[发明专利]基于双绕组电机的双电机线控转向系统及多目标优化方法

说明书

本发明公开了一种基于双绕组电机的双电机线控转向系统及多目标优化方法，系统包括：机械传动模块、第一电机助力模块、双绕组电机助力模块及主控制器；本发明将两个电机均布置转向横拉杆上，减少了电机助力的机械耦合和干涉，提高了转向系统可靠性；并且采用了双绕组电机两个绕组同时工作的工作模式，使双绕组电机在有限的安装空间内，相对于单绕组电机能输出更大的力矩；而且具备电机绕组冗余功能，一套绕组故障，另一套绕组仍能驱动电机产生助力转矩，增强了汽车的行驶安全性；又基于NSGA‑II的多目标优化算法对转向系统关键参数进行优化，得到综合转向性能较好的一组解集。

技术领域

本发明属于汽车转向系统技术领域，具体涉及一种基于双绕组电机的双电机线控转向系统及多目标优化方法。

背景技术

随着汽车智能化程度越来越高，汽车上各模块逐渐趋于线控化设计，其中线控转向是当前人们研究的一个热点。而线控转向中转向的精确性对转向系统的综合性能尤为重要，如何提高转向系统的转向精确性是一个值得研究的问题。

现有的线控转向系统，通常采用双电机执行装置，例如，中国专利申请号为CN201910222088.4中公开了一种将两个电机的输出转矩通过齿轮叠加到中间轴上，然后通过转矩耦合器将叠加转矩耦合到下转向管柱，进而通过转向器完成转向动作的基于平行轴的双电机电动助力转向系统；中国专利申请号为CN201811056931.8中公开了一种将两个电机通过联轴器同轴连接，两个电机的输出转矩叠加到同一根输出轴上，然后通过转矩耦合器耦合到下转向管柱输入到转向器，进而完成转向动作的双电机电动助力转向系统；但是上述电机都直接与转向管柱连接，造成电机助力容易产生机械耦合和干涉，而且两个电机的机械传递路线串联在一起，当某一机械结构出现故障，双电机执行装置完全失效，大大降低了转向系统的可靠性；而且上述技术中由于安装空间和成本限制，电机功率较小，两个电机所能提供的转矩仍然较小。

双电机线控转向系统涉及多个模块相互配合，结构复杂，需要机械，电子等多门学科协同作用。同时其中涉及众多的性能参数指标，合理科学的参数优化设计对系统性能起到关键性作用。因此，准确建立优化模型，采用合适优化算法对获得双电机线控转向系统的良好综合性能有着不可忽视的作用。

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基于双绕组电机的双电机线控转向系统及多目标优化方法，以克服现有技术中存在的转向系统可靠性低、助力转矩较小的问题。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明的一种基于双绕组电机的双电机线控转向系统，包括：机械传动模块、第一电机助力模块、双绕组电机助力模块及主控制器；其中，

所述机械传动模块包括：方向盘、转角传感器、转矩传感器、转向管柱、第一齿轮齿条转向器、转向横拉杆、转向梯形及转向车轮；转向管柱的上端与方向盘相连，方向盘上安装转角传感器；转向管柱的下端与第一齿轮齿条转向器的小齿轮端连接，转向管柱上固定安装转矩传感器；转向横拉杆通过转向梯形与转向车轮连接；第一齿轮齿条转向器的齿条沿轴向固定在转向横拉杆上；方向盘输入的力矩经转矩传感器传至第一齿轮齿条转向器的小齿轮端，转向管柱的旋转运动经第一齿轮齿条转向器转换为转向横拉杆的位移运动；

所述第一电机助力模块包括第一电机、蜗轮蜗杆及第二齿轮齿条转向器；蜗轮蜗杆的蜗杆端与第一电机输出轴轴向连接，蜗轮端与第二齿轮齿条转向器的小齿轮沿轴向固定在同一根传动轴上，第二齿轮齿条转向的齿条沿轴向固定在转向横拉杆上；第一电机输出的旋转运动经蜗轮蜗杆转化为传动轴的旋转运动，传动轴的旋转运动经第二齿轮齿条转向器转化为转向横拉杆的位移运动；

所述双绕组电机助力模块包括：双绕组电机、减速机构、丝杆、供电单元；

双绕组电机包括：定子铁芯、转子组件、机座、第一套绕组、第二套绕组、双绕组电机输出轴；