專利名稱：一種適時可變傳動比的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種適時可變傳動比的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)及其控制方法，屬于電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是新型的、很有發(fā)展前途的動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，它完全取消了液壓組件， 整個系統(tǒng)由轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩傳感器、車速傳感器、控制器、助力電機及其減速機構(gòu)等組成?；驹硎强刂破鹘邮苻D(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩信號和車速信號，經(jīng)過判斷和處理后，根據(jù)事先確定好的助力特性輸出控制信號，控制電機輸出助力轉(zhuǎn)矩。當(dāng)前國內(nèi)外電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)都采用固定傳動比，然而固定傳動比不利于改變轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的性能在低速下容易出現(xiàn)轉(zhuǎn)向盤偏沉；而在高速下，容易出現(xiàn)轉(zhuǎn)向過度等危險工況，汽車的操縱穩(wěn)定性存在隱患。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種適時可變傳動比的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)及其控制方法，實現(xiàn)了助力轉(zhuǎn)向、轉(zhuǎn)向模式選擇、適時自適應(yīng)變傳動比控制、主動轉(zhuǎn)向干預(yù)；提高汽車的操縱穩(wěn)定性和行車安全性，實現(xiàn)汽車安全性和靈活性的完美融合。本發(fā)明為解決其技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案
一種適時可變傳動比的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，包括由轉(zhuǎn)向盤、轉(zhuǎn)矩傳感器、轉(zhuǎn)向電機、行星輪、太陽輪、齒圈、轉(zhuǎn)向管柱、助力電機、減速機構(gòu)、齒條、轉(zhuǎn)向搖臂、前輪、電子控制單元 ECU、預(yù)前電子控制模塊ECUa、車載衛(wèi)星導(dǎo)航儀、車載前視路況儀、自適應(yīng)記憶電子控制模塊ECUb，轉(zhuǎn)向盤通過轉(zhuǎn)向管柱與齒條相連，轉(zhuǎn)矩傳感器位于轉(zhuǎn)向盤下方，安裝在轉(zhuǎn)向管柱上，助力電機通過減速機構(gòu)與齒條相連，齒條通過轉(zhuǎn)向搖臂與前輪相連，在轉(zhuǎn)矩傳感器和齒條之間的轉(zhuǎn)向管柱上安裝有行星齒輪結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)由行星輪、太陽輪、齒圈組成，行星輪與齒圈內(nèi)嚙合，太陽輪與行星輪外嚙合，行星輪為公用齒輪，齒圈與轉(zhuǎn)向同步離合器相連， 轉(zhuǎn)向同步離合器與轉(zhuǎn)向電機相連，太陽輪與位于行星齒輪結(jié)構(gòu)下方的轉(zhuǎn)向管柱相連，行星輪與位于方向盤下方的轉(zhuǎn)矩傳感器相連，車載衛(wèi)星導(dǎo)航儀和車載前視路況儀分別與預(yù)前電子控制模塊E⑶a相連，自適應(yīng)記憶電子控制模塊EOTb與電子控制單元E⑶相連，電子控制單元ECU與轉(zhuǎn)矩傳感器相連，電子控制單元ECU還分別通過控制信號與預(yù)前電子控制模塊 ECUa、轉(zhuǎn)向電機、助力電機相連，預(yù)前電子控制模塊ECUa通過控制信號與轉(zhuǎn)向同步離合器相連。一種適時可變傳動比的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的控制方法，
1)車輛行駛中，當(dāng)轉(zhuǎn)向模式選擇信號為開啟時，預(yù)前電子控制模塊EOTa檢測來自車載衛(wèi)星導(dǎo)航儀的預(yù)前路況信息，預(yù)前路況信息為前方出現(xiàn)彎道時，預(yù)前電子控制模塊ECUa發(fā)出指令控制車載前視路況儀開啟，同時發(fā)出轉(zhuǎn)向同步離合器控制信號，控制轉(zhuǎn)向同步離合器解鎖；
2)當(dāng)駕駛員轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤時，將轉(zhuǎn)角傳感器獲得的轉(zhuǎn)角信號、轉(zhuǎn)矩傳感器獲得的轉(zhuǎn)矩信號、橫擺角速度傳感器獲得的橫擺角速度信號、側(cè)向角速度傳感器獲得的側(cè)向角速度信號和來自預(yù)前電子控制模塊ECUa的系統(tǒng)預(yù)前控制信號傳遞給電子控制單元ECU ；
3)電子控制單元ECU中的自適應(yīng)記憶電子控制模塊ECUb根據(jù)上述信號結(jié)合內(nèi)部儲存的實時自適應(yīng)理想傳動比圖確定一個自適應(yīng)調(diào)整控制信號；
4)一方面，電子控制單元ECU根據(jù)上述信號處理后給預(yù)前電子控制模塊EOTa發(fā)送系統(tǒng)預(yù)前控制信號，預(yù)前電子控制模塊ECUa根據(jù)來自電子控制單元ECU的系統(tǒng)預(yù)前控制信號、 轉(zhuǎn)向模式選擇信號、來自車載衛(wèi)星導(dǎo)航儀的預(yù)前路況信息、來自車載前視路況儀的實時路況信息發(fā)送轉(zhuǎn)向同步離合器控制信號給轉(zhuǎn)向同步離合器，即通過控制轉(zhuǎn)向同步離合器的接合，實現(xiàn)轉(zhuǎn)向電機對行星齒輪機構(gòu)齒圈的轉(zhuǎn)速控制；另一方面，電子控制單元ECU根據(jù)上述信號和預(yù)先制定的初始理想傳動比圖，確定一個結(jié)合了實時自適應(yīng)理想傳動比圖的實時傳動比控制策略，給轉(zhuǎn)向電機發(fā)送第一控制信號，即通過轉(zhuǎn)向同步離合器和對轉(zhuǎn)向電機的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)角控制，通過行星齒輪結(jié)構(gòu)行星輪、太陽輪、齒圈來提供附加轉(zhuǎn)角，附加轉(zhuǎn)角與方向盤的主動角相互疊加，從而實現(xiàn)變傳動比控制和主動轉(zhuǎn)向干預(yù)；
5)電子控制單元ECU根據(jù)預(yù)先制定的初始助力圖、轉(zhuǎn)向電機發(fā)回的傳動比信號、轉(zhuǎn)角傳感器獲得的轉(zhuǎn)角信號、轉(zhuǎn)矩傳感器獲得的轉(zhuǎn)矩信號、橫擺角速度傳感器獲得的橫擺角速度信號、側(cè)向角速度傳感器獲得的側(cè)向角速度信號、自適應(yīng)調(diào)整控制信號、系統(tǒng)預(yù)前控制信號和助力電機反饋信號，確定一個結(jié)合了實時自適應(yīng)理想傳動比圖的實時助力控制策略， 給助力電機發(fā)送第二控制信號，確定助力電機助力大小，助力電機提供的助力轉(zhuǎn)矩經(jīng)減速機構(gòu)減速增扭之后，在齒條上與經(jīng)過變傳動比轉(zhuǎn)換后的轉(zhuǎn)向盤力矩進(jìn)行疊加，通過控制轉(zhuǎn)向搖臂共同驅(qū)動前輪轉(zhuǎn)向，實現(xiàn)電動助力轉(zhuǎn)向功能。—種適時可變傳動比的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)轉(zhuǎn)向模式選擇和傳動比自適應(yīng)控制當(dāng)車輛啟動時，預(yù)前電子控制模塊EOTa根據(jù)轉(zhuǎn)向模式選擇常開開關(guān)的轉(zhuǎn)向模式選擇信號控制轉(zhuǎn)向同步離合器，當(dāng)轉(zhuǎn)向模式選擇信號為關(guān)閉時，預(yù)前電子控制模塊EOTa給轉(zhuǎn)向同步離合器發(fā)送轉(zhuǎn)向同步離合器控制信號，轉(zhuǎn)向同步離合器斷開并自鎖，即將行星齒輪機構(gòu)齒圈鎖死，從而可以實現(xiàn)傳統(tǒng)電動助力轉(zhuǎn)向功能，以保證在轉(zhuǎn)向電機失效、電子控制元件不能夠得到準(zhǔn)確的輸入信號等緊急情況下，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)正常轉(zhuǎn)向；當(dāng)轉(zhuǎn)向模式選擇信號為開啟時，預(yù)前電子控制模塊ECUa給轉(zhuǎn)向同步離合器發(fā)送轉(zhuǎn)向同步離合器控制信號，轉(zhuǎn)向同步離合器自鎖解除，方能實現(xiàn)變傳動比控制時的同步和接合，實現(xiàn)平穩(wěn)的適時變傳動比控制；電子控制單元ECU中的自適應(yīng)記憶電子控制模塊ECUb，通過采集系統(tǒng)歷史控制策略，結(jié)合自身處理功能生成一個符合駕駛者習(xí)慣、不斷改進(jìn)的最優(yōu)的實時自適應(yīng)理想傳動比圖， 并可以在系統(tǒng)控制時實時的提供給電子控制單元ECU自適應(yīng)調(diào)整控制信號，從而實現(xiàn)變傳動比的自適應(yīng)控制。本發(fā)明的有益效果如下
1、本發(fā)明在轉(zhuǎn)矩傳感器和齒輪齒條之間增加了行星齒輪機構(gòu)、轉(zhuǎn)向同步離合器和轉(zhuǎn)向電機，電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可在完成原有電動助力轉(zhuǎn)向的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)轉(zhuǎn)向模式選擇、適時變傳動比控制和主動轉(zhuǎn)向干預(yù)功能。2、本發(fā)明中的轉(zhuǎn)向機構(gòu)由轉(zhuǎn)向電機控制，它可實現(xiàn)可變傳動比功能在低速時轉(zhuǎn)向傳動比較小，以減少轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動的圈數(shù)，提高汽車的轉(zhuǎn)向靈活性；在高速時轉(zhuǎn)向傳動比較大，以提高車輛的穩(wěn)定性和安全性。此外，該傳動機構(gòu)可通過轉(zhuǎn)向干預(yù)實現(xiàn)對車輛的穩(wěn)定性控制。


圖1為一種適時可變傳動比的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。圖2為一種適時可變傳動比的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)自適應(yīng)控制方法。圖中標(biāo)記1.轉(zhuǎn)向盤，2.轉(zhuǎn)矩傳感器，3.轉(zhuǎn)向電機，4.行星輪，5.太陽輪， 6.齒圈，7.助力電機，8.減速機構(gòu)，9.齒條，10.轉(zhuǎn)向搖臂，11.前輪，12.電子控制單元 ECU (Electronic Control Unit)，13.轉(zhuǎn)角信號，14.轉(zhuǎn)矩信號，15.第一控制信號，16.第二控制信號，17.橫擺角速度信號，18.側(cè)向角速度信號，19.傳動比信號，20.助力電機反饋信號，21.助力轉(zhuǎn)矩，22.控制助力轉(zhuǎn)矩，23.經(jīng)過變傳動比轉(zhuǎn)換后的轉(zhuǎn)向盤力矩，24.轉(zhuǎn)向盤主動力矩，25.附加轉(zhuǎn)角，26.轉(zhuǎn)向同步離合器，27.預(yù)前電子控制模塊E⑶a，28.車載衛(wèi)星導(dǎo)航儀，29.車載前視路況儀，30.自適應(yīng)記憶電子控制模塊ECUb，31.轉(zhuǎn)向模式選擇信號，32.預(yù)前路況信息，33.實時路況信息，34.系統(tǒng)預(yù)前控制信號，35.轉(zhuǎn)向同步離合器控制信號，36.自適應(yīng)調(diào)整控制信號，37.歷史控制策略，38.轉(zhuǎn)向管柱。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明創(chuàng)造做進(jìn)一步詳細(xì)說明。如圖1所示，一種適時可變傳動比的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，包括由轉(zhuǎn)向盤1、轉(zhuǎn)矩傳感器2、轉(zhuǎn)向電機3、行星輪4、太陽輪5、齒圈6、轉(zhuǎn)向管柱38、助力電機7、減速機構(gòu)8、齒條 9、轉(zhuǎn)向搖臂10、前輪11、電子控制單元E⑶12、預(yù)前電子控制模塊E⑶a27、車載衛(wèi)星導(dǎo)航儀觀、車載前視路況儀29、自適應(yīng)記憶電子控制模塊ECUb30，轉(zhuǎn)向盤1通過轉(zhuǎn)向管柱38與齒條9相連，轉(zhuǎn)矩傳感器2位于轉(zhuǎn)向盤1下方，安裝在轉(zhuǎn)向管柱38上，助力電機7通過減速機構(gòu)8與齒條9相連，齒條9通過轉(zhuǎn)向搖臂10與前輪11相連，在轉(zhuǎn)矩傳感器2和齒條9之間的轉(zhuǎn)向管柱38上安裝有行星齒輪結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)由行星輪4、太陽輪5、齒圈6組成，行星輪4與齒圈6內(nèi)嚙合，太陽輪5與行星輪4外嚙合，行星輪4為公用齒輪，齒圈6與轉(zhuǎn)向同步離合器沈相連，轉(zhuǎn)向同步離合器沈與轉(zhuǎn)向電機3相連，太陽輪5與位于行星齒輪結(jié)構(gòu)下方的轉(zhuǎn)向管柱38相連，行星輪4與位于方向盤1下方的轉(zhuǎn)矩傳感器2相連，車載衛(wèi)星導(dǎo)航儀觀和車載前視路況儀四分別與預(yù)前電子控制模塊E⑶a27相連，自適應(yīng)記憶電子控制模塊ECUb30與電子控制單元E⑶12相連，電子控制單元E⑶12與轉(zhuǎn)矩傳感器2相連，電子控制單元ECU12還分別通過控制信號與預(yù)前電子控制模塊ECUa27、轉(zhuǎn)向電機3、助力電機7相連，預(yù)前電子控制模塊ECUa27通過控制信號與轉(zhuǎn)向同步離合器沈相連。如圖2所示，一種適時可變傳動比的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)自適應(yīng)傳動比可變控制方法是車輛行駛中，當(dāng)轉(zhuǎn)向模式選擇信號31為開啟時，預(yù)前電子控制模塊ECUa27檢測來自車載衛(wèi)星導(dǎo)航儀觀的預(yù)前路況信息32，預(yù)前路況信息32為前方出現(xiàn)彎道時，預(yù)前電子控制模塊ECUa27發(fā)出指令控制車載前視路況儀四開啟，同時發(fā)出轉(zhuǎn)向同步離合器控制信號35， 控制轉(zhuǎn)向同步離合器26解鎖，當(dāng)駕駛員轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤1時，將轉(zhuǎn)角傳感器獲得的轉(zhuǎn)角信號13、 轉(zhuǎn)矩傳感器2獲得的轉(zhuǎn)矩信號14、橫擺角速度傳感器獲得的橫擺角速度信號17、側(cè)向角速度傳感器獲得的側(cè)向角速度信號18，來自預(yù)前電子控制模塊ECUa27的系統(tǒng)預(yù)前控制信號 34傳遞給電子控制單元E⑶12，電子控制單元E⑶12中的自適應(yīng)記憶電子控制模塊ECUb30 根據(jù)上述信號結(jié)合內(nèi)部儲存的實時自適應(yīng)理想傳動比圖確定一個自適應(yīng)調(diào)整控制信號36， 一方面電子控制單元E⑶12根據(jù)這些信號處理后給預(yù)前電子控制模塊E⑶a27發(fā)送系統(tǒng)預(yù)前控制信號34，預(yù)前電子控制模塊ECUa27根據(jù)來自電子控制單元ECU12的系統(tǒng)預(yù)前控制信號；34、轉(zhuǎn)向模式選擇信號31、來自車載衛(wèi)星導(dǎo)航儀觀的預(yù)前路況信息32、來自車載前視路況儀四的實時路況信息33給轉(zhuǎn)向同步離合器沈發(fā)送轉(zhuǎn)向同步離合器控制信號35，即通過控制轉(zhuǎn)向同步離合器沈的接合，實現(xiàn)轉(zhuǎn)向電機3對行星齒輪機構(gòu)齒圈6的轉(zhuǎn)速控制，從而實現(xiàn)轉(zhuǎn)向模式的轉(zhuǎn)換、轉(zhuǎn)向預(yù)前控制、適時轉(zhuǎn)向變傳動比控制，提高轉(zhuǎn)向系統(tǒng)轉(zhuǎn)向平穩(wěn)性和可靠性；另一方面電子控制單元ECU12根據(jù)這些信號和預(yù)先制定的初始理想傳動比圖， 確定一個結(jié)合了實時自適應(yīng)理想傳動比圖的實時傳動比控制策略，給轉(zhuǎn)向電機3發(fā)送第一控制信號15，即通過轉(zhuǎn)向同步離合器沈和對轉(zhuǎn)向電機3的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)角控制，通過行星齒輪機構(gòu)行星輪4、太陽輪5、齒圈6來提供附加轉(zhuǎn)角25，附加轉(zhuǎn)角25與方向盤1的主動角相互疊加，從而實現(xiàn)變傳動比控制和主動轉(zhuǎn)向干預(yù)；電子控制單元ECU12根據(jù)預(yù)先制定的初始助力圖、轉(zhuǎn)向電機3發(fā)回的傳動比信號19、轉(zhuǎn)角傳感器獲得的轉(zhuǎn)角信號13、轉(zhuǎn)矩傳感器2獲得的轉(zhuǎn)矩信號14、橫擺角速度傳感器獲得的橫擺角速度信號17、側(cè)向角速度傳感器獲得的側(cè)向角速度信號18、自適應(yīng)調(diào)整控制信號36、系統(tǒng)預(yù)前控制信號34和助力電機反饋信號20， 確定一個結(jié)合了實時自適應(yīng)理想傳動比圖的實時助力控制策略，給助力電機7發(fā)送第二控制信號16，確定助力電機7助力大小，助力電機提供的助力轉(zhuǎn)矩21經(jīng)減速機構(gòu)8減速增扭之后，在齒條9上與經(jīng)過變傳動比轉(zhuǎn)換后的轉(zhuǎn)向盤力矩23進(jìn)行疊加，通過控制轉(zhuǎn)向搖臂10 共同驅(qū)動前輪11轉(zhuǎn)向，實現(xiàn)電動助力轉(zhuǎn)向功能。一種適時可變傳動比的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)模式選擇和傳動比自適應(yīng)控制為當(dāng)車輛啟動時，預(yù)前電子控制模塊ECUa27根據(jù)轉(zhuǎn)向模式選擇常開開關(guān)的轉(zhuǎn)向模式選擇信號31 控制轉(zhuǎn)向同步離合器26，當(dāng)轉(zhuǎn)向模式選擇信號31為關(guān)閉時，預(yù)前電子控制模塊ECUa27給轉(zhuǎn)向同步離合器26發(fā)送轉(zhuǎn)向同步離合器控制信號35，轉(zhuǎn)向同步離合器沈斷開并自鎖，即將行星齒輪機構(gòu)齒圈6鎖死，從而可以實現(xiàn)傳統(tǒng)電動助力轉(zhuǎn)向功能，以保證在轉(zhuǎn)向電機3失效、 電子控制元件不能夠得到準(zhǔn)確的輸入信號等緊急情況下，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)正常轉(zhuǎn)向；當(dāng)轉(zhuǎn)向模式選擇信號31為開啟時，預(yù)前電子控制模塊ECUa27給轉(zhuǎn)向同步離合器沈發(fā)送轉(zhuǎn)向同步離合器控制信號35，轉(zhuǎn)向同步離合器沈自鎖解除，方能實現(xiàn)變傳動比控制時的同步和接合，實現(xiàn)平穩(wěn)的適時變傳動比控制；電子控制單元ECU12中的自適應(yīng)記憶電子控制模塊 E⑶b30，通過采集系統(tǒng)歷史控制策略37，結(jié)合自身處理功能生成一個符合駕駛者習(xí)慣、不斷改進(jìn)的最優(yōu)的實時自適應(yīng)理想傳動比圖，并可以在系統(tǒng)控制時實時的提供給電子控制單元 E⑶12自適應(yīng)調(diào)整控制信號36，從而實現(xiàn)變傳動比的自適應(yīng)控制。該轉(zhuǎn)向機構(gòu)具有轉(zhuǎn)向同步離合器沈、車載衛(wèi)星導(dǎo)航儀觀和車載前視路況儀29， 它可以實現(xiàn)轉(zhuǎn)向模式選擇、適時變傳動比控制當(dāng)轉(zhuǎn)向模式選擇為關(guān)閉時，轉(zhuǎn)向同步離合器斷開并鎖死，系統(tǒng)僅能實現(xiàn)傳統(tǒng)助力轉(zhuǎn)向功能，當(dāng)遇到助力電機失效、電子控制元件不能夠得到準(zhǔn)確的輸入信號等緊急情況下，可強行將轉(zhuǎn)向同步離合器26斷開并鎖死，以保證轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可靠性；當(dāng)在正常平直路況行駛時，轉(zhuǎn)向同步離合器26斷開鎖止，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)處于待命狀態(tài)，當(dāng)車載衛(wèi)星導(dǎo)航儀觀檢測到彎道時，轉(zhuǎn)向同步離合器沈解鎖，車載前視路況儀四開啟，檢測實時的路況信息，齒圈可實現(xiàn)由鎖止?fàn)顟B(tài)和動態(tài)轉(zhuǎn)速控制，再結(jié)合電子控制單元 ECU12的控制實現(xiàn)適時變傳動比控制；該轉(zhuǎn)向機構(gòu)的電子控制單元ECU12中的自適應(yīng)記憶電子控制模塊ECUb30，通過采集系統(tǒng)歷史控制策略37，結(jié)合自身處理功能生成一個符合駕駛者習(xí)慣、不斷改進(jìn)的最優(yōu)的實時自適應(yīng)理想傳動比圖，并可以在系統(tǒng)控制時實時的提供給電子控制單元ECU12自適應(yīng)調(diào)整控制信號，從而實現(xiàn)變傳動比的自適應(yīng)控制；
7汽車在低速行駛時，為減輕駕駛員負(fù)擔(dān)，達(dá)到良好的轉(zhuǎn)向輕便性，系統(tǒng)應(yīng)有較大的傳動比；而在高速時，為了保障行駛安全，同時獲得良好的轉(zhuǎn)向路感，系統(tǒng)應(yīng)有較小的傳動比。因此，在電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中實現(xiàn)可變傳動比功能，可進(jìn)行主動轉(zhuǎn)向干預(yù)，實現(xiàn)汽車轉(zhuǎn)向輕便性和轉(zhuǎn)向路感的完美融合，而且還能將汽車的安全性與靈活性有機的融合。
權(quán)利要求
1.一種適時可變傳動比的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于包括由轉(zhuǎn)向盤(1)、轉(zhuǎn)矩傳感器⑵、轉(zhuǎn)向電機(3)、行星輪(4)、太陽輪(5)、齒圈(6)、轉(zhuǎn)向管柱(38)、助力電機(7)、 減速機構(gòu)(8)、齒條(9)、轉(zhuǎn)向搖臂(10)、前輪(11)、電子控制單元ECU (12)、預(yù)前電子控制模塊E⑶a (27)、車載衛(wèi)星導(dǎo)航儀08)、車載前視路況儀09)、自適應(yīng)記憶電子控制模塊 ECUb(30)，轉(zhuǎn)向盤(1)通過轉(zhuǎn)向管柱(38)與齒條(9)相連，轉(zhuǎn)矩傳感器( 位于轉(zhuǎn)向盤 (1)下方，安裝在轉(zhuǎn)向管柱(38)上，助力電機(7)通過減速機構(gòu)(8)與齒條(9)相連，齒條(9)通過轉(zhuǎn)向搖臂(10)與前輪(11)相連，在轉(zhuǎn)矩傳感器(2)和齒條(9)之間的轉(zhuǎn)向管柱(38)上安裝有行星齒輪結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)由行星輪G)、太陽輪(5)、齒圈(6)組成，行星輪(4)與齒圈(6)內(nèi)嚙合，太陽輪(5)與行星輪(4)外嚙合，行星輪(4)為公用齒輪，齒圈 (6)與轉(zhuǎn)向同步離合器06)相連，轉(zhuǎn)向同步離合器06)與轉(zhuǎn)向電機(3)相連，太陽輪(5) 與位于行星齒輪結(jié)構(gòu)下方的轉(zhuǎn)向管柱(38)相連，行星輪(4)與位于方向盤(1)下方的轉(zhuǎn)矩傳感器( 相連，車載衛(wèi)星導(dǎo)航儀08)和車載前視路況儀09)分別與預(yù)前電子控制模塊 E⑶a(27)相連，自適應(yīng)記憶電子控制模塊EOTb (30)與電子控制單元ECU(12)相連，電子控制單元ECU(12)與轉(zhuǎn)矩傳感器(2)相連，電子控制單元ECU(12)還分別通過控制信號與預(yù)前電子控制模塊ECUa(27)、轉(zhuǎn)向電機(3)、助力電機(7)相連，預(yù)前電子控制模塊ECUa(27) 通過控制信號與轉(zhuǎn)向同步離合器06)相連。
2.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的適時可變傳動比的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的控制方法，其特征在于1)車輛行駛中，當(dāng)轉(zhuǎn)向模式選擇信號(31)為開啟時，預(yù)前電子控制模塊ECUa(27)檢測來自車載衛(wèi)星導(dǎo)航儀08)的預(yù)前路況信息(32)，預(yù)前路況信息(3 為前方出現(xiàn)彎道時，預(yù)前電子控制模塊ECUa(27)發(fā)出指令控制車載前視路況儀09)開啟，同時發(fā)出轉(zhuǎn)向同步離合器控制信號(35)，控制轉(zhuǎn)向同步離合器06)解鎖；2)當(dāng)駕駛員轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤(1)時，將轉(zhuǎn)角傳感器獲得的轉(zhuǎn)角信號(13)、轉(zhuǎn)矩傳感器(2) 獲得的轉(zhuǎn)矩信號(14)、橫擺角速度傳感器獲得的橫擺角速度信號(17)、側(cè)向角速度傳感器獲得的側(cè)向角速度信號(18)和來自預(yù)前電子控制模塊ECUa (27)的系統(tǒng)預(yù)前控制信號(34) 傳遞給電子控制單元ECU(12)；3)電子控制單元ECU(U)中的自適應(yīng)記憶電子控制模塊E⑶b(30)根據(jù)上述信號結(jié)合內(nèi)部儲存的實時自適應(yīng)理想傳動比圖確定一個自適應(yīng)調(diào)整控制信號(36)；4)一方面，電子控制單元ECU(U)根據(jù)上述信號處理后給預(yù)前電子控制模塊ECUa(27) 發(fā)送系統(tǒng)預(yù)前控制信號(34)，預(yù)前電子控制模塊ECUa (27)根據(jù)來自電子控制單元ECU (12) 的系統(tǒng)預(yù)前控制信號(34)、轉(zhuǎn)向模式選擇信號(31)、來自車載衛(wèi)星導(dǎo)航儀08)的預(yù)前路況信息(32)、來自車載前視路況儀09)的實時路況信息(33)發(fā)送轉(zhuǎn)向同步離合器控制信號 (35)給轉(zhuǎn)向同步離合器(沈)，即通過控制轉(zhuǎn)向同步離合器06)的接合，實現(xiàn)轉(zhuǎn)向電機(3) 對行星齒輪機構(gòu)齒圈(6)的轉(zhuǎn)速控制；另一方面，電子控制單元ECU(12)根據(jù)上述信號和預(yù)先制定的初始理想傳動比圖，確定一個結(jié)合了實時自適應(yīng)理想傳動比圖的實時傳動比控制策略，給轉(zhuǎn)向電機C3)發(fā)送第一控制信號(15)，即通過轉(zhuǎn)向同步離合器06)和對轉(zhuǎn)向電機 ⑶的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)角控制，通過行星齒輪結(jié)構(gòu)行星輪G)、太陽輪(5)、齒圈(6)來提供附加轉(zhuǎn)角 (25)，附加轉(zhuǎn)角0 與方向盤(1)的主動角相互疊加，從而實現(xiàn)變傳動比控制和主動轉(zhuǎn)向干預(yù)；5)電子控制單元ECU(U)根據(jù)預(yù)先制定的初始助力圖、轉(zhuǎn)向電機C3)發(fā)回的傳動比信號(19)、轉(zhuǎn)角傳感器獲得的轉(zhuǎn)角信號(13)、轉(zhuǎn)矩傳感器O)獲得的轉(zhuǎn)矩信號(14)、橫擺角速度傳感器獲得的橫擺角速度信號(17)、側(cè)向角速度傳感器獲得的側(cè)向角速度信號(18)、 自適應(yīng)調(diào)整控制信號(36)、系統(tǒng)預(yù)前控制信號(34)和助力電機反饋信號(20)，確定一個結(jié)合了實時自適應(yīng)理想傳動比圖的實時助力控制策略，給助力電機(7)發(fā)送第二控制信號 (16)，確定助力電機(7)助力大小，助力電機(7)提供的助力轉(zhuǎn)矩經(jīng)減速機構(gòu)⑶減速增扭之后，在齒條(9)上與經(jīng)過變傳動比轉(zhuǎn)換后的轉(zhuǎn)向盤力矩進(jìn)行疊加，通過控制轉(zhuǎn)向搖臂(10)共同驅(qū)動前輪(11)轉(zhuǎn)向，實現(xiàn)電動助力轉(zhuǎn)向功能。
3. 一種利用權(quán)利要求1所述適時可變傳動比的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)轉(zhuǎn)向模式選擇和傳動比自適應(yīng)控制，其特征在于當(dāng)車輛啟動時，預(yù)前電子控制模塊ECUa(27)根據(jù)轉(zhuǎn)向模式選擇常開開關(guān)的轉(zhuǎn)向模式選擇信號(31)控制轉(zhuǎn)向同步離合器06)，當(dāng)轉(zhuǎn)向模式選擇信號(31)為關(guān)閉時，預(yù)前電子控制模塊ECUa (27)給轉(zhuǎn)向同步離合器06)發(fā)送轉(zhuǎn)向同步離合器控制信號(35)，轉(zhuǎn)向同步離合器06)斷開并自鎖，即將行星齒輪機構(gòu)齒圈(6)鎖死，從而可以實現(xiàn)傳統(tǒng)電動助力轉(zhuǎn)向功能，以保證在轉(zhuǎn)向電機(3)失效、電子控制元件不能夠得到準(zhǔn)確的輸入信號等緊急情況下，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)正常轉(zhuǎn)向；當(dāng)轉(zhuǎn)向模式選擇信號(31)為開啟時，預(yù)前電子控制模塊ECUa (27)給轉(zhuǎn)向同步離合器06)發(fā)送轉(zhuǎn)向同步離合器控制信號(35)，轉(zhuǎn)向同步離合器 (26)自鎖解除，方能實現(xiàn)變傳動比控制時的同步和接合，實現(xiàn)平穩(wěn)的適時變傳動比控制； 電子控制單元ECU(U)中的自適應(yīng)記憶電子控制模塊ECUb (30)，通過采集系統(tǒng)歷史控制策略(37)，結(jié)合自身處理功能生成一個符合駕駛者習(xí)慣、不斷改進(jìn)的最優(yōu)的實時自適應(yīng)理想傳動比圖，并可以在系統(tǒng)控制時實時的提供給電子控制單元ECU(12)自適應(yīng)調(diào)整控制信號 (36)，從而實現(xiàn)變傳動比的自適應(yīng)控制。
全文摘要
一種適時可變傳動比的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)及其控制方法，屬于電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括由轉(zhuǎn)向盤(1)、轉(zhuǎn)矩傳感器(2)、轉(zhuǎn)向電機(3)、行星輪(4)、太陽輪(5)、齒圈(6)、轉(zhuǎn)向管柱(38)、助力電機(7)、減速機構(gòu)(8)、齒條(9)、轉(zhuǎn)向搖臂(10)、前輪(11)、電子控制單元ECU(12)、預(yù)前電子控制模塊ECUa(27)、車載衛(wèi)星導(dǎo)航儀(28)、車載前視路況儀(29)、自適應(yīng)記憶電子控制模塊ECUb(30)；通過在轉(zhuǎn)矩傳感器和齒輪齒條之間增加了行星齒輪機構(gòu)、轉(zhuǎn)向同步離合器和轉(zhuǎn)向電機，電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可在完成原有電動助力轉(zhuǎn)向的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)轉(zhuǎn)向模式選擇、適時自適應(yīng)變傳動比控制和主動轉(zhuǎn)向干預(yù)功能；提高汽車的操縱穩(wěn)定性和行車安全性，實現(xiàn)汽車安全性和靈活性的完美融合。
文檔編號B62D119/00GK102180193SQ201110101390
公開日2011年9月14日 申請日期2011年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月22日
發(fā)明者劉順, 孫培坤, 梁荀, 蔡輝, 趙萬忠 申請人:南京航空航天大學(xué)