[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

本發明公開了一種節能汽車線控轉向機構及控制方法，線控轉向機構包括轉向盤、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。線控轉向ECU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。本發明進一步提高了電動汽車的能量利用率，減少能源消耗。

技術領域

本發明涉及汽車線控轉向技術，尤其涉及一種節能汽車線控轉向機構及控制方法。

背景技術

汽車電氣化、智能化飛速發展，線控轉向技術已應用到少量車型中，是汽車智能化發展過程中的關鍵環節，續航能力是電動汽車發展亟待解決的關鍵問題。線控轉向技術需要驅動電機實時為轉向盤提供力矩，與傳統轉向機構相比，增加了轉向操作過程中的能源消耗，降低了電動汽車的能量轉換率和續航里程。

趙慧勇等設計了一種具有節能功能的線控轉向汽車轉向盤控制方法及系統(專利號201910227686.0)，該裝置包括提供兩個相互之間由彈簧連接的電控旋轉阻尼器，將其中一個電控阻尼器與轉向盤連接，另一個電控旋轉阻尼器與路感反饋電機連接。借助彈簧與電控旋轉液壓可變阻尼器實現轉向過程的回正力矩模擬，減小了電機的工作時間，降低了能耗。但該機構復雜，裝備兩個液壓阻尼器提高了成本，且無法實現線控轉向失效后的直接機械連接。

英菲尼迪公司設計的雙電機冗余線控轉向系統已成功在實車中應用，該系統分別在齒條左右兩端設計電機轉速器驅動轉向器小齒輪，帶動齒條左右移動，失效時離合器閉合，左側轉向器小齒輪與機械轉向管柱連接實現轉向，但該系統冗余結構復雜，雙電機均由減速器經齒輪齒條轉向器驅動轉向橫拉桿，傳動效率低。

楊林等發明的一種混合型線控轉向系統(專利號201610989594.2)，該系統路感反饋電機和助力電機分開，只用一套轉向執行電機驅動雙排行星齒輪減速器，再經蝸桿齒條帶動橫拉桿左右移動，轉向盤和轉向輪之間具有實時可控的力傳遞特性和角傳遞特性，在系統失效時通過離合器恢復到機械轉向狀態，但該系統結構復雜、傳動效率低且能量消耗量大。

鄒松春等發明公開了一種雙電機智能線控轉向系統及同步控制方法(專利號202010004686.7)，能夠從硬件上實現冗余，當線控轉向系統一個轉向電機出現故障或失效時，另一個轉向電機能夠獨立工作，避免了任何一個單轉向電機的故障造成的轉向指令執行失效，保證完整的轉向系統的性能。此外，雙電機同時經過轉角環和電流環PID控制，速度環滑模控制，能很好地跟蹤轉向盤轉角控制；雙電機之間基于交叉耦合補償結構的轉速滑膜同步控制又能有效解決兩轉向電機之間轉速不一致導致的轉向電機壽命低和轉向效率低的問題。但由于存在兩個轉向電機，使得轉向過程的能量消耗增加。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對現有的線控轉向技術能耗高、成本大、結構復雜等缺點，提供一種節能汽車線控轉向機構及控制方法。

本發明為解決上述技術問題采用以下技術方案：

一種節能汽車線控轉向機構，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；