[發(fā)明專利]一種商用車可變傳動比電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)及其控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110652697.0
• 申請日: 2021-06-11
• 公開（公告）號: CN113212547B
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐坤豪;趙萬忠;周小川;張自宇;吳剛
• 申請（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號: B62D5/04
• 分類號: B62D5/04;B62D3/12;B62D3/08;B62D6/00;B62D113/00;B62D119/00;B62D137/00
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務(wù)所 32237
• 代理人: 賀翔

本發(fā)明公開了一種商用車可變傳動比電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)及其控制方法，包括：轉(zhuǎn)向盤模塊、變傳動比傳動模塊、雙繞組電機助力模塊以及主控制器模塊；本發(fā)明通過諧波齒輪機構(gòu)驅(qū)動循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器實現(xiàn)變傳動比功能，傳動比范圍大，承載能力強，傳動平穩(wěn)、精度高；同時可根據(jù)不同工況下轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的傳動比準(zhǔn)確切換電機的工作模式，增強了車輛的主動安全性，兼顧車輛低速行駛時轉(zhuǎn)向的靈敏性和高速行駛時轉(zhuǎn)向的穩(wěn)定性兩方面的要求，同時滿足商用車所需大傳動比大轉(zhuǎn)矩的特點。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種商用車可變傳動比電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)及其控制方法。

背景技術(shù)

目前，現(xiàn)有的商用車電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，只是根據(jù)駕駛員的意圖提供可變助力，減輕駕駛員的轉(zhuǎn)向負(fù)擔(dān)；而不能根據(jù)車輛運行工況對操縱穩(wěn)定性的要求實現(xiàn)主動修正控制。現(xiàn)有的商用車電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)從轉(zhuǎn)向盤到前輪的角傳動比一般情況近似是個定值，在低速轉(zhuǎn)向時，駕駛員的轉(zhuǎn)向力度大，轉(zhuǎn)向手感和舒適性差；在高速轉(zhuǎn)向時，駕駛員的操作反應(yīng)時間短，商用車輛的質(zhì)量慣性大，因此安全性和穩(wěn)定性較低。并且現(xiàn)有的一些行星齒輪和齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器組成的變傳動比機構(gòu)無法滿足商用車所需大傳動比、大轉(zhuǎn)矩的特點，新型適用的變傳動比傳動機構(gòu)需要被研究。

另外，現(xiàn)有的商用車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)一般采用液壓助力帶動轉(zhuǎn)向管柱旋轉(zhuǎn)，能夠提供較大的轉(zhuǎn)向力矩，但是液壓助力存在能耗較大和響應(yīng)速度不如電動轉(zhuǎn)向等問題。也有些商用車采用電機進(jìn)行助力轉(zhuǎn)向，但提供的轉(zhuǎn)向力矩往往較小，采用多個電機也會由于安裝空間和成本的限制，使得轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的電機功率較小。

因此，如何改善商用車的行駛安全性、穩(wěn)定性和可操作性，以及駕駛員在疲勞駕駛時，避免或者減少交通事故的發(fā)生，保障人們的生命財產(chǎn)安全，成為了科研人員急需解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

針對于上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種商用車可變傳動比電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)及其控制方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的商用車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)無法滿足使用需求，安全性和穩(wěn)定性較差的問題；本發(fā)明能夠根據(jù)車速和轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角，以及整車穩(wěn)定性狀態(tài)信號改善轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向品質(zhì)和整車操縱穩(wěn)定性，并提供較大的轉(zhuǎn)向力矩和較快響應(yīng)速度。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明的一種商用車可變傳動比電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，包括：轉(zhuǎn)向盤模塊、變傳動比傳動模塊、機械傳動模塊、雙繞組電機助力模塊以及主控制器模塊；

所述轉(zhuǎn)向盤模塊包括：轉(zhuǎn)向盤、第一轉(zhuǎn)向管柱、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩傳感器；

所述轉(zhuǎn)向盤與第一轉(zhuǎn)向管柱固定連接；

所述轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩傳感器均與第一轉(zhuǎn)向管柱固定連接，分別采集轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)矩信號，并將采集到的信號發(fā)送給主控制器模塊；

所述變傳動比傳動模塊包括：轉(zhuǎn)角電機，轉(zhuǎn)角電機轉(zhuǎn)角控制器，轉(zhuǎn)角電機轉(zhuǎn)角傳感器，諧波齒輪機構(gòu)，鎖止機構(gòu)，第二轉(zhuǎn)向管柱，循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器；

所述轉(zhuǎn)角電機轉(zhuǎn)角傳感器和轉(zhuǎn)角電機固定連接，用于采集轉(zhuǎn)角電機的轉(zhuǎn)角信號；所述鎖止機構(gòu)安裝在轉(zhuǎn)角電機上，用于鎖止轉(zhuǎn)角電機；所述轉(zhuǎn)角電機轉(zhuǎn)角控制器輸入端連接主控制器模塊，輸出端連接轉(zhuǎn)角電機，用于通過對當(dāng)前時刻的前輪轉(zhuǎn)角進(jìn)行換算，得出轉(zhuǎn)角電機需要輸出的實際轉(zhuǎn)角，將轉(zhuǎn)角電機理想轉(zhuǎn)角與轉(zhuǎn)角電機實際轉(zhuǎn)角作差，得到實時的轉(zhuǎn)角電機控制信號，對轉(zhuǎn)角電機進(jìn)行控制；