[发明专利]一种自动驾驶车辆和高效双电机驱动转向耦合系统及其控制方法

说明书

本发明公开了一种自动驾驶车辆和高效双电机驱动转向耦合系统及其控制方法，该系统包括电子控制系统、动力单元和驱动转向耦合单元，其中电子控制系统控制动力单元和驱动转向耦合单元，实现双电机高效驱动和驱动力分配、线控转向的力矩分配以及方向切换；动力单元包含的双电机通过驱动转向耦合单元的机械结构实现：既能提供车辆行驶的驱动力又可提供车辆转向所需的动力，即车辆在行进转向时驱动机构和转向机构共用一套动力源。本发明将驱动转向耦合，提高了车辆的集成控制能力，有利于车辆底盘的一体化设计，此外，本发明可与现有的转向系统结合，实现相互冗余，提高整车的驾驶安全性。

技术领域

本发明涉及整车集成领域，尤其涉及一种自动驾驶车辆和高效双电机驱动转向耦合系统及其控制方法。

背景技术

随着我国社会经济的不断发展进步，汽车产业日益兴起，为现代生活带来了较大的方便。在汽车产业的发展进步中，汽车底盘集成控制是汽车产业中极为重要的组成部分，所以，汽车底盘集成控制的发展趋势，将对汽车行业的发展有着直接的影响。伴随着汽车产业的不断发展更新，汽车底盘集成控制的新技术已经引起了汽车产业的高度重视。

与传统汽车相比，易于实现集成化成为新能源汽车的一大优势。目前，新能源汽车电机、控制器、减速器等关键零部件正在向高度集成化方向发展。它可以实现用更小的体积去实现更强大的动力总成。另外，由于智能化和网联化的发展，集成化的趋势更是从汽车的硬件扩展到软件。从国内外市场看，无论是整车企业，还是零部件供应商，都不约而同走上了集成化发展之路。新能源汽车集成化能带来高效化、轻便化和低成本化等优势。零部件的集成化设计，一方面可以简化整车厂的装配，提高产品合格率；另一方面可以大规模削减供应商数量，达到规范和精简产业链等目的。

此外，汽车转向性能是汽车的主要性能之一。线控转向系统是继EPS后发展起来的新一代转向系统，具有比EPS操纵稳定性更好的特点，而且它在转向盘和转向轮之间不再采用机械连接，同时提高了汽车的安全性。线控转向系统由于取消了转向盘和转向轮之间的机械连接装置，彻底摆脱了传统转向系统所固有的弊端，便于和其他系统集成、统一协调控制。

目前新能源车辆驱动系统集成比较简单，但是尺寸、重量以及功率密度都不理想，而高性能电动车如果只有单级减速(无变速箱)，则车辆对电机的扭矩和转速能力要求太高，也会造成电机成本过高。如果采用两档变速或多档变速箱，就可以大大降低车辆对电机的要求，但电机的工作高效区间利用不充分。为此，双电机动力系统被采用，通过两个电机的组合控制，可以实现动力性和经济性的优化组合。同时，在目前的双电机动力系统中，电机仅作为驱动力的动力源，而线控转向技术便于和其他系统集成、统一协调控制。

发明内容

本发明的目的是提供一种高效双电机驱动转向耦合系统及其控制方法，实现双电机耦合驱动车辆行驶，扩大驱动机构的高效区域；驱动机构与转向机构耦合，有利于实现自动驾驶的集成控制并且集成设计使汽车更加高效化、轻便化和低成本化；本发明也可与现有转向系统结合，实现相互冗余。

本发明是采用如下技术手段实现上述技术目的的：

一种高效双电机驱动转向耦合系统，包括电子控制系统、动力单元和驱动转向耦合单元；所述电子控制单元包括VCU，VCU用于双电机高效驱动和驱动力分配、线控转向的力矩分配和线控转向的方向切换；所述动力单元包括第一电机，第一电机通过驱动转向耦合单元提供车辆的驱动力和转向动力；所述驱动转向耦合单元由驱动机构与转向机构组成，所述转向机构包括一级转向齿轮、行星耦合结构、二级转向齿轮和转向梯形，所述一级转向齿轮、二级转向齿轮均与行星耦合结构啮合，所述二级转向齿轮还与转向梯形的齿轮齿条啮合。

上述技术方案中，所述行星耦合结构包括第二太阳轮、第二行星架、第二齿圈、第二制动器和第三制动器，所述一级转向齿轮与第二太阳轮啮合，第二太阳轮与第二行星架啮合，第二行星架与第二齿圈啮合，所述第二制动器连接在第二行星架上，所述第三制动器连接第二太阳轮上。