基于线控转向双电机的主动容错和故障缓解系统及其控制方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109733464A(43)申请公布日2019.05.10(21)申请号201811549717.6(22)申请日2018.12.18(71)申请人南京航空航天大学地址210016江苏省南京市秦淮区御道街29号(72)发明人王安赵万忠王春燕陈莉娟(74)专利代理机构江苏圣典律师事务所32237代理人贺翔杨文晰(51)Int.Cl.B62D5/04(2006.01)B62D6/00(2006.01)B62D113/00(2006.01)B62D119/00(2006.01)B62D137/00(2006.01)权利要求书4页说明书13页附图3页(54)发明名称基于线控转向双电机的主动容错和故障缓解系统及其控制方法(57)摘要本申请公开一种基于线控转向双电机的主动容错和故障缓解系统及其模式切换控制方法，该系统包含所述系统包括依次连接的采集单元、转向盘总成、ECU控制模块和前轮转向总成，容错控制器；其控制方法包括采集单元将采集到的汽车信号传递给ECU控制模块，再通过容错控制策略单元、横摆角速度计算单元，稳定性控制单元、双机补偿单元，选取对应的补偿策略，作用于齿条机构；本申请提供的系统和方法可以依据故障电机不同的故障工况，在主动容错及故障缓解模式中进行切换，实现汽车实时性能的最优控制，从而保证汽车在汽车野外故障条件下的行驶性和较高的性能。CN109733464ACN109733464A权利要求书1/4页1.一种基于线控转向双电机的主动容错和故障缓解系统，其特征在于，所述系统包括采集单元、转向盘总成、ECU控制模块、双机执行单元；其中，采集单元与ECU控制模块、转向盘总成及双机执行单元分别连接；所述采集单元包括转向盘转角传感器(4)，转向盘力矩传感器(5)，前轮转角传感器(9)，前轮力矩传感器(12)，车速传感器(19)，横摆角速度传感器；ECU控制模块与采集单元、双机执行单元、转向盘总成分别连接，所述ECU控制模块包括运算控制器(7)和容错控制器(18)，运算控制器(7)包括电机故障诊断单元、电子控制单元；容错控制器(18)包括容错控制策略单元，横摆角速度计算单元，稳定性控制单元，双电机容错补偿单元；转向盘总成包括转向盘(1)、转向柱(2)、路感电机(3),路感电机控制器(6),转向盘(1)通过转向杆柱(2)与路感电机(3)及转向盘转角传感器(4)相连接，转向盘力矩传感器(5)安装在转向杆柱(2)上，路感电机控制器(6)连接路感电机(3)及转向盘力矩传感器(5)，控制路感电机(3)的运行；双机执行单元包括转角电机控制器(8)，转角电机(10)，双极减速器(11)，转矩电机控制器(16)，转矩电机(13)，减速器(14)，齿轮齿条机构(15)，前轮(17)；齿轮齿条机构(15)与转角电机(10)、转矩电机(13)、双极减速器(11)、减速器(14)分别连接，前轮(17)安装在齿轮齿条机构(15)的两侧，前轮转角传感器(9)安装在前轮(17)上，前轮转角传感器(9)与前轮力矩传感器(12)连接总线，将转角电机控制器(8)及转矩电机控制器(16)的信号输入到总线中，再通过总线传输到容错控制器(18)中；转角电机(10)及双极减速器(11)分别连接转角电机控制器(8)；容错控制器(18)与路感电机控制器(6)及总线相连接；容错控制器(18)接收前轮力矩传感器(12)，前轮转角传感器(9)，转向盘力矩传感器(5)，运算控制器(7)传递的信号，并将指令传送给转角电机控制器(8)及转矩电机控制器(16)。2.如权利要求1所述基于上述线控转向双电机的主动容错和故障缓解系统的模式切换控制方法，其特在在于，具体步骤如下：步骤1：汽车在行驶途中，采集单元将转角电机R2和转矩电机的电阻R3，电流信号I2和I3传递给电机故障诊断单元，电机故障诊断单元根据电阻与电流的大小，判定电机状态，并且输出电机电流与转矩的关系T＝f(I)，并将指令传递给容错控制策略单元；步骤2：容错控制策略单元接收到来自故障诊断单元的诊断结果，得到转角电机或者转矩电机运行状态工况，并且通过比较转角电机电压U2和转距电机电压U3与参考阈值U0比较，决定采取主动容错策略1，或主动容错策略2，或故障缓解策略1，或故障缓解策略2；步骤2.1：当电机的输出最大电压大于安全裕度电压，即U＞＝0.5Umax，U0＝0.5Umax时，即可以认为电机可发挥电机部分功能，输出一定的转矩，转矩T＝f(I)；当电机的最大电压小于安全裕度，即U＜＝0.5Umax，U0＝0.5Umax时，认为故障电机不可发挥功能，故障电机不能完成补偿工作，此时系统隔离故障电机，并进行主动容错策略的控制；步骤2.2：定义0表示转角电机正常运行，1表示转角电机