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一种蓄能式线控转向系统及容错控制方法

一种蓄能式线控转向系统及容错控制方法

IPC分类号 : B62D5/00I,B62D5/04I

申请号
CN201910136314.7
可选规格
  • 专利类型: 发明专利
  • 法律状态: 有权
  • 申请日: 2019-02-25
  • 公开号: 109850003B
  • 公开日: 2019-06-07
  • 主分类号: B62D5/00I
  • 专利权人: 南京航空航天大学

专利摘要

本发明公开了一种蓄能式线控转向系统及容错控制方法,包括转向盘、转向管柱、电子控制单元、第一角度传感器、第二角度传感器、位移传感器、扭簧、扭簧处锁止钳、第一电磁阀、第二电磁阀、大齿轮、第一液压管路、第二液压管路、转向电机、行星齿轮系、输出轴处锁止钳、齿轮齿条式转向器、转向横拉杆和转向车轮;该系统在汽车启动初期为扭簧蓄能;在汽车正常行驶时,扭簧被锁止,不会影响线控转向系统的运作;当系统出现故障时,根据故障类型不同,由转向电机或扭簧带动转向车轮回正,避免汽车因持续转向而失控。与现有的冗余线控转向系统相比,该系统仅依靠扭簧和齿轮就能应对线控转向系统常见故障,同时简化了系统结构。

权利要求

1.一种蓄能式线控转向系统,其特征在于,包括转向盘、转向管柱、电子控制单元、第一角度传感器、第二角度传感器、位移传感器、扭簧、扭簧处锁止钳、第一电磁阀、第二电磁阀、大齿轮、第一液压管路、第二液压管路、转向电机、行星齿轮系、输出轴处锁止钳、齿轮齿条式转向器、转向横拉杆和转向车轮;

所述转向盘与转向管柱连接,转向管柱上装有第一角度传感器,用于将转向盘的转角信息通过CAN总线传给电子控制单元;扭簧和扭簧处锁止钳同轴安装,扭簧处锁止钳通过第一液压管路连接着第一电磁阀,该第一电磁阀还通过CAN总线与电子控制单元相连;大齿轮与扭簧联动,且与行星齿轮系的齿圈啮合;转向电机通过CAN总线与电子控制单元相连,其输出轴与行星齿轮系的太阳轮相连,且其输出轴上装有第二角度传感器,该第二角度传感器通过CAN总线与电子控制单元相连;行星齿轮系的下排齿圈固定不动,行星齿轮系输出轴与齿轮齿条式转向器的小齿轮相连,且其输出轴上装配有输出轴处锁止钳,该输出轴处锁止钳通过第二液压管路与第二电磁阀相连,第二电磁阀还通过CAN总线连接电子控制单元;齿轮齿条式转向器的齿条上装有位移传感器,该位移传感器通过CAN总线与电子控制单元相连,齿条的末端连接转向横拉杆的一端,转向横拉杆的另一端连接着转向车轮。

2.一种蓄能式线控转向系统的容错控制方法,基于上述权利要求1所述的系统,其特征在于,包括以下步骤:

1)建立线控转向系统模型;

2)设计线控转向系统故障阈值判定条件;

3)划分线控转向系统状态,提出与故障对应的应对措施。

3.根据权利要求2所述的蓄能式线控转向系统的容错控制方法,其特征在于,所述步骤1)中的线控转向系统模型具体为:

汽车启动初期,电子控制单元发出输出轴锁止指令e,输出轴锁止转矩To达到设定的最大值Tomax,转向电机开始为扭簧蓄能,该状态下扭簧的动力学模型为:

θr2=βθs

式中,Js为扭簧转动惯量;θs为扭簧转角;α为行星齿轮系齿圈与行星齿轮系太阳轮的齿数比;θr2为行星齿轮系上排齿圈的转角;Ts1为行星齿轮系太阳轮的转矩;Ts为扭簧锁止转矩;β为扭簧齿轮与行星齿轮系上排齿轮的齿数之比;Ks为扭簧弹性系数;当扭簧转角达到最大值θsmax,电子控制单元一方面发出扭簧锁止指令,使扭簧锁止转矩达到设定最大值Tsmax,另一方面切断转向电机的转向指令,表示蓄能结束。

4.根据权利要求2所述的蓄能式线控转向系统的容错控制方法,其特征在于,所述步骤2)中的线控转向系统的故障分为转向电机精度故障、转向电机完全失效故障和电子控制单元故障。

5.根据权利要求4所述的蓄能式线控转向系统的容错控制方法,其特征在于,所述步骤2)中的转向电机精度故障阈值判定条件如下,

式中,为t时刻齿条位移的测量值;xr(t)为t时刻齿条位移的理论值;t1为转向电机精度故障的时间区间上限;Th1为电机精度阈值。

6.根据权利要求5所述的蓄能式线控转向系统的容错控制方法,其特征在于,所述步骤2)中的转向电机完全失效故障阈值判定条件如下,

式中,λi(i=1,2,3,4)为权重系数;t2为转向电机失效的时间区间上限;为t时刻转向电机转角测量值;为t-1时刻转向电机转角测量值;为t-1时刻齿条位移的测量值;Th2为电机失效阈值。

7.根据权利要求4所述的蓄能式线控转向系统的容错控制方法,其特征在于,所述步骤2)中的电子控制单元故障阈值判定条件如下:电子控制单元包含计算模块、寄存器模块和自诊断模块,其中计算模块用于分析各传感器信号、计算当前时刻的转向指令和当前状态下为使齿条回正所需的电机转角和相应的电机转向指令;寄存器模块用于保存转向系统模型及来自计算模块的两种锁止指令和转向指令,并且前一时刻的转向指令输出给转向电机后会被新的转向指令覆盖掉;自诊断模块用于检测并收集电子控制单元内部程序异常;当程序出现无法解决的异常时,代表电子控制单元产生故障,此时自诊断模块中断计算模块的运行,且确认寄存器模块内的两种锁止指令传给执行器。

8.根据权利要求2所述的蓄能式线控转向系统的容错控制方法,其特征在于,所述步骤3)中的线控转向系统状态包含:启动初期、正常行驶、转向电机精度故障、转向电机完全失效故障和电子控制单元故障。

9.根据权利要求2所述的蓄能式线控转向系统的容错控制方法,其特征在于,所述步骤3)中的故障对应的应对措施如下:

出现转向电机精度故障后,在一定时间内由扭簧介入来保证转向精度,具体为电子控制单元调节扭簧锁止指令,使扭簧处锁止钳高频松开或紧闭,以此改变扭簧锁止转矩Ts,使扭簧转动并通过行星齿轮系将扭簧转角叠加到齿条的运动中,最终使齿条位移的误差降低到阈值以下;

转向电机完全失效时,电子控制单元立即切断转向指令,以防扭簧介入时转向电机突然恢复运转;以及中断扭簧锁止指令,扭簧处锁止钳完全松开,扭簧以最大转矩Tsmax输出到行星齿轮系和齿条;当电子控制单元检测到齿条位移的测量值时,表明齿条回到中间位置,此时电子控制单元立刻恢复扭簧锁止指令,使扭簧处锁止钳完全紧闭,扭簧瞬间锁止,转向电机无法运转,保证齿条和转向车轮在最短时间内回正;

当电子控制单元发生故障时,寄存器模块里的故障回正指令持续发送给转向电机,同时自诊断模块触发寄存器模块内的两种锁止指令,使扭簧处锁止钳紧闭,而输出轴锁止钳松开;转向电机能在没有扭簧干涉的情况下通过行星齿轮系、行星齿轮系输出轴、小齿轮、齿条、转向横拉杆带动转向车轮迅速回正;以及,故障回正指令为持续的常量信号,转向车轮回到中间位置后不会越过中间位置转到另一方向或来回摆动。

说明书

技术领域

本发明属于汽车线控转向系统技术领域,具体涉及一种蓄能式线控转向系统及容错控制方法。

背景技术

当前在汽车转向领域涌现了多种新型转向系统,包括主动转向、差动转向、线控转向、四轮转向等,其中线控转向是汽车智能化进程中的关键技术。与传统转向系统相比,线控转向取消了部分机械连接,这部分被电子控制单元ECU、传感器、信号线束等组成的电路代替。线控转向的优点是便于通过调节转角进行整车动力学控制,因为其包含了ECU和转向电机。但其缺点也很明显,为了维持驾驶员路感,线控转向系统还需要路感电机来模拟驾驶员路感;此外,线控转向对可靠性的要求非常高,因此系统必须有容错功能。以上种种使得线控转向系统的硬件和电路种类繁多、连接复杂,成本也较高。

至今国内关于线控转向已有许多成果。中国发明专利申请号为CN201610389410.9名称为“一种汽车线控转向的双芯片冗余及容错控制系统”中采用双芯片技术,不仅减轻了芯片的工作负担,还具有自检错功能,从而在一个芯片报错时由另一个芯片发挥全部作用,极大地提高了系统的稳定性和可靠性。中国发明专利申请号为CN201110171716.4名称为“应用于双电机线控转向系统的冗余容错控制方法”中采用转角电机和辅助电机共同工作的方式来应对其中一个电机出现故障这种情况。以上关于线控转向容错功能的设计本质上均为采用双ECU或双电机,其缺点是增加了系统的成本及质量,且起保险作用的机构仍属于电子设备,与机械结构相比,其可靠性仍然较低。

为了解决以上问题,需要认识到在行驶中,转向轮有一定的回正倾向。如果能在线控系统发生故障时额外为车轮提供一定大小的辅助动力,便可以使车轮保持精确转向或快速回正。

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蓄能式线控转向系统及容错控制方法,其可以在线控转向系统发生故障时自动采取相应措施,使车轮保持精确转向或迅速回正,避免汽车失控,能有效提高线控转向汽车的行驶安全性,以解决现有的技术问题。

为达到上述目的,本发明采用的技术方案如下:

本发明的一种蓄能式线控转向系统,包括转向盘、转向管柱、电子控制单元、第一角度传感器、第二角度传感器、位移传感器、扭簧、扭簧处锁止钳、第一电磁阀、第二电磁阀、大齿轮、第一液压管路、第二液压管路、转向电机、行星齿轮系、输出轴处锁止钳、齿轮齿条式转向器、转向横拉杆和转向车轮;

所述转向盘与转向管柱连接,转向管柱上装有第一角度传感器,用于将转向盘的转角信息通过CAN总线传给电子控制单元;扭簧和扭簧处锁止钳同轴安装,扭簧处锁止钳通过第一液压管路连接着第一电磁阀,该第一电磁阀还通过CAN总线与电子控制单元相连;大齿轮与扭簧联动,且与行星齿轮系的齿圈啮合;转向电机通过CAN总线与电子控制单元相连,其输出轴与行星齿轮系的太阳轮相连,且其输出轴上装有第二角度传感器,该第二角度传感器通过CAN总线与电子控制单元相连;行星齿轮系的下排齿圈固定不动,行星齿轮系输出轴与齿轮齿条式转向器的小齿轮相连,且其输出轴上装配有输出轴处锁止钳,该输出轴处锁止钳通过第二液压管路与第二电磁阀相连,第二电磁阀还通过CAN总线连接电子控制单元;齿轮齿条式转向器的齿条上装有位移传感器,该位移传感器通过CAN总线与电子控制单元相连,齿条的末端连接转向横拉杆的一端,转向横拉杆的另一端连接着转向车轮。

本发明中的电子控制单元(ECU)通过第一角度传感器采集转向盘转角信号,以识别驾驶员的转向意图;通过第二角度传感器采集转向电机转角信号,以判断电机的工作状态;通过位移传感器采集齿轮齿轮式转向器的位移信号,以得到车轮转向反馈。

本发明的一种蓄能式线控转向系统的容错控制方法,基于上述系统,包括以下步骤:

1)建立线控转向系统模型;

2)设计线控转向系统故障阈值判定条件;

3)划分线控转向系统状态,提出与故障对应的应对措施。

优选地,所述步骤1)中的线控转向系统模型具体为:

汽车启动初期,电子控制单元发出输出轴锁止指令e,输出轴锁止转矩To达到设定的最大值Tomax,转向电机开始为扭簧蓄能,该状态下扭簧的动力学模型为:

θr2=βθs

式中,Js为扭簧转动惯量;θs为扭簧转角;α为行星齿轮系齿圈与行星齿轮系太阳轮的齿数比;θr2为行星齿轮系上排齿圈的转角;Ts1为行星齿轮系太阳轮的转矩;Ts为扭簧锁止转矩;β为扭簧齿轮与行星齿轮系上排齿轮的齿数之比;Ks为扭簧弹性系数;当扭簧转角达到最大值θsmax,电子控制单元一方面发出扭簧锁止指令,使扭簧锁止转矩达到设定最大值Tsmax,另一方面切断转向电机的转向指令,表示蓄能结束。

优选地,所述步骤2)中的线控转向系统的故障分为转向电机精度故障、转向电机完全失效故障和电子控制单元故障。

优选地,所述步骤2)中的转向电机精度故障阈值判定条件如下,

式中, 为t时刻齿条位移的测量值;t1为转向电机精度故障的时间区间上限;Th1为电机精度阈值。

由于电子控制单元可以根据转向系统模型及前一时刻发出的转向指令Ua(t-1)计算出后一时刻齿条位移的理论值xr(t),因此当计算结果满足上述条件时,电子控制单元判定出现电机精度故障。

优选地,所述步骤2)中的转向电机完全失效故障阈值判定条件如下,

式中,λi(i=1,2,3,4)为权重系数;t2为转向电机失效的时间区间上限; 为t时刻转向电机转角测量值; 为t-1时刻转向电机转角测量值; 为t-1时刻齿条位移的测量值;Th2为电机失效阈值。

电子控制单元发出转向指令后t2时间内,当转向电机转角和齿条位移两种信号满足上述条件时,电子控制单元判定出现转向电机完全失效故障。

优选地,所述步骤2)中的电子控制单元故障阈值判定条件如下,电子控制单元包含计算模块、寄存器模块和自诊断模块,其中计算模块用于分析各传感器信号、计算当前时刻的转向指令和当前状态下为使齿条回正所需的电机转角和相应的电机转向指令;寄存器模块用于保存转向系统模型及来自计算模块的两种锁止指令和转向指令,并且前一时刻的转向指令输出给转向电机后会被新的转向指令覆盖掉;自诊断模块用于检测并收集电子控制单元内部程序异常;当程序出现无法解决的异常时,代表电子控制单元产生故障,此时自诊断模块中断计算模块的运行,且确认寄存器模块内的两种锁止指令传给执行器。

优选地,所述步骤3)中的线控转向系统状态包含:启动初期、正常行驶、转向电机精度故障、转向电机完全失效故障和电子控制单元故障。

优选地,所述步骤3)中的故障对应的应对措施如下:

出现转向电机精度故障后,在一定时间内由扭簧介入来保证转向精度,具体为电子控制单元调节扭簧锁止指令,使扭簧处锁止钳高频松开或紧闭,以此改变扭簧锁止转矩Ts,使扭簧转动并通过行星齿轮系将扭簧转角叠加到齿条的运动中,最终使齿条位移的误差降低到阈值以下;

转向电机完全失效时,电子控制单元立即切断转向指令,以防扭簧介入时转向电机突然恢复运转;以及中断扭簧锁止指令,扭簧处锁止钳完全松开,扭簧以最大转矩Tsmax输出到行星齿轮系和齿条;当电子控制单元检测到 时,表明齿条回到中间位置,此时电子控制单元立刻恢复扭簧锁止指令,使扭簧处锁止钳完全紧闭,扭簧瞬间锁止,转向电机无法运转,保证齿条和转向车轮在最短时间内回正;

当电子控制单元发生故障时,寄存器模块里的故障回正指令持续发送给转向电机,同时自诊断模块触发寄存器模块内的两种锁止指令,使扭簧处锁止钳紧闭,而输出轴锁止钳松开;转向电机能在没有扭簧干涉的情况下通过行星齿轮系、行星齿轮系输出轴、小齿轮、齿条、转向横拉杆带动转向车轮迅速回正;以及,故障回正指令为持续的常量信号,转向车轮回到中间位置后不会越过中间位置转到另一方向或来回摆动。

本发明的有益效果:

1、本发明与原始线控转向系统相比,仅仅增加了扭簧、锁止钳、液压管路和电磁阀,因此结构简单、成本低且可靠性高。

2、本发明与现有的冗余线控转向装置相比,利用机械机构代替电子设备来处理线控转向系统发生故障的情况,大大提高了转向可靠性和行驶安全性。

3、本发明通过建立线控转向系统模型及设定故障阈值判定条件,能在汽车行驶全过程中快速准确监测转向系统状态,及时发现转向系统故障并触发相应的紧急措施。

4、本发明提出的机械结构可以重复使用,不需要频繁维护;该装置能在汽车启动时自动为扭簧蓄能,不需要人为操作,使用方便。

5、不影响驾驶员转向意图:扭簧等额外机构仅在线控转向系统出现故障时发挥作用,不会在正常行驶过程中干扰驾驶员的转向操作。

附图说明

图1为蓄能式线控转向系统结构示意图;

图2为转向电机简化模型;

图3a为汽车启动初期扭簧蓄能示意图;

图3b为汽车正常行驶转向示意图;

图3c为电机精度故障容错示意图;

图3d为电机完全失效故障容错示意图;

图3e为电子控制单元故障容错示意图;

图中:1-转向盘,2-转向管柱,3-第一角度传感器,9-第二角度传感器,4-扭簧处锁止钳,5-扭簧,6-第一液压管路,18-第二液压管路,7-第一电磁阀,19-第二电磁阀,8-转向电机,10-大齿轮,11-行星齿轮系,12-行星齿轮系输出轴,13-输出轴处锁止钳,14-小齿轮,15-齿条,16-位移传感器,17-转向横拉杆,20-转向车轮,21-电子控制单元,a-转向盘转角信号,b-扭簧锁止指令,c-转向指令,d-转向电机转角信号,e-输出轴锁止指令,f-齿条位移,g-故障回正指令。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解,下面结合实施例与附图对本发明作进一步的说明,实施方式提及的内容并非对本发明的限定。

参照图1所示,本发明的一种蓄能式线控转向系统,包括转向盘1、转向管柱2、电子控制单元(ECU)21、第一角度传感器3、第二角度传感器9、位移传感器16、扭簧5、扭簧处锁止钳4、第一电磁阀7、第二电磁阀19、大齿轮10、第一液压管路6、第二液压管路18、转向电机8、行星齿轮系11、输出轴处锁止钳13、齿轮齿条式转向器、转向横拉杆17和转向车轮20;

所述转向盘1与转向管柱2连接,转向管柱2上装有第一角度传感器3,用于将转向盘1的转角信息通过CAN总线传给电子控制单元21;扭簧5和扭簧处锁止钳4同轴安装,扭簧处锁止钳4通过第一液压管路6连接着第一电磁阀7,该第一电磁阀7还通过CAN总线与电子控制单元21相连;大齿轮10与扭簧5联动,且与行星齿轮系11的齿圈啮合;转向电机8通过CAN总线与电子控制单元21相连,其输出轴与行星齿轮系11的太阳轮相连,且其输出轴上装有第二角度传感器9,该第二角度传感器9通过CAN总线与电子控制单元21相连;行星齿轮系11的下排齿圈固定不动,行星齿轮系输出轴12与齿轮齿条式转向器的小齿轮14相连,且其输出轴上装配有输出轴处锁止钳13,该输出轴处锁止钳13通过第二液压管路18与第二电磁阀19相连,第二电磁阀19还通过CAN总线连接电子控制单元21;齿轮齿条式转向器的齿条15上装有位移传感器16,该位移传感器16通过CAN总线与电子控制单元21相连,齿条15的末端连接转向横拉杆17的一端,转向横拉杆17的另一端连接着转向车轮20。

其中,所述电子控制单元包含计算模块、寄存器模块和自诊断模块;计算模块用于分析各传感器信号,并计算当前时刻的转向指令和当前状态下为使齿条回正所需的电机转角和相应的电机转向指令;寄存器模块有两个存储区域,一个是常量区域,用于存储转向系统模型,另一个是变量区域,用于存储计算模块的锁止指令和转向指令,并且前一时刻的转向指令输出给转向电机后会被新的转向指令覆盖掉;自诊断模块用于检测并收集电子控制单元内部程序异常。

当程序出现无法解决的异常时,表示电子控制单元产生故障,此时自诊断模块一方面中断计算模块的运行,另一方面确认寄存器模块内的两种锁止指令传给转向电机8。

本发明中的电子控制单元(ECU)通过第一角度传感器3采集转向盘转角信号a,以识别驾驶员的转向意图;通过第二角度传感器9采集转向电机转角信号d,以判断电机的工作状态;通过位移传感器16采集齿轮齿轮式转向器的位移信号,以得到车轮转向反馈。

本发明的一种蓄能式线控转向系统的容错控制方法,基于上述系统,包括以下步骤:

步骤1:建立线控转向系统动力学模型;

11)转向电机模型:

用在线控转向汽车上的转向电机应具有体积小、响应快、便于维修、运行平稳可靠、可精确调控等特点。综合考虑电机各项性能与使用成本,本发明选择永磁无刷直流电机作为线控转向电机。

转向电机动力学模型可简化成附图2所示,其电压平衡方程为:

式中,Ua为电机的电枢端电压;La为电机的电枢电感;Ia为电机电枢电流;Ra为电机电枢电阻;Km为电机反电动势系数;θm为电机转角。

对转向电机进行动力学分析,有如下动力学微分方程:

Tm=KaIa

式中,Jm为电机转动惯量;Bm为电机阻尼;Tm为电机电磁转矩;Ta为负载转矩;Ka为电机电磁转矩常数。

12)行星齿轮系模型(零初始条件下):

θs2=θs1-αθr2

Ts2=Ts1=Tl

式中,θs2为输出轴的转角;θs1为输入轴的转角,且θs1=θm;α为齿圈与输入轴太阳轮的齿数比,θr2为上排齿圈的转角,Ts2为输出轴转矩,Ts1为输入轴转矩。

13)齿轮齿条式转向器动力学模型为:

xr=θp·rp

式中,Mr为齿条的质量;xr为齿条位移;T0为输出轴锁止力矩,可近似为T0=C0θp;C0为输出轴锁止系数;rp为小齿轮半径;Br为齿条运动阻尼系数;TR为路面对两前轮施加的转向阻力矩,可近似为TR=CRxr;CR为阻力矩系数;i0为小齿轮到前轮的标准传动比;θp为小齿轮转角,且θp=θs2;Fδ为路面传递到前轮的干扰力。

14)汽车启动初期,ECU发出输出轴锁止指令,输出轴锁止转矩To达到设定的最大值Tomax,转向电机开始为扭簧蓄能,这种状态下扭簧的动力学模型为:

θr2=βθs

式中,Js为扭簧转动惯量;θs为扭簧转角;α为行星齿轮系齿圈与行星齿轮系太阳轮的齿数比;θr2为行星齿轮系上排齿圈的转角;Ts1为行星齿轮系太阳轮的转矩;Ts为扭簧锁止转矩;β为扭簧齿轮与行星齿轮系上排齿轮的齿数之比;Ks为扭簧弹性系数;当扭簧转角达到最大值θsmax,电子控制单元一方面发出扭簧锁止指令,使扭簧锁止转矩达到设定最大值Tsmax,另一方面切断转向电机的转向指令,表示蓄能结束。

以上线控转向系统模型存储于车载ECU中,在汽车启动后,ECU根据此模型和各路传感器信号不断计算并更新转向系统中各状态量的理论值,计算结果作为下述步骤2判定转向系统故障的依据。

步骤2:设定故障阈值判定条件;

汽车启动后正常行驶过程中,线控转向系统的常见故障主要有三种:

21)转向电机精度故障:由于ECU可以根据转向系统模型及前一时刻发出的转向指令计算出后一时刻齿条位移的理论值xr,因此当计算结果满足以下条件时,ECU判定电机发生精度故障:

式中, 为t时刻齿条位移的测量值;t1为转向电机精度故障的时间区间上限;Th1为电机精度阈值。

22)转向电机完全失效:ECU发出转向指令后的一段时间内,当转向电机转角和齿条位移两种信号满足以下条件时,ECU判定转向电机完全失效:

式中,λi(i=1,2,3,4)为权重系数;t2为转向电机失效的时间区间上限; 为t时刻转向电机转角测量值; 为t-1时刻转向电机转角测量值; 为t-1时刻齿条位移的测量值;Th2为电机失效阈值。

23)ECU发生故障:ECU内部包含计算模块、寄存器模块和自诊断模块,其中计算模块用于分析各传感器信号、计算当前时刻的正常转向指令和当前状态下为使齿条回正所需的电机转角和相应的故障回正指令;寄存器模块有两个存储区域,一个是常量区域,保存着转向系统模型和两种锁止指令,另一个是变量区域,保存着来自计算模块的正常转向指令和故障回正指令,并且前一时刻的转向指令输出给执行器(转向电机)后会被新的转向指令覆盖掉;自诊断模块用于检测并收集ECU内部程序异常。当程序出现无法解决的异常时,代表ECU产生故障,此时自诊断模块一方面中断计算模块的运行,另一方面确认寄存器模块内的两种锁止指令传给执行器。

步骤3:汽车行驶状态分类及故障应对措施;

如图3所示,根据所述线控转向系统的特性,可将汽车状态分为五种:启动初期、正常行驶、转向电机精度故障、转向电机完全失效和ECU计算模块故障。汽车状态不同,线控转向系统的运行方式也不同,具体说明如下:

31)汽车启动初期,ECU 21向第二电磁阀19发出行星齿轮输出轴锁止指令e,第二电磁阀19打开,第二液压管路18中液压增加,使输出轴处锁止钳13锁止,行星齿轮系输出轴12被锁止,转向车轮20无法转向;另一方面,ECU 21中断对第一电磁阀7的扭簧锁止指令b,第一电磁阀7关闭,第一液压管路6中液压减小,使扭簧处锁止钳4松开;接着ECU 21向转向电机8发出转向指令c,转向电机8通过行星齿轮系11、大齿轮10带动扭簧5转动一定角度,使扭簧5储存一定的势能。

32)汽车正常行驶时,ECU 21中断对第二电磁阀19的输出轴锁止指令e,第二电磁阀19关闭,第二液压管路18中液压减小,使输出轴处锁止钳13松开,行星齿轮系输出轴12、小齿轮14可以转动,转向车轮20可以转向。同时,ECU 21向第一电磁阀7发出扭簧锁止指令b,第一电磁阀7打开,第一液压管路6中液压增加,使扭簧处锁止钳4锁止,扭簧5无法转动。这样一来,汽车行驶过程中,当转向盘1转动时,驾驶员的转向意图经由转向管柱2被第一角度传感器3检测到,第一角度传感器3将转向盘转角信号a发送给ECU 21,ECU 21综合分析转向盘转角信号a、转向电机转角信号d和齿条位移f后发出转向指令c,控制转向电机8通过行星齿轮系11带动小齿轮14、齿条15、转向横拉杆17、转向车轮20运动,完成线控转向功能。

33)转向电机8发生精度故障后,在一定时间内可由扭簧5介入来保证转向精度。具体为ECU 21调节扭簧锁止指令b,使扭簧处锁止钳4高频松开或紧闭,以此改变扭簧锁止转矩Ts,使扭簧5转动并通过行星齿轮系11等将扭簧转角叠加到齿条15的运动中,最终使齿条位移的误差降低到阈值以下。

34)转向电机完全失效时,ECU 21一方面立即切断转向指令c,以防扭簧4介入时转向电机8突然恢复运转,另一方面中断扭簧锁止指令b,扭簧处锁止钳4完全松开,扭簧5以最大转矩Tsmax输出到行星齿轮系11和齿条15。当ECU检测到 时,表明齿条15回到中间位置,此时ECU立刻恢复扭簧锁止指令b,使扭簧处锁止钳4完全紧闭,扭簧5瞬间锁止,由于转向电机无法运转,故可以保证齿条15和转向车轮20在最短时间内回正。

35)当ECU 21的计算模块故障时,寄存器模块里的故障回正指令c持续发送给转向电机8,同时自诊断模块触发寄存器内的两种锁止指令,使扭簧处锁止钳4紧闭,而输出轴锁止钳13松开,故转向电机8能在没有扭簧5干涉的情况下通过行星齿轮系11、行星齿轮系输出轴12、小齿轮14、齿条15、转向横拉杆17带动转向车轮20迅速回正。此外,由于故障回正指令g为持续的常量信号,故转向车轮快速回到中间位置后不会越过中间位置转到另一方向或来回摆动。

本发明将建立的线控转向系统模型储存在ECU的寄存器模块的常量区域;ECU的计算模块根据系统模型和各传感器信号实时求解出系统各状态量的理论值;ECU的自诊断模块根据事先设定的故障阈值判定条件和各状态量的理论值与测量值来判定系统是否出现故障以及故障类型。

本发明具体应用途径很多,以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以作出若干改进,这些改进也应视为本发明的保护范围。

一种蓄能式线控转向系统及容错控制方法专利购买费用说明

专利买卖交易资料

Q:办理专利转让的流程及所需资料

A:专利权人变更需要办理著录项目变更手续,有代理机构的,变更手续应当由代理机构办理。

1:专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2:按规定缴纳著录项目变更手续费。

3:同时提交相关证明文件原件。

4:专利权转移的,变更后的专利权人委托新专利代理机构的,应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A:(1)直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,(2)通过代办处缴纳,(3)通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q:专利转让变更,多久能出结果

A:著录项目变更请求书递交后,一般1-2个月左右就会收到通知,国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。

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