[发明专利]一种四轮转向汽车的后轮脉冲转向装置及控制方法

说明书

本发明公开了一种四轮转向汽车的后轮脉冲转向装置及控制方法，包括电子控制单元，凸轮选档机构，第一转向执行机构，第二转向执行机构，及传统的转向齿条转向机构。电子控制单元获取方向盘转角、前轮转角及车速信息，判断是否进行后轮转向及转动方向，决定进入仅前轮转向模式、后轮向左脉冲转向模式及后轮向右脉冲转向模式。不同工作模式时电子控制单元通过控制转向电机的转速，电磁离合器的断开与闭合，电磁阀线圈电流的大小，实现后轮脉冲转向角的控制。本发明响应速度快，控制逻辑简单，可实现在线控制脉冲转向的频率、幅值和波形，以及后轮第一第二方向的转向角修正，提高四轮转向汽车高速行驶稳定性。

技术领域

本发明涉及四轮转向汽车的主动安全领域，特别涉及一种四轮转向汽车的后轮脉冲转向装置及控制方法。

背景技术

主动转向系统是智能汽车实现辅助驾驶和自动驾驶的重要系统。目前主动转向系统包括主动前轮转向和四轮转向系统等方式，主动前轮转向由于仅有前轮转角一个控制量，在极端工况下，转向控制器难以在路径跟踪的同时保障汽车的动力学稳定性。四轮转向系统将后轮的转向角随着前轮转角发生改变，既可以增加低速时汽车的机动性能，又能改善高速时汽车的稳定性。

四轮转向系统的研究有很多，传统的四轮转向系统在悬架与车身之间设计了橡胶软垫，汽车转弯时，利用橡胶软垫在横向力的作用下发生弹性变形，带动车轮转角变化，实现后轮随动转向的被动控制。陆群等发明了一种车辆的四轮转向控制方法（专利号：CN107416021B），通过车速，前轮等效转角得到车辆后轮转角；然后根据当前车辆横摆角速度和预设车辆横摆角速度之间的差值修正后轮转角。柏强等发明了一种四轮转向汽车的鲁棒自适应控制方法和装置（专利号：CN111452801B），将检测车辆质心处的侧偏角和横摆角速度作为输入参数，采用鲁棒自适应控制器输出四轮转向角度。张永辉等发明了一种基于四轮转向的电动助力转向装置（专利号：CN204871167U），控制直流电动机与转向机构产生后轮转角。研究表明四轮转向系统对后轮转角控制输出的角度很小，且需要根据汽车稳定性工况不断修正，目前的四轮转向系统后轮转向装置多采用传统转向机构，不断修正后轮转角的响应较慢。采用高频小幅值的脉冲转向有助于实现四轮转向的功能保持汽车稳定性。Khajepour等提出了一种主动脉冲转向调节的控制方法，可改善汽车动态稳定性，减少汽车侧翻、侧滑等危险（专利号：US20080033615A1）。Rahman设计了电机控制偏心轮机构产生脉冲转向，并进行了主动脉冲转向硬件在环实验研究。张宝珍等进行了新型四轮转向车辆稳定性控制分析与试验研究，分析了脉冲波形形式、脉冲频率及幅值对汽车侧翻稳定性的影响规律。但这些装置设计定型后，只能进行单方向脉冲转向调节，若需要同时实现第一第二转向脉冲调节，则需要两套电机及偏心轮机构，结构复杂，占用安装空间大；且只能实现固定幅值和固定波形形式的脉冲转向输出。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有汽车四轮转向系统后轮转向修正响应慢，脉冲转向装置不能实现脉冲波形形式及幅值在线控制等缺点，提出了一种四轮转向汽车的后轮脉冲转向装置及控制方法，该装置产生后轮转向角修正的响应快，可实现在线控制脉冲转向的频率、幅值和波形，以及后轮第一第二方向的转向角修正。