清华大学：智能驾驶背景下转向系统发展趋势报告（39页）.pdf

1、智能驾驶背景下转向系统发展趋势1、乘用车智能转向系统2、商用车智能转向系统 3、人机共享转向控制4、智能避撞系统5、小结附、EPS相关技术汇报提纲 21、乘用车智能转向系统 1.1 电动助力转向系统1.1.1 EPS结构示意图1.1.2 EPS工作原理ECU转矩电流电动机转矩传感器转向轴齿轮齿条转向器减速机构车速31、乘用车智能转向系统 1.3 EPS发展趋势面向汽车智能化的电动助力转向系统解决方案：1-D T(u)电机力矩 EPS转向系sy统stem电机力矩 实E际P 系统助力表 systemEPS转向系统轨迹规划/路径 跟踪问题目标转向角转角伺服控制器控制器路感问题驾驶员操纵 力矩PID(

2、s)1-D T(u)控制器神经肌肉 系统自动驾驶 模式电动助力 模式驾驶员目标 转角实际转向角目标转向角助力表PID(s)41、乘用车智能转向系统1.2 前轮主动转向系统 AFS结构示意图1.2.1 AFS结构及工作原理转向柱行星架电机 输出轴方向盘输入轴行星齿轮A行星齿轮B转向齿条51、乘用车智能转向系统 1.2 前轮主动转向系统1.2.1 AFS结构及工作原理 AFS作用及工作原理可变传动 比i执行电机实际车辆方向盘驾驶员参考车辆 模型+*+控制器y+modifyyreff*hTh6转向驱动电机2左转向拉杆及转向轮齿轮齿条2齿轮齿条1右转向拉杆 及转向轮转向驱动电机1方向盘1.2.2 AF

3、S关键技术 转角叠加电机与方向盘的力解耦：转角 叠加电机对转向手感的干扰抑制 随速变传动比技术：保证低速转向轻便 和高速转向稳定1、乘用车智能转向系统 基于主动转向的车辆稳定性控制技术：车辆运动跟随驾驶员意图的同时保证动 力学稳定性1.2.3 前轮独立主动转向系统 结构复杂 轮胎磨损 失效保护行星齿轮机构1行星齿轮机构271、乘用车智能转向系统 1.3 线控转向系统1.3.1 SBW结构及工作原理8 线控转向系统的理想路感设计高精度 路感模拟 路面不平导致的的路感波动抑制 线控转向系统的前轮转角伺服控制 线控转向系统的冗余设计：传感器冗余/控制器冗余/执行器冗余1、乘用车智能转向系统 驾驶员

4、控制器 转向交互 线控转向系统的个性化路感风格 设计 基于线控转向系统的人机共驾解 决方案1.3.2 线控转向系统的关键技术 1.3.3 线控转向系统的发展趋势驾驶辅助 系统目标驾驶员目标车-路系统91.4 后轮主动转向系统1.4.1 后轮转向系统的工作原理 后轮主动转向系统的结构示意图左转向横拉杆 右转向横拉杆1、乘用车智能转向系统 副车架 后轮主动转向系统的三种工作模式转向驱动电机 转向丝杠逆相位转向零相位转向同相位转向右转向节左转向节低速高速中速101.4.2 后轮主动转向系统的关键技术 前轮/后轮转向角度比设计 低速行驶的转弯灵活性和高速行 驶的方向稳定性控制策略 基于主动后轮转向的车

5、辆动力学 稳定性控制1.4.3 后轮独立主动转向系统 两后轮协调转向，可提高车辆行 驶稳定性 两后轮反向张开或内收，可产生 一定的制动作用1、乘用车智能转向系统 推杆转向节连接球头滚珠丝杠机构齿轮减速器车架连接 球头驱动电机后桥半轴电动伸缩臂i111.5 差速转向/差动转向 低速大转角转弯可能有困难；轮胎磨损困难严重；高速修正汽车行驶方向，改善稳 定性有作用。1、乘用车智能转向系统 Mz/o oT/v12在市内街区由于与非自动驾驶汽车并存，发 生交通事故可能性较高。如何解决事故（尤 其是人身事故）的责任认定问题，从法律法 规层面来看还非常困难在非公共区域内能够按照自主制定的规则应 对，测试和运

6、营相对较容易在开放性道路上，则需要建立诸如“专用车 道”等公共规则2、商用车智能转向系统 2.1 商用车自动驾驶需求更加迫切、进程或更快较好的自动驾驶应用基础带来诸多好处提高道路安全性；优化交通流量；降低燃油消耗；自动驾驶的需求解决驾驶员不足。从长时间驾驶中解放出 来，以及应对“收发订单”等追加业务操作在感知到危险情况下瞬间调整行进方向以确 保安全性系统成本由用户承担 能够促成削减运输过程中的人工成本，节省下来的这部分就可以填补到高额的系统成本面临的课题作为“不会发生碰撞事故的汽车”提供更加 安全的驾驶环境帮助弱势群体（高龄者、残障人士）的出行法律法规系统成本乘用车商用车13上 新一代的年轻驾