[发明专利]多模式线控四轮独立转向/驱动系统及其转向模式控制方法

说明书

本发明公开了一种多模式的线控四轮独立转向/驱动系统及转向模式控制方法，该系统包括转向盘系统、一个路感电机、一个中央控制器(ECU)、四个转向执行电机和四个轮毂电机，路感电机与ECU相连并接收ECU信号给驾驶员提供路感，四个转向/驱动总成分别与ECU相连并接收ECU指令，原地转向和横行转向模式均通过转向切换按钮选择，阿克曼转向和四轮独立转向模式通过ECU内置切换程序根据车辆状态信息自动切换；本发明所提供的转向模式包括原地转向、横行转向、阿克曼转向和四轮独立转向模式，可充分利用线控四轮独立转向/驱动系统执行器冗余的优势，提高车辆低速时的灵活性和高速时的稳定性。

技术领域

本发明涉及汽车动力转向领域，特别是一种多模式的线控四轮独立转向/驱动系统及其转向模式控制方法。

背景技术

转向系统作为汽车底盘四大系统之一，很大程度上影响汽车的行驶安全性和操纵稳定性。转向系统的发展历程最早为机械转向系统，但这种转向系统结构繁杂，传动比固定，不利于实现汽车的轻量化设计和驾驶员的安全稳定驾驶。线控转向系统取消了方向盘与转向轮之间的机械连接，采用传感器采集驾驶员转向意图然后发送到转向执行器来完成转向。

相比传统的机械转向系统，线控转向系统具有相应迅速、转向灵活、降低车重，节省空间等优点。但目前的线控转向系统多是单一的转向模式，如线控前轮转向、线控主动后轮转向、线控四轮转向系统。随着汽车保有量的增加，城市变得拥挤，车辆泊车和转弯、倒车的空间变得更加狭小，单一的转向模式在面对这些问题时有很大局限性。

同时，由于人们对汽车的主动安全性越加重视，汽车极限工况下的转向稳定性也成为汽车研究的热点问题，单一的转向模式已满足不了极限工况下的稳定性需求。此外，不同的转向模式需要不同的转向系统，转向模式过多相应的转向系统就会过于复杂，由此就会带来设计制造的困难和成本的增加。

现有的关于多模式转向系统的设计只是针对低速工况的灵活性设计，并未涉及中高速工况下转角分配以及极限工况下的转角和驱动力矩分配，且在转向模式设计上种类较少，不足以充分发挥线控四轮独立转向/驱动系统的优势。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种可实现多种转向模式的线控四轮独立转向独立驱动系统，四个轮子可以独立的转动和驱动，极大地提高了转向自由度，并同时提出了各转向模式下的转角分配方法，可有效解决汽车在有限空间内拐弯和泊车问题，同时可有效提高汽车低速下的灵活性，高速下的稳定性。

为实现上述目的，本发明提出了如下的技术方案予以实现。

一种多模式的线控四轮独立转向/驱动系统包括：方向盘(11)、转矩/转角信号传感器(12)、路感电机(13)、路感电机控制器(14)、中央控制器(ECU) (29)、车速传感器(7)、横摆角速度传感器(8)、质心侧偏角传感器(9)、第一轮毂电机(6)、第二轮毂电机(15)、第三轮毂电机(27)、第四轮毂电机(33)、原地转向按钮(30)、横行转向按钮(31)、复位按钮(32)、第一转向/驱动控制器(10)、第二转向/驱动控制器(21)、第三转向/驱动控制器(28)、第四转向/ 驱动控制器(33)以及转向执行机构；

所述转矩/转角信号传感器(12)安装在方向盘(11)的转向管柱上，路感电机(13)与转向管柱通过蜗轮蜗杆相连，路感电机控制器(14)与中央控制器 (29)和路感电机(13)相连；

所述原地转向按钮(30)、横行转向按钮(31)及复位按钮(32)均分别与中央控制器(29)相连；

中央控制器(29)分别与转矩/转角信号传感器(12)、车速传感器(7)、横摆角速度传感器(8)、质心侧偏角传感器(9)相连、第一转向/驱动控制器(10)、第二转向/驱动控制器(21)、第三转向/驱动控制器(28)、第四转向/驱动控制器(33)相连；