[发明专利]一种主动后轮转向系统及整车稳定性协调控制装置

说明书

本发明提供了一种主动后轮转向系统及整车稳定性协调控制装置，包括协调控制单元、ECU电子控制单元、后轮转向电机、主动后轮转向控制器和转角采集模块，其中，ECU电子控制单元分别与协调控制单元、主动后轮转向控制器、后轮转向电机、转角采集模块相连接，当协调控制器发出期望后轮转角指令后，ECU电子控制单元一方面向后轮转向电机发出电流脉冲指令，控制电机转动一定角度，另一方面通过转角采集模块反馈得到实际后轮转角，并根据实际转角与期望转角指令的偏差修正电流脉冲指令，最终使后轮的实际转角跟踪协调控制器的期望后轮转角指令。本发明对车辆进行动力学控制，从而有效提高汽车的操纵稳定性。

技术领域

本发明涉及汽车主动转向系统领域，具体是一种主动后轮转向系统及整车稳定性协调控制装置。

背景技术

当前，在汽车操纵稳定性控制领域，大多数研究都采用一种控制方式，与之相配合的系统或机构也比较单一。例如直接横摆力矩控制的控制对象是分布式驱动电动汽车，防侧倾控制的控制对象是安装了主动悬架的汽车，主动制动技术则需要汽车集成了独立液压制动油路。另外一些专利申请者提出了主动前轮转向系统以及由此衍生出的复合转向系统，其核心是行星齿轮系，控制器输出的转角通过行星齿轮系叠加到转向器上，直接干预驾驶员的转向操纵来调整汽车的行驶状态。然而在某些工况下，上述单一控制方法有很大的局限性，难以保证车辆稳定行驶。例如基于主动前轮转向装置的汽车稳定性控制系统不可避免地会对驾驶员的路感产生不利影响。

因此，将主动转向的焦点从前轮移到后轮，设计一种主动后轮转向系统，并充分利用机电一体化的特点，通过ECU电控单元间接修正驾驶员的转向操作，可实现在不影响驾驶员转向的前提下改变汽车的运动状态，是未来发展智能车和无人驾驶汽车的关键技术。此外，按照整体优于部分之和的原则，将两种控制方式融合在一起，形成整体协调控制，可以避免单一控制的缺陷，大大提高汽车稳定性控制系统的控制效果。

发明内容

本发明为了解决现有技术的问题，提供了一种主动后轮转向系统及整车稳定性协调控制装置，综合考虑了低附着路面、高车速等极限工况，以及路面不平度、侧向风等外界干扰的影响，提出了一种整车稳定性协调控制器，其以主动后轮转向系统为载体，对车辆进行动力学控制，从而有效提高汽车的操纵稳定性。

本发明包括协调控制单元、ECU电子控制单元、后轮转向电机、主动后轮转向控制器和转角采集模块，其中，ECU电子控制单元分别与协调控制单元、主动后轮转向控制器、后轮转向电机、转角采集模块相连接，当协调控制器发出期望后轮转角指令后，ECU电子控制单元一方面向后轮转向电机发出电流脉冲指令，控制电机转动一定角度，另一方面通过转角采集模块反馈得到实际后轮转角，并根据实际转角与期望转角指令的偏差修正电流脉冲指令，最终使后轮的实际转角跟踪协调控制器的期望后轮转角指令。

所述的主动后轮转向控制器包括减速机构、齿轮齿条式转向器、转向横拉杆、转向摇臂，其中，齿轮齿条式转向器分别通过转向横拉杆、转向摇臂与汽车两后轮的轮毂电机连接，转向机构通过减速机构与齿轮齿条式转向器连接，转角采集模块设置在转向电机和减速机构之间。

所述的协调控制单元包括上层和下层。

所述的上层包括传感器采集模块、变传动比map图、参考模型、多态加权评价体系，其中，传感器采集模块采集车速u和转向盘转角θ_sw并传给变传动比map图,然后输入到参考模型，得到参考横摆角速度γ^*和参考质心侧偏角β^*；上层接收来自下层的实际横摆角速度γ和质心侧偏角β信号，连同参考横摆角速度γ^*和质心侧偏角β^*一起经多态加权评价体系判定后，传给协调控制器，协调控制器向ECU电子控制单元发出期望后轮转角指令δ_r^*，向两后轮轮毂电机发出期望后轮转矩差指令ΔT_r^*。