[发明专利]一种多模式主动转向系统的控制器及其控制方法

说明书

本发明公开了一种多模式主动转向系统的控制器及其控制方法，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。

技术领域

本发明涉及汽车助力转向系统控制技术领域，具体指代一种多模式主动转向系统的能耗-助力控制器及其控制方法。

背景技术

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。

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多模式主动转向系统的控制器及其控制方法，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，本发明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采集电子控制单元、主动转向控制机构、动力转向控制机构、动力转向执行机构、机械转向机构的能耗信息，并传递信号至能量分析模块进行分析计算，然后输出信号至电子控制单元；电子控制单元依据输入信号分别向上述相应的控制机构输出伺服电机控制信号b、c、d，对伺服电机A、B、C进行转矩控制，通过伺服电机控制相应的执行机构依据控制策略输出转矩；

所述的主动转向控制机构包括：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；所述的伺服电机C接收上述电子控制单元输出的伺服电机控制信号b，并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分别接收上述电子控制单元输出的伺服电机控制信号c与d，依照相应控制策略，通过控制信号c调节伺服电机A输出转矩，经过第二减速机构输出到助力耦合器；通过控制信号d调节伺服电机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；