[发明专利]一种智能化线控电液转向系统

说明书

技术领域

本发明涉及汽车转向系统，特别涉及一种智能化的汽车线控电液转向系统及其控制方法，属于机动车动力转向领域。

背景技术

汽车转向系统经历了从简单的机械式转向系统、液压助力转向系统，发展到目前正在广泛使用的电液助力转向系统(Electro-hydraulicPowerSteering,EHPS)和电动助力转向系统(ElectricPowerSteering,EPS)。转向系统的电动化降低了系统的能耗、改善了转向性能。在此基础上，为了进一步提高车辆的操纵稳定性、主动安全性和驾驶员舒适性，汽车技术的发展已经越来越趋于智能化。转向系统的智能化为汽车安全、辅助驾驶和自动驾驶车辆提供了基础，是汽车底盘集成控制和智能汽车的重要组成部分。

对于动力转向系统，最新研究成果有电动助力转向系统(EPS)、电控液压助力转向系统(EHPS)和线控转向(SBW)。而宝马、日产以及沃尔沃等国际大型汽车企业相继宣布将开发自动驾驶技术，奥迪通过智能手机上的应用程序一键就可以实现自动泊车，谷歌公司开发的无人驾驶汽车早已进入人们的视野。

宝马和ZF公司联合开发的AFS，通过一套转角电机和双排行星轮系增加一个输入自由度从而实现附加转向，并且Servtronic液力伺服转向系统，用于实现转向助力功能。奥迪的动态转向系统，将电机输出动力通过谐波齿轮传动机构与驾驶人的转向动力并行叠加，另通过Sevotronic提供随速助力，电气系统具有控制简单精确的优点，同时，液压系统本身具有能量密度大，滞后时间短，转向随动特性好，抵抗路面冲击强，工作噪声低，传递运动均匀平稳等优点，将两者结合能够实现助力大小依照助力特性曲线而变化，并且具有良好的转向特性。

而对于线控转向系统，除去了转向柱等机械连接，避免了撞车事故中转向柱对驾驶员的伤害，提高了汽车的安全性能；基于车速、路面信息等相关参数基础上的转向助力控制，可以改善驾驶特性，增强操稳性；“路感”通过模拟生成，可以从信号中提取最能反映汽车实际行驶状态和路面状况的信息，从而为驾驶员提供更真实的“路感”；消除了机械结构的连接，可以更方便的布置转向系统，并且车轮的抖动不会传递给驾驶员，基于路面识别信息能够实现转向修正、辅助驾驶以及智能泊车等，可以减缓驾驶员的疲劳，增强主动安全性。现考虑将基于线控技术将电动助力转向系统和液压助力转向系统结合起来以改善转向性能。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于研发一种能够实现高效节能、助力可控、主动回正、辅助驾驶及自动泊车的智能化线控转向系统。

为了实现上述目的，本发明公开了一种线控电液助力转向系统，将线控技术、电动助力和液压助力集成在一个系统中，主要包括以下结构：

(一)转向盘总成，包括转向盘、方向盘扭矩、转角传感器及路感电机等。路感电机通过蜗轮蜗杆机构与转向轴相连，模拟转向路感并使方向盘主动回正；

(二)转向电机与液压助力装置总成，转向电机通过蜗轮蜗杆减速机构与液压助力转向系统的转阀阀芯相连，电机的力矩一方面可以通过扭杆传递给转向齿轮克服转向阻力，另一方面可以控制转阀阀芯与阀套的相对转动以控制转阀的开度，进而控制液压助力的大小；

(三)油泵由发动机经皮带带动，皮带输入轴设计有电磁离合器，以控制液压系统的工作状态，高速时转向阻力小时，助力仅有电机提供，实现节能设计。

具体而言，驾驶员对方向盘的力通过转向管柱传递给方向盘扭矩与转角传感器，并将这些信息转化为数字信号供转向控制单元(ECU)决策。路感电机通过蜗轮蜗杆减速机构将转向ECU传递来的路面和车辆状态经过解析后模拟“路感”，并在转向动作完成后回正方向盘。

转向执行机构包括电机、减速机构、转阀、齿轮齿条液压助力转向器等，转向力由电动助力装置和液压助力装置共同提供，两者可以通过恰当的匹配设计以满足转向需求。转向ECU根据采集而来的发动机点火信号、车速传感器、预瞄路面信息及横摆角速度等车辆状态、方向盘转矩与转角、转向电机的电压电流以及转向器齿条位置等，判断所需转向力的大小，进而决定电动助力与液压助力系统的功率分配。其中电动助力装置除可以提供部分的助力外，也可以通过电机与液压动力转向系统互相配合克服转向阻力，实现可变助力转向。