本發(fā)明屬于涉及冗余線控轉(zhuǎn)向和輔助驅(qū)動(dòng)集成系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其涉及一種車輛冗余線控轉(zhuǎn)向和輔助驅(qū)動(dòng)的集成系統(tǒng)及其控制方法。

背景技術(shù)：

1、傳統(tǒng)的汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)通常采用機(jī)械液壓助力或全電子助力的方式實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向。然而，隨著電動(dòng)汽車和混合動(dòng)力汽車的發(fā)展，對(duì)車輛的能源利用效率和安全性的要求越來(lái)越高。傳統(tǒng)的線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)雖然可以實(shí)現(xiàn)精確的轉(zhuǎn)向控制，但在線控轉(zhuǎn)向電機(jī)發(fā)生故障時(shí)，可能導(dǎo)致車輛失去轉(zhuǎn)向能力，從而危及行車安全。

2、此外，隨著電動(dòng)汽車技術(shù)的進(jìn)步，如何在保證車輛動(dòng)力性能的同時(shí)，提高能源利用效率成為了一個(gè)重要的課題。在車輛的制動(dòng)和滑行過(guò)程中，通過(guò)能量回收系統(tǒng)將制動(dòng)能量轉(zhuǎn)化為電能存儲(chǔ)起來(lái)，可以有效提升整車的續(xù)航里程。然而，現(xiàn)有的能量回收系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中仍存在一些局限性，如能量回收效率不高、系統(tǒng)復(fù)雜度較高等問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種車輛冗余線控轉(zhuǎn)向和輔助驅(qū)動(dòng)的集成系統(tǒng)及其控制方法。

2、本發(fā)明通過(guò)車輛冗余線控轉(zhuǎn)向和輔助驅(qū)動(dòng)的集成系統(tǒng)，利用輔助電機(jī)與電磁離合器的耦合模式切換，解決了傳統(tǒng)線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在線控轉(zhuǎn)向電機(jī)故障時(shí)的安全性問(wèn)題，并通過(guò)優(yōu)化驅(qū)動(dòng)電機(jī)和輔助電機(jī)的工作模式，在不同的行駛工況下提高能源利用效率。此外，該系統(tǒng)還能夠通過(guò)輔助電機(jī)實(shí)現(xiàn)制動(dòng)及滑動(dòng)能量回收，進(jìn)一步提高能源的綜合利用效率。

3、注意，這些目的的記載并不妨礙其他目的的存在。本發(fā)明的一個(gè)方式并不需要實(shí)現(xiàn)所有上述目的?？梢詮恼f(shuō)明書、附圖、權(quán)利要求書的記載中抽取上述目的以外的目的。

4、本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的的。

5、一種車輛冗余線控轉(zhuǎn)向和輔助驅(qū)動(dòng)的集成系統(tǒng)，包括轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、線控轉(zhuǎn)向電機(jī)、輔助電機(jī)、第一電磁離合器、第二電磁離合器、儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)、vcu、檢測(cè)機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)向軸；

6、所述線控轉(zhuǎn)向電機(jī)通過(guò)第一轉(zhuǎn)向減速器和轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)連接，用于使車輪轉(zhuǎn)動(dòng)；

7、所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)、主傳動(dòng)軸和半軸，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)與主傳動(dòng)軸輸入端相連，主傳動(dòng)軸的輸出端與半軸連接，所述半軸的兩端分別與兩側(cè)車輪的輪轂連接；；所述輔助電機(jī)通過(guò)第二轉(zhuǎn)向減速器和轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)連接，第一電磁離合器安裝在輔助電機(jī)和第二轉(zhuǎn)向減速器之間，第一電磁離合器用于控制輔助電機(jī)與轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的耦合；輔助電機(jī)通過(guò)行星齒輪機(jī)構(gòu)和主傳動(dòng)軸連接，第二電磁離合器安裝在輔助電機(jī)和行星齒輪機(jī)構(gòu)之間，第二電磁離合器用于控制輔助電機(jī)與驅(qū)動(dòng)電機(jī)的耦合；

8、所述儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)分別與輔助電機(jī)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)連接；

9、所述檢測(cè)機(jī)構(gòu)與轉(zhuǎn)向軸的輸出端相連，用于收集轉(zhuǎn)角信號(hào)和扭矩信號(hào)，并傳輸至vcu，轉(zhuǎn)向軸的輸入端與方向盤連接；

10、所述vcu分別與線控轉(zhuǎn)向電機(jī)、輔助電機(jī)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、第一電磁離合器、第二電磁離合器和檢測(cè)機(jī)構(gòu)連接，vcu實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)線控轉(zhuǎn)向電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)以及驅(qū)動(dòng)力矩需求tr，控制第一電磁離合器、第二電磁離合器的連接或斷開，來(lái)實(shí)現(xiàn)工作模式的切換。

11、上述方案中，所述工作模式包括冗余安全轉(zhuǎn)向模式、輔助驅(qū)動(dòng)模式和能量回收模式；

12、所述vcu實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)驅(qū)動(dòng)力矩需求tr和線控轉(zhuǎn)向電機(jī)自檢數(shù)據(jù)，并處理數(shù)據(jù)；所述vcu判斷線控轉(zhuǎn)向電機(jī)是否出現(xiàn)故障；

13、若所述線控轉(zhuǎn)向電機(jī)出現(xiàn)故障則執(zhí)行冗余安全轉(zhuǎn)向模式，所述vcu控制所述第一電磁離合器連接，所述第二電磁離合器斷開，所述輔助電機(jī)執(zhí)行電動(dòng)模式，提供轉(zhuǎn)向助力；

14、若所述線控轉(zhuǎn)向電機(jī)未出現(xiàn)故障，則初步進(jìn)行驅(qū)動(dòng)力矩需求tr判定，若tr>0，則執(zhí)行輔助驅(qū)動(dòng)模式；若tr≤0，則執(zhí)行能量回收模式；

15、若執(zhí)行輔助驅(qū)動(dòng)模式，則再次進(jìn)行驅(qū)動(dòng)力矩需求tr判定，若tr≤ta，則執(zhí)行勻速驅(qū)動(dòng)模式，所述vcu控制所述第一電磁離合器斷開，所述第二電磁離合器斷開，所述vcu控制所述輔助電機(jī)停止工作，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)單獨(dú)提供驅(qū)動(dòng)力矩；若tr>ta,則執(zhí)行加速驅(qū)動(dòng)模式，所述vcu控制所述第一電磁離合器斷開，所述第二電磁離合器連接，所述輔助電機(jī)執(zhí)行輔助驅(qū)動(dòng)模式，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)和所述輔助電機(jī)協(xié)同提供驅(qū)動(dòng)力矩；

16、若執(zhí)行能量回收模式，則所述vcu控制所述第一電磁離合器斷開，所述第二電磁離合器連接，所述vcu控制所述輔助電機(jī)反轉(zhuǎn)，提供反向力矩，實(shí)現(xiàn)發(fā)電；所述vcu控制所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)停止工作。

17、上述方案中，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)還包括主減速器和差速器；所述主傳動(dòng)軸的輸出端與所述差速器的輸入端相連，用于傳遞驅(qū)動(dòng)力矩，差速器的輸出端與半軸連接；所述主減速器與所述主傳動(dòng)軸連接。

18、上述方案中，所述轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)包括梯形臂、轉(zhuǎn)向橫拉桿、第一齒輪齒條機(jī)構(gòu)和第二齒輪齒條機(jī)構(gòu)；

19、所述轉(zhuǎn)向橫拉桿的兩端分別連接有梯形臂，梯形臂分別通過(guò)轉(zhuǎn)向節(jié)與半軸連接；

20、所述線控轉(zhuǎn)向電機(jī)通過(guò)第一轉(zhuǎn)向減速器和第一齒輪齒條機(jī)構(gòu)的輸入端連接，第一齒輪齒條機(jī)構(gòu)的輸出端與轉(zhuǎn)向橫拉桿連接，將線控轉(zhuǎn)向電機(jī)的力矩傳遞到轉(zhuǎn)向橫拉桿，用于使車輪轉(zhuǎn)動(dòng)；

21、所述輔助電機(jī)通過(guò)第二轉(zhuǎn)向減速器和第二齒輪齒條機(jī)構(gòu)的輸入端連接，第二齒輪齒條機(jī)構(gòu)的輸出端與轉(zhuǎn)向橫拉桿連接，將輔助電機(jī)的力矩傳遞到轉(zhuǎn)向橫拉桿，用于使車輪轉(zhuǎn)動(dòng)。

22、上述方案中，所述行星齒輪機(jī)構(gòu)的太陽(yáng)輪與輔助電機(jī)連接，將行星架固定，行星齒輪機(jī)構(gòu)的外齒圈與主傳動(dòng)軸通過(guò)齒輪嚙合連接。

23、上述方案中，所述儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)包括逆變器和電源；所述逆變器置于所述輔助電機(jī)與所述電源之間，所述逆變器用于將能量回收時(shí)產(chǎn)生的交流電轉(zhuǎn)換為直流電儲(chǔ)存在電源中，逆變器還與驅(qū)動(dòng)電機(jī)連接，用于在需要時(shí)將電源的直流電轉(zhuǎn)換為交流電供給驅(qū)動(dòng)電機(jī)使用。

24、一種根據(jù)所述的車輛冗余線控轉(zhuǎn)向和輔助驅(qū)動(dòng)的集成系統(tǒng)的控制方法，包括以下步驟：

25、所述vcu實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)線控轉(zhuǎn)向電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)以及驅(qū)動(dòng)力矩需求tr；

26、所述vcu根據(jù)線控轉(zhuǎn)向電機(jī)是否出現(xiàn)故障，以及驅(qū)動(dòng)力矩需求tr，通過(guò)控制第一電磁離合器、第二電磁離合器的連接或斷開，來(lái)實(shí)現(xiàn)冗余安全轉(zhuǎn)向模式、輔助驅(qū)動(dòng)模式和能量回收模式的切換。

27、上述方案中，冗余安全轉(zhuǎn)向模式包括以下步驟：

28、若所述vcu判斷線控轉(zhuǎn)向電機(jī)出現(xiàn)故障則執(zhí)行冗余安全轉(zhuǎn)向模式；所述vcu控制所述第一電磁離合器連接，所述第二電磁離合器斷開，所述輔助電機(jī)執(zhí)行電動(dòng)模式，提供轉(zhuǎn)向助力。

29、上述方案中，輔助驅(qū)動(dòng)模式包括以下步驟：

30、若所述vcu判斷線控轉(zhuǎn)向電機(jī)未出現(xiàn)故障，則初步進(jìn)行驅(qū)動(dòng)力矩需求tr判定，若tr>0，則執(zhí)行輔助驅(qū)動(dòng)模式，則再次進(jìn)行驅(qū)動(dòng)力矩需求tr判定，若tr≤ta，則執(zhí)行勻速驅(qū)動(dòng)模式，所述vcu控制所述第一電磁離合器斷開，所述第二電磁離合器斷開，所述vcu控制所述輔助電機(jī)停止工作，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)單獨(dú)提供驅(qū)動(dòng)力矩；若tr>ta,則執(zhí)行加速驅(qū)動(dòng)模式，所述vcu控制所述第一電磁離合器斷開，所述第二電磁離合器連接，所述輔助電機(jī)執(zhí)行輔助驅(qū)動(dòng)模式，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)和所述輔助電機(jī)協(xié)同提供驅(qū)動(dòng)力矩。

31、上述方案中，能量回收模式包括以下步驟：

32、若tr≤0，則執(zhí)行能量回收模式；若執(zhí)行能量回收模式，則所述vcu控制所述第一電磁離合器斷開，所述第二電磁離合器連接，所述vcu控制所述輔助電機(jī)反轉(zhuǎn)，提供反向力矩，實(shí)現(xiàn)發(fā)電；所述vcu控制所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)停止工作。

33、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

34、本發(fā)明集成線控轉(zhuǎn)向和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，并利用輔助電機(jī)與電磁離合器的耦合模式切換，解決了傳統(tǒng)線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在線控轉(zhuǎn)向電機(jī)故障時(shí)的安全性問(wèn)題，同時(shí)提高了車輛在不同工況下的能源利用效率。本發(fā)明在線控轉(zhuǎn)向電機(jī)發(fā)生故障時(shí)，系統(tǒng)能夠自動(dòng)切換到冗余模式，通過(guò)輔助電機(jī)提供轉(zhuǎn)向助力，確保車輛仍然具有可靠的轉(zhuǎn)向能力。此外，在不同的行駛條件下，系統(tǒng)可以根據(jù)實(shí)際需求優(yōu)化輔助電機(jī)的工作模式，當(dāng)需要額外扭矩或加速時(shí)，輔助電機(jī)與驅(qū)動(dòng)電機(jī)協(xié)同工作以提高驅(qū)動(dòng)力矩；而在勻速行駛或低扭矩需求時(shí)，輔助電機(jī)退出工作，節(jié)約能源。在車輛制動(dòng)或滑行過(guò)程中，系統(tǒng)能夠通過(guò)輔助電機(jī)實(shí)現(xiàn)制動(dòng)能量回收，將制動(dòng)能量轉(zhuǎn)化為電能存儲(chǔ)起來(lái)，進(jìn)一步提高能源的綜合利用率。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)更加安全、高效的車輛轉(zhuǎn)向和驅(qū)動(dòng)，適用于現(xiàn)代電動(dòng)汽車的應(yīng)用需求。

35、注意，這些效果的記載不妨礙其他效果的存在。本發(fā)明的一個(gè)方式并不一定必須具有所有上述效果?？梢詮恼f(shuō)明書、附圖、權(quán)利要求書等的記載顯而易見(jiàn)地看出并抽出上述以外的效果。