[发明专利]一种基于线控转向的多模式助力转向系统及其控制方法

权利要求书

1.一种基于线控转向的多模式助力转向系统，包括转向机械模块、电动液压助力模块、ECU控制模块、旋转开关和车载传感器；

所述转向机械模块包括位于车体内部的方向盘和转向柱，转向柱一端与方向盘连接，另一端与电磁离合器B相连；电磁离合器B、电磁离合器A均设置于转向柱上，电磁离合器B位于位于方向盘与电磁离合器A之间；路感电机与电磁离合器B相连接；转角电机通过蜗轮蜗杆机构与双行星排机构下排齿圈相连，双行星排机构的输出轴与齿轮齿条机构相连接，扭矩传感器B设置于双行星排机构的输出轴上；转向横拉杆两端均设有车轮；

所述电动液压助力模块包括依次相连的液压油箱、液压泵、转阀和液压缸，助力电机与动液压泵连接，溢流阀与液压泵并联，液压缸设置于转向横拉杆上；

所述ECU控制模块包括互相连接的信号处理模块、电磁离合器模块、转角电机控制模块、助力电机控制模块、路感电机控制模块、复合转向助力分配模块；ECU模块4分别接收车速传感器发车的车速信号、横摆角速度信号、侧向加速度信号、扭矩传感器信号、电流信号以及转角信号；

所述旋转开关与ECU控制模块相连接。

2.根据权利要求1所述基于线控转向的多模式助力转向系统， 其特征在于，所述车载传感器包括车速传感器、横摆角速度传感器、侧向加速度传感器、扭矩传感器A、扭矩传感器B、电流传感器以及转角传感器。

3.如权利要求1或2所述基于线控转向的多模式助力转向系统的控制方法，其特征在于，该系统具有五种工作模式：线控模式、电动液压主动转向模式、电液复合主动转向模式、电动液压转向模式和机械转向模式，这些模式之间的控制方法如下：

1）当驾驶员通过旋转开关选择线控转向模式，ECU电磁离合器模块发送离合器开关信号给电磁离合器B使其闭合，路感电机运转；ECU电磁离合器模块发送开关信号给电磁离合器A使其断开；同时，ECU信号处理模块接收车载传感器所得的车速信号、前轮转角信号，确定理想传动比信号和理想助力信号；ECU控制模块接收车载传感器发送的车速信号、方向盘转角信号，确定理想路感信号；

理想传动比信号、方向盘转角信号、前轮转角信号与转向模式信号一同输入到转角电机转角控制模块，通过转向模式信号判断是否触发该模块，根据理想传动比信号与方向盘转角信号确定转角电机转角信号，将上述信号传递给转角电机，以转角电机实际转角信号作为反馈信号，采用模糊PID控制方法控制车辆前轮转角，实现汽车转向；

理想助力信号、电机实际转速信号与转向模式信号输入到助力电机控制模块，通过转向模式信号判断是否触发该模块，根据理想助力信号计算得到助力电机转速信号，以助力电机实际转速信号作为反馈信号；转角电机通过驱动助力电机进而驱动液压泵向转阀供油，为线控助力转向系统提供液压助力；

理想路感信号、扭矩传感器信号与转向模式信号输入到路感电机控制模块，通过转向模式信号判断是否触发该模块，根据理想路感信号得到路感电机的反馈力矩，以扭矩传感器A所得扭矩传感器信号为反馈信号，采用鲁棒控制方法控制路感电机电流信号；

2）当驾驶员通过旋转开关选择电液主动转向模式，ECU电磁离合器模块发送离合器开关信号给电磁离合器B使其断开；ECU电磁离合器模块发送开关信号给电磁离合器A使其闭合；

ECU信号处理模块接收车载传感器所得的车速信号、前轮转角信号，确定理想传动比信号和理想助力信号34；

理想传动比信号、方向盘转角信号、前轮转角信号与转向模式信号一同输入到转角电机转角控制模块，通过转向模式信号判断是否触发该模块，根据理想传动比信号与方向盘转角信号确定目标前轮转角，并将目标前轮转角与方向盘转角信号做差，通过转角差值确定转角电机转角信号，将此信号传递给转角电机，以电机实际转角信号作为反馈信号，采用模糊PID控制方法；通过双行星排机构输入附加转角，方向盘转角与附加转角叠加作为齿轮齿条机构输入角度，进而控制车辆前轮转角，实现汽车转向；

理想助力信号、助力电机实际转速信号与转向模式信号输入到助力电机控制模块，通过转向模式信号判断是否触发该模块，根据理想助力信号计算助力电机所需转速，得到助力电机转速信号，以助力电机实际转速信号作为反馈信号，采用转速闭环的矢量控制方法，转角电机通过驱动助力电机进而驱动液压泵为转向系统提供液压助力；

3）当驾驶员通过旋转开关选择复合转向模式，ECU电磁离合器模块发送离合器开关信号给电磁离合器B使其闭合； ECU电磁离合器模块发送开关信号给电磁离合器A使其闭合；

ECU信号处理模块接收车载传感器所得的车速信号、前轮转角信号，理想传动比信号和理想助力信号；ECU信号处理模块接收车载传感器所得的车速信号、方向盘转角信号，确定理想路感信号；

理想传动比信号、方向盘转角信号、前轮转角信号与转向模式信号一同输入到转角电机转角控制模块，通过转向模式信号判断是否触发该模块，根据理想传动比信号与方向盘转角信号确定目标前轮转角，并将目标前轮转角与实际方向盘转角信号做差，通过转角差值确定转角电机转角信号，将此信号传递给转角电机，以电机实际转角信号作为反馈信号，采用模糊PID控制方法，通过双行星排机构提供附加转角，控制车辆前轮转角，实现汽车转向；

理想助力信号与理想路感信号输入到复合转向助力分配模块，将理想助力信号与理想路感信号做差，差值的60%作为液压理想助力信号，另外40%作为电机理想助力信号；

液压理想助力信号、电机实际转速信号与转向模式信号输入到助力电机控制模块，通过转向模式信号判断是否触发该模块，根据理想助力信号计算助力电机所需转速，得到助力电机转速信号，以助力电机实际转速信号作为反馈信号；转角电机通过驱动助力电机进而驱动液压泵为转向系统提供液压助力；

电机理想助力信号、扭矩传感器信号与转向模式信号输入到路感电机控制模块，通过转向模式信号判断是否触发该模块；根据电机理想助力信号得到路感电机对应的目标助力力矩，以扭矩传感器A所得扭矩传感器信号为反馈信号，采用鲁棒控制方法控制路感电机电流信号；

4）当驾驶员通过旋转开关选择电动液压转向模式，ECU电磁离合器模块发送离合器开关信号给电磁离合器B使其断开；ECU电磁离合器模块发送开关信号给电磁离合器A使其闭合；

ECU信号处理模块接收车载传感器所得的车速信号、前轮转角信号，确定理想助力信号；

理想助力信号、电机实际转速信号与转向模式信号输入到助力电机控制模块，通过转向模式信号判断是否触发该模块，根据理想助力信计算助力电机20需转速，得到助力电机转速信号，以助力电机实际转速信号作为反馈信号；转角电机通过驱动助力电机进而驱动液压泵为转向系统提供液压助力；

6）当驾驶员通过旋转开关机械转向模式，ECU电磁离合器模块发送离合器开关信号给电磁离合器B使其断开，发送开关信给电磁离合器A10其闭合，此时由驾驶员输入方向盘转角，并为转向系统提供助力。