[发明专利]电动轮前轴独立驱动汽车差动协同主动转向系统及其控制方法

说明书

本发明公开了一种电动轮前轴独立驱动汽车差动协同主动转向系统，包括：转向齿条，其设置在左转向轮和右转向轮之间，能够产生横向位移，并拉动所述左转向轮和所述右转向轮转向；行星齿轮机构，其包括：第一输入端、第二输入端和输出端，其中所述输出端连接所述转向齿条，能够驱动所述转向齿条产生横向位移；转角耦合电机，其输出轴连接所述第一输入端；转向盘输入轴，其连接所述第二输入端；其中，所述的行星齿轮机构能够实现转向盘输入轴的输入转角和转角耦合电机的输入转角之间的耦合；左轮边独立驱动系统和右轮边独立驱动系统，实现车辆的驱动并提供转向助力，本发明还公开了一种电动轮前轴独立驱动汽车差动协同主动转向系统控制方法。

技术领域

本发明属于电动汽车转向技术领域。更具体的说，本发明涉及一种电动轮前轴独立驱动汽车差动协同主动转向系统和一种电动轮前轴独立驱动汽车差动协同主动转向控制方法。

背景技术

随着环境问题和能源危机的日益严峻，电动化成为汽车行业的重要发展方向。其中，电动轮独立驱动汽车更是凭借诸多优势，得到了越来越多的关注。尤其是，电动轮驱动汽车各驱动轮转矩独立可控这一特点使其可以应用一种新型的转向助力技术——差动助力转向(DDAS)技术。其基本原理是通过对前轴两侧驱动车轮施加不同的驱动转矩从而抵消转向阻力矩，实现助力转向。该技术在不需要转向助力机构的条件下可以同电动助力转向(EPS)一样实现随速助力，从而使转向系统结构更加紧凑、布置更为灵活；另外，差动助力转向系统的控制器可以集成在整车控制器上，从而提高系统的集成度和可靠性。

同时，为了从根本上解决转向系统“轻”与“灵”的矛盾，改善低速转向灵活性和高速操纵稳定性，能够实现可变转向传动比转向的主动前轮转向(AFS)技术也应运而生。目前，已有多家公司推出原理基本相同的AFS系统，如宝马和ZF公司联合开发的以2K-H型行星齿轮机构为核心的AFS系统，奥迪公司推出的以谐波齿轮为核心的动态转向系统等。但AFS系统的干预会对DDAS系统产生干扰。一方面，AFS系统施加的附加转角干预会导致前轮转角发生变化，而在一定转角范围内，可以认为转向操纵力矩与前轮转角近似成线性关系。因此，AFS系统的干预会导致转向盘转矩的瞬时波动，不利于安全驾驶。另一方面，DDAS系统采用的转向盘转矩直接控制策略是根据车速和转向盘转角查表得到参考转向盘转矩的，由于AFS系统干预时转向盘转角未发生改变，经查表得到的参考转向盘转矩也就与AFS系统干预前相同，因此，转向盘转矩的稳态值也就与AFS系统干预前相同。这就导致驾驶员无法正确感知当前的路面信息以及车辆的行驶状态。

除此之外，在采用DDAS系统的车辆上装备AFS系统时，还存在一个更为凸显的问题。由于DDAS系统是通过对前轴两侧车轮施加不同的驱动转矩从而实现助力转向的，这就导致DDAS系统在提供转向助力的同时，会对车辆引入一个绕整车质心的横摆力偶矩。这个横摆力偶矩会改变车辆的稳态横摆角速度增益，即改变了AFS控制系统中由理想转向盘角传动比所决定的转向盘转角横摆角速度增益，影响车辆的转向特性。

发明内容

本发明提供了一种电动轮前轴独立驱动汽车差动协同主动转向系统，行星齿轮机构能够实现转向盘输入轴的输入转角和转角耦合电机的输入转角之间的耦合，实现车辆的主动转向，并通过两套相同的轮边独立驱动系统实现车辆的驱动并提供转向助力，使转向系统更加轻便灵活。

本发明还提供了一种电动轮前轴独立驱动汽车差动协同主动转向系统控制方法，通过对AFS系统和DDAS系统原有控制策略进行修正，能有效抑制差动助力转向功能对主动转向系统的转向增益特性的影响，使车辆较好的保持理想的转向特性，并能够有效的削弱主动转向系统介入时导致的差动助力转向系统控制的转向盘转矩瞬时波动，保证驾驶员能够感受到正确的路面信息。

本发明提供的技术方案为：

2、一种电动轮前轴独立驱动汽车差动协同主动转向系统，其特征在于，包括：

转向齿条，其设置在左转向轮和右转向轮之间，能够产生横向位移，并拉动所述左转向轮和所述右转向轮转向；