一種汽車自適應智能轉向系統的製作方法

2023-04-23 07:08:16

專利名稱：一種汽車自適應智能轉向系統的製作方法
技術領域：
本發明屬於汽車零部件領域，特別是涉及一種汽車自適應智能轉向系統。
背景技術：
現有的主動轉向系統一般是採用電動可變助力(簡稱EPS)的控制來實現更佳的 操穩性能，如在專利申請CN200510030562. 1中，公開了一種融合主動轉向功能的電動助力 轉向系統，它主要的結構是電子控制單元對轉向盤力矩傳感器信號、車速傳感器信號、轉 向盤角度傳感器信號、橫擺角速度傳感器信號輸入進行處理，通過在控制系統中實施魯棒 穩定控制模塊，最終控制永磁直流電機實施主動轉向。由於該主動轉向僅限於轉向力隨車 速的變化，只是對轉向力進行了控制，不能預期的解決轉向感覺(低速的快打轉向和高速 的穩定轉向)，同時在載荷發生轉移時(如緊急制動、急加速、軀動力變化等情況下)，沒相 應的助力特性的變化，因此不能很好的分配轉向力來滿足駕駛者的預期，同時對不同性別、 不同年輕和身體狀況的駕駛員沒有輸入力矩的自適應的變化，或提供相應的選擇模式，即 不能根據駕駛者的狀況進行轉向輸入手力的自調整，實現自適應智能轉向的功能，不能完 全滿足駕駛者的意願。

發明內容
本發明具體公開了一種自適應智能轉向系統的組成和原理，以及滿足該系統功能 所必需的相關資源和實現方法，本發明提到的相關概念以及該自適應智能轉向系統的構 成、原理、實現方法都享受權利要求，尤其是手動轉向模式下的三種下級模式的圖示原理、 選擇計算方法和邏輯方式應作為重點權利要求。本發明具體公開了一種汽車自適應智能轉向系統，包括轉向控制中央ECU、方向盤 及壓力感應裝置、轉向模式裝置、ESP執行裝置以及可變傳動比執行裝置，其特徵在於當 進行轉向操作時，轉向控制中央ECU從CAN總線上提取橫擺角速度信號、方向盤轉角信號和 車速信號進行計算，確定角傳動比。其中，轉向模式裝置包括手動/自動轉向開關，當切換到自動轉向模式時，轉向控 制中央EOT通過CAN總線實時接收影像處理信號、位置信號和GPS處理信號，通過計算分 析，制定行走路線、傳動比及轉向助力，對助力電機和可變傳動比執行裝置進行控制，實現 實時轉向。進一步，轉向模式裝置還包括舒適/智能/運動模式開關，用於手動狀態下多種模 式切換。當選擇智能模式時，轉向控制中央ECU根據方向盤壓力的大小，確定電機輸入扭矩。當方向盤壓力小於第一壓力參考值時，將最小輸入扭矩作為電機輸入扭矩；當方 向盤壓力大於第二壓力參考值時，將最大輸入扭矩作為電機輸入扭矩；當方向盤壓力大於 等於第一壓力參考值且小於等於第二壓力參考值時，按照線性關係確定電機輸入扭矩。
當選擇舒適模式時，採用最小輸入扭矩作為電機輸入扭矩，同時提高EPS執行裝 置的主動阻尼力。當選擇運動模式時，採用最大輸入扭矩作為電機輸入扭矩，同時降低EPS執行裝 置的主動阻尼力。本發明通過技術改進，提出了全新的自適應智能轉向系統的概念和對應技術方 案該系統共有舒適、智能、運動、自動四種轉向模式供選擇，其中舒適、智能、運動三種模式 屬於手動模式，其中智能模式下因人而異的智能輸入力矩選擇系統，可最大限度的滿足大 部分人對轉向力和轉向感覺的需求，而舒適(輕便、很弱的路面反饋)模式和運動模式(沉 重感、路面反饋強烈)則能滿足有特別需求的用戶的需求，從而使得該三種模式覆蓋了不 同駕駛者對轉向系統的駕駛需求，與手動模式對應的是自動轉向模式，可實現低速自動行 駛以及自動泊車功能。該技術方案通過整合各種最新的科技元素以從而建立起來了一套 全新的自適應轉向系統，同時也建立了一種全新的自適應智能轉向系統的概念體系，為該 領域不斷尋求適應人性化需求而探索新的技術方案，提供了全新的理論研究基礎和參考方 向，同時可以作為底盤一體化開發的單元體，與別的系統協同實現不同的駕駛風格，為此可 以做更深層次的升級和功能擴展。進一步說明，本發明增加了車輛的自適應性和轉向智能化不僅能實現手動轉向 和自動轉向的任意切換，來能兼顧低速便捷性和高速穩定性的統一，而且更突出的是具有 舒適、智能和運動模式的選擇，智能模式可根據不同年齡、不同性別和不同身體狀況的人對 方向盤施加的壓力大小來智能化選擇輸入扭矩的大小和助力方案，使得轉向功能最大限度 地提升；而舒適模式提供了最輕巧的低速和泊車輸入手力和更加輕柔的路面反饋，對力量 小的駕駛員來說能做到轉向輕鬆自如；運動模式為追求駕駛感覺的駕駛員提供更大的轉向 力整體水平，低速更沉重，高速更強烈的中間位置感覺，方向盤手力的變化更加明顯，同時 帶有更加強烈的路面反饋。


圖1是自適應智能轉向系統的基本組成圖；圖2是無極可變傳動比執行裝置的組成和簡易工作原理圖；圖3是轉向角傳動比R隨車速、橫擺角速度的變化曲線圖；圖4是智能自動轉向對方向盤輸入手力的判定原理圖；圖5是智能自動轉向的組成要素和簡易工作原理圖。附圖標記說明1-方向盤及壓力感應裝置2-轉向傳動裝置3-機械轉向執行裝置4-轉向橫拉杆5-輪胎6-EPS執行裝置7-無極可變角傳動比執行裝置8-舒適/智能/運動模式開關
9-手動/自動轉向開關10-橫擺角速度信號11-方向盤轉角信號12-扭矩信號13-車速信號14-影像處理信號15-位置信號16-GPS處理信號17-擋位信號18-方向盤壓力信號19-CAN 總線20-轉向控制中央EOT
具體實施例方式以下，結合圖1-圖5說明本發明的實施過程。圖1中，車輛一旦啟動，將觸發轉向控制中央ECU 20工作，系統默認的手動轉向模 式啟動，同時在手動轉向模式的下級模式舒適/智能/運動三者中默認選擇智能模式，在此 模式下，方向盤壓力感應系統裝置1將被觸發工作，一旦駕駛員手握方向盤時，該系統將方 向盤壓力信號18傳遞給轉向控制中央ECU 20，轉向控制中央ECU 20根據圖4的原理計算 選擇出一套最佳電機輸入扭矩和助力方案，對應方向盤壓力大小的變化，在F1和F2時產生 輸入扭矩的最小值Tmin和最大值Tmax，在輸入手力彡F1時，系統將確定Tmin為電機輸入 扭矩，在輸入手力> F2時，系統將確定Tmax為電機輸入扭矩，當F1 <方向盤壓力< F2時， 將按照線性關係確認電機輸入扭矩，其範圍為Tmin <電機輸入扭矩< Tmax ；選擇舒適模式 時，系統將默認採用Tmin為電機輸入扭矩，同時提高EPS系統的主動阻尼力以抵抗來自路 面的衝擊，使得方向盤的振動感及路面衝擊反饋降低到最低水平；而選擇運動模式時，系統 將默認採用Tmax為電機輸入扭矩，同時最大限度地降低EPS系統的主動阻尼力以得到更多 的路面反饋，得到更強烈的路感信息。一旦進行轉向操作時，將產生一扭矩信號12，該信號 提供給轉向控制中央ECU 20後，將觸動兩方面的反饋，一是轉向力，另一個是轉向角傳動 比，此時轉向控制中央ECU 20將從CAN總線19上提取相應信息橫擺角速度信號10、方向 盤轉角信號11和車速信號13進行計算，確定角傳動比R是否需要變化，如果車速V Vmax,按照Rmax執行，如果Vmin彡V彡Vmin,則按照轉向控制 中央ECU 20中固有的一套計算方法選擇合適的角傳動比R。在圖2，圖3中有較為詳細的 圖示。進行轉向角傳動比R選擇的時候，充分考慮幾個重點因素低於或高於某特定車 速(Vmin及Vmin)之後，角傳動比是恆定的，這樣就有利於提供一個區間範圍進行變化，進 行目標值的設定時，需考慮在低速及較小的橫擺角速度時的角傳動比需要和較輕的轉向操 作力一起實現更加便捷，更加舒適的轉向性能，高速時和較重的轉向操作手力共同作用，滿 足更加穩定、更有手感的高速轉向性能。需要強調的是在整個轉向操作過程中，傳動比R 的變化不受輸入模式的影響，在各模式下都滿足以上變化規律。
通過圖5，可實現自動轉向和手動轉向的切換，可實現智能自動轉向功能。在觸發 自動轉向按鈕後，涉及到自動轉向系統的影像處理信號14、位置信號15、GPS處理信號16將 被實時傳遞到轉向控制中央ECU20。轉向控制中央ECU20將啟動自動轉向功能，首先通過來 自CAN總線19的擋位信號17，判斷前行還是倒車，如果是非倒車擋則執行自動行車轉向程 序，此時將對影像處理信號14、位置信號15、GPS處理信號16進行計算分析，制定出行走路 線，擬定合適的傳動比R和轉向助力，同時對助力電機和可變角傳動比機構進行智能控制， 實現實時轉向，需要強調的是，該系統在車輛行進的過程中能根據實際情況進行實時修訂； 如果是倒擋則執行倒車操作，此時轉向控制中央ECU20將啟動倒車程序，對影像處理信號 14和位置信號15進行分析，制定出一條最佳的倒車路線，同時對電機和角傳動比變速機構 進行實時控制，實現倒車功能。
權利要求
一種汽車自適應智能轉向系統，包括轉向控制中央ECU(20)、方向盤及壓力感應裝置(1)、轉向模式裝置、ESP執行裝置(6)以及可變傳動比執行裝置(7)，其特徵在於當進行轉向操作時，轉向控制中央ECU(20)從CAN總線(19)上提取橫擺角速度信號(10)、方向盤轉角信號(11)和車速信號(13)進行計算，確定角傳動比(R)。
2.根據權利要求1所述的汽車自適應智能轉向系統，其特徵在於轉向模式裝置包括 手動/自動轉向開關(9)，當切換到自動轉向模式時，轉向控制中央ECU(20)通過CAN總線 (19)實時接收影像處理信號(14)、位置信號(15)和GPS處理信號(16)，通過計算分析，制 定行走路線、傳動比及轉向助力，對助力電機和可變傳動比執行裝置(7)進行控制，實現實 時轉向。
3.根據權利要求1或2所述的汽車自適應智能轉向系統，其特徵在於轉向模式裝置 還包括舒適/智能/運動模式開關(8)，用於手動狀態下多種模式切換。
4.根據權利要求3所述的汽車自適應智能轉向系統，其特徵在於當選擇智能模式時， 轉向控制中央ECU(20)根據方向盤壓力的大小，確定電機輸入扭矩和助力方案。
5.根據權利要求4所述的汽車自適應智能轉向系統，其特徵在於當方向盤壓力小於 第一壓力參考值時，將最小輸入扭矩作為電機輸入扭矩；當方向盤壓力大於第二壓力參考 值時，將最大輸入扭矩作為電機輸入扭矩；當方向盤壓力大於等於第一壓力參考值且小於 等於第二壓力參考值時，按照線性關係確定電機輸入扭矩。
6.根據權利要求3所述的汽車自適應智能轉向系統，其特徵在於當選擇舒適模式時， 採用最小輸入扭矩作為電機輸入扭矩，同時提高EPS執行裝置(6)的主動阻尼力。
7.根據權利要求3所述的汽車自適應智能轉向系統，其特徵在於當選擇運動模式時， 採用最大輸入扭矩作為電機輸入扭矩，同時降低EPS執行裝置(6)的主動阻尼力。
全文摘要
本發明公開了一種汽車自適應智能轉向系統，包括轉向控制中央ECU、方向盤及壓力感應裝置、轉向模式裝置、ESP執行裝置以及可變傳動比執行裝置，其特徵在於當進行轉向操作時，轉向控制中央ECU從CAN總線上提取橫擺角速度信號、方向盤轉角信號和車速信號進行計算，確定角傳動比。本發明的系統共有舒適、智能、運動、自動四種轉向模式供選擇，通過整合各種最新的科技元素從而建立起來了一套全新的自適應轉向系統，為該領域不斷尋求適應人性化需求而探索新的技術方案，提供了全新的理論研究基礎和參考方向，同時可以作為底盤一體化開發的單元體，與別的系統協同實現不同的駕駛風格，為此可以做更深層次的升級和功能擴展。
文檔編號B62D5/04GK101875370SQ20091025060
公開日2010年11月3日 申請日期2009年12月11日 優先權日2009年12月11日
發明者顧兵 申請人:奇瑞汽車股份有限公司