The invention discloses a wire-controlled four-wheel active steering electric wheel system and its steering fault-tolerant control method. The system includes steering wheel, steering wheel angle sensor, two steering motors, two motor control units, motor fault detection device, two rack-and-pinion steering gear, two steering horizontal tie rods, four wheels and hub motors, yaw angular speed sensor and vehicle speed transmission. Sensors, lidars, on-board cameras and vehicle control units. In the course of driving, the vehicle electronic control unit collects real-time steering wheel angle, yaw angular velocity, vehicle speed, lidar signal and on-board camera signal. Through the designed controller, the front and rear wheel angle and the output torque of four hub motors are calculated and transmitted to the motor controllers. The machine controller sends current signal to the motor to complete the steering operation; the invention can effectively solve the fault tolerance problem of the wire-controlled four-wheel steering system and improve the safety of the vehicle.
【技术实现步骤摘要】
一种线控四轮主动转向电动轮系统及其转向容错控制方法
本专利技术涉及车辆主动控制领域,特别是一种线控四轮主动转向电动轮系统及其转向容错控制方法。
技术介绍
转向系统作为汽车底盘四大系统之一,很大程度上影响汽车的行驶安全性和操纵稳定性。转向系统的发展历程最早为机械转向系统,但这种转向系统结构繁杂,传动比固定,不利于实现汽车的轻量化设计和驾驶员的安全稳定驾驶。线控转向系统取消了方向盘与转向轮之间的机械连接,采用传感器采集驾驶员转向意图然后发送到转向执行器来完成转向。相比传统的机械转向系统,线控转向系统具有相应迅速、转向灵活、降低车重,节省空间等优点。同时,随着汽车技术的发展,汽车主动安全性日益受到重视。汽车四轮转向是提高汽车主动安全的重要方法之一。线控四轮转向系统,前轮和后轮均采用线控转向电机带动车轮转动,相比于前轮转向系统,四轮转向系统的优点是前后车轮均可以独立转动,减小了转向时的质心侧偏角,提高了汽车低速转向时的灵活性和高速转向时的而稳定性,提高了汽车的操纵稳定性和行驶安全性。但是,相比于传统的机械转向系统,线控转向系统最大的缺点就是其可靠性较差,转向系统存在转向失控的可能性,这对于行驶在路上的汽车来说是极其危险的。现有的关于线控转向的容错控制多集中在针对线控转向系统的容错。例如双电机冗余线控转向系统通过电机备份的方法解决线控转向系统容错的问题,一个电机故障后还可以通过另一个电机转向,但这会增加制造成本,且会占用更大空间而使系统更为复杂。并且在容错控制时没有考虑故障发生后驾驶员的应急反应以及路径跟踪问题,可能会造成驾驶员过激反应而是车辆偏离目标路径。专利技术 ...
【技术保护点】
1.一种线控四轮主动转向电动轮系统,包括车体,其特征在于,所述线控四轮主动转向电动轮系统包括:设置于车体内部的方向盘、后轮转向电机、前轮后轮转向电机、整车电子控制单元、CAN总线;所述方向盘连接有方向盘转角传感器;所述后轮转向电机分别与后齿轮齿条式转向器、后轮转向电机控制器、后轮电机故障检测装置连接的后轮转向电机;后齿轮齿条式转向器位于后轮转向横拉杆上,所述后轮转向横拉杆两端分别设有第一轮毂电机和第二轮毂电机;第一轮毂电机和第二轮毂电机均分别与对应车轮连接;所述前轮转向电机分别与前齿轮齿条式转向器、前轮转向电机控制器、前轮电机故障检测装置连接;前齿轮齿条式转向器位于前轮转向横拉杆上,所述前轮转向横拉杆两端分别设有第三轮毂电机和第四轮毂电机,第三轮毂电机和第四轮毂电机均分别与对应车轮连接;所述整车电子控制单元包括路径规划模块、驾驶员模块、稳定性控制模块和容错控制模块;所述前轮电机故障检测装置、后轮电机故障检测装置、整车电子控制单均分别与CAN总线相连;所述车体上还分别设置有横摆角速度传感器、质心侧偏角传感器、车速传感器、激光雷达、车载摄像机,他们均分别与CAN总线连接;后轮转向电机控制器 ...
【技术特征摘要】
1.一种线控四轮主动转向电动轮系统,包括车体,其特征在于,所述线控四轮主动转向电动轮系统包括:设置于车体内部的方向盘、后轮转向电机、前轮后轮转向电机、整车电子控制单元、CAN总线;所述方向盘连接有方向盘转角传感器;所述后轮转向电机分别与后齿轮齿条式转向器、后轮转向电机控制器、后轮电机故障检测装置连接的后轮转向电机;后齿轮齿条式转向器位于后轮转向横拉杆上,所述后轮转向横拉杆两端分别设有第一轮毂电机和第二轮毂电机;第一轮毂电机和第二轮毂电机均分别与对应车轮连接;所述前轮转向电机分别与前齿轮齿条式转向器、前轮转向电机控制器、前轮电机故障检测装置连接;前齿轮齿条式转向器位于前轮转向横拉杆上,所述前轮转向横拉杆两端分别设有第三轮毂电机和第四轮毂电机,第三轮毂电机和第四轮毂电机均分别与对应车轮连接;所述整车电子控制单元包括路径规划模块、驾驶员模块、稳定性控制模块和容错控制模块;所述前轮电机故障检测装置、后轮电机故障检测装置、整车电子控制单均分别与CAN总线相连;所述车体上还分别设置有横摆角速度传感器、质心侧偏角传感器、车速传感器、激光雷达、车载摄像机,他们均分别与CAN总线连接;后轮转向电机控制器、前轮转向电机控制器、第一轮毂电机、第二轮毂电机、第三轮毂电机、第四轮毂电机均分别设有CAN收发器,后轮转向电机控制器、前轮转向电机控制器、第一轮毂电机、第二轮毂电机、第三轮毂电机、第四轮毂电机分别通过其各自的CAN收发器与CAN总线相连。2.根据权利要求1所述的线控四轮主动转向电动轮系统,其特征在于,所述后轮转向电机和前轮转向电机均为永磁无刷直流电机。3.如权利要求1或2所述线控四轮主动转向电动轮系统的转向容错控制方法,其特在于,具体步骤如下:所述整车电子控制单元包括稳定性控制模块和容错控制模块;稳定性控制模块和容错控制模块根据电机故障检测装置向整车电子控制单元发送的信号进行控制器的切换;当前轮转向电机未发生故障时,电机故障检测装置向整车电子控制单元发送低电平,控制单元运行稳定性控制模块,实行稳定性控制策略;当前轮转向电机发生故障时,电机故障检测装置向整车电子控制单元发送高电平,控制单元运行容错控制模块,实行容错控制策略。4.根据权利要求3所述的转向容错控制方法,其特征在于,所述稳定性控制策略包含以下步骤:步骤1),驾驶员转动方向盘,整车...
【专利技术属性】
技术研发人员:衡波,赵万忠,王春燕,
申请(专利权)人:南京航空航天大学,
类型:发明
国别省市:江苏,32
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。