本實用新型涉及轉(zhuǎn)向系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種復(fù)合轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是決定汽車主動安全性的關(guān)鍵總成，傳統(tǒng)汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是機械系統(tǒng)，汽車的轉(zhuǎn)向運動是由駕駛員操縱轉(zhuǎn)向盤，通過轉(zhuǎn)向器傳遞到轉(zhuǎn)向車輪而實現(xiàn)的。

汽車線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)取消了方向盤與轉(zhuǎn)向輪之間的機械連接，完全由電控實現(xiàn)轉(zhuǎn)向，擺脫了傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的各種限制，不但可以自由設(shè)計汽車轉(zhuǎn)向的力傳遞特性，而且可以設(shè)計汽車轉(zhuǎn)向的角傳遞特性，給汽車轉(zhuǎn)向特性的設(shè)計帶來無限的空間，是汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的重大革新。但是同時由于無機械連接，可靠性較差。

電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)所能提供助力較小。對于大型客車而言，有時候電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)難以滿足轉(zhuǎn)向助力。為了滿足汽車在任何情況下都能提供相應(yīng)的轉(zhuǎn)向助力，可能需要兩套助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)同時介入，但是兩套助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)同時工作時，會產(chǎn)生一定的能量浪費。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型所要解決的技術(shù)問題是針對背景技術(shù)中所涉及到的缺陷，提供一種復(fù)合轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。

本實用新型為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案：

一種復(fù)合轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，包括電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和線控四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)；

所述電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)包含方向盤、方向盤轉(zhuǎn)角傳感器、轉(zhuǎn)向柱、減速機構(gòu)、離合器、助力電機、轉(zhuǎn)向控制ECU、車速傳感器、側(cè)向加速度傳感器和齒輪齒條轉(zhuǎn)向器；

所述線控四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)包括前軸、左前輪輪轂電機、右前輪輪轂電機、電機控制單元、左后輪輪轂電機、右后輪輪轂電機和后軸；

所述轉(zhuǎn)向柱一端和汽車的方向盤固定相連，另一端通過所述齒輪齒條轉(zhuǎn)向器和所述前軸相連；

所述方向盤轉(zhuǎn)角傳感器安裝在轉(zhuǎn)向柱上，用于獲取方向盤的轉(zhuǎn)角；

所述助力電機通過離合器與減速機構(gòu)輸入端相連，用于提供轉(zhuǎn)向助力；

所述減速機構(gòu)輸出端設(shè)置在轉(zhuǎn)向柱上；

所述車速傳感器和側(cè)向加速度傳感器安裝在汽車車身上，分別用于獲取汽車車速和汽車側(cè)向加速度；

所述前軸兩端分別與汽車的左前輪、右前輪相連；

所述左前輪輪轂電機、右前輪輪轂電機分別安裝在左前輪、右前輪上，分別用于驅(qū)動汽車的左前輪、右前輪；

所述后軸兩端分別與汽車的左后輪、右后輪相連；

所述左后輪輪轂電機、右后輪輪轂電機分別安裝在左后輪、右后輪上，分別用于驅(qū)動汽車的左后輪、右后輪；

所述轉(zhuǎn)向控制ECU分別和助力電機、方向盤轉(zhuǎn)角傳感器、車速傳感器、側(cè)向加速度傳感器、電機控制單元電氣相連，用于根據(jù)方向盤轉(zhuǎn)角傳感器、車速傳感器、側(cè)向加速度傳感器測得的方向盤轉(zhuǎn)角、汽車車速、側(cè)向加速度控制助力電機工作，計算左前輪輪轂電機、右前輪輪轂電機、左后輪輪轂電機、右后輪輪轂電機的力矩并產(chǎn)生相應(yīng)的電流信號傳遞給所述電機控制單元；

所述電機控制單元分別和左前輪輪轂電機、右前輪輪轂電機、左后輪輪轂電機、右后輪輪轂電機、轉(zhuǎn)向控制ECU電氣相連，用于根據(jù)接收到的電流信號控制左前輪輪轂電機、右前輪輪轂電機、左后輪輪轂電機和右后輪輪轂電機工作。

本實用新型還公開了一種基于該復(fù)合轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的模式切換方法，包含以下步驟：

步驟1)，轉(zhuǎn)向控制ECU根據(jù)方向盤轉(zhuǎn)角傳感器測得的方向盤轉(zhuǎn)角和車速傳感器測得的汽車車速信號計算當(dāng)前汽車橫擺角速度；

步驟2)，轉(zhuǎn)向控制ECU根據(jù)當(dāng)前橫擺角速度、汽車車速、方向盤轉(zhuǎn)角和汽車側(cè)向加速度計算當(dāng)前轉(zhuǎn)向所需助力以及左前輪輪轂電機、右前輪輪轂電機、左后輪輪轂電機、右后輪輪轂電機的力矩；

步驟3)，轉(zhuǎn)向控制ECU根據(jù)左前輪輪轂電機、右前輪輪轂電機、左后輪輪轂電機、右后輪輪轂電機的力矩產(chǎn)生相應(yīng)的電流信號傳遞給電機控制單元；

步驟4)，轉(zhuǎn)向控制ECU將計算得到的橫擺角速度ω_r和預(yù)設(shè)的汽車極限橫擺角速度閾值ω_r0比較；將車速傳感器測得的汽車車速u分別和預(yù)設(shè)的汽車低速閾值u₁、預(yù)設(shè)的汽車高速閾值u₂比較；將方向盤轉(zhuǎn)角傳感器測得的方向盤轉(zhuǎn)角θ_sw和預(yù)設(shè)的方向盤轉(zhuǎn)角閾值θ_sw0比較；將側(cè)向加速度傳感器測得的汽車側(cè)向加速度a_y和預(yù)設(shè)的汽車極限側(cè)向加速度閾值a_y0比較；

步驟4.1)，當(dāng)橫擺角速度ω_r＞ω_r0時；

步驟4.1.1)，轉(zhuǎn)向控制ECU控制助力電機不工作；

步驟4.1.2)，電機控制單元控制左前輪輪轂電機和右前輪輪轂電機不工作、并根據(jù)接收到的電流信號左后輪輪轂電機和右后輪輪轂電機反向工作；

步驟4.2)，當(dāng)橫擺角速度ω_r＜ω_r0、側(cè)向加速度a_y＞a_y0時；

步驟4.2.1)，轉(zhuǎn)向控制ECU控制助力電機不工作；

步驟4.2.2)，電機控制單元根據(jù)接收到的電流信號控制左前輪輪轂電機和右前輪輪轂電機正向工作、控制左后輪輪轂電機和右后輪輪轂電機反向工作；

步驟4.3)，當(dāng)橫擺角速度ω_r＜ω_r0、側(cè)向加速度a_y＜a_y0、汽車車速u＜u₁、方向盤轉(zhuǎn)角θ_sw＞θ_sw0時；

步驟4.3.1)，轉(zhuǎn)向控制ECU根據(jù)當(dāng)前轉(zhuǎn)向所需助力控制助力電機正向工作；

步驟4.3.2)，電機控制單元根據(jù)接收到的電流信號控制左前輪輪轂電機和右前輪輪轂電機正向工作、控制左后輪輪轂電機和右后輪輪轂電機正向工作；

步驟4.4)，當(dāng)橫擺角速度ω_r＜ω_r0、側(cè)向加速度a_y＜a_y0、汽車車速u＜u₁、方向盤轉(zhuǎn)角θ_sw＜θ_sw0時；

步驟4.4.1)，轉(zhuǎn)向控制ECU控制助力電機不工作；

步驟4.4.2)，電機控制單元根據(jù)接收到的電流信號控制左前輪輪轂電機和右前輪輪轂電機正向工作、控制左后輪輪轂電機和右后輪輪轂電機正向工作；

步驟4.5)，當(dāng)橫擺角速度ω_r＜ω_r0、側(cè)向加速度a_y＜a_y0、汽車車速u₁＜u＜u₂、方向盤轉(zhuǎn)角θ_sw＞θ_sw0時；

步驟4.5.1)，轉(zhuǎn)向控制ECU根據(jù)當(dāng)前轉(zhuǎn)向所需助力控制助力電機正向工作；

步驟4.5.2)，電機控制單元根據(jù)接收到的電流信號控制左前輪輪轂電機和右前輪輪轂電機正向工作、控制左后輪輪轂電機和右后輪輪轂電機反向工作；

步驟4.6)，當(dāng)橫擺角速度ω_r＜ω_r0、側(cè)向加速度a_y＜a_y0、汽車車速u₁＜u＜u₂、方向盤轉(zhuǎn)角θ_sw＜θ_sw0時；

步驟4.6.1)，轉(zhuǎn)向控制ECU根據(jù)當(dāng)前轉(zhuǎn)向所需助力控制助力電機正向工作；

步驟4.6.2)，電機控制單元根據(jù)接收到的電流信號控制左前輪輪轂電機和右前輪輪轂電機正向工作，并控制左后輪輪轂電機和右后輪輪轂電機不工作；

步驟4.7)，當(dāng)橫擺角速度ω_r＜ω_r0、側(cè)向加速度a_y＜a_y0、汽車車速u＞u₂、方向盤轉(zhuǎn)角θ_sw＞θ_sw0時；

步驟4.7.1)，轉(zhuǎn)向控制ECU根據(jù)當(dāng)前轉(zhuǎn)向所需助力控制助力電機正向工作；

步驟4.7.2)，電機控制單元控制左前輪輪轂電機和右前輪輪轂電機不工作，并根據(jù)接收到的電流信號控制左后輪輪轂電機和右后輪輪轂電機反向工作；

步驟4.8)，當(dāng)橫擺角速度ω_r＜ω_r0、側(cè)向加速度a_y＜a_y0、汽車車速u＞u₂、方向盤轉(zhuǎn)角θ_sw＜θ_sw0時；

步驟4.8.1)，轉(zhuǎn)向控制ECU根據(jù)當(dāng)前轉(zhuǎn)向所需助力控制助力電機正向工作；

步驟4.8.2)，電機控制單元控制左前輪輪轂電機和右前輪輪轂電機不工作、控制左后輪輪轂電機和右后輪輪轂電機不工作。

作為本實用新型一種復(fù)合轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的模式切換方法進一步的優(yōu)化方案，步驟1)中轉(zhuǎn)向控制ECU根據(jù)方向盤轉(zhuǎn)角傳感器測得的方向盤轉(zhuǎn)角和車速傳感器測得的汽車車速信號計算當(dāng)前汽車橫擺角速度的公式如下：

式中：a₀＝k₁k₂(a+b)²+(k₂b-k₁a)mu²；b₀＝k₁k₂(a+b)u；a為質(zhì)心到前軸軸距；b為質(zhì)心到后軸軸距；L＝a+b；u為汽車速度；ω_r為汽車橫擺角速度；θ_sw為方向盤轉(zhuǎn)角；K_s范圍可根據(jù)駕駛員喜好選取，該范圍為0.12-0.37 1/s；k₁、k₂為前后輪側(cè)偏剛度；m為整車質(zhì)量。

本實用新型采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果：

1.在線控四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)基礎(chǔ)上增設(shè)電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，能夠彌補線控四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可靠性差的問題。

2.能夠解決在電動助力轉(zhuǎn)向不能提供足夠的轉(zhuǎn)向助力的問題。

3.可以根據(jù)不同的汽車行駛工況以及駕駛員操作，切換不同轉(zhuǎn)向助力工作模式，提供不同的助力效果。

附圖說明

圖1為本實用新型復(fù)合轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；

圖2為本實用新型模式切換方法控制流程圖。

圖中，1-方向盤，2-方向盤轉(zhuǎn)角傳感器，3-轉(zhuǎn)向柱，4-減速機構(gòu)，5-離合器，6-助力電機，7-轉(zhuǎn)向控制ECU，8-車速傳感器，9-側(cè)向加速度傳感器，10-齒輪齒條轉(zhuǎn)向器，11-前軸，12-左前輪輪轂電機，13-右前輪輪轂電機，14-電機控制單元，15-左后輪輪轂電機，16-右后輪輪轂電機，17-后軸。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本實用新型的技術(shù)方案做進一步的詳細說明：

如圖1所示，本實用新型開發(fā)了一種復(fù)合轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，包括電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和線控四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)；

所述電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)包含方向盤、方向盤轉(zhuǎn)角傳感器、轉(zhuǎn)向柱、減速機構(gòu)、離合器、助力電機、轉(zhuǎn)向控制ECU、車速傳感器、側(cè)向加速度傳感器和齒輪齒條轉(zhuǎn)向器；

所述線控四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)包括前軸、左前輪輪轂電機、右前輪輪轂電機、電機控制單元、左后輪輪轂電機、右后輪輪轂電機和后軸；

所述轉(zhuǎn)向柱一端和汽車的方向盤固定相連，另一端通過所述齒輪齒條轉(zhuǎn)向器和所述前軸相連；

所述方向盤轉(zhuǎn)角傳感器安裝在轉(zhuǎn)向柱上，用于獲取方向盤的轉(zhuǎn)角；

所述助力電機通過離合器與減速機構(gòu)輸入端相連，用于提供轉(zhuǎn)向助力；

所述減速機構(gòu)輸出端設(shè)置在轉(zhuǎn)向柱上；

所述車速傳感器和側(cè)向加速度傳感器安裝在汽車車身上，分別用于獲取汽車車速和汽車側(cè)向加速度；

所述前軸兩端分別與汽車的左前輪、右前輪相連；

所述左前輪輪轂電機、右前輪輪轂電機分別安裝在左前輪、右前輪上，分別用于驅(qū)動汽車的左前輪、右前輪；

所述后軸兩端分別與汽車的左后輪、右后輪相連；

所述左后輪輪轂電機、右后輪輪轂電機分別安裝在左后輪、右后輪上，分別用于驅(qū)動汽車的左后輪、右后輪；

所述轉(zhuǎn)向控制ECU分別和助力電機、方向盤轉(zhuǎn)角傳感器、車速傳感器、側(cè)向加速度傳感器、電機控制單元電氣相連，用于方向盤轉(zhuǎn)角傳感器、車速傳感器、側(cè)向加速度傳感器測得的數(shù)據(jù)控制助力電機工作，計算左前輪輪轂電機、右前輪輪轂電機、左后輪輪轂電機、右后輪輪轂電機的力矩并產(chǎn)生相應(yīng)的電流信號傳遞給所述電機控制單元；

所述電機控制單元分別和左前輪輪轂電機、右前輪輪轂電機、左后輪輪轂電機、右后輪輪轂電機、轉(zhuǎn)向控制ECU電氣相連，用于根據(jù)接受到的電流信號控制左前輪輪轂電機、右前輪輪轂電機、左后輪輪轂電機和右后輪輪轂電機工作。

如圖2所示，本實用新型還公布了一種復(fù)合轉(zhuǎn)向系統(tǒng)模式切換方法，包含如下步驟：

步驟1)，轉(zhuǎn)向控制ECU根據(jù)方向盤轉(zhuǎn)角傳感器測得的方向盤轉(zhuǎn)角和車速傳感器測得的汽車車速信號計算當(dāng)前汽車橫擺角速度：

式中：a₀＝k₁k₂(a+b)²+(k₂b-k₁a)mu²；b₀＝k₁k₂(a+b)u；a為質(zhì)心到前軸軸距；b為質(zhì)心到后軸軸距；L＝a+b；u為汽車速度；ω_r為汽車橫擺角速度；θ_sw為方向盤轉(zhuǎn)角；K_s范圍可根據(jù)駕駛員喜好選取，該范圍為0.12-0.37 1/s；k₁、k₂為前后輪側(cè)偏剛度；m為整車質(zhì)量。

步驟2)，轉(zhuǎn)向控制ECU根據(jù)當(dāng)前橫擺角速度、汽車車速、方向盤轉(zhuǎn)角和汽車側(cè)向加速度計算當(dāng)前轉(zhuǎn)向所需助力以及左前輪輪轂電機、右前輪輪轂電機、左后輪輪轂電機、右后輪輪轂電機的力矩；

步驟3)，轉(zhuǎn)向控制ECU根據(jù)左前輪輪轂電機、右前輪輪轂電機、左后輪輪轂電機、右后輪輪轂電機的力矩產(chǎn)生相應(yīng)的電流信號傳遞給電機控制單元；

步驟4)，轉(zhuǎn)向控制ECU將計算得到的橫擺角速度ω_r和預(yù)設(shè)的汽車極限橫擺角速度閾值ω_r0比較；將車速傳感器測得的汽車車速u分別和預(yù)設(shè)的汽車低速閾值u₁、預(yù)設(shè)的汽車高速閾值u₂比較；將方向盤轉(zhuǎn)角傳感器測得的方向盤轉(zhuǎn)角θ_sw和預(yù)設(shè)的方向盤轉(zhuǎn)角閾值θ_sw0比較；將側(cè)向加速度傳感器測得的汽車側(cè)向加速度a_y和預(yù)設(shè)的汽車極限側(cè)向加速度閾值a_y0比較；

步驟4.1)，當(dāng)橫擺角速度ω_r＞ω_r0時，采用四輪轉(zhuǎn)向模式1：

步驟4.1.1)，轉(zhuǎn)向控制ECU控制助力電機不工作；

步驟4.1.2)，電機控制單元控制左前輪輪轂電機和右前輪輪轂電機不工作、并根據(jù)接收到的電流信號左后輪輪轂電機和右后輪輪轂電機反向工作；

步驟4.2)，當(dāng)橫擺角速度ω_r＜ω_r0、側(cè)向加速度a_y＞a_y0時，采用四輪轉(zhuǎn)向模式2：

步驟4.2.1)，轉(zhuǎn)向控制ECU控制助力電機不工作；

步驟4.2.2)，電機控制單元根據(jù)接收到的電流信號控制左前輪輪轂電機和右前輪輪轂電機正向工作、控制左后輪輪轂電機和右后輪輪轂電機反向工作；

步驟4.3)，當(dāng)橫擺角速度ω_r＜ω_r0、側(cè)向加速度a_y＜a_y0、汽車車速u＜u₁、方向盤轉(zhuǎn)角θ_sw＞θ_sw0時，采用復(fù)合轉(zhuǎn)向模式1：

步驟4.3.1)，轉(zhuǎn)向控制ECU根據(jù)當(dāng)前轉(zhuǎn)向所需助力控制助力電機正向工作；

步驟4.3.2)，電機控制單元根據(jù)接收到的電流信號控制左前輪輪轂電機和右前輪輪轂電機正向工作、控制左后輪輪轂電機和右后輪輪轂電機正向工作；

步驟4.4)，當(dāng)橫擺角速度ω_r＜ω_r0、側(cè)向加速度a_y＜a_y0、汽車車速u＜u₁、方向盤轉(zhuǎn)角θ_sw＜θ_sw0時，采用四輪轉(zhuǎn)向模式3：

步驟4.4.1)，轉(zhuǎn)向控制ECU控制助力電機不工作；

步驟4.4.2)，電機控制單元根據(jù)接收到的電流信號控制左前輪輪轂電機和右前輪輪轂電機正向工作、控制左后輪輪轂電機和右后輪輪轂電機正向工作；

步驟4.5)，當(dāng)橫擺角速度ω_r＜ω_r0、側(cè)向加速度a_y＜a_y0、汽車車速u₁＜u＜u₂、方向盤轉(zhuǎn)角θ_sw＞θ_sw0時，采用復(fù)合轉(zhuǎn)向模式2：

步驟4.5.1)，轉(zhuǎn)向控制ECU根據(jù)當(dāng)前轉(zhuǎn)向所需助力控制助力電機正向工作；

步驟4.5.2)，電機控制單元根據(jù)接收到的電流信號控制左前輪輪轂電機和右前輪輪轂電機正向工作、控制左后輪輪轂電機和右后輪輪轂電機反向工作；

步驟4.6)，當(dāng)橫擺角速度ω_r＜ω_r0、側(cè)向加速度a_y＜a_y0、汽車車速u₁＜u＜u₂、方向盤轉(zhuǎn)角θ_sw＜θ_sw0時，采用復(fù)合轉(zhuǎn)向模式3：

步驟4.6.1)，轉(zhuǎn)向控制ECU根據(jù)當(dāng)前轉(zhuǎn)向所需助力控制助力電機正向工作；

步驟4.6.2)，電機控制單元根據(jù)接收到的電流信號控制左前輪輪轂電機和右前輪輪轂電機正向工作，并控制左后輪輪轂電機和右后輪輪轂電機不工作；

步驟4.7)，當(dāng)橫擺角速度ω_r＜ω_r0、側(cè)向加速度a_y＜a_y0、汽車車速u＞u₂、方向盤轉(zhuǎn)角θ_sw＞θ_sw0時，采用復(fù)合轉(zhuǎn)向模式4：

步驟4.7.1)，轉(zhuǎn)向控制ECU根據(jù)當(dāng)前轉(zhuǎn)向所需助力控制助力電機正向工作；

步驟4.7.2)，電機控制單元控制左前輪輪轂電機和右前輪輪轂電機不工作，并根據(jù)接收到的電流信號控制左后輪輪轂電機和右后輪輪轂電機反向工作；

步驟4.8)，當(dāng)橫擺角速度ω_r＜ω_r0、側(cè)向加速度a_y＜a_y0、汽車車速u＞u₂、方向盤轉(zhuǎn)角θ_sw＜θ_sw0時，采用電動助力轉(zhuǎn)向模式：

步驟4.8.1)，轉(zhuǎn)向控制ECU根據(jù)當(dāng)前轉(zhuǎn)向所需助力控制助力電機正向工作；

步驟4.8.2)，電機控制單元控制左前輪輪轂電機和右前輪輪轂電機不工作、控制左后輪輪轂電機和右后輪輪轂電機不工作。

式中：ω_r0優(yōu)先采用汽車穩(wěn)定工況下極限橫擺角速度；a_y0優(yōu)先采用汽車穩(wěn)定工況下極限側(cè)向加速度。

本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，除非另外定義，這里使用的所有術(shù)語(包括技術(shù)術(shù)語和科學(xué)術(shù)語)具有與本實用新型所屬領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員的一般理解相同的意義。還應(yīng)該理解的是，諸如通用字典中定義的那些術(shù)語應(yīng)該被理解為具有與現(xiàn)有技術(shù)的上下文中的意義一致的意義，并且除非像這里一樣定義，不會用理想化或過于正式的含義來解釋。

以上所述的具體實施方式，對本實用新型的目的、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本實用新型的具體實施方式而已，并不用于限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。