一种电动轮驱动汽车复合节能助力转向装置及其控制方法.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CN108275200A(43)申请公布日2018.07.13(21)申请号201810217474.X(22)申请日2018.03.16(71)申请人吉林大学地址130000吉林省长春市前进大街2699号(72)发明人王军年罗正(74)专利代理机构北京远大卓悦知识产权代理事务所(普通合伙)11369代理人姜美洋(51)Int.Cl.B62D5/04(2006.01)B60L15/20(2006.01)权利要求书3页说明书10页附图5页(54)发明名称一种电动轮驱动汽车复合节能助力转向装置及其控制方法(57)摘要本发明公开了一种电动轮驱动汽车复合节能助力转向装置，包括：包括转向盘、转向轴、转向盘转矩传感器、转向盘转角传感器、助力电机、蜗轮蜗杆减速机构、齿轮齿条转向器、左转向横拉杆、右转向横拉杆、左前轮、左轮毂电机、右前轮、右轮毂电机、主协调控制模块、差动助力转向控制模块、滑转率控制模块以及电动助力转向控制模块。本发明还公开了一种电动轮驱动汽车复合节能助力转向装置的控制方法，包括：采集数据，根据监测数据进入节能转向模式、安全转向模式和失效保护模式。CN108275200ACN108275200A权利要求书1/3页1.一种电动轮驱动汽车复合节能助力转向装置，其特征在于，包括：转向盘；转向轴，其连接所述转向盘中心，并在在所述转向轴上安装转角传感器和转矩传感器；减速机构，其输出端连接所述转向轴；助力电机，其连接所述减速机构的输入端；转向器，其连接所述转向轴下端，并且在所述转向器两端分别通过横拉杆连接车轮；电子控制装置，其电联所述转角传感器、所述转矩传感器和整车CAN总线；其中，所述电子控制装置包括主协调控制装置、电动助力转向控制装置，差动助力转向控制装置和滑转率控制装置；所述电动助力转向控制电联所述助力电机；所述滑转率控制装置电联所述车轮中的轮毂电机。2.如权利要求1所述的电动轮驱动汽车复合节能助力转向装置，其特征在于，所述减速机构设置为蜗轮蜗杆结构。3.如权利要求1或2所述的电动轮驱动汽车复合节能助力转向装置，其特征在于，所述转向器为齿条齿轮转向器；其中，所述齿条齿轮转向器的转向齿轮连接所述转向轴的下端；以及所述齿条齿轮转向器的齿条与所述转向齿轮啮合传动，并且所述齿条连接所述横拉杆。4.如权利要求3所述的电动轮驱动汽车复合节能助力转向装置，其特征在于，所述横拉杆通过球头销与所述车轮的转向节相连。5.一种电动轮驱动汽车复合节能助力转向装置的控制方法，使用权利要求1-4所述的转向装置，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、对助力电机进行判断，如果助力电机失效，则电子控制装置进入失效保护控制模式；如果助力电机运行正常，则进行数据采集，包括横摆角速度ωr、车速v，质心侧偏角β、质心侧偏角速度和路面附着系数μ；步骤二、根据所述路面附着系数μ确定稳定域边界参数值B1、B2，并且根据所述稳定域边界参数值B1、B2进行相平面稳定域计算，如果时，则电子控制装置进入节能转向模式，如果时，则电子控制装置进入安全转向模式；其中，所述节能转向模式包括：监测转向盘转矩Tsw、车速v、转向盘转角δsw以及总的驱动需求力矩Tg；根据所述转向盘转角δsw和车速v的不同取值，通过第一优化目标函数得到差动助力转向工作权重系数值k的不同初始取值，并进行数据整理得到优化后的初始值kc；其中，优化过程使第一优化目标函数取值最小；所述第一优化目标函数为式中，T1为左前轮的电机输出力矩；n1为左前轮的输出转速；T2为右前轮的电机输出力2CN108275200A权利要求书2/3页矩；n2为右前轮的输出转速；a1、a2、a3分别为权重系数；Tt为助力电机的输出转矩；nt为助力电机的输出转速；a1、a2、a3分别为权重系数；λ1，λ2，λt分别为左前轮电机、右前轮电机以及助力电机的效率；根据所述初始值kc通过第二优化目标函数进行工作权重系数值k的寻优；其中，其中，优化过程使第二优化目标函数取值最小；所述第二优化目标函数为工作权重系数值k的约束方程为c1kc≤k≤c2kc；式中，Tg为主协调控制模块根据车速和目标车速差值计算出的总驱动力矩，Tz为差动助力转向控制模块所决策出的助力所需的前轮差动力矩，b1，b2，bt分别为相应的优化权重系数，c1和c2分别为优化边界系数；确定前轮差动力矩Tz和助力电机所需的控制电压信号，根据所述工作权重系数值k确定最终输出前轮助力需求差动力矩ΔTz，将总的驱动力矩Tg、差动助力转向控制器输出所需的横摆力矩分配给两个前轮，并通过轮滑转率控制装置进行修正，助力电机输出助力力矩经转向系统传动机构作用至转向盘上。6.如权利要求5所述的电动轮驱动汽车复合节能助力转向装置的控制方法，其特征在于，所述