[發明專利]一種應用于自動駕駛的多模式轉向系統及方法

在審

• 申請號: 202110242993.3
• 申請日: 2021-03-05
• 公開（公告）號: CN113002616A
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發明（設計）人: 王占朝;趙鑫;邱彬;陳翔;李亮;張璞;張達帥;馬怡平
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: B62D5/04
• 分類號: B62D5/04;B62D6/00;B62D101/00;B62D113/00;B62D119/00;B62D137/00
• 代理公司: 北京盛凡智榮知識產權代理有限公司 11616
• 代理人: 倪建娣

本申請公開了一種應用于自動駕駛的多模式轉向系統及方法，包括：前輪轉向單元，后輪轉向單元和轉向ECU單元，在所述前輪轉向單元與后輪轉向單元之間連接轉向ECU單元，所述轉向ECU單元根據CAN總線傳遞過來的車速信號、橫擺角速度信號、方向盤轉角信號和前輪轉角信號進行判定，工作在前輪轉向模式、后輪轉向模式、四輪轉向模式或蟹行轉向模式。本發明的優點是：結構簡單，基于四輪轉向平臺，在四種轉向系統的基礎上，提高了車輛的轉向靈活性及安全冗余性；通過可以適應多種工況的多種轉向模式，提高了車輛的操縱穩定性；考慮了多模式轉向機構及控制系統的簡化，降低成本，利于產品的推廣和應用。

技術領域

本發明涉及一種應用于自動駕駛的多模式轉向系統及方法。

背景技術

隨著我國車輛的增加，城市間的交通問題日益嚴峻，車輛行駛環境日益復雜，如狹小空間的轉向與泊車，高速路上的變道超車等。然而，目前常見的前輪轉向車輛轉向半徑大，高速下車輛的側向加速度較大，復雜工況下行駛時的操作復雜，容易引起車禍。

現在有研究人員提出多模式的四輪轉向系統來解決這個問題，如CN201410843095.3中提出的一種360度四輪轉向農用車的轉向機構，該機構通過蝸輪蝸桿等機械結構對車輛前后輪的轉向進行約束，保證車輛前后車輪能夠360度旋轉，從而使得農用車能夠適應復雜多變的農業環境。但該機構的驅動由機械機構完成，無法適應現在自動駕駛及線控技術的應用。

為了使四輪轉向系統能夠適應現在自動駕駛技術的發展，在CN201610540112.5中公布了一種多模式的四輪轉向系統及轉向模式控制方法。該機構融合了電動助力轉向、主動前輪轉向、線控轉向三種轉向系統。該發明中的系統可以協調三種轉向系統，使車輛能夠實現多種轉向操作。但是，該機構及系統過于復雜，多個轉向系統融合會造成機械環節過多，成本過高，可靠性降低，實用價值低。

發明內容

本發明的目的在于克服上述不足，提供一種應用于自動駕駛的多模式轉向系統，其解決現有技術中結構復雜，控制系統龐大，成本過高以及與自動駕駛技術匹配度低的技術問題。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案為：一種應用于自動駕駛的多模式轉向系統，其特征在于，包括：

前輪轉向單元，后輪轉向單元和轉向ECU單元，在所述前輪轉向單元與后輪轉向單元之間連接轉向ECU單元，所述轉向ECU單元根據CAN總線傳遞過來的車速信號、橫擺角速度信號、方向盤轉角信號和前輪轉角信號進行判定，工作在前輪轉向模式、后輪轉向模式、四輪轉向模式或蟹行轉向模式，其中，

前輪轉向模式：前輪轉向電機滿載提供大扭矩，后輪轉向電機不工作；

后輪轉向模式：前輪轉向電機提供助力扭矩，后輪轉向電機滿載工作；

四輪轉向模式：前后輪轉向電機均滿載工作，但是前后電機旋轉方向相反；

蟹行轉向模式：前后輪轉向電機均滿載工作，但是前后電機旋轉方向相同。

進一步地，所述前輪轉向單元包括：方向盤、方向盤轉角傳感器、轉矩傳感器、轉向輸入軸、前輪齒輪齒條轉向器、前輪轉向電機、前輪轉向橫拉桿、前輪輪胎，所述方向盤、方向盤轉角傳感器、轉矩傳感器、轉向輸入軸、前輪齒輪齒條轉向器、前輪轉向橫拉桿、前輪輪胎依次相連。

進一步地，所述轉矩傳感器通過扭桿連接在轉向輸入軸。

進一步地，所述后輪轉向單元包括：后輪轉向電機、后輪轉角傳感器、后輪齒輪齒條轉向器、后輪轉向橫拉桿、后輪輪胎，所述后輪轉向電機、后輪轉角傳感器、后輪齒輪齒條轉向器、后輪轉向橫拉桿、后輪輪胎依次相連。。

進一步地，所述轉矩傳感器通過柔性聯軸器與轉向輸入軸連接。

進一步地，所述轉向輸入軸與前輪轉向電機通過蝸輪蝸桿機構連接。