本發(fā)明屬于涉及冗余線控轉(zhuǎn)向和輔助驅(qū)動集成系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其涉及一種車輛冗余線控轉(zhuǎn)向和輔助驅(qū)動的集成系統(tǒng)及其控制方法。

背景技術(shù)：

1、傳統(tǒng)的汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)通常采用機械液壓助力或全電子助力的方式實現(xiàn)轉(zhuǎn)向。然而，隨著電動汽車和混合動力汽車的發(fā)展，對車輛的能源利用效率和安全性的要求越來越高。傳統(tǒng)的線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)雖然可以實現(xiàn)精確的轉(zhuǎn)向控制，但在線控轉(zhuǎn)向電機發(fā)生故障時，可能導致車輛失去轉(zhuǎn)向能力，從而危及行車安全。

2、此外，隨著電動汽車技術(shù)的進步，如何在保證車輛動力性能的同時，提高能源利用效率成為了一個重要的課題。在車輛的制動和滑行過程中，通過能量回收系統(tǒng)將制動能量轉(zhuǎn)化為電能存儲起來，可以有效提升整車的續(xù)航里程。然而，現(xiàn)有的能量回收系統(tǒng)在實際應(yīng)用中仍存在一些局限性，如能量回收效率不高、系統(tǒng)復雜度較高等問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種車輛冗余線控轉(zhuǎn)向和輔助驅(qū)動的集成系統(tǒng)及其控制方法。

2、本發(fā)明通過車輛冗余線控轉(zhuǎn)向和輔助驅(qū)動的集成系統(tǒng)，利用輔助電機與電磁離合器的耦合模式切換，解決了傳統(tǒng)線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在線控轉(zhuǎn)向電機故障時的安全性問題，并通過優(yōu)化驅(qū)動電機和輔助電機的工作模式，在不同的行駛工況下提高能源利用效率。此外，該系統(tǒng)還能夠通過輔助電機實現(xiàn)制動及滑動能量回收，進一步提高能源的綜合利用效率。

3、注意，這些目的的記載并不妨礙其他目的的存在。本發(fā)明的一個方式并不需要實現(xiàn)所有上述目的。可以從說明書、附圖、權(quán)利要求書的記載中抽取上述目的以外的目的。

4、本發(fā)明是通過以下技術(shù)手段實現(xiàn)上述技術(shù)目的的。

5、一種車輛冗余線控轉(zhuǎn)向和輔助驅(qū)動的集成系統(tǒng)，包括轉(zhuǎn)向機構(gòu)、驅(qū)動機構(gòu)、線控轉(zhuǎn)向電機、輔助電機、第一電磁離合器、第二電磁離合器、儲能機構(gòu)、vcu、檢測機構(gòu)和轉(zhuǎn)向軸；

6、所述線控轉(zhuǎn)向電機通過第一轉(zhuǎn)向減速器和轉(zhuǎn)向機構(gòu)連接，用于使車輪轉(zhuǎn)動；

7、所述驅(qū)動機構(gòu)包括驅(qū)動電機、主傳動軸和半軸，所述驅(qū)動電機與主傳動軸輸入端相連，主傳動軸的輸出端與半軸連接，所述半軸的兩端分別與兩側(cè)車輪的輪轂連接；；所述輔助電機通過第二轉(zhuǎn)向減速器和轉(zhuǎn)向機構(gòu)連接，第一電磁離合器安裝在輔助電機和第二轉(zhuǎn)向減速器之間，第一電磁離合器用于控制輔助電機與轉(zhuǎn)向機構(gòu)的耦合；輔助電機通過行星齒輪機構(gòu)和主傳動軸連接，第二電磁離合器安裝在輔助電機和行星齒輪機構(gòu)之間，第二電磁離合器用于控制輔助電機與驅(qū)動電機的耦合；

8、所述儲能機構(gòu)分別與輔助電機和驅(qū)動電機連接；

9、所述檢測機構(gòu)與轉(zhuǎn)向軸的輸出端相連，用于收集轉(zhuǎn)角信號和扭矩信號，并傳輸至vcu，轉(zhuǎn)向軸的輸入端與方向盤連接；

10、所述vcu分別與線控轉(zhuǎn)向電機、輔助電機、驅(qū)動電機、第一電磁離合器、第二電磁離合器和檢測機構(gòu)連接，vcu實時監(jiān)測線控轉(zhuǎn)向電機的運行狀態(tài)以及驅(qū)動力矩需求tr，控制第一電磁離合器、第二電磁離合器的連接或斷開，來實現(xiàn)工作模式的切換。

11、上述方案中，所述工作模式包括冗余安全轉(zhuǎn)向模式、輔助驅(qū)動模式和能量回收模式；

12、所述vcu實時監(jiān)測驅(qū)動力矩需求tr和線控轉(zhuǎn)向電機自檢數(shù)據(jù)，并處理數(shù)據(jù)；所述vcu判斷線控轉(zhuǎn)向電機是否出現(xiàn)故障；

13、若所述線控轉(zhuǎn)向電機出現(xiàn)故障則執(zhí)行冗余安全轉(zhuǎn)向模式，所述vcu控制所述第一電磁離合器連接，所述第二電磁離合器斷開，所述輔助電機執(zhí)行電動模式，提供轉(zhuǎn)向助力；

14、若所述線控轉(zhuǎn)向電機未出現(xiàn)故障，則初步進行驅(qū)動力矩需求tr判定，若tr>0，則執(zhí)行輔助驅(qū)動模式；若tr≤0，則執(zhí)行能量回收模式；

15、若執(zhí)行輔助驅(qū)動模式，則再次進行驅(qū)動力矩需求tr判定，若tr≤ta，則執(zhí)行勻速驅(qū)動模式，所述vcu控制所述第一電磁離合器斷開，所述第二電磁離合器斷開，所述vcu控制所述輔助電機停止工作，所述驅(qū)動電機單獨提供驅(qū)動力矩；若tr>ta,則執(zhí)行加速驅(qū)動模式，所述vcu控制所述第一電磁離合器斷開，所述第二電磁離合器連接，所述輔助電機執(zhí)行輔助驅(qū)動模式，所述驅(qū)動電機和所述輔助電機協(xié)同提供驅(qū)動力矩；

16、若執(zhí)行能量回收模式，則所述vcu控制所述第一電磁離合器斷開，所述第二電磁離合器連接，所述vcu控制所述輔助電機反轉(zhuǎn)，提供反向力矩，實現(xiàn)發(fā)電；所述vcu控制所述驅(qū)動電機停止工作。

17、上述方案中，所述驅(qū)動機構(gòu)還包括主減速器和差速器；所述主傳動軸的輸出端與所述差速器的輸入端相連，用于傳遞驅(qū)動力矩，差速器的輸出端與半軸連接；所述主減速器與所述主傳動軸連接。

18、上述方案中，所述轉(zhuǎn)向機構(gòu)包括梯形臂、轉(zhuǎn)向橫拉桿、第一齒輪齒條機構(gòu)和第二齒輪齒條機構(gòu)；

19、所述轉(zhuǎn)向橫拉桿的兩端分別連接有梯形臂，梯形臂分別通過轉(zhuǎn)向節(jié)與半軸連接；

20、所述線控轉(zhuǎn)向電機通過第一轉(zhuǎn)向減速器和第一齒輪齒條機構(gòu)的輸入端連接，第一齒輪齒條機構(gòu)的輸出端與轉(zhuǎn)向橫拉桿連接，將線控轉(zhuǎn)向電機的力矩傳遞到轉(zhuǎn)向橫拉桿，用于使車輪轉(zhuǎn)動；

21、所述輔助電機通過第二轉(zhuǎn)向減速器和第二齒輪齒條機構(gòu)的輸入端連接，第二齒輪齒條機構(gòu)的輸出端與轉(zhuǎn)向橫拉桿連接，將輔助電機的力矩傳遞到轉(zhuǎn)向橫拉桿，用于使車輪轉(zhuǎn)動。

22、上述方案中，所述行星齒輪機構(gòu)的太陽輪與輔助電機連接，將行星架固定，行星齒輪機構(gòu)的外齒圈與主傳動軸通過齒輪嚙合連接。

23、上述方案中，所述儲能機構(gòu)包括逆變器和電源；所述逆變器置于所述輔助電機與所述電源之間，所述逆變器用于將能量回收時產(chǎn)生的交流電轉(zhuǎn)換為直流電儲存在電源中，逆變器還與驅(qū)動電機連接，用于在需要時將電源的直流電轉(zhuǎn)換為交流電供給驅(qū)動電機使用。

24、一種根據(jù)所述的車輛冗余線控轉(zhuǎn)向和輔助驅(qū)動的集成系統(tǒng)的控制方法，包括以下步驟：

25、所述vcu實時監(jiān)測線控轉(zhuǎn)向電機的運行狀態(tài)以及驅(qū)動力矩需求tr；

26、所述vcu根據(jù)線控轉(zhuǎn)向電機是否出現(xiàn)故障，以及驅(qū)動力矩需求tr，通過控制第一電磁離合器、第二電磁離合器的連接或斷開，來實現(xiàn)冗余安全轉(zhuǎn)向模式、輔助驅(qū)動模式和能量回收模式的切換。

27、上述方案中，冗余安全轉(zhuǎn)向模式包括以下步驟：

28、若所述vcu判斷線控轉(zhuǎn)向電機出現(xiàn)故障則執(zhí)行冗余安全轉(zhuǎn)向模式；所述vcu控制所述第一電磁離合器連接，所述第二電磁離合器斷開，所述輔助電機執(zhí)行電動模式，提供轉(zhuǎn)向助力。

29、上述方案中，輔助驅(qū)動模式包括以下步驟：

30、若所述vcu判斷線控轉(zhuǎn)向電機未出現(xiàn)故障，則初步進行驅(qū)動力矩需求tr判定，若tr>0，則執(zhí)行輔助驅(qū)動模式，則再次進行驅(qū)動力矩需求tr判定，若tr≤ta，則執(zhí)行勻速驅(qū)動模式，所述vcu控制所述第一電磁離合器斷開，所述第二電磁離合器斷開，所述vcu控制所述輔助電機停止工作，所述驅(qū)動電機單獨提供驅(qū)動力矩；若tr>ta,則執(zhí)行加速驅(qū)動模式，所述vcu控制所述第一電磁離合器斷開，所述第二電磁離合器連接，所述輔助電機執(zhí)行輔助驅(qū)動模式，所述驅(qū)動電機和所述輔助電機協(xié)同提供驅(qū)動力矩。

31、上述方案中，能量回收模式包括以下步驟：

32、若tr≤0，則執(zhí)行能量回收模式；若執(zhí)行能量回收模式，則所述vcu控制所述第一電磁離合器斷開，所述第二電磁離合器連接，所述vcu控制所述輔助電機反轉(zhuǎn)，提供反向力矩，實現(xiàn)發(fā)電；所述vcu控制所述驅(qū)動電機停止工作。

33、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

34、本發(fā)明集成線控轉(zhuǎn)向和驅(qū)動系統(tǒng)，并利用輔助電機與電磁離合器的耦合模式切換，解決了傳統(tǒng)線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在線控轉(zhuǎn)向電機故障時的安全性問題，同時提高了車輛在不同工況下的能源利用效率。本發(fā)明在線控轉(zhuǎn)向電機發(fā)生故障時，系統(tǒng)能夠自動切換到冗余模式，通過輔助電機提供轉(zhuǎn)向助力，確保車輛仍然具有可靠的轉(zhuǎn)向能力。此外，在不同的行駛條件下，系統(tǒng)可以根據(jù)實際需求優(yōu)化輔助電機的工作模式，當需要額外扭矩或加速時，輔助電機與驅(qū)動電機協(xié)同工作以提高驅(qū)動力矩；而在勻速行駛或低扭矩需求時，輔助電機退出工作，節(jié)約能源。在車輛制動或滑行過程中，系統(tǒng)能夠通過輔助電機實現(xiàn)制動能量回收，將制動能量轉(zhuǎn)化為電能存儲起來，進一步提高能源的綜合利用率。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)更加安全、高效的車輛轉(zhuǎn)向和驅(qū)動，適用于現(xiàn)代電動汽車的應(yīng)用需求。

35、注意，這些效果的記載不妨礙其他效果的存在。本發(fā)明的一個方式并不一定必須具有所有上述效果。可以從說明書、附圖、權(quán)利要求書等的記載顯而易見地看出并抽出上述以外的效果。