[发明专利]一种基于长短时融合的电-液集成转向系统能量管理方法

说明书

本发明公开了一种基于长短时融合的电‑液集成转向系统能量管理方法，属于车辆转向技术领域。为了解决现有能量管理技术不适用于电液复合式转向系统的问题，本发明通过对车辆未来长时域内的车速、转矩和能耗进行预测，基于动态规划算法，以系统切换频率、系统能耗和电机超载周期等为目标，规划出未来长时域内的最优模式序列，同时在动态规划的内层嵌入等效油耗最小策略进行短时域下的转矩分配求解，通过长短时域下的模式规划和短时域下的转矩分配，不仅最大化降低了系统的能耗，而且保证了系统的工作安全性、驾驶员感受和同时也降低了控制系统的开发难度。

技术领域

本发明属于车辆转向技术领域，具体指代一种基于长短时融合的电-液集成转向系统能量管理方法。

背景技术

随着国家汽车“新四化”及双碳政策的提出，各行各业都在寻求节能减排技术的突破，而对于汽车行业而言其一直是国家节能减排的重头戏。目前各大车企均在力求车辆电动化技术，由于乘用车体积小质量轻，目前已经基本可以实现电动化。然而对于具有体积大、质量大等特点商用车和专用车来说，受限于目前电池及电机功率等级限制，还难以实现整车的电动化，尤其是其核心底盘部件之一的转向系统，更是受制于车辆前轴载荷过大而无法实现完全的电动化，因此由于其采用液压转向系统而带来的能耗问题也无法得到解决。严重制约了商用车及专用车转向系统的电动化发展。

对于这一问题，目前有研究人员提出了一种电液复合式的转向系统，借鉴于混合动力技术的成功案例，其在原有液压助力转向系统中加入一套电动助力转向系统，使得系统拥有了电动转向模式、液压转向模式和电液复合转向模式，利用电动助力转向系统的节能优势，通过对两套系统进行有效的能量管理，在不同的工况下选择合适的模式，可以实现降低转向系统能耗的目的。

目前对于电液复合式的转向系统的能量管理策略的研究还较少，大部分的能量管理策略是针对混合动力而言的，主要有基于规划、规则和优化等类型的能量管理方法，但由于转向系统和驱动系统结构及工况的差异性，原有的能量管理方法不能直接套用在电液复合式转向系统上。此外，考虑到转向过程中转矩变化率要高于车速变化率，且由于电动助力转向机构的助力带宽较窄，因此常常面临模式切换的情况，但由于转向系统直接连接到驾驶员，其频繁的切换不仅会对系统执行机构带来损伤，也会加大控制系统的开发难度。因此在电液复合式转向系统的能量管理方法中要求不仅要有对模式的规划，也要有对需求目标的分配，但现有的能量管理方法仅仅包含对需求目标的分配。

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且现有的能量管理策略多是针对的目标的分配，以解决现有技术中存在的能量管理策略仅仅包含对需求目标的分配，缺少对系统模式的规划，不适用于电液复合式转向系统的问题。本发明通过对车辆未来长时域内的车速、转矩和能耗进行预测，基于动态规划算法，以系统切换频率、系统能耗和电机超载周期等为目标，规划出未来长时域内的最优模式序列，同时在动态规划的内层嵌入等效油耗最小策略进行短时域下的转矩分配求解，通过长短时域下的模式规划和短时域下的转矩分配，不仅最大化降低了系统的能耗，而且保证了系统的工作安全性、驾驶员感受和同时也降低了控制系统的开发难度。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明中电-液集成转向系统包括：机械传动模块、电动助力模块、液压助力模块和控制模块；

所述机械传动模块包括：方向盘、转向轴、万向节、循环球转向器、转向摇臂、转向直拉杆、转向节臂、左转向节、左梯形臂、转向横拉杆、右梯形臂、右转向节、左车轮和右车轮；

所述转向轴上端与所述方向盘相连，下端通过所述万向节与所述循环球转向器的上输入端连接；

所述转向摇臂的输入端与所述循环球转向器的输出端连接，输出端通过所述转向直拉杆与所述转向节臂相连；

所述左转向节与所述左车轮相连，其上固定有所述转向节臂和左梯形臂；

所述转向横拉杆的两端分别与所述左梯形臂和右梯形臂相连；