一种用于汽车驱动桥的差矩助力转向系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种用于汽车驱动桥的差矩助力转向系统及其控制方法，检测机构采集转向盘转角信息、转向盘转矩信息、轮速信息、电池电压信息和电池电流信息，并将信息传送到电子控制单元；工作模式选择单元供驾驶员选择差矩助力转向系统不同的工作模式，并将工作模式信息传送到电子控制单元；电子控制单元根据接收到的信息控制工作模式的切换和执行机构的电磁离合器、辅助电机和制动器工作，利用与驱动桥左右半轴连接的辅助电机和左右两侧驱动车轮上的制动器，使左右两侧驱动车轮具有不同的驱动力矩或制动力矩，并使车辆产生一个辅助驾驶员转向的横摆力矩，从而减小驾驶员施加在转向盘上的力，实现差矩助力转向，并为驾驶员提供较好的转向手感。

Differential moment power assisted steering system for automobile drive axle and control method thereof

The invention discloses a method for steering system and its control method of vehicle driving distance between the booster bridge detection mechanism, steering wheel angle information acquisition and steering wheel torque information, wheel speed information, the battery voltage and battery current information information, and sends the information to the electronic control unit; mode selection unit for driver selection differential torque power the steering system in different working mode, and the information will be transmitted to the working mode of the electronic control unit; electronic control unit according to the electromagnetic clutch, information control mode of the received switch and actuating mechanism of the auxiliary motor and brake, use and driving axle about half shaft connected with auxiliary motor and drive wheels on the left and right sides of the brake the left and right sides, driving wheel with driving torque or braking torque is different, and make the vehicle to generate an auxiliary driver The yaw moment of the steering, thereby reducing the force exerted by the driver on the steering wheel, realizing the differential moment power steering, and providing better steering feel for the driver.

【技术实现步骤摘要】
一种用于汽车驱动桥的差矩助力转向系统及其控制方法
本专利技术属于汽车
，具体讲是一种用于汽车驱动桥的差矩助力转向系统及其控制方法。
技术介绍
汽车转向系统是一套用来改变或恢复汽车行驶方向的专设机构，其作用是保证汽车能够按照驾驶员的意志而进行转向行驶，汽车转向系统的性能将直接影响到车辆的操纵稳定性和安全性。目前普遍采用助力转向系统提高汽车的转向性能，助力转向系统是一套兼用驾驶员体力和外来动力为转向能源的转向系统，是为了满足人们对驾驶轻便性的要求而产生的。当驾驶员操作车辆转向时，在助力转向系统的作用下，驾驶员只需要对转向盘施加较小的力，就能够使车辆完成转向。助力转向系统使驾驶变的更加简单和轻松，并且让车辆反应更加敏捷，同时也在一定程度上提高了车辆的安全性。现在常见的助力转向系统主要有机械液压助力转向系统、电子液压助力转向系统和电动助力转向系统，这些助力转向系统无一例外都需要以发动机作为动力源。机械液压助力转向系统的助力特性无法调节，且无论车辆是否转向其油泵均处在工作状态，能耗较高；电子液压助力转向系统在机械液压助力转向系统的基础上增设电子控制装置，通过电动机驱动油泵，降低了能耗，并本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于汽车驱动桥的差矩助力转向系统，其特征在于，所述差矩助力转向系统用于前驱汽车的前驱动桥或后驱汽车的后驱动桥，若用于前驱汽车的前驱动桥，应保证车辆前轮主销偏距为正值；该系统主要包括执行机构、检测机构、工作模式选择单元和电子控制单元(16)；所述执行机构包括辅助电机、电机齿轮、电磁离合器、半轴齿轮、电池(11)和制动器；所述辅助电机通过所述电磁离合器和一对啮合的所述电机齿轮和所述半轴齿轮与驱动桥的半轴(12)连接；所述辅助电机既可以用做发电机又可以用做电动机；所述电磁离合器用于在车速超过车速设定值时，即所述差矩助力转向系统不需要为驾驶员提供转向助力时，切断所述辅助电机与所述电机齿轮间的动力传...

【技术特征摘要】
1.一种用于汽车驱动桥的差矩助力转向系统，其特征在于，所述差矩助力转向系统用于前驱汽车的前驱动桥或后驱汽车的后驱动桥，若用于前驱汽车的前驱动桥，应保证车辆前轮主销偏距为正值；该系统主要包括执行机构、检测机构、工作模式选择单元和电子控制单元(16)；所述执行机构包括辅助电机、电机齿轮、电磁离合器、半轴齿轮、电池(11)和制动器；所述辅助电机通过所述电磁离合器和一对啮合的所述电机齿轮和所述半轴齿轮与驱动桥的半轴(12)连接；所述辅助电机既可以用做发电机又可以用做电动机；所述电磁离合器用于在车速超过车速设定值时，即所述差矩助力转向系统不需要为驾驶员提供转向助力时，切断所述辅助电机与所述电机齿轮间的动力传输，避免所述辅助电机高速空转；所述电磁离合器的初始状态为接合状态；所述电机齿轮包括第一电机齿轮(5)和第二电机齿轮(6)；所述第一电机齿轮(5)和所述第二电机齿轮(6)的结构相同大小相等；所述半轴齿轮包括第一半轴齿轮(7)和第二半轴齿轮(8)；所述第一半轴齿轮(7)和所述第二半轴齿轮(8)的结构相同大小相等；所述第一半轴齿轮(7)安装在驱动桥的左半轴(12)上；所述第一半轴齿轮(7)与所述第一电机齿轮(5)啮合；所述第二半轴齿轮(8)安装在驱动桥的右半轴(12)上；所述第二半轴齿轮(8)与所述第二电机齿轮(6)啮合；所述电池(11)用于存储所述辅助电机发出的电能，并为所述辅助电机提供电能；所述制动器用于对一侧驱动车轮(13)施加制动力，以使两侧驱动车轮(13)产生力矩差值；所述检测机构包括转向盘转角传感器、转向盘转矩传感器、转速传感器、电压传感器和电流传感器；所述转向盘转角传感器安装在转向系统的转向轴上，用于测量转向盘转角的大小和方向，并将转向盘转角信息传送到所述电子控制单元(16)；所述转向盘转矩传感器安装在转向系统的转向轴上，用于测量转向轴上转矩的大小和方向，即驾驶员作用在转向盘上的力矩的大小和方向，并将转向盘转矩信息传送到所述电子控制单元(16)；所述转速传感器包括第一转速传感器、第二转速传感器、第三转速传感器和第四转速传感器；所述第一转速传感器、所述第二转速传感器、所述第三转速传感器和所述第四转速传感器分别用于测量左侧驱动车轮(13)、右侧驱动车轮(13)、左侧非驱动车轮(13)和右侧非驱动车轮(13)的转速，并将轮速信息传送到所述电子控制单元(16)；所述电压传感器用于测量所述电池(11)的端电压，并将电池电压信息传送到所述电子控制单元(16)；所述电流传感器用于测量所述电池(11)的充放电电流，并将电池电流信息传送到所述电子控制单元(16)；所述工作模式选择单元用于供驾驶员选择所述差矩助力转向系统不同的工作模式，并将工作模式信息传送到所述电子控制单元(16)，所述电子控制单元(16)将根据不同的工作模式对所述差矩助力转向系统的控制策略进行调整；所述电子控制单元(16)用于根据接收到的信息控制所述工作模式的切换和所述电磁离合器、所述辅助电机和所述制动器工作，实现差矩助力转向，并为驾驶员提供较好的转向手感。2.根据权利要求1所述的一种用于汽车驱动桥的差矩助力转向系统，其特征在于，所述辅助电机包括第一辅助电机(1)和第二辅助电机(2)；所述第一辅助电机(1)和所述第二辅助电机(2)的结构相同大小相等；所述第一辅助电机(1)用于为驱动桥的左半轴(12)提供阻力矩和驱动力矩；所述第二辅助电机(2)用于为驱动桥的右半轴(12)提供阻力矩和驱动力矩；所述辅助电机应保证，驾驶员转动转向盘，所述差矩助力转向系统工作时，在多数工况下，所述差矩助力转向系统仅控制驱动桥一侧的所述辅助电机作为发电机工作提供的阻力矩使两侧驱动车轮(13)产生的力矩差值，可以实现差矩助力转向，并为驾驶员提供较好的转向手感。3.根据权利要求1所述的一种用于汽车驱动桥的差矩助力转向系统，其特征在于，所述电磁离合器包括第一电磁离合器(3)和第二电磁离合器(4)；所述第一电磁离合器(3)和所述第二电磁离合器(4)的结构相同大小相等；所述第一电磁离合器(3)一端与所述第一辅助电机(1)的转轴连接，另一端与所述第一电机齿轮(5)连接；所述第二电磁离合器(4)一端与所述第二辅助电机(2)的转轴连接，另一端与所述第二电机齿轮(6)连接。4.根据权利要求1所述的一种用于汽车驱动桥的差矩助力转向系统，其特征在于，所述制动器包括第一制动器(9)和第二制动器(10)；所述第一制动器(9)和所述第二制动器(10)的结构相同大小相等；所述第一制动器(9)为驱动桥左侧车轮(13)上的制动器；所述第二制动器(10)为驱动桥右侧车轮(13)上的制动器；所述制动器用于，在少数工况下，所述差矩助力转向系统仅控制驱动桥一侧的所述辅助电机作为发电机工作提供的阻力矩使两侧驱动车轮(13)产生的力矩差值，不能实现差矩助力转向或不能为驾驶员提供较好的转向手感时，配合所述辅助电机工作，对一侧车轮(13)施加一定的制动力，以增大两侧驱动车轮(13)的力矩差值。5.根据权利要求1所述的一种用于汽车驱动桥的差矩助力转向系统，其特征在于，所述工作模式包括四种模式：节能模式、平衡模式、性能模式和自动模式；当所述差矩助力转向系统为所述节能模式时，所述电子控制单元(16)将优先考虑使驱动桥一侧的所述辅助电机作为发电机工作，同时另一侧的所述辅助电机空转，利用所述辅助电机发电时的阻力矩使两侧驱动车轮(13)具有不同的驱动力矩或制动力矩，实现差矩助力转向，并为驾驶员提供较好的转向手感，如果仅控制驱动桥一侧的所述辅助电机作为发电机工作提供的阻力矩使两侧驱动车轮(13)产生的力矩差值，不能实现差矩助力转向或不能为驾驶员提供较好的转向手感，再控制所述制动器配合所述辅助电机工作，利用一侧所述制动器对车轮(13)施加一定的制动力，以增大两侧驱动车轮(13)的力矩差值，此时作为发电机工作的所述辅助电机对半轴(12)施加的阻力矩为第一阻力矩；所述第一阻力矩为所述辅助电机在当前工况下所能提供的最大阻力矩；当所述差矩助力转向系统为所述平衡模式时，所述电子控制单元(16)将控制驱动桥一侧的所述辅助电机作为发电机工作，同时控制另一侧的所述辅助电机作为电动机工作，利用一侧所述辅助电机发电时的阻力矩和另一侧所述辅助电机提供的驱动力矩，使两侧驱动车轮(13)具有不同的驱动力矩或制动力矩，实现差矩助力转向，并为驾驶员提供较好的转向手感，此时作为发电机工作的所述辅助电机对半轴(12)施加的阻力矩和作为电动机工作的所述辅助电机对半轴(12)施加的驱动力矩近似相等；当所述差矩助力转向系统为所述性能模式时，所述电子控制单元(16)将优先考虑使驱动桥一侧的所述辅助电机作为电动机工作，同时另一侧的所述辅助电机空转，利用所述辅助电机提供的驱动力矩使两侧驱动车轮(13)具有不同的驱动力矩，实现差矩助力转向，并为驾驶员提供较好的转向手感，如果仅控制驱动桥一侧的所述辅助电机作为电动机工作提供的驱动力矩使两侧驱动车轮(13)产生的驱动力矩差值，不能实现差矩助力转向或不能为驾驶员提供较好的转向手感，再控制驱动桥另一侧的所述辅助电机作为发电机工作，配合作为电动机工作的所述辅助电机，对另一侧半轴(12)施加一定的阻力矩，以增大两侧驱动车轮(13)的力矩差值，此时作为电动机工作的所述辅助电机对半轴(12)施加的驱动力矩为第一驱动力矩；所述第一驱动力矩为所述辅助电机在当前工况下所能提供的最大驱动力矩；当所述差矩助力转向系统为所述自动模式时，所述电子控制单元(16)将综合考虑接收到的信息，控制所述辅助电机和所述制动器工作，在保证所述差矩助力转向系统高效节能的前提下，使车辆具有较好的转向手感，并提高车辆的安全性、舒适性、操纵稳定性和动力性，同时使所述电池(11)的SOC维持在一个合理的范围内；所述差矩助力转向系统的默认模式为所述自动模式；当所述差矩助力转向系统为所述平衡模式或所述性能模式时，如果所述电池(11)的SOC低于SOC设定值，所述电子控制单元(16)将对所述工作模式进行干预，并将其切换为所述自动模式。6.根据权利要求1所述的一种用于汽车驱动桥的差矩助力转向系统，其特征在于，所述电子控制单元(16)包括输入模块、运算模块、工作模式控制模块、电磁离合器控制模块、辅助电机控制模块、制动器控制模块和输出模块；电子控制单元(16)根据工作模式信息、转向盘转角信息、转向盘转矩信息、轮速信息、电池电压信息和电池电流信息控制工作模式的切换和电磁离合器、辅助电机和制动器工作，使左右两侧驱动车轮(13)具有不同的驱动力矩或制动力矩，实现差矩助力转向，并为驾驶员提供较好的转向手感；所述输入模块接收工作模式信息、转向盘转角信息、转向盘转矩信息、轮速信息、电池电压信息和电池电流信息，并将信息传送到所述运算模块；所述运算模块首先根据电池电压信息和电池电流信息生成电池SOC信息；并根据电池SOC信息，判断电池(11)的SOC是否低于SOC设定值；其次根据轮速信息计算出当前车速、第一辅助电机转速和第二辅助电机转速；并根据车速，判断当前车速是否等于零；若当前车速不等于零，则判断当前车速是否超过车速设定值；再次根据转向盘转角信息、转向盘转矩信息、轮速信息和车速，计算出左右车轮(13)的目标力矩差值；最后根据工作模式信息、转向盘转角信息、转向盘转矩信息、轮速信息、电池电压信息、电池电流信息、电池SOC信息、车速、第一辅助电机转速、第二辅助电机转速和目标力矩差值，计算出第一辅助电机(1)和第二辅助电机(2)的阻力矩或驱动力矩和第一制动器(9)和第二制动器(10)的制动力矩；所述运算模块将判定结果和计算结果传送到所述工作模式控制模块、所述电磁离合器控制模块、所述辅助电机控制模块和所述制动器控制模块；当为节能模式时，所述运算模块将计算出第一辅助电机(1)或第二辅助电机(2)的第一阻力矩；第一阻力矩为辅助电机在当前工况下所能提供的最...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈龙，仵晓涵，徐兴，王峰，江昕炜，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32