一种嵌套式双转子转向电机多模式转向系统及控制方法与流程

技术特征：

1.一种嵌套式双转子转向电机多模式转向系统，其特征在于，包括：

转向轴；

电磁离合器，其包括输入端和输出端；所述电磁离合器能够选择性的结合或分离输入端和输出端；所述转向轴穿过所述电磁离合器的中心通孔，并且能够带动所述输入端一同旋转；以及

嵌套式双转子转向电机，其包括：

内转子，其连接从所述电磁离合器穿出的转向轴；

外转子，其一端连接所述电磁离合器的输出端；并且所述外转子的另一端驱动转向器；

ECU，其电连接所述双转子转向电机和电磁离合器；

其中，第一模式，ECU控制电磁离合器分离，ECU控制内转子形成路感反馈阻力转矩；同时ECU控制外转子输出转向转矩，驱动转向器进行转向；

第二模式，ECU控制电磁离合器结合，ECU控制外转子输出助力转矩，助力转矩与转向轴施加的转矩相耦合从而驱动转向器进行转向；

第三模式，当所述双转子转向电机故障，ECU控制电磁离合器结合，转向轴施加的转矩通过内转子和外转子成为整体回转体驱动转向器进行转向。

2.如权利要求1所述的嵌套式双转子转向电机多模式转向系统，其特征在于，所述电磁离合器还包括：

磁轭，其固定在所述输入端的外周缘上，所述磁轭内开设第一容置空间；

线圈，其布设在所述第一容置空间中，用于通电产生电磁力；以及

衔铁，其套设在所述输入端远离磁轭的一端，所述衔铁在电磁吸引力作用下能够向磁轭滑动；

多个主动摩擦片，其通过花键配合可滑动设置在所述输入端上；

多个从动摩擦片，其交替设置在所述主动摩擦片之间，并通过花键配合可滑动设置在所述输出端上；

所述输入端设置内花键，所述转向轴设置外花键，所述输入端和转向轴通过花键配合；

所述输出端通过法兰与外转子固定连接；

其中，主动摩擦片和从动摩擦片布设在所述衔铁和磁轭之间，当衔铁在电磁力作用下向磁轭滑动至使主动摩擦片和从动摩擦片压紧时，电磁离合器结合。

3.如权利要求2所述的嵌套式双转子转向电机多模式转向系统，其特征在于，所述法兰为由外连接盘和转子连接盘构成的一体式结构，所述外连接盘与所述输出端固定连接；所述转子连接盘与所述外转子花键连接；

其中，法兰上开设中心光孔，所述转向轴伸出电磁离合器的一端穿过中心光孔后与所述内转子花键连接。

4.如权利要求3所述的嵌套式双转子转向电机多模式转向系统，其特征在于，所述嵌套式双转子转向电机还包括：

外壳，其内具有第二容置空间；

定子，其固定在所述外壳内表面上；

定子励磁绕组，其固定在所述定子上，通以电流用以产生磁场；

外转子，其为中空圆筒状并可旋转的设置在所述第二容置空间内，并且外转子内侧和外侧上设置永磁体；

内转子，其可旋转的设置在所述外转子的中空圆筒中；

电枢绕组，其安装在所述内转子上；

电机输出轴，其一端与外转子连接，用于输出所述嵌套式双转子转向电机的转矩。

5.如权利要求4所述的嵌套式双转子转向电机多模式转向系统，其特征在于，所述外转子包括主体与端盖，主题和端盖配合处具有多个圆弧梯形凹槽齿，所述凹槽齿径向近圆心端尺寸小于远圆心端；

所述端盖上加工有与圆弧梯形凹槽数量相同且相互配合的圆弧梯形凸起齿，所述凸起齿在径向近圆心端尺寸小于远圆心端；

其中，所述凹槽齿的齿跟平面加工有圆环弧状凹槽，所述凸起齿的齿定平面加工有与所述凹槽配合的圆环弧状凸起。

6.如权利要求1-5中任一项所述的嵌套式双转子转向电机多模式转向系统，其特征在于，还包括：

第一万向节，其输入端与所述电机输出轴的另一端连接；

转向传动轴，其输入端连接所述第一万向节的输出端；

第二万向节，其输入端连接所述转向传动轴的输出端；

转向器，其输入端连接第二万向节的输出端；

转矩传感器，其用于检测方向盘的转矩；

转角传感器，其用于检测方向盘的转角；

所述转矩传感器和转角传感器集合成传感器模块，所述传感器模块固定在所述转向轴上并与ECU连接。

7.一种嵌套式双转子转向电机多模式转向系统的控制方法，包括权利要求1-6中任一项所述的嵌套式双转子转向电机多模式转向系统，其特征在于，包括：

ECU读取双转子转向电机的自检信号和车速信号；

当自检信号异常时，ECU执行所述第三模式；

当自检信号正常，车速不小于预设车速，ECU执行所述第二模式；车速小于预设车速，ECU执行所述第一模式。

8.如权利要求7所述的嵌套式双转子转向电机多模式转向系统的控制方法，其特征在于，所述第一模式包括：

ECU读取转向盘转角δ_h、车速u；

控制电磁离合器断电，外转子与内转子独立转动；

嵌套式双转子转向电机的外转子输出转角值δ：

$\mathrm{\δ}={\mathrm{\δ}}_h\×\frac{i_0}{i}$

其中，i为角传动比，i₀是转向器角传动比；i为ECU根据MAP图计算的角传动比i；

控制内转子输出电磁制动转矩，给予驾驶员驾驶路感反馈；

$T=m\·\frac{u^{2}b}{i\×i_0\×l^2}\·\mathrm{\δ}\·{\mathrm{\σ}}_x$

其中，m是汽车质量；b是质心到后轴的距离；l是汽车轴距；σ_x是车轮主销后倾拖距。

9.如权利要求8所述的嵌套式双转子转向电机多模式转向系统的控制方法，其特征在于，所述第二模式包括：

ECU读取转向盘转角δ_h、转矩T_h和车速u，控制电磁离合器通电，内转子和外转子成为整体回转体；

控制外转子输出电机助力转矩T_a，所述电机助力转矩与转向轴施加的转矩相耦合从而驱动转向器进行转向；

T_a＝K_T×I

其中，K_T为电机力矩常数；I为绕组电流。

10.如权利要求9所述的嵌套式双转子转向电机多模式转向系统的控制方法，其特征在于，所述第三模式包括：

ECU控制电磁离合器通电，内转子和外转子成为整体回转体；

驾驶员操纵转向盘，直接传递至转向器，完成转向。