一种具有差动转向功能的线控转向容错系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种具有差动转向功能的线控转向容错系统及方法，电子控制单元ECU根据第一助力电机和第二助力电机的故障状态，进行线控转向模式、差动转向模式一、差动转向模式二的切换，保证助力电机发生故障时，转向容错系统能根据目标前轮转角的大小提供精准力矩进行转向，解决因为电机故障导致方向盘转动困难及助力控制不精准的问题并优化了转向容错系统的性能。本发明专利技术根据电机的故障状态控制离合器、电磁锁止器、制动比例阀的导通与闭合，通过电动助力转向与差动助力转向的耦合在单电机故障时减少工作电机的负载，在双电机故障时能提供精准力矩进行转向。本发明专利技术结构简单，工作可靠，冗余性能全面，增加车辆的转向轻便性并提高操纵稳定性。提高操纵稳定性。提高操纵稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种具有差动转向功能的线控转向容错系统及方法


[0001]本专利技术属于转向系统
，具体涉及一种具有差动转向功能的线控转向容错系统及方法。

技术介绍

[0002]汽车转向系统作为整车构造中最重要的系统之一，其好坏直接影响到驾驶舒适性、安全性和能耗，甚至影响到环境，所以一直是全世界汽车行业研究的重点。随着现代电子控制技术的发展，线控转向系统已经成为了国内外热门的研究课题。线控转向取消了方向盘与转向轮中间的部分机械连接，由电控系统实现转向，摆脱了传统转向系统的限制，拥有更灵活的布置方式，可以轻易的实现主动转向功能，为驾驶员提供最真实路感，从而提高车辆的操纵性与稳定性。
[0003]汽车线控转向系统由方向盘模块、转向执行机构、电子控制单元ECU组成，方向盘模块将驾驶员的转向命令传递给电子控制单元ECU，同时接受ECU传来的力矩信号，对驾驶员施加合适的路感；转向执行机构由前轮转角传感器、转向执行电机、转向电机控制器和前轮转向组件等组成，转向执行机构接受ECU的命令，通过转向执行电机控制转向车轮转动，实现驾驶员的转向意图。
[0004]差动转向技术是基于电动轮驱动汽车各驱动轮转矩独立可控这一特点发展而来的一种新型助力转向技术。与传统的电动助力转向(EPS)、液压助力转向(HPS)不同，差动转向技术通过差动驱动和差动制动的纵向力分配方法控制汽车左右侧车轮的轮速产生转速差，通过附加横摆力矩的方式对转向系统产生助力力矩。
[0005]随着线控转向技术的发展，安全可靠性直接决定着转向系统性能的好坏，而容错性能又与安全可靠性紧密相关。目前对于运用容错控制保持汽车的安全可靠性，通常有被动容错与主动容错两种解决方案；被动容错控制是指根据被控对象的预知故障，从整体出发提高系统的稳定性与鲁棒性；主动容错控制可针对不同类型的故障设计相应的解析冗余控制策略，利用现有的硬件设施实现对未知故障的有效容错控制。由于容错系统结构的复杂性导致在故障发生时容错系统响应延迟，冗余性能不高，造成安全隐患；另外有的方案实现了电机故障时的差动助力转向，但助力太小、控制精度不高，安全可靠性差。

技术实现思路

[0006]针对现有技术中存在不足，本专利技术提供了一种具有差动转向功能的线控转向容错系统及方法，通过差动助力转向与电动助力转向耦合，在单电机故障时减少工作电机的负载，在双电机故障时能提供精准助力进行转向，工作可靠，冗余性能全面，增加车辆的转向轻便性并提高操纵稳定性。
[0007]本专利技术是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
[0008]一种具有差动转向功能的线控转向容错系统，包括：
[0009]转向盘模块，包括转向杆和转角转矩传感器，所述转角转矩传感器安装在转向杆
上；
[0010]转向执行机构总成，包括第一离合器、转向齿轮齿条、第一滚珠丝杠、第一滚珠螺母、第一电磁锁止器、第二电磁锁止器、第三电磁锁止器、第一同步带、第一助力电机、第二助力电机、第一同步带张紧小齿轮、齿圈和行星架；所述第一离合器安装在转向杆上，转向杆下端啮合转向齿轮齿条，齿条上布置有配合第一滚珠螺母的第一滚珠丝杠；第一同步带一侧与第一同步带张紧小齿轮啮合，另一侧与第一滚珠螺母配合，第一同步带张紧小齿轮与行星架的输出轴端相连；第一助力电机与第二助力电机固定，第一助力电机的输出轴与第一定轴齿轮相连，第一定轴齿轮与第一啮合小齿轮相连，第一啮合小齿轮与齿圈的内圈啮合，第二助力电机与第二定轴齿轮相连，第二定轴齿轮与第一定轴齿轮啮合；所述行星架上布置有第一电磁锁止器、第一啮合小齿轮和第二啮合小齿轮，所述第一啮合小齿轮和第二啮合小齿轮均与齿圈的内圈啮合，所述齿圈的外圈与第三啮合小齿轮啮合；所述第三电磁锁止器与第一助力电机的输出轴相连，第二电磁锁止器与第二助力电机的输出轴相连；
[0011]差动制动模块，包括第二离合器、第二同步带、第二同步带张紧小齿轮、第二滚珠丝杠、第二滚珠螺母、液压缸推杆、液压缸、电动泵和储液罐；所述第二同步带一侧与第二同步带张紧小齿轮啮合，另一侧与第二滚珠螺母配合，第二滚珠螺母内侧与液压缸推杆配合，所述第二滚珠螺母还与液压缸推杆上的第二滚珠丝杠配合；所述液压缸与第二电磁阀、第三电磁阀之间的液压油路上均依次设有第一电磁阀、电动泵和调压阀；所述储液罐流入口端与左前轮制动器、右前轮制动器、左后轮制动器、右后轮制动器之间分别布置有第一单向阀、第二单向阀、第三单向阀和第四单向阀，储液罐流出口端通过第四电磁阀、第六电磁阀、第五电磁阀分别与左前轮制动比例阀、液压管路、左后轮制动比例阀相连接；所述左前轮制动器与左前轮制动比例阀一端相连，左前轮制动比例阀另一端与三位三通电磁阀相连；所述右前轮制动器与右前轮制动比例阀一端相连，右前轮制动比例阀另一端与三位三通电磁阀相连；所述左后轮制动器与左后轮制动比例阀一端相连，左后轮制动比例阀另一端与第五电磁阀相连；所述右后轮制动器与右后轮制动比例阀一端相连，右后轮制动比例阀另一端与三位四通电磁阀相连；所述第二同步带张紧小齿轮与第三啮合小齿轮连接，第三啮合小齿轮轴端布置有第二离合器；所述第二同步带张紧小齿轮和第二滚珠螺母分别布置在第二同步带两端；所述液压缸和储液罐分别通过液压回路与左前轮制动器、右前轮制动器、左后轮制动器、右后轮制动器相连；
[0012]电子控制单元ECU，接收前轮轮速信号及齿条位移信号，获取当前时刻前轮转角；接收转角信号，获取目标前轮转角。
[0013]上述技术方案中，所述左前轮制动器、右前轮制动器、左后轮制动器和右后轮制动器的结构均相同，均包括制动钳体、出油口、第一活塞、第二活塞、进油口、制动块和制动盘，所述制动钳体上开设有出油口和进油口，且进油口在制动钳体分为平行的两路，一路通道中设置第一活塞，另一路通道中设置第二活塞，第一活塞所在管路与出油口连通，活塞远离进油口的一侧开设有通孔，所述通孔内部两侧固定有制动块，制动块之间设有制动盘。
[0014]上述技术方案中，所述左前轮制动器安装在左前轮内，右前轮制动器安装在右前轮内，左后轮制动器安装在在左后轮内，右后轮制动器安装在右后轮内。
[0015]上述技术方案中，所述左前轮上安装左前轮轮速传感器，所述右前轮上安装右前轮轮速传感器，所述左后轮上安装左后轮轮速传感器，所述右后轮上安装右后轮轮速传感
器，所述左前轮轮速传感器、右前轮轮速传感器、左后轮轮速传感器和右后轮轮速传感器分别采集所在车轮的轮速。
[0016]上述技术方案中，所述齿条位移信号由安装在转向齿条上的齿条位移传感器获取；所述转角信号由转角转矩传感器获取。
[0017]一种具有差动转向功能的线控转向容错方法，具体为：
[0018]电子控制单元ECU判断第一助力电机、第二助力电机是否工作正常：
[0019]当第一助力电机和第二助力电机均正常工作，进入线控转向模式；
[0020]当第一助力电机、第二助力电机其中一个故障时，进入差动转向模式一：第一离合器断开、故障侧电机电磁锁止器闭合、第一电磁锁止器断开、第二离合器接合，电动泵正转本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有差动转向功能的线控转向容错系统，其特征在于，包括：转向盘模块，包括转向杆(5)和转角转矩传感器(2)，所述转角转矩传感器(2)安装在转向杆(5)上；转向执行机构总成，包括第一离合器(6)、转向齿轮齿条、第一滚珠丝杠(10)、第一滚珠螺母(11)、第一电磁锁止器(16)、第二电磁锁止器(21)、第三电磁锁止器(24)、第一同步带(13)、第一助力电机(25)、第二助力电机(22)、第一同步带张紧小齿轮(15)、齿圈(14)和行星架(18)；所述第一离合器(6)安装在转向杆(5)上，转向杆(5)下端啮合转向齿轮齿条，齿条上布置有配合第一滚珠螺母(11)的第一滚珠丝杠(10)；第一同步带(13)一侧与第一同步带张紧小齿轮(15)啮合，另一侧与第一滚珠螺母(11)配合，第一同步带张紧小齿轮(15)与行星架(18)的输出轴端相连；第一助力电机(25)与第二助力电机(22)固定，第一助力电机(25)的输出轴与第一定轴齿轮(23)相连，第一定轴齿轮(23)与第一啮合小齿轮(19)相连，第一啮合小齿轮(19)与齿圈(14)的内圈啮合，第二助力电机(22)与第二定轴齿轮(17)相连，第二定轴齿轮(17)与第一定轴齿轮(23)啮合；所述行星架(18)上布置有第一电磁锁止器(16)、第一啮合小齿轮(19)和第二啮合小齿轮(20)，所述第一啮合小齿轮(19)和第二啮合小齿轮(20)均与齿圈(14)的内圈啮合，所述齿圈(14)的外圈与第三啮合小齿轮(26)啮合；所述第三电磁锁止器(24)与第一助力电机(25)的输出轴相连，第二电磁锁止器(21)与第二助力电机(22)的输出轴相连；差动制动模块，包括第二离合器(27)、第二同步带(29)、第二同步带张紧小齿轮(28)、第二滚珠丝杠(31)、第二滚珠螺母(32)、液压缸推杆(30)、液压缸(34)、电动泵(36)和储液罐(41)；所述第二同步带(29)一侧与第二同步带张紧小齿轮(28)啮合，另一侧与第二滚珠螺母(32)配合，第二滚珠螺母(32)内侧与液压缸推杆(30)配合，所述第二滚珠螺母(32)还与液压缸推杆(30)上的第二滚珠丝杠(31)配合；所述液压缸(34)与第二电磁阀(38)、第三电磁阀(40)之间的液压油路上均依次设有第一电磁阀(35)、电动泵(36)和调压阀(37)；所述储液罐(41)流入口端与左前轮制动器(7)、右前轮制动器(54)、左后轮制动器(56)、右后轮制动器(58)之间分别布置有第一单向阀(46)、第二单向阀(47)、第三单向阀(48)和第四单向阀(49)，储液罐(41)流出口端通过第四电磁阀(43)、第六电磁阀(45)、第五电磁阀(44)分别与左前轮制动比例阀(50)、液压管路、左后轮制动比例阀(52)相连接；所述左前轮制动器(7)与左前轮制动比例阀(50)一端相连，左前轮制动比例阀(50)另一端与三位三通电磁阀(39)相连；所述右前轮制动器(54)与右前轮制动比例阀(51)一端相连，右前轮制动比例阀(51)另一端与三位三通电磁阀(39)相连；所述左后轮制动器(56)与左后轮制动比例阀(52)一端相连，左后轮制动比例阀(52)另一端与第五电磁阀(44)相连；所述右后轮制动器(58)与右后轮制动比例阀(53)一端相连，右后轮制动比例阀(53)另一端与三位四通电磁阀(42)相连；所述第二同步带张紧小齿轮(28)与第三啮合小齿轮(26)连接，第三啮合小齿轮(26)轴端布置有第二离合器(27)；所述第二同步带张紧小齿轮(28)和第二滚珠螺母(32)分别布置在第二同步带(29)两端；所述液压缸(34)和储液罐(41)分别通过液压回路与左前轮制动器(7)、右前轮制动器(54)、左后轮制动器(56)、右后轮制动器(58)相连；电子控制单元ECU(60)，接收前轮轮速信号及齿条位移信号，获取当前时刻前轮转角；接收转角信号，获取目标前轮转角。2.根据权利要求1所述的线控转向容错系统，其特征在于，所述左前轮制动器(7)、右前
轮制动器(54)、左后轮制动器(56)和右后轮制动器(58)的结构均相同，均包括制动钳体(201)、出油口(202)、第一活塞(203)、第二活塞(207)、进油口(204)、制动块(205)和制动盘(206)，所述制动钳体(201)上开设有出油口(202)和进油口(204)，且进油口(204)在制动钳体(201)分为平行的两路，一路通道中设置第一活塞(203)，另一路通道中设置第二活塞(207)，第一活塞(203)所在管路与出油口(202)连通，活塞远离进油口(204)的一侧开设有通孔，所述通孔内部两侧固定有制动块(205)，制动块(205)之间设有制动盘(206)。3.根据权利要求1所述的线控转向容错系统，其特征在于，所述左前轮制动器(7)安装在左前轮(8)内，右前轮制动器(54)安装在右前轮(55)内，左后轮制动器(56)安装在在左后轮(57)内，右后轮制动器(58)安装在右后轮(59)内。4.根据权利要求3所述的线控转向容错系统，其特征在于，所述左前轮(8)上安装左前轮轮速传感器(61)，所述右前轮(55)上安装右前...

【专利技术属性】
技术研发人员：耿国庆，施皓哲，徐兴，何深广，解炬，刘振宇，罗石，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：