[发明专利]一种汽车电液智能转向系统及其多目标优化方法

说明书

本发明公开了一种汽车电液智能转向系统及其多目标优化方法，该系统包括机械转向模块、电动助力模块、电动液压助力模块以及控制模块。系统能够智能地选择电动助力模块和电动液压助力模块参与转向助力的比例；针对该系统存在的机电液复杂耦合关系，提出一种多目标优化方法，通过参数耦合分析，选择出对系统性能影响较大的关键设计变量，采用基于共享小生境技术的多目标粒子群算法进行优化，获得最佳设计参数，实现转向路感、转向能耗和转向助力的性能最优，提高转向系统整体性能。

技术领域

本发明属于汽车转向系统技术领域，具体指代一种汽车电液智能转向系统及其多目标优化方法。

背景技术

汽车转向系统从机械化，逐渐向液压化、电子化发展，不仅减轻了驾驶员的操纵负担，获得舒适的驾驶感觉，还降低了转向能耗，增强了驾驶安全性。现有汽车转向系统中，应用最多的是电动液压助力转向系统和电动助力转向系统。电动液压助力转向系统仍存在液压系统固有的能量损失导致转向能耗较高，电动助力转向具备较好的节能特性，但高速路感不如液压转向，且受限于电机功率不适用于前轴载荷较大的车辆。因此，不管是电动液压助力转向还是电动助力转向，都难以兼顾良好的路感、充分的助力和较低的能耗。

融合电动液压助力和电动助力的优势，采用电液复合转向系统是一个发展的方向。例如中国专利申请号为CN201721192203.0，名称“一种双转向助力系统”中公开采用两个助力转向系统的布置，实现纯电动客车的大功率转向助力需求；中国专利申请号为CN201710587904.2，名称“一种电液混合式无人驾驶汽车转向系统”中公开电动助力主动控制，液压助力随动转向的方案，解决了转向迟滞性的问题。中国专利申请号为CN201610050308.6，名称“一种用于商用车的电动液压转向装置”中公开采用电动助力和液压助力同时工作，获得较好的节能型并满足应急情转向的安全性。以上专利申请提出的电液复合转向，只是简单地进行转向助力的叠加，不能够根据驾驶员风格和实际道路信息智能地协调电动液压助力和电动助力之间的比例关系，既没有考虑转向路感、转向能耗等多个转向性能之间的耦合，也没有涉及电动助力和液压助力之间复杂的机电液耦合关系及其参数优化设计方案。

因此，提出一种汽车电液智能转向系统，并进行合理的多目标参数优化设计，解决目前不能够智能协调电动助力转向和电动液压助力转向的缺陷，有助于汽车转向系统的开发应用，具有一定的市场价值。

发明内容

针对于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种汽车电液智能转向系统其多目标优化方法，以克服现有技术中存在的问题。本发明通过提出一种融合电动助力转向和电动液压助力转向的电液智能转向系统，并考虑机电液耦合关系进行多目标优化，解决了汽车转向系统难以同时兼顾较低的能耗、充足的助力、合适的路感的问题。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明的一种汽车电液智能转向系统，包括：机械转向模块、电动助力模块、电动液压助力模块和控制模块；

所述机械转向模块包括依序连接的方向盘，扭杆，下管柱，转向小齿轮，转向齿条，车轮单元；

所述电动助力模块包括助力电机及蜗轮蜗杆减速器；助力电机的输出端连接蜗轮蜗杆减速器，蜗轮蜗杆减速器作用在扭杆和下管柱之间，将电动助力力矩与驾驶员力矩在下管柱进行叠加；

所述电动液压助力模块包括油箱，油泵电机，油泵，换向阀，活塞，液压缸；活塞位于液压缸内并将其分为左右两侧，液压缸两侧分别与换向阀油路导通；油泵电机输出端连接油泵，油泵将液压油从油箱传递至换向阀中，分配至液压缸的两侧；

所述控制模块包括主控制器、传感器组、驾驶员数据库、道路信息数据库；

主控制器输入端和所述传感器组电气连接，输出端分别与助力电机、油泵电机、换向阀电气连接；