转向系统及其应急转向控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种转向系统及其应急转向控制方法，控制子系统中的控制器根据传感器子系统采集到的车速信号、转向盘转矩信号设计对应应急转向助力补偿曲线，助力电机按照所能达到的电流上限值，提供额外的应急转向补偿电流，使助力电机补偿后的输出扭矩实现应急转向功能。通过对相关车速信号、点火信号、助力电机电流信号、转向盘转矩转角等信息的采集，故障诊断模块检测系统是否启动应急转向模式，实现转向系统的安全应急转向，在应急转向模式下采用相应的补偿控制方法，完成应急转向功能，在改善车辆非应急转向模式下转向性能的同时，还能够在应急转向模式下助力驾驶员完成转向动作，极大地提高使用安全性，符合相关安全法规。符合相关安全法规。符合相关安全法规。

【技术实现步骤摘要】
转向系统及其应急转向控制方法


[0001]本专利技术涉及汽车转向
，具体涉及转向系统及其应急转向控制方法。

技术介绍

[0002]目前中重型商用车基本上均采用液压助力转向系统，该转向系统一般为独立的一套液压助力转向系统，当这套液压助力转向系统出现故障时，单靠机械的转向无法满足前轴负荷较大的商用车的基本转向功能，即应急转向功能（emergency steering）商用车用于载货或载客，常行驶于高速或城市工况，从而容易造成重大安全事故。在专利CN114379643A一种具有应急转向功能的电液转向器及其匹配方法中公开了电液转向器的匹配方法，建立了电液转向器的电动助力子系统功率的匹配方法。但上述专利未给出应急转向模式下的电动助力部分控制方法变化以及实现应急转向的平稳切换和退出，而这正式是借助电液耦合转向实现应急转向功能的核心问题。

技术实现思路

[0003]1、专利技术要解决的技术问题针对上述技术问题，本专利技术提供了转向系统及其应急转向控制方法，它在应急转向模式下采用相应的补偿控制，完成应急转向功能，保证应急转向模式下仍然能够助力驾驶员完成转向动作，极大地提高使用安全性。
[0004]2、技术方案为解决上述问题，本专利技术提供的技术方案为：一种转向系统的应急转向控制方法，包括如下步骤：（1）传感器子系统采集助力电机电流信号、车速信号以及转向盘转矩信号，并将这些信号输送给控制子系统，控制子系统中的故障诊断模块判断传感器子系统采集到的信号是否均存在故障，若均为异常故障，控制子系统启动应急转向模式；（2）进入应急转向模式时，控制子系统中的控制器根据传感器子系统采集到的车速信号、助力电机电流信号、转向盘转矩信号设计对应应急转向助力补偿曲线，应急转向助力补偿曲线的设计方法为：控制器在基本助力特性曲线的基础上取消对助力电机基本助力电流的限制，助力电机按照所能达到的电流上限值，提供额外的应急转向补偿电流，使助力电机补偿后的输出扭矩实现应急转向功能。
[0005]可选的，所述传感器子系统包括扭矩转角传感器、车速传感器和电流传感器，所述电流传感器用于采集助力电机电流信号，所述扭矩转角传感器用于采集转向盘转矩信号，所述车速传感器用于采集车速信号。
[0006]可选的，所述应急转向助力补偿曲线的公式为：，式中，为应急转向补偿电流，为扭矩转角
传感器测量值，为基本助力特性曲线在相应车速下的截止点的扭矩值，为扭矩转角传感器量程最大值，为电动助力所允许的最大电流，为基本助力特性曲线在相应车速下的截止点的电流值。
[0007]可选的，同时具备以下情况时，所述应急转向模式被激活，反之则不满足激活条件：电动助力子系统无异常；车速≥10km/h；扭矩转角传感器测得转向盘扭矩≥12Nm；车辆转向速率≤200
°
/s；转向系统不处于极限位置；点火处于ON状态。
[0008]可选的，当转向系统处于应急转向模式时，在以下的一种或多种情况下，所述应急转向模式关闭：车速＜8km/h；扭矩转角传感器测得扭矩＜10Nm超过3s；转向速率＞200
°
/s超过3s；转向系统在极限位置超过3s。
[0009]可选的，所述控制子系统还包括报警模块，所述报警模块与控制器连接。
[0010]可选的，所述控制器上设有电流限制模块、末端保护模块以及温度保护模块。
[0011]本专利技术还公开了一种转向系统，基于上文所述的转向系统的应急转向控制方法，所述转向系统包括机械传动子系统、电动助力子系统、液压助力子系统、传感器子系统、控制子系统，所述电动助力子系统和液压助力子系统分别与机械传动子系统连接，所述传感器子系统分别安装在机械传动子系统和电动助力子系统上，所述控制子系统接收传感器子系统的信息，并根据传感器子系统信息控制电动助力子系统实现常规助力转向模式和应急助力转向模式。
[0012]可选的，所述机械传动子系统包括转向盘和与转向盘连接的循环球转向器；所述电动助力子系统包括助力电机、蜗轮蜗杆减速器，所述助力电机的输出轴和蜗轮蜗杆减速器的输入轴相连，所述蜗轮蜗杆减速器与所述循环球转向器连接；所述液压助力子系统包括液压油缸、液压泵、转阀，所述转阀的出油口和所述液压油缸的回油管路通过管道相连，转阀的高压出油口和所述循环球转向器的进油口通过管道相连，转阀的低压出油口和所述循环球转向器的出油口通过管道相连，所述液压泵与液压油缸连接。
[0013]3、有益效果采用本专利技术提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：（1）本申请实施例提出的转向系统的应急转向控制方法，通过对相关车速信号、助力电机电流信号、转向盘转矩转角等信息的采集，控制器ECU故障诊断模块检测系统是否启动应急转向模式，实现转向系统的安全应急转向，在应急转向模式下采用相应的补偿控制，完成应急转向功能，在改善车辆非应急转向模式下转向性能的同时，保证应急转向模式下仍然能够助力驾驶员完成转向动作，极大地提高使用安全性，符合相关安全法规。
[0014]（2）本申请实施例提出的转向系统的应急转向控制方法的补偿控制方法图，应急电机助力曲线，即在原助力电机基本助力的基础上，控制器取消基本助力电流限制，按照助力电机所能达到的最大电流，提供额外的应急转向补偿电流；应急电机助力曲线设计时，在原地或车速10km/h以下转向系统不提供应急转向功能，所以此时不设计应急助力补偿电流。图4中V0代表车速为0时，V1代表第一车速，V2代表第二车速，V3代表第三车速，这里V1应该大于等于10km/h。实线代表对应车速下常规助力转向的助力特性曲线即基本助力特性曲线，虚线代表叠加应急转向的助力补偿电流后的助力特性曲线。为基本助力特性曲线在相应车速下的截止点的扭矩值，最大的截止点扭矩值应小于等于10Nm。为扭矩传
感器量程最大值，应大于等于15Nm。
附图说明
[0015]图1为本专利技术实施例提出的转向系统的应急转向控制方法的应急转向模式激活状态说明图。
[0016]图2为本专利技术实施例提出的转向系统的应急转向控制方法的补偿控制方法图。
[0017]图3为本专利技术实施例提出的转向系统的应急转向控制方法的补偿曲线图。
[0018]图4为本专利技术实施例提出的转向系统的结构图。
[0019]各附图中的标记为：1、转向盘；2、循环球转向器；3、助力电机；4、蜗轮蜗杆减速器；5、液压油缸；6、液压泵；7、转阀；8、扭矩转角传感器；9、控制器。
具体实施方式
[0020]为进一步了解本专利技术的内容，结合附图及实施例对本专利技术作详细描述。
[0021]下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关专利技术，而非对该专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与专利技术相关的部分。本专利技术中所述的第一、第二等词语，是为了描述本专利技术的技术方案方便而设置，并没有特定的限定作用，均为泛指，对本专利技术的技术方案不构成限定作用。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种转向系统的应急转向控制方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）传感器子系统采集助力电机电流信号、车速信号以及转向盘转矩信号，并将这些信号输送给控制子系统，控制子系统中的故障诊断模块判断传感器子系统采集到的信号是否均存在故障，若均为异常故障，控制子系统启动应急转向模式；（2）进入应急转向模式时，控制子系统中的控制器根据传感器子系统采集到的车速信号、助力电机电流信号、转向盘转矩信号设计对应应急转向助力补偿曲线，应急转向助力补偿曲线的设计方法为：控制器在基本助力特性曲线的基础上取消对助力电机基本助力电流的限制，助力电机按照所能达到的电流上限值，提供额外的应急转向补偿电流，使助力电机补偿后的输出扭矩实现应急转向功能。2.根据权利要求1所述的转向系统的应急转向控制方法，其特征在于，所述传感器子系统包括扭矩转角传感器、车速传感器和电流传感器，所述电流传感器用于采集助力电机电流信号，所述扭矩转角传感器用于采集转向盘转矩信号，所述车速传感器用于采集车速信号。3.根据权利要求2所述的转向系统的应急转向控制方法，其特征在于，所述应急转向助力补偿曲线的公式为：，式中，为应急转向补偿电流，为扭矩转角传感器测量值，为基本助力特性曲线在相应车速下的截止点的扭矩值，为扭矩转角传感器量程最大值，为电动助力所允许的最大电流，为基本助力特性曲线在相应车速下的截止点的电流值。4.根据权利要求2所述的转向系统的应急转向控制方法，其特征在于，同时具备以下情况时，所述应急转向模式被激活，反之则不满足激活条件：电动助力子系统无异常；车速≥10km/h；扭矩转角传感器测得扭矩≥12Nm；车辆转向速率≤200
°
/s；转向系统不处于极限位置；点火处于ON状态...

【专利技术属性】
技术研发人员：施国标，宋铭昊，王帅，虞忠潮，张宝义，朱胜峰，万民伟，雷修建，王汉岭，
申请(专利权)人：杭州世宝汽车方向机有限公司，
类型：发明
国别省市：