一种多模式主动转向系统的控制器技术方案

本实用新型专利技术公开了一种多模式主动转向系统的控制器，以系统能耗函数为控制目标，对系统多个助力执行机构进行协调控制；其中，系统能耗函数包括电机能耗、液压机构能耗、控制器能耗及机械转向机构能耗；传感器模块采集转向系统各部分信号并传递至能量分析模块，通过能量分析模块求解系统能耗函数，并将计算结果传递至电子控制单元，电子控制单元以系统能耗函数为控制目标、系统理想助力特性为约束条件，对系统多个助力执行机构进行协调控制，实现在保证约束条件输出助力满足理想助力曲线下的转向经济性。

【技术实现步骤摘要】
一种多模式主动转向系统的控制器
本技术涉及汽车助力转向系统控制
，具体指代一种多模式主动转向系统的能耗-助力控制器。
技术介绍
节能、环保和安全是当今世界汽车技术发展的三大主题，随着能源危机的日益严峻，汽车燃油消耗法规的日益严厉，汽车上的所有总成、零部件都应该向着节能环保的方向发展。汽车的能量消耗在国民经济中占有相当大的比重，它在消耗能量的同时也产生了废气，污染环境，同时会导致全球变暖，因此现在世界各国政府对汽车的能量消耗也相当重视。电动助力转向系统EPS与传统的液压动力转向相比，具有一系列的优点：节能环保、对寒冷气候的适应性好、增强了转向随动性、改善了回正特性、提高了操纵稳定性、易于调整助力特性、易于包装和装配、易于维护与保养，根据KOYO公司的研究，轿车装用EPS系统比装用液压动力转向系统燃油消耗可减少3～5％，但受汽车本身蓄电池电压等电气特性影响，其输出的最大助力矩较小，不满足大型客车等车辆的需求。现有汽车采用的液压助力转向系统可在汽车低速工况下提供较大助力，减轻驾驶员转向时负担；但在高速工况下转向路感较差，操纵稳定性存在问题。目前，国内外转向系统普遍采用固定传动比，易出现低速下转向盘沉重，高速下转向过度等危险工况，极大的影响了汽车的操纵稳定性。理想情况下，转向系统在汽车低速行驶时应有较大的传动比，以实现减轻驾驶员负担，达到良好的转向轻便性；在高速时应有较小的传动比，保障行驶安全，获得良好的转向路感。因此，基于转向系统的能耗与输出助力之间的关系，设计一种“能耗-助力”控制器，可在多模式转向系统处于复合模式时，实现车辆转向轻便性和转向经济性的完美融合，具有广阔的应用前景。
技术实现思路
针对于上述现有技术的不足，本技术的目的在于提供一种多模式主动转向系统的控制器，以解决现有技术中液压助力转向系统转向经济性、操纵稳定性较差等问题。为达到上述目的，本技术的一种多模式主动转向系统的控制器，包括：能量分析模块、传感器模块、电子控制单元、主动转向控制机构、主动转向执行机构、动力转向控制机构、动力转向执行机构、机械转向机构；所述的传感器模块分别与能量分析模块、电子控制单元、主动转向控制机构、动力转向控制机构、动力转向执行机构、机械转向机构相连接，并传递信号至能量分析模块，然后输出信号至电子控制单元；所述的电子控制单元分别与主动转向控制机构及动力转向控制机构连接，并输出伺服电机控制信号b、c、d给二者；所述的主动转向控制机构与主动转向执行机构相连接，其包括：伺服电机C；主动转向执行机构包括：电动推杆、第一减速机构及行星齿轮组，三者依次连接；所述的伺服电机C连接上述电子控制单元并接收其输出的伺服电机控制信号b，输出转矩依次经过电动推杆、第一减速机构、行星齿轮组的下齿圈，至机械转向机构；所述的动力转向控制机构与动力转向执行机构相连接，其包括：伺服电机A及伺服电机B；所述的动力转向执行机构包括：液压泵、储油罐、转阀、液压助力缸、第二减速机构及助力耦合器；所述的伺服电机A与伺服电机B分别连接上述电子控制单元并接收其输出的伺服电机控制信号c、d，伺服电机A输出转矩经过第二减速机构输出到助力耦合器；伺服电机B输出转矩驱动液压泵运行，产生的高压助力油液依次经过储油罐、转阀、液压助力缸形成压差从而产生助力并输出至助力耦合器，经耦合的助力输出至机械转向机构；所述的机械转向机构包括：转向盘、转向柱、转向器及转向摇臂，四者依次连接，通过转向盘向机械转向机构输入力矩，力矩依次经转向柱、转向器、转向摇臂输出至车轮。优选地，上述的传感器模块采集的电机转速信号经能量分析模块计算后，将求解结果传递到电子控制单元；且传感器模块将采集到的车速、转向盘转角信号直接输出到电子控制单元。本技术的有益效果：1、综合电机能耗、液压机构能耗、控制器能耗、机械转向机构能耗，提出系统能耗函数并通过能量分析模块进行求解，电子控制单元ECU以系统能耗函数为控制目标、系统理想助力特性为约束条件，对系统多个助力执行机构进行协调控制，实现了多模式转向的功能；2、通过转向电机、行星齿轮组对转向系统进行变传动比控制，从而在电-液复合助力转向的基础之上实现主动转向的功能，通过主动转向干预将汽车助力转向的经济性与灵活性相结合；提高了转向盘转矩控制精度，提高了车辆驾驶的操纵稳定性，实现汽车转向轻便性和转向路感的完美融合。附图说明图1绘示多模式主动转向系统机械结构图。图2绘示本技术控制器的结构原理框图。具体实施方式为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本技术作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本技术的限定。参照图1、图2所示，一种多模式主动转向系统，包括：转向盘1、传感器模块2、转向柱3、行星齿轮组4、转向器7、电子控制单元（ECU）12、转向摇臂17、伺服电机C14、电动推杆19、第一减速机构13、伺服电机A6、第二减速机构5、伺服电机B10、液压泵9、储油罐11、转阀8、液压助力缸15及助力耦合器16；所述的转向盘1连接转向柱3的力矩输入端，传感器模块2置于转向盘1与转向柱3之间，并与电子控制单元（ECU）12相连接，转向柱3的力矩输出端与行星齿轮组4输入端连接，转角修正模块通过行星齿轮组4中的下齿圈向转向系统提供修正力矩，转向力矩经行星齿轮组4输出端、转向器7、输出至转向摇臂17，转向助力模块向循环球转向器7提供转向助力矩。电子控制单元（ECU）12通过伺服电机控制信号b对伺服电机C14及第一减速机构13、电动推杆19进行控制，助力矩经第一减速机构13减速增矩后传递给电动推杆19、到行星齿轮组4的下齿圈，实现变传动比转角修正控制；伺服电机A6，第二减速机构5组成电动助力模块，电子控制单元（ECU）12通过伺服电机控制信号c对伺服电机A6进行控制，助力矩经第二减速机构5减速增矩后传递给助力耦合器16；伺服电机B10、液压泵9、储油罐11、转阀8、液压助力缸15组成液压助力模块，电子控制单元（ECU）12通过伺服电机控制信号d对助力伺服电机B10进行控制，驱动液压泵9将助力油液从储油罐11经转阀8泵入液压助力缸15，在液压助力缸15两端形成压差，从而产生助力，助力矩传递给助力耦合器16，助力耦合器16将合力矩传递至转向摇臂17。参照图2所示，本专利技术的一种多模式主动转向系统的控制器，于本实施例中应用于上述多模式主动转向系统中，包括：能量分析模块18、传感器模块2、电子控制单元（ECU）12、主动转向控制机构、主动转向执行机构、动力转向控制机构、动力转向执行机构、机械转向机构；所述的传感器模块分别与能量分析模块18、电子控制单元12、主动转向控制机构、动力转向控制机构、动力转向执行机构、机械转向机构相连接，并传递信号至能量分析模块18进行分析计算，然后输出信号至电子控制单元12；所述的电子控制单元分别与主动转向控制机构及动力转向控制机构连接，并输出伺服电机控制信号b、c、d给二者；所述的主动转向控制机构与主动转向执行机构相连接，包括：伺服电机C14；所述主动转向执行机构包括：电动推杆19及第一减速机构13及行星齿轮组4，三者依次连接；所述的伺服电机C14接收上述电子控制单元12输出的伺服电机控制信号b，并输出转矩依次经过电动本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多模式主动转向系统的控制器，其特征在于，包括：能量分析模块、传感器模块、电子控制单元、主动转向控制机构、主动转向执行机构、动力转向控制机构、动力转向执行机构、机械转向机构；所述的传感器模块分别与能量分析模块、电子控制单元、主动转向控制机构、动力转向控制机构、动力转向执行机构、机械转向机构相连接，并传递信号至能量分析模块，然后输出信号至电子控制单元；所述的电子控制单元分别与主动转向控制机构及动力转向控制机构连接，并输出伺服电机控制信号b、c、d给二者；所述的主动转向控制机构与主动转向执行机构相连接，其包括：伺服电机C；主动转向执行机构包括：电动推杆、第一减速机构及行星齿轮组，三者依次连接；所述的伺服电机C连接上述电子控制单元并接收其输出的伺服电机控制信号b，输出转矩依次经过电动推杆、第一减速机构、行星齿轮组的下齿圈，至机械转向机构；所述的动力转向控制机构与动力转向执行机构相连接，其包括：伺服电机A及伺服电机B；所述的动力转向执行机构包括：液压泵、储油罐、转阀、液压助力缸、第二减速机构及助力耦合器；所述的伺服电机A与伺服电机B分别连接上述电子控制单元并接收其输出的伺服电机控制信号c、d，伺服电机A输出转矩经过第二减速机构输出到助力耦合器；伺服电机B输出转矩驱动液压泵运行，产生的高压助力油液依次经过储油罐、转阀、液压助力缸形成压差从而产生助力并输出至助力耦合器，经耦合的助力输出至机械转向机构；所述的机械转向机构包括：转向盘、转向柱、转向器及转向摇臂，四者依次连接，通过转向盘向机械转向机构输入力矩，力矩依次经转向柱、转向器、转向摇臂输出至下级机构直至车轮。...

【技术特征摘要】
1.一种多模式主动转向系统的控制器，其特征在于，包括：能量分析模块、传感器模块、电子控制单元、主动转向控制机构、主动转向执行机构、动力转向控制机构、动力转向执行机构、机械转向机构；所述的传感器模块分别与能量分析模块、电子控制单元、主动转向控制机构、动力转向控制机构、动力转向执行机构、机械转向机构相连接，并传递信号至能量分析模块，然后输出信号至电子控制单元；所述的电子控制单元分别与主动转向控制机构及动力转向控制机构连接，并输出伺服电机控制信号b、c、d给二者；所述的主动转向控制机构与主动转向执行机构相连接，其包括：伺服电机C；主动转向执行机构包括：电动推杆、第一减速机构及行星齿轮组，三者依次连接；所述的伺服电机C连接上述电子控制单元并接收其输出的伺服电机控制信号b，输出转矩依次经过电动推杆、第一减速机构、行星齿轮组的下齿圈，至机械转向机构；所述的动力转向控制机构与动力转向执行机构相连接，...

【专利技术属性】
技术研发人员：栾众楷，赵万忠，王春燕，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：新型
国别省市：江苏,32