軸固連；所述前齒輪齒條的齒條設置在所述第一活塞桿上，前齒輪齒條的齒輪和齒條嚙合；

所述轉向盤傳感器用于獲得轉向盤的轉角和轉角信號，并將其傳遞給所述線控轉向ECU；

所述后傳動軸一端和后齒輪齒條的齒輪同軸固連，另一端通過電磁離合器和線控轉向執行機構相連；所述后齒輪齒條的齒條設置在所述第二活塞桿上，后齒輪齒條的齒輪和齒條嚙合；

所述路感反饋電機的輸出軸和所述通過反饋齒輪同軸固連；所述后傳動軸上設有周向的齒條，所述反饋齒輪和后傳動軸上的周向齒條嚙合；

所述磁流變阻尼器通過花鍵與后傳動軸連接；

所述線控轉向ECU用于根據轉向盤傳感器、第一氣壓傳感器、第二氣壓傳感器的感應信號以及汽車的車速、橫擺角速度信號控制磁流變阻尼器、路感反饋電機、電磁離合器、線控轉向執行機構工作。

2.基于權利要求1所述的節能汽車線控轉向機構的控制方法，其特征在于，包含以下步驟：

步驟1），線控轉向ECU接收轉向盤傳感器、第一氣壓傳感器、第二氣壓傳感器的感應信號以及汽車的車速、橫擺角速度信號，實時監測線控轉向執行機構是否有故障發生：

步驟1.1），當線控轉向執行機構發生故障時，開啟應急轉向模式：線控轉向ECU控制磁流變阻尼器第一阻尼通道和第二阻尼通道之間的開啟中斷狀態，使得阻尼系數為0，關閉電磁離合器，控制路感反饋電機輔助駕駛員轉向，使汽車完成轉向操作；

步驟1.2），當線控轉向執行機構未發生故障時，線控轉向ECU檢測汽車剩余能量；

步驟1.2.1），當汽車剩余能量充足時，開啟正常轉向模式：線控轉向ECU接收各傳感器信息，計算路感反饋力矩和轉向力矩，控制磁流變阻尼器第一阻尼通道和第二阻尼通道之間的開啟中斷狀態，使得阻尼系數為0，并分別控制路感反饋電機、線控轉向執行機構輸出反饋力矩、轉向力矩，同時分離電磁離合器；

步驟1.2.2），當汽車剩余能量不足時，開啟節能轉向模式，線控轉向ECU對汽車轉向狀態進行判斷；

步驟1.2.2.1），如果處于執行轉向操作，線控轉向ECU計算路感力矩、轉向力矩、以及第一氣室和第二氣室的氣能，控制磁流變阻尼器第一阻尼通道和第二阻尼通道之間的開啟中斷狀態，使得阻尼系數實時變化；同時控制路感反饋電機停止工作、轉向執行電機輸出轉向力矩、電磁離合器分離；

步驟1.2.2.2），如果處于自動回正操作，線控轉向ECU計算路感力矩、轉向力矩、以及第一氣室和第二氣室的氣能，并判斷第一氣室和第二氣室的氣能是否能夠持續為轉向盤提供回正力矩；

步驟1.2.2.2.1），如果第一氣室和第二氣室的氣能足以使轉向盤回正，線控轉向ECU控制磁流變阻尼器第一阻尼通道和第二阻尼通道之間的開啟中斷狀態，使得阻尼系數為無窮大，后傳動軸鎖死不動；同時控制路感反饋電機停止工作、轉向執行電機輸出轉向力矩、電磁離合器分離；

步驟1.2.2.2.2），如果第一氣室和第二氣室的氣能不足以使轉向盤回正，線控轉向ECU控制磁流變阻尼器第一阻尼通道和第二阻尼通道之間的開啟中斷狀態，使得阻尼系數為0；控制路感反饋電機工作，壓縮第一氣室、第二氣室中的一個氣室，使另一個氣室形成真空，同時控制轉向執行電機輸出轉向力矩、電磁離合器分離。