[發明專利]一種商用車電液復合轉向系統及其分段能量管理方法

有效

• 申請號: 202110556743.7
• 申請日: 2021-05-21
• 公開（公告）號: CN113212546B
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發明（設計）人: 張自宇;王春燕;趙萬忠;吳剛;周小川;欒眾楷
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: B62D5/04
• 分類號: B62D5/04;B62D5/06;B62D6/00;B62D119/00;B62D101/00;B62D113/00
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 賀翔

1.一種電液復合轉向系統的分段能量管理方法，基于商用車電液復合轉向系統，包括：機械傳動模塊、電動助力模塊、液壓助力模塊和控制模塊；

所述機械傳動模塊包括：方向盤、轉向軸、循環球轉向器、轉向搖臂、轉向直拉桿、轉向橫拉桿、轉向節臂、左梯形臂、右梯形臂、左轉向節、右轉向節、左車輪和右車輪；

轉向軸上端與方向盤相連，下端與循環球轉向器的輸入端連接；

轉向搖臂的輸入端與所述循環球轉向器的輸出端連接，輸出端通過所述轉向直拉桿與所述轉向節臂相連；

左轉向節與所述左車輪相連，其上固定有所述轉向節臂和左梯形臂；

轉向橫拉桿的兩端分別與所述左梯形臂和右梯形臂相連；

右轉向節與所述右車輪相連，其上固定有所述右梯形臂；

所述電動助力模塊包括：助力電機和減速機構，所述減速機構的輸入端與所述助力電機的輸出端相連，輸出端作用在所述轉向軸上；

所述液壓助力模塊包括：液壓缸、電磁閥、油罐、液壓泵和液壓電機；

液壓缸為所述循環球轉向器的內部空間，其通過液壓管路與所述電磁閥相連；

液壓泵的輸入端與所述液壓電機的輸出端相連，輸出端通過液壓管路與所述電磁閥相連；

油罐與所述液壓泵通過液壓管路相連，用于存儲液壓油；

所述控制模塊包括：電子控制單元、轉矩傳感器、車速傳感器、方向盤轉角傳感器；

電子控制單元的輸入端與所述轉矩傳感器、車速傳感器、方向盤轉角傳感器相連，其輸出端與所述助力電機、液壓電機和電磁閥電氣連接，轉向時根據從各傳感器得到的車輛參數，進行助力控制；

轉矩傳感器安裝在轉向軸上，獲取轉矩信號，并將轉矩信號傳遞給所述電子控制單元；

車速傳感器安裝在車輛上，用于將獲得的車速信號傳遞到所述電子控制單元；

方向盤轉角傳感器安裝在方向盤上，用于獲得車輛轉向時的方向盤轉角信號，并將方向盤轉角信號傳遞到所述電子控制單元；

其特征在于，包含以下步驟：

(1)設計電液復合轉向系統的基本助力特性曲線，并將助力區間劃分為高助力區和低助力區，對助力啟動點和高低助力區臨界點進行能效優化設計，得到最優助力啟動點和最優高低助力區臨界點；

(2)轉向時，各傳感器采集車輛狀態信息并傳輸給電子控制單元，電子控制單元根據采集到的車輛狀態信息和步驟(1)中設計的助力特性曲線計算出所需的助力轉矩，并與步驟(1)中的最優高低助力區臨界點進行對比，判斷當前的助力所處狀態區間；

(3)若處于低助力區間，則電子控制單元根據轉矩需求控制電動助力模塊進行助力，并對電液復合轉向系統運行狀態進行預測，對液壓助力模塊進行伺服啟停控制；

(4)若處于高助力區間，則電子控制單元對系統所需的助力轉矩進行優化分配，根據分配后的各模塊需要輸出的助力轉矩進行電動助力模塊和液壓助力模塊的單獨控制。

2.根據權利要求1所述的電液復合轉向系統的分段能量管理方法，其特征在于，所述步驟(1)中基礎助力特性曲線表達式為：

K(V)＝e^aV+b (2)

式中，T_n為助力轉矩；T_w為轉向盤輸入力矩；T_p為助力啟動點；T_max為最大助力轉矩；K(V)為助力特性曲線的梯度；V為車速；e、a和b均為常數。

3.根據權利要求2所述的電液復合轉向系統的分段能量管理方法，其特征在于，所述步驟(1)中的最優助力啟動點T_po和最優高低助力區臨界點T_co優化方法為：

(11)采集助力電機的運行數據，繪制助力電機的轉矩-轉速-效率曲線；

(12)根據步驟(11)得到的助力電機的轉矩-轉速-效率曲線，確定助力電機的高效穩定工作區域，即高低助力區臨界點T_c的約束區間；

(13)以助力過程中轉向路感、轉向能耗和轉向靈敏度為優化目標，采用遺傳算法進行求解，優化得到最優助力啟動點T_po和最優高低助力區臨界點T_co，即純電動助力模式啟動點和結束點。