一種用于汽車驅動橋的差矩助力轉向系統及其控制方法與流程

本發明屬于汽車技術領域，具體講是一種用于汽車驅動橋的差矩助力轉向系統及其控制方法。

背景技術：

汽車轉向系統是一套用來改變或恢復汽車行駛方向的專設機構，其作用是保證汽車能夠按照駕駛員的意志而進行轉向行駛，汽車轉向系統的性能將直接影響到車輛的操縱穩定性和安全性。目前普遍采用助力轉向系統提高汽車的轉向性能，助力轉向系統是一套兼用駕駛員體力和外來動力為轉向能源的轉向系統，是為了滿足人們對駕駛輕便性的要求而產生的。當駕駛員操作車輛轉向時，在助力轉向系統的作用下，駕駛員只需要對轉向盤施加較小的力，就能夠使車輛完成轉向。助力轉向系統使駕駛變的更加簡單和輕松，并且讓車輛反應更加敏捷，同時也在一定程度上提高了車輛的安全性。

現在常見的助力轉向系統主要有機械液壓助力轉向系統、電子液壓助力轉向系統和電動助力轉向系統，這些助力轉向系統無一例外都需要以發動機作為動力源。機械液壓助力轉向系統的助力特性無法調節，且無論車輛是否轉向其油泵均處在工作狀態，能耗較高；電子液壓助力轉向系統在機械液壓助力轉向系統的基礎上增設電子控制裝置，通過電動機驅動油泵，降低了能耗，并可以實現對助力特性的調節，同時滿足車輛高速和低速時的助力要求，但是仍無法徹底解決液壓助力轉向系統的缺點，并且因為在原有的液壓助力轉向系統上增加了電子控制系統，使其結構更加復雜；電動助力轉向系統由電動機直接提供轉向助力，且電動機僅在車輛轉向時工作，減少了能量消耗，電動助力轉向系統還可以改善車輛的轉向助力特性，并具有零件少、質量輕、結構緊湊和易于匹配等優點。

技術實現要素：

本發明的目的是提出一種用于汽車驅動橋的差矩助力轉向系統及其控制方法，當駕駛員轉動轉向盤時，利用與驅動橋左右半軸連接的輔助電機和左右兩側驅動車輪上的制動器，使左右兩側驅動車輪具有不同的驅動力矩或制動力矩，并使車輛產生一個輔助駕駛員轉向的橫擺力矩，從而減小駕駛員施加在轉向盤上的力，實現差矩助力轉向，并為駕駛員提供較好的轉向手感。本發明具有與上述電動助力轉向系統相似的優點，同時可以進一步降低助力轉向系統的能耗，使車輛具有更好的安全性、舒適性、操縱穩定性和動力性，并有望實現更多擴展功能。

本發明所采用的技術方案是一種用于汽車驅動橋的差矩助力轉向系統，主要包括：執行機構、檢測機構、工作模式選擇單元和電子控制單元。

所述差矩助力轉向系統可以用于前驅汽車的前驅動橋或后驅汽車的后驅動橋，若用于前驅汽車的前驅動橋，應保證車輛前輪主銷偏距為正值；

所述執行機構包括輔助電機、電機齒輪、電磁離合器、半軸齒輪、電池和制動器；所述輔助電機通過所述電磁離合器和一對嚙合的所述電機齒輪和所述半軸齒輪與驅動橋的半軸連接；所述輔助電機既可以用做發電機又可以用做電動機；所述輔助電機包括第一輔助電機和第二輔助電機；所述第一輔助電機和所述第二輔助電機的結構相同大小相等；所述第一輔助電機用于為驅動橋的左半軸提供阻力矩和驅動力矩；所述第二輔助電機用于為驅動橋的右半軸提供阻力矩和驅動力矩；所述輔助電機應保證，駕駛員轉動轉向盤，所述差矩助力轉向系統工作時，在多數工況下，所述差矩助力轉向系統僅控制驅動橋一側的所述輔助電機作為發電機工作提供的阻力矩使兩側驅動車輪產生的力矩差值，可以實現差矩助力轉向，并為駕駛員提供較好的轉向手感；所述電機齒輪包括第一電機齒輪和第二電機齒輪；所述第一電機齒輪和所述第二電機齒輪的結構相同大小相等；所述電磁離合器包括第一電磁離合器和第二電磁離合器；所述第一電磁離合器和所述第二電磁離合器的結構相同大小相等；所述第一電磁離合器一端與所述第一輔助電機的轉軸連接，另一端與所述第一電機齒輪連接；所述第二電磁離合器一端與所述第二輔助電機的轉軸連接，另一端與所述第二電機齒輪連接；所述電磁離合器用于，在車速超過車速設定值(如車速＞60km/h)時，即所述差矩助力轉向系統不需要為駕駛員提供轉向助力時，切斷所述輔助電機與所述電機齒輪間的動力傳輸，避免所述輔助電機高速空轉；所述電磁離合器的初始狀態為接合狀態；所述半軸齒輪包括第一半軸齒輪和第二半軸齒輪；所述第一半軸齒輪和所述第二半軸齒輪的結構相同大小相等；所述第一半軸齒輪安裝在驅動橋的左半軸上；所述第一半軸齒輪與所述第一電機齒輪嚙合；所述第二半軸齒輪安裝在驅動橋的右半軸上；所述第二半軸齒輪與所述第二電機齒輪嚙合；所述電池用于存儲所述輔助電機發出的電能，并為所述輔助電機提供電能；所述制動器包括第一制動器和第二制動器；所述第一制動器和所述第二制動器的結構相同大小相等；所述第一制動器為驅動橋左側車輪上的制動器；所述第二制動器為驅動橋右側車輪上的制動器；所述制動器用于，在少數工況下，所述差矩助力轉向系統僅控制驅動橋一側的所述輔助電機作為發電機工作提供的阻力矩使兩側驅動車輪產生的力矩差值，不能實現差矩助力轉向或不能為駕駛員提供較好的轉向手感時，配合所述輔助電機工作，對一側車輪施加一定的制動力，以增大兩側驅動車輪的力矩差值；

所述檢測機構包括轉向盤轉角傳感器、轉向盤轉矩傳感器、轉速傳感器、電壓傳感器和電流傳感器；所述轉向盤轉角傳感器安裝在轉向系統的轉向軸上，用于測量轉向盤轉角的大小和方向，并將轉向盤轉角信息傳送到所述電子控制單元；所述轉向盤轉矩傳感器安裝在轉向系統的轉向軸上，用于測量轉向軸上轉矩的大小和方向，即駕駛員作用在轉向盤上的力矩的大小和方向，并將轉向盤轉矩信息傳送到所述電子控制單元；所述轉速傳感器包括第一轉速傳感器、第二轉速傳感器、第三轉速傳感器和第四轉速傳感器；所述第一轉速傳感器、所述第二轉速傳感器、所述第三轉速傳感器和所述第四轉速傳感器分別用于測量左側驅動車輪、右側驅動車輪、左側非驅動車輪和右側非驅動車輪的轉速，并將輪速信息傳送到所述電子控制單元；所述電壓傳感器用于測量所述電池的端電壓，并將電池電壓信息傳送到所述電子控制單元；所述電流傳感器用于測量所述電池的充放電電流，并將電池電流信息傳送到所述電子控制單元；

所述工作模式選擇單元用于供駕駛員選擇所述差矩助力轉向系統不同的工作模式，并將工作模式信息傳送到所述電子控制單元，所述電子控制單元將根據不同的工作模式對所述差矩助力轉向系統的控制策略進行調整；所述工作模式包括四種模式：節能模式、平衡模式、性能模式和自動模式；當所述差矩助力轉向系統為所述節能模式時，所述電子控制單元將優先考慮使驅動橋一側的所述輔助電機作為發電機工作，同時另一側的所述輔助電機空轉，利用所述輔助電機發電時的阻力矩使兩側驅動車輪具有不同的驅動力矩或制動力矩，實現差矩助力轉向，并為駕駛員提供較好的轉向手感，如果僅控制驅動橋一側的所述輔助電機作為發電機工作提供的阻力矩使兩側驅動車輪產生的力矩差值，不能實現差矩助力轉向或不能為駕駛員提供較好的轉向手感，再控制所述制動器配合所述輔助電機工作，利用一側所述制動器對車輪施加一定的制動力，以增大兩側驅動車輪的力矩差值，此時作為發電機工作的所述輔助電機對半軸施加的阻力矩為第一阻力矩；所述第一阻力矩為所述輔助電機在當前工況下所能提供的最大阻力矩；當所述差矩助力轉向系統為所述平衡模式時，所述電子控制單元將控制驅動橋一側的所述輔助電機作為發電機工作，同時控制另一側的所述輔助電機作為電動機工作，利用一側所述輔助電機發電時的阻力矩和另一側所述輔助電機提供的驅動力矩，使兩側驅動車輪具有不同的驅動力矩或制動力矩，實現差矩助力轉向，并為駕駛員提供較好的轉向手感，此時作為發電機工作的所述輔助電機對半軸施加的阻力矩和作為電動機工作的所述輔助電機對半軸施加的驅動力矩近似相等；當所述差矩助力轉向系統為所述性能模式時，所述電子控制單元將優先考慮使驅動橋一側的所述輔助電機作為電動機工作，同時另一側的所述輔助電機空轉，利用所述輔助電機提供的驅動力矩使兩側驅動車輪具有不同的驅動力矩，實現差矩助力轉向，并為駕駛員提供較好的轉向手感，如果僅控制驅動橋一側的所述輔助電機作為電動機工作提供的驅動力矩使兩側驅動車輪產生的驅動力矩差值，不能實現差矩助力轉向或不能為駕駛員提供較好的轉向手感，再控制驅動橋另一側的所述輔助電機作為發電機工作，配合作為電動機工作的所述輔助電機，對另一側半軸施加一定的阻力矩，以增大兩側驅動車輪的力矩差值，此時作為電動機工作的所述輔助電機對半軸施加的驅動力矩為第一驅動力矩；所述第一驅動力矩為所述輔助電機在當前工況下所能提供的最大驅動力矩；當所述差矩助力轉向系統為所述自動模式時，所述電子控制單元將綜合考慮接收到的信息，控制所述輔助電機和所述制動器工作，在保證所述差矩助力轉向系統高效節能的前提下，使車輛具有較好的轉向手感，并提高車輛的安全性、舒適性、操縱穩定性和動力性，同時使所述電池的soc維持在一個合理的范圍內(如40％＜soc＜70％)；所述差矩助力轉向系統的默認模式為所述自動模式；當所述差矩助力轉向系統為所述平衡模式或所述性能模式時，如果所述電池的soc低于soc設定值(如soc＜20％)，所述電子控制單元將對所述工作模式進行干預，并將其切換為所述自動模式；

所述電子控制單元包括輸入模塊、運算模塊、工作模式控制模塊、電磁離合器控制模塊、輔助電機控制模塊、制動器控制模塊和輸出模塊；所述電子控制單元根據所述工作模式信息、所述轉向盤轉角信息、所述轉向盤轉矩信息、所述輪速信息、所述電池電壓信息和所述電池電流信息控制所述工作模式的切換和所述電磁離合器、所述輔助電機和所述制動器工作，使左右兩側驅動車輪具有不同的驅動力矩或制動力矩，實現差矩助力轉向，并為駕駛員提供較好的轉向手感；所述輸入模塊接收所述工作模式信息、所述轉向盤轉角信息、所述轉向盤轉矩信息、所述輪速信息、所述電池電壓信息和所述電池電流信息，并將信息傳送到所述運算模塊；所述運算模塊首先根據所述電池電壓信息和所述電池電流信息生成電池soc信息；并根據所述電池soc信息，判斷所述電池的soc是否低于soc設定值(如soc＜20％)；其次根據所述輪速信息計算出當前車速、第一輔助電機轉速和第二輔助電機轉速；并根據所述車速，判斷當前車速是否等于零；若當前車速不等于零，則判斷當前車速是否超過車速設定值(如車速＞60km/h)；再次根據所述轉向盤轉角信息、所述轉向盤轉矩信息、所述輪速信息和所述車速，計算出左右車輪的目標力矩差值；最后根據所述工作模式信息、所述轉向盤轉角信息、所述轉向盤轉矩信息、所述輪速信息、所述電池電壓信息、所述電池電流信息、所述電池soc信息、所述車速、所述第一輔助電機轉速、所述第二輔助電機轉速和所述目標力矩差值，計算出所述第一輔助電機和所述第二輔助電機的阻力矩或驅動力矩和所述第一制動器和所述第二制動器的制動力矩；所述運算模塊將判定結果和計算結果傳送到所述工作模式控制模塊、所述電磁離合器控制模塊、所述輔助電機控制模塊和所述制動器控制模塊；當為所述節能模式時，所述運算模塊將計算出所述第一輔助電機或所述第二輔助電機的第一阻力矩；所述第一阻力矩為所述輔助電機在當前工況下所能提供的最大阻力矩；并判斷是否需要所述制動器工作，即判斷所述目標力矩差值是否大于所述第一阻力矩；若需要所述制動器工作，即所述目標力矩差值大于所述第一阻力矩，此時僅控制驅動橋一側的所述輔助電機作為發電機工作提供的阻力矩不能使兩側驅動車輪的力矩差值等于所述目標力矩差值，所述運算模塊將計算出所述第一制動器或所述第二制動器的制動力矩；若不需要所述制動器工作，即所述目標力矩差值小于等于所述第一阻力矩，此時僅控制驅動橋一側的所述輔助電機作為發電機工作提供的阻力矩可以使兩側驅動車輪的力矩差值等于所述目標力矩差值，所述運算模塊將計算出所述第一輔助電機或所述第二輔助電機的阻力矩；當為所述平衡模式時，驅動橋兩側的所述輔助電機同時工作，一側所述輔助電機作為發電機工作，同時另一側所述輔助電機作為電動機工作，且作為發電機工作的所述輔助電機對半軸施加的阻力矩和作為電動機工作的所述輔助電機對半軸施加的驅動力矩近似相等，所述運算模塊將計算出所述第一輔助電機和所述第二輔助電機的阻力矩或驅動力矩；當為所述性能模式時，所述運算模塊將計算出所述第一輔助電機或所述第二輔助電機的第一驅動力矩；所述第一驅動力矩為所述輔助電機在當前工況下所能提供的最大驅動力矩；并判斷是否需要兩側所述輔助電機同時工作，即判斷所述目標力矩差值是否大于所述第一驅動力矩；若需要兩側所述輔助電機同時工作，即所述目標力矩差值大于所述第一驅動力矩，此時僅控制驅動橋一側的所述輔助電機作為電動機工作提供的驅動力矩不能使兩側驅動車輪的力矩差值等于所述目標力矩差值，所述運算模塊將計算出另一側所述輔助電機的阻力矩；若不需要兩側所述輔助電機同時工作，即所述目標力矩差值小于等于所述第一驅動力矩，此時僅控制驅動橋一側的所述輔助電機作為電動機工作提供的驅動力矩可以使兩側驅動車輪的力矩差值等于所述目標力矩差值，所述運算模塊將計算出所述第一輔助電機或所述第二輔助電機的驅動力矩；當為所述自動模式時，所述運算模塊將綜合考慮接收到的信息，計算出所述第一輔助電機和所述第二輔助電機的阻力矩或驅動力矩和所述第一制動器和所述第二制動器的制動力矩，在保證所述差矩助力轉向系統高效節能的前提下，使車輛具有較好的轉向手感，并提高車輛的安全性、舒適性、操縱穩定性和動力性，同時使所述電池的soc維持在一個合理的范圍內(如40％＜soc＜70％)；所述工作模式控制模塊根據所述判定結果和計算結果生成工作模式控制指令，并將控制指令傳送到所述輸出模塊，在所述差矩助力轉向系統為所述平衡模式或所述性能模式，且所述電池的soc低于soc設定值(如soc＜20％)時，將所述差矩助力轉向系統切換為所述自動模式；所述電磁離合器控制模塊根據所述判定結果和計算結果生成第一電磁離合器控制指令和第二電磁離合器控制指令，并將控制指令傳送到所述輸出模塊；所述輔助電機控制模塊根據所述判定結果和計算結果生成第一輔助電機控制指令和第二輔助電機控制指令，并將控制指令傳送到所述輸出模塊；所述制動器控制模塊根據所述判定結果和計算結果生成第一制動器控制指令和第二制動器控制指令，并將控制指令傳送到所述輸出模塊；所述輸出模塊與所述工作模式選擇單元、所述第一電磁離合器、所述第二電磁離合器、所述第一輔助電機、所述第二輔助電機和abs控制單元連接，并將工作模式控制指令、電磁離合器控制指令和輔助電機控制指令傳送到目標設備，控制目標設備工作，將制動器控制指令傳送到abs控制單元，通過abs控制單元控制所述制動器工作。

本發明提供一種用于汽車驅動橋的差矩助力轉向系統的控制方法，所述的差矩助力轉向系統包括四種工作模式：節能模式、平衡模式、性能模式和自動模式；

所述節能模式包括如下步驟：

步驟101，根據所述車速，判斷當前車速是否等于零；

步驟102，如果當前車速不等于零，則判斷當前車速是否超過車速設定值(如車速＞60km/h)；

步驟103，如果當前車速沒有超過車速設定值，則所述電磁離合器接合；

步驟104，根據所述轉向盤轉角信息、所述轉向盤轉矩信息、所述輪速信息和所述車速，計算出左右車輪的目標力矩差值；

步驟105，根據所述輪速信息、所述電池電壓信息、所述電池電流信息、所述電池soc信息、所述第一輔助電機轉速和所述第二輔助電機轉速，計算出所述第一輔助電機或所述第二輔助電機的第一阻力矩；所述第一阻力矩為所述輔助電機在當前工況下所能提供的最大阻力矩；

步驟106，判斷是否需要所述制動器工作，即判斷所述目標力矩差值是否大于所述第一阻力矩；

步驟107，如果需要所述制動器工作，即所述目標力矩差值大于所述第一阻力矩，此時僅控制驅動橋一側的所述輔助電機作為發電機工作提供的阻力矩不能使兩側驅動車輪的力矩差值等于所述目標力矩差值，則計算出所述第一制動器或所述第二制動器的制動力矩；

步驟108，所述輔助電機作為發電機工作，同時所述制動器制動，實現差矩助力轉向，并為駕駛員提供較好的轉向手感，此時所述輔助電機對半軸施加的阻力矩為所述第一阻力矩；

步驟109，如果不需要所述制動器工作，即所述目標力矩差值小于等于所述第一阻力矩，此時僅控制驅動橋一側的所述輔助電機作為發電機工作提供的阻力矩可以使兩側驅動車輪的力矩差值等于所述目標力矩差值，則計算出所述第一輔助電機或所述第二輔助電機的阻力矩；

步驟110，所述輔助電機作為發電機工作，實現差矩助力轉向，并為駕駛員提供較好的轉向手感；

步驟111，如果當前車速超過車速設定值，則所述電磁離合器分離，避免所述輔助電機高速空轉；

步驟112，如果當前車速等于零，則判斷所述差矩助力轉向系統是否斷電；

步驟113，如果所述差矩助力轉向系統沒有斷電，則所述輔助電機停止工作，同時所述制動器釋放；

所述平衡模式包括如下步驟：

步驟201，根據所述車速，判斷當前車速是否等于零；

步驟202，如果當前車速不等于零，則判斷當前車速是否超過車速設定值(如車速＞60km/h)；

步驟203，如果當前車速沒有超過車速設定值，則所述電磁離合器接合；

步驟204，根據所述轉向盤轉角信息、所述轉向盤轉矩信息、所述輪速信息和所述車速，計算出左右車輪的目標力矩差值；

步驟205，計算出所述第一輔助電機和所述第二輔助電機的阻力矩或驅動力矩，且阻力矩和驅動力矩近似相等；

步驟206，兩側的所述輔助電機同時工作，一側所述輔助電機作為發電機工作，同時另一側所述輔助電機作為電動機工作，對兩側半軸分別施加阻力矩和驅動力矩，實現差矩助力轉向，并為駕駛員提供較好的轉向手感；

步驟207，如果當前車速超過車速設定值，則所述電磁離合器分離，避免所述輔助電機高速空轉；

步驟208，如果當前車速等于零，則判斷所述差矩助力轉向系統是否斷電；

步驟209，如果所述差矩助力轉向系統沒有斷電，則所述輔助電機停止工作；

所述性能模式包括如下步驟：

步驟301，根據所述車速，判斷當前車速是否等于零；

步驟302，如果當前車速不等于零，則判斷當前車速是否超過車速設定值(如車速＞60km/h)；

步驟303，如果當前車速沒有超過車速設定值，則所述電磁離合器接合；

步驟304，根據所述轉向盤轉角信息、所述轉向盤轉矩信息、所述輪速信息和所述車速，計算出左右車輪的目標力矩差值；

步驟305，根據所述輪速信息、所述電池電壓信息、所述電池電流信息、所述電池soc信息、所述第一輔助電機轉速和所述第二輔助電機轉速，計算出所述第一輔助電機或所述第二輔助電機的第一驅動力矩；所述第一驅動力矩為所述輔助電機在當前工況下所能提供的最大驅動力矩；

步驟306，判斷是否需要兩側所述輔助電機同時工作，即判斷所述目標力矩差值是否大于所述第一驅動力矩；

步驟307，如果需要兩側所述輔助電機同時工作，即所述目標力矩差值大于所述第一驅動力矩，此時僅控制驅動橋一側的所述輔助電機作為電動機工作提供的驅動力矩不能使兩側驅動車輪的力矩差值等于所述目標力矩差值，則計算出另一側所述輔助電機的阻力矩；

步驟308，兩側的所述輔助電機同時工作，一側所述輔助電機作為發電機工作，同時另一側所述輔助電機作為電動機工作，對兩側半軸分別施加阻力矩和驅動力矩，實現差矩助力轉向，并為駕駛員提供較好的轉向手感，此時所述輔助電機對半軸施加的驅動力矩為所述第一驅動力矩；

步驟309，如果不需要兩側所述輔助電機同時工作，即所述目標力矩差值小于等于所述第一驅動力矩，此時僅控制驅動橋一側的所述輔助電機作為電動機工作提供的驅動力矩可以使兩側驅動車輪的力矩差值等于所述目標力矩差值，則計算出所述第一輔助電機或所述第二輔助電機的驅動力矩；

步驟310，所述輔助電機作為電動機工作，實現差矩助力轉向，并為駕駛員提供較好的轉向手感；

步驟311，如果當前車速超過車速設定值，則所述電磁離合器分離，避免所述輔助電機高速空轉；

步驟312，如果當前車速等于零，則判斷所述差矩助力轉向系統是否斷電；

步驟313，如果所述差矩助力轉向系統沒有斷電，則所述輔助電機停止工作；

所述自動模式包括如下步驟：

步驟401，根據所述車速，判斷當前車速是否等于零；

步驟402，如果當前車速不等于零，則判斷當前車速是否超過車速設定值(如車速＞60km/h)；

步驟403，如果當前車速沒有超過車速設定值，則所述電磁離合器接合；

步驟404，根據所述轉向盤轉角信息、所述轉向盤轉矩信息、所述輪速信息和所述車速，計算出左右車輪的目標力矩差值；

步驟405，計算出所述第一輔助電機和所述第二輔助電機的阻力矩或驅動力矩和所述第一制動器和所述第二制動器的制動力矩，計算結果應保證車輛的安全性、舒適性、操縱穩定性和動力性；

步驟406，所述輔助電機工作，所述制動器制動，在保證所述差矩助力轉向系統高效節能的前提下，實現差矩助力轉向，并為駕駛員提供較好的轉向手感；

步驟407，如果當前車速超過車速設定值，則所述電磁離合器分離，避免所述輔助電機高速空轉；

步驟408，如果當前車速等于零，則判斷所述差矩助力轉向系統是否斷電；

步驟409，如果所述差矩助力轉向系統沒有斷電，則所述輔助電機停止工作，同時所述制動器釋放。

本發明的有益效果是：

1)本發明所述的差矩助力轉向系統利用與驅動橋左右半軸連接的輔助電機和左右兩側驅動車輪上的制動器，實現了對左右兩側驅動車輪的驅動力矩或制動力矩的獨立控制。

2)本發明所述的差矩助力轉向系統通過使左右兩側驅動車輪具有不同的驅動力矩或制動力矩，并使車輛產生一個輔助駕駛員轉向的橫擺力矩，從而減小駕駛員施加在轉向盤上的力，實現差矩助力轉向，并為駕駛員提供較好的轉向手感，具有與電動助力轉向系統相似的優點，并有望實現更低的能耗。

3)本發明所述的差矩助力轉向系統具有四種工作模式；考慮到駕駛員通常會在轉彎前制動減速，在節能模式時，輔助電機作為發電機工作，實現差矩助力轉向，提高車輛的安全性，并實現能量回收；考慮到轉彎時外側車輪附著力增大，在平衡模式時，車輛轉彎，內側輔助電機作為發電機工作，外側輔助電機作為電動機工作，實現差矩助力轉向，并使車輛的總驅動力不變，提高車輛的舒適性、操縱穩定性和動力性，在性能模式時，輔助電機作為電動機工作，實現差矩助力轉向，并使車輛具有更好的動力性；在自動模式時，依據整車安全性、舒適性、操縱穩定性和動力性計算出輔助電機的阻力矩和驅動力矩和制動器的制動力矩。

4)本發明所述的差矩助力轉向系統有望實現更多擴展功能，如在車輛制動時，利用輔助電機發電，降低制動系統的負荷，實現對制動能量的回收，在車輛加速時，利用輔助電機提供一定的驅動力，提高車輛的加速性能，并降低燃油消耗。

5)本發明所述的差矩助力轉向系統中車輛原有動力系統和所述輔助電機均可以為車輪提供驅動力矩，且所述差矩助力轉向系統具有發電功能，因此，本發明在內燃機汽車、混合動力汽車和電動汽車上均具有應用潛力。

附圖說明

圖1是本發明的結構示意圖；

圖2是本發明中控制系統的結構示意圖；

圖3是本發明控制方法中節能模式的步驟流程圖；

圖4是本發明控制方法中平衡模式的步驟流程圖；

圖5是本發明控制方法中性能模式的步驟流程圖；

圖6是本發明控制方法中自動模式的步驟流程圖。

圖中，1、第一輔助電機；2、第二輔助電機；3、第一電磁離合器；4、第二電磁離合器；5、第一電機齒輪；6、第二電機齒輪；7、第一半軸齒輪；8、第二半軸齒輪；9、第一制動器；10、第二制動器；11、電池；12、半軸；13、車輪；14、主減速器大齒輪；15、差速器；16、電子控制單元。

具體實施方式

下面結合附圖具體實施方式對本發明一種用于汽車驅動橋的差矩助力轉向系統及其控制方法作進一步詳細說明，但本發明的保護范圍并不限于此。

所述差矩助力轉向系統可以用于前驅汽車的前驅動橋或后驅汽車的后驅動橋，若用于前驅汽車的前驅動橋，應保證車輛前輪主銷偏距為正值。

如圖1所示，本發明一種用于汽車驅動橋的差矩助力轉向系統包括第一輔助電機1、第二輔助電機2、第一電磁離合器3、第二電磁離合器4、第一電機齒輪5、第二電機齒輪6、第一半軸齒輪7、第二半軸齒輪8、第一制動器9、第二制動器10、電池11、半軸12、車輪13、主減速器大齒輪14、差速器15和電子控制單元16；所述輔助電機通過所述電磁離合器和一對嚙合的所述電機齒輪和所述半軸齒輪與驅動橋的半軸12連接；所述輔助電機既可以用做發電機又可以用做電動機；所述輔助電機包括第一輔助電機1和第二輔助電機2；所述第一輔助電機1和所述第二輔助電機2的結構相同大小相等；所述第一輔助電機1用于為驅動橋的左半軸12提供阻力矩和驅動力矩；所述第二輔助電機2用于為驅動橋的右半軸12提供阻力矩和驅動力矩；所述輔助電機應保證，駕駛員轉動轉向盤，所述差矩助力轉向系統工作時，在多數工況下，所述差矩助力轉向系統僅控制驅動橋一側的所述輔助電機作為發電機工作提供的阻力矩使兩側驅動車輪13產生的力矩差值，可以實現差矩助力轉向，并為駕駛員提供較好的轉向手感；所述電磁離合器包括第一電磁離合器3和第二電磁離合器4；所述第一電磁離合器3和所述第二電磁離合器4的結構相同大小相等；所述第一電磁離合器3一端與所述第一輔助電機1的轉軸連接，另一端與所述第一電機齒輪5連接；所述第二電磁離合器4一端與所述第二輔助電機2的轉軸連接，另一端與所述第二電機齒輪6連接；所述電磁離合器用于，在車速超過車速設定值(如車速＞60km/h)時，即所述差矩助力轉向系統不需要為駕駛員提供轉向助力時，切斷所述輔助電機與所述電機齒輪間的動力傳輸，避免所述輔助電機高速空轉；所述電磁離合器的初始狀態為接合狀態；所述電機齒輪包括第一電機齒輪5和第二電機齒輪6；所述第一電機齒輪5和所述第二電機齒輪6的結構相同大小相等；所述半軸齒輪包括第一半軸齒輪7和第二半軸齒輪8；所述第一半軸齒輪7和所述第二半軸齒輪8的結構相同大小相等；所述第一半軸齒輪7安裝在驅動橋的左半軸12上；所述第一半軸齒輪7與所述第一電機齒輪5嚙合；所述第二半軸齒輪8安裝在驅動橋的右半軸12上；所述第二半軸齒輪8與所述第二電機齒輪6嚙合；所述制動器包括第一制動器9和第二制動器10；所述第一制動器9和所述第二制動器10的結構相同大小相等；所述第一制動器9為驅動橋左側車輪13上的制動器；所述第二制動器10為驅動橋右側車輪13上的制動器；所述制動器用于，在少數工況下，所述差矩助力轉向系統僅控制驅動橋一側的所述輔助電機作為發電機工作提供的阻力矩使兩側驅動車輪13產生的力矩差值，不能實現差矩助力轉向或不能為駕駛員提供較好的轉向手感時，配合所述輔助電機工作，對一側車輪13施加一定的制動力，以增大兩側驅動車輪13的力矩差值；所述電池11用于存儲所述輔助電機發出的電能，并為所述輔助電機提供電能；所述主減速器大齒輪14和所述差速器15的殼體固定連接，并將發動機的輸出轉矩傳遞到所述差速器15；所述差速器15用于將轉矩分配給兩側所述半軸12；所述電子控制單元16根據接收到的信息控制所述工作模式的切換和所述電磁離合器、所述輔助電機和所述制動器工作，實現差矩助力轉向，并為駕駛員提供較好的轉向手感。

如圖2所示，本發明控制系統包括檢測機構、工作模式選擇單元、電子控制單元16、abs控制單元和執行機構；所述檢測機構包括轉向盤轉角傳感器、轉向盤轉矩傳感器、轉速傳感器、電壓傳感器和電流傳感器；所述轉向盤轉角傳感器安裝在轉向系統的轉向軸上，用于測量轉向盤轉角的大小和方向，并將轉向盤轉角信息傳送到所述電子控制單元16；所述轉向盤轉矩傳感器安裝在轉向系統的轉向軸上，用于測量轉向軸上轉矩的大小和方向，即駕駛員作用在轉向盤上的力矩的大小和方向，并將轉向盤轉矩信息傳送到所述電子控制單元16；所述轉速傳感器包括第一轉速傳感器、第二轉速傳感器、第三轉速傳感器和第四轉速傳感器；所述第一轉速傳感器、所述第二轉速傳感器、所述第三轉速傳感器和所述第四轉速傳感器分別用于測量左側驅動車輪13、右側驅動車輪13、左側非驅動車輪13和右側非驅動車輪13的轉速，并將輪速信息傳送到所述電子控制單元16；所述電壓傳感器用于測量所述電池11的端電壓，并將電池電壓信息傳送到所述電子控制單元16；所述電流傳感器用于測量所述電池11的充放電電流，并將電池電流信息傳送到所述電子控制單元16；所述工作模式選擇單元用于供駕駛員選擇所述差矩助力轉向系統不同的工作模式，并將工作模式信息傳送到所述電子控制單元16，所述電子控制單元16將根據不同的工作模式對所述差矩助力轉向系統的控制策略進行調整；所述工作模式包括四種模式：節能模式、平衡模式、性能模式和自動模式；當所述差矩助力轉向系統為所述節能模式時，所述電子控制單元16將優先考慮使驅動橋一側的所述輔助電機作為發電機工作，同時另一側的所述輔助電機空轉，利用所述輔助電機發電時的阻力矩使兩側驅動車輪13具有不同的驅動力矩或制動力矩，實現差矩助力轉向，并為駕駛員提供較好的轉向手感，如果僅控制驅動橋一側的所述輔助電機作為發電機工作提供的阻力矩使兩側驅動車輪13產生的力矩差值，不能實現差矩助力轉向或不能為駕駛員提供較好的轉向手感，再控制所述制動器配合所述輔助電機工作，利用一側所述制動器對車輪13施加一定的制動力，以增大兩側驅動車輪13的力矩差值，此時作為發電機工作的所述輔助電機對半軸12施加的阻力矩為第一阻力矩；所述第一阻力矩為所述輔助電機在當前工況下所能提供的最大阻力矩；當所述差矩助力轉向系統為所述平衡模式時，所述電子控制單元16將控制驅動橋一側的所述輔助電機作為發電機工作，同時控制另一側的所述輔助電機作為電動機工作，利用一側所述輔助電機發電時的阻力矩和另一側所述輔助電機提供的驅動力矩，使兩側驅動車輪13具有不同的驅動力矩或制動力矩，實現差矩助力轉向，并為駕駛員提供較好的轉向手感，此時作為發電機工作的所述輔助電機對半軸12施加的阻力矩和作為電動機工作的所述輔助電機對半軸12施加的驅動力矩近似相等；當所述差矩助力轉向系統為所述性能模式時，所述電子控制單元16將優先考慮使驅動橋一側的所述輔助電機作為電動機工作，同時另一側的所述輔助電機空轉，利用所述輔助電機提供的驅動力矩使兩側驅動車輪13具有不同的驅動力矩，實現差矩助力轉向，并為駕駛員提供較好的轉向手感，如果僅控制驅動橋一側的所述輔助電機作為電動機工作提供的驅動力矩使兩側驅動車輪13產生的驅動力矩差值，不能實現差矩助力轉向或不能為駕駛員提供較好的轉向手感，再控制驅動橋另一側的所述輔助電機作為發電機工作，配合作為電動機工作的所述輔助電機，對另一側半軸12施加一定的阻力矩，以增大兩側驅動車輪13的力矩差值，此時作為電動機工作的所述輔助電機對半軸12施加的驅動力矩為第一驅動力矩；所述第一驅動力矩為所述輔助電機在當前工況下所能提供的最大驅動力矩；當所述差矩助力轉向系統為所述自動模式時，所述電子控制單元16將綜合考慮接收到的信息，控制所述輔助電機和所述制動器工作，在保證所述差矩助力轉向系統高效節能的前提下，使車輛具有較好的轉向手感，并提高車輛的安全性、舒適性、操縱穩定性和動力性，同時使所述電池11的soc維持在一個合理的范圍內(如40％＜soc＜70％)；所述差矩助力轉向系統的默認模式為所述自動模式；當所述差矩助力轉向系統為所述平衡模式或所述性能模式時，如果所述電池11的soc低于soc設定值(如soc＜20％)，所述電子控制單元16將對所述工作模式進行干預，并將其切換為所述自動模式；所述電子控制單元16包括輸入模塊、運算模塊、工作模式控制模塊、電磁離合器控制模塊、輔助電機控制模塊、制動器控制模塊和輸出模塊；所述電子控制單元16根據所述工作模式信息、所述轉向盤轉角信息、所述轉向盤轉矩信息、所述輪速信息、所述電池電壓信息和所述電池電流信息控制所述工作模式的切換和所述電磁離合器、所述輔助電機和所述制動器工作，使左右兩側驅動車輪13具有不同的驅動力矩或制動力矩，實現差矩助力轉向，并為駕駛員提供較好的轉向手感；所述輸入模塊接收所述工作模式信息、所述轉向盤轉角信息、所述轉向盤轉矩信息、所述輪速信息、所述電池電壓信息和所述電池電流信息，并將信息傳送到所述運算模塊；所述運算模塊首先根據所述電池電壓信息和所述電池電流信息生成電池soc信息；并根據所述電池soc信息，判斷所述電池11的soc是否低于soc設定值(如soc＜20％)；其次根據所述輪速信息計算出當前車速、第一輔助電機轉速和第二輔助電機轉速；并根據所述車速，判斷當前車速是否等于零；若當前車速不等于零，則判斷當前車速是否超過車速設定值(如車速＞60km/h)；再次根據所述轉向盤轉角信息、所述轉向盤轉矩信息、所述輪速信息和所述車速，計算出左右車輪13的目標力矩差值；最后根據所述工作模式信息、所述轉向盤轉角信息、所述轉向盤轉矩信息、所述輪速信息、所述電池電壓信息、所述電池電流信息、所述電池soc信息、所述車速、所述第一輔助電機轉速、所述第二輔助電機轉速和所述目標力矩差值，計算出所述第一輔助電機1和所述第二輔助電機2的阻力矩或驅動力矩和所述第一制動器9和所述第二制動器10的制動力矩；所述運算模塊將判定結果和計算結果傳送到所述工作模式控制模塊、所述電磁離合器控制模塊、所述輔助電機控制模塊和所述制動器控制模塊；當為所述節能模式時，所述運算模塊將計算出所述第一輔助電機1或所述第二輔助電機2的第一阻力矩；所述第一阻力矩為所述輔助電機在當前工況下所能提供的最大阻力矩；并判斷是否需要所述制動器工作，即判斷所述目標力矩差值是否大于所述第一阻力矩；若需要所述制動器工作，即所述目標力矩差值大于所述第一阻力矩，此時僅控制驅動橋一側的所述輔助電機作為發電機工作提供的阻力矩不能使兩側驅動車輪13的力矩差值等于所述目標力矩差值，所述運算模塊將計算出所述第一制動器9或所述第二制動器10的制動力矩；若不需要所述制動器工作，即所述目標力矩差值小于等于所述第一阻力矩，此時僅控制驅動橋一側的所述輔助電機作為發電機工作提供的阻力矩可以使兩側驅動車輪13的力矩差值等于所述目標力矩差值，所述運算模塊將計算出所述第一輔助電機1或所述第二輔助電機2的阻力矩；當為所述平衡模式時，驅動橋兩側的所述輔助電機同時工作，一側所述輔助電機作為發電機工作，同時另一側所述輔助電機作為電動機工作，且作為發電機工作的所述輔助電機對半軸12施加的阻力矩和作為電動機工作的所述輔助電機對半軸12施加的驅動力矩近似相等，所述運算模塊將計算出所述第一輔助電機1和所述第二輔助電機2的阻力矩或驅動力矩；當為所述性能模式時，所述運算模塊將計算出所述第一輔助電機1或所述第二輔助電機2的第一驅動力矩；所述第一驅動力矩為所述輔助電機在當前工況下所能提供的最大驅動力矩；并判斷是否需要兩側所述輔助電機同時工作，即判斷所述目標力矩差值是否大于所述第一驅動力矩；若需要兩側所述輔助電機同時工作，即所述目標力矩差值大于所述第一驅動力矩，此時僅控制驅動橋一側的所述輔助電機作為電動機工作提供的驅動力矩不能使兩側驅動車輪13的力矩差值等于所述目標力矩差值，所述運算模塊將計算出另一側所述輔助電機的阻力矩；若不需要兩側所述輔助電機同時工作，即所述目標力矩差值小于等于所述第一驅動力矩，此時僅控制驅動橋一側的所述輔助電機作為電動機工作提供的驅動力矩可以使兩側驅動車輪13的力矩差值等于所述目標力矩差值，所述運算模塊將計算出所述第一輔助電機1或所述第二輔助電機2的驅動力矩；當為所述自動模式時，所述運算模塊將綜合考慮接收到的信息，計算出所述第一輔助電機1和所述第二輔助電機2的阻力矩或驅動力矩和所述第一制動器9和所述第二制動器10的制動力矩，在保證所述差矩助力轉向系統高效節能的前提下，使車輛具有較好的轉向手感，并提高車輛的安全性、舒適性、操縱穩定性和動力性，同時使所述電池11的soc維持在一個合理的范圍內(如40％＜soc＜70％)；所述工作模式控制模塊根據所述判定結果和計算結果生成工作模式控制指令，并將控制指令傳送到所述輸出模塊，在所述差矩助力轉向系統為所述平衡模式或所述性能模式，且所述電池11的soc低于soc設定值(如soc＜20％)時，將所述差矩助力轉向系統切換為所述自動模式；所述電磁離合器控制模塊根據所述判定結果和計算結果生成第一電磁離合器控制指令和第二電磁離合器控制指令，并將控制指令傳送到所述輸出模塊；所述輔助電機控制模塊根據所述判定結果和計算結果生成第一輔助電機控制指令和第二輔助電機控制指令，并將控制指令傳送到所述輸出模塊；所述制動器控制模塊根據所述判定結果和計算結果生成第一制動器控制指令和第二制動器控制指令，并將控制指令傳送到所述輸出模塊；所述輸出模塊與所述工作模式選擇單元、所述第一電磁離合器3、所述第二電磁離合器4、所述第一輔助電機1、所述第二輔助電機2和abs控制單元連接，并將所述工作模式控制指令、所述電磁離合器控制指令和所述輔助電機控制指令傳送到目標設備，控制目標設備工作，將所述制動器控制指令傳送到abs控制單元，通過abs控制單元控制所述制動器工作。

本發明提供一種用于汽車驅動橋的差矩助力轉向系統的控制方法，所述的差矩助力轉向系統包括四種工作模式：節能模式、平衡模式、性能模式和自動模式。

如圖3所述，本發明控制方法中節能模式的步驟流程圖，包括如下步驟：

步驟101，根據所述車速，判斷當前車速是否等于零；

步驟102，如果當前車速不等于零，則判斷當前車速是否超過車速設定值(如車速＞60km/h)；

步驟103，如果當前車速沒有超過車速設定值，則所述電磁離合器接合；

步驟104，根據所述轉向盤轉角信息、所述轉向盤轉矩信息、所述輪速信息和所述車速，計算出左右車輪13的目標力矩差值；

步驟105，根據所述輪速信息、所述電池電壓信息、所述電池電流信息、所述電池soc信息、所述第一輔助電機轉速和所述第二輔助電機轉速，計算出所述第一輔助電機1或所述第二輔助電機2的第一阻力矩；所述第一阻力矩為所述輔助電機在當前工況下所能提供的最大阻力矩；

步驟106，判斷是否需要所述制動器工作，即判斷所述目標力矩差值是否大于所述第一阻力矩；

步驟107，如果需要所述制動器工作，即所述目標力矩差值大于所述第一阻力矩，此時僅控制驅動橋一側的所述輔助電機作為發電機工作提供的阻力矩不能使兩側驅動車輪13的力矩差值等于所述目標力矩差值，則計算出所述第一制動器9或所述第二制動器10的制動力矩；

步驟108，所述輔助電機作為發電機工作，同時所述制動器制動，實現差矩助力轉向，并為駕駛員提供較好的轉向手感，此時所述輔助電機對半軸12施加的阻力矩為所述第一阻力矩；

步驟109，如果不需要所述制動器工作，即所述目標力矩差值小于等于所述第一阻力矩，此時僅控制驅動橋一側的所述輔助電機作為發電機工作提供的阻力矩可以使兩側驅動車輪13的力矩差值等于所述目標力矩差值，則計算出所述第一輔助電機1或所述第二輔助電機2的阻力矩；

步驟110，所述輔助電機作為發電機工作，實現差矩助力轉向，并為駕駛員提供較好的轉向手感；

步驟111，如果當前車速超過車速設定值，則所述電磁離合器分離，避免所述輔助電機高速空轉；

步驟112，如果當前車速等于零，則判斷所述差矩助力轉向系統是否斷電；

步驟113，如果所述差矩助力轉向系統沒有斷電，則所述輔助電機停止工作，同時所述制動器釋放。

如圖4所述，本發明控制方法中平衡模式的步驟流程圖，包括如下步驟：

步驟201，根據所述車速，判斷當前車速是否等于零；

步驟202，如果當前車速不等于零，則判斷當前車速是否超過車速設定值(如車速＞60km/h)；

步驟203，如果當前車速沒有超過車速設定值，則所述電磁離合器接合；

步驟204，根據所述轉向盤轉角信息、所述轉向盤轉矩信息、所述輪速信息和所述車速，計算出左右車輪13的目標力矩差值；

步驟205，計算出所述第一輔助電機1和所述第二輔助電機2的阻力矩或驅動力矩，且阻力矩和驅動力矩近似相等；

步驟206，兩側的所述輔助電機同時工作，一側所述輔助電機作為發電機工作，同時另一側所述輔助電機作為電動機工作，對兩側半軸12分別施加阻力矩和驅動力矩，實現差矩助力轉向，并為駕駛員提供較好的轉向手感；

步驟207，如果當前車速超過車速設定值，則所述電磁離合器分離，避免所述輔助電機高速空轉；

步驟208，如果當前車速等于零，則判斷所述差矩助力轉向系統是否斷電；

步驟209，如果所述差矩助力轉向系統沒有斷電，則所述輔助電機停止工作。

如圖5所述，本發明控制方法中性能模式的步驟流程圖，包括如下步驟：

步驟301，根據所述車速，判斷當前車速是否等于零；

步驟302，如果當前車速不等于零，則判斷當前車速是否超過車速設定值(如車速＞60km/h)；

步驟303，如果當前車速沒有超過車速設定值，則所述電磁離合器接合；

步驟304，根據所述轉向盤轉角信息、所述轉向盤轉矩信息、所述輪速信息和所述車速，計算出左右車輪13的目標力矩差值；

步驟305，根據所述輪速信息、所述電池電壓信息、所述電池電流信息、所述電池soc信息、所述第一輔助電機轉速和所述第二輔助電機轉速，計算出所述第一輔助電機1或所述第二輔助電機2的第一驅動力矩；所述第一驅動力矩為所述輔助電機在當前工況下所能提供的最大驅動力矩；

步驟306，判斷是否需要兩側所述輔助電機同時工作，即判斷所述目標力矩差值是否大于所述第一驅動力矩；

步驟307，如果需要兩側所述輔助電機同時工作，即所述目標力矩差值大于所述第一驅動力矩，此時僅控制驅動橋一側的所述輔助電機作為電動機工作提供的驅動力矩不能使兩側驅動車輪13的力矩差值等于所述目標力矩差值，則計算出另一側所述輔助電機的阻力矩；

步驟308，兩側的所述輔助電機同時工作，一側所述輔助電機作為發電機工作，同時另一側所述輔助電機作為電動機工作，對兩側半軸12分別施加阻力矩和驅動力矩，實現差矩助力轉向，并為駕駛員提供較好的轉向手感，此時所述輔助電機對半軸12施加的驅動力矩為所述第一驅動力矩；

步驟309，如果不需要兩側所述輔助電機同時工作，即所述目標力矩差值小于等于所述第一驅動力矩，此時僅控制驅動橋一側的所述輔助電機作為電動機工作提供的驅動力矩可以使兩側驅動車輪13的力矩差值等于所述目標力矩差值，則計算出所述第一輔助電機1或所述第二輔助電機2的驅動力矩；

步驟310，所述輔助電機作為電動機工作，實現差矩助力轉向，并為駕駛員提供較好的轉向手感；

步驟311，如果當前車速超過車速設定值，則所述電磁離合器分離，避免所述輔助電機高速空轉；

步驟312，如果當前車速等于零，則判斷所述差矩助力轉向系統是否斷電；

步驟313，如果所述差矩助力轉向系統沒有斷電，則所述輔助電機停止工作。

如圖6所述，本發明控制方法中自動模式的步驟流程圖，包括如下步驟：

步驟401，根據所述車速，判斷當前車速是否等于零；

步驟402，如果當前車速不等于零，則判斷當前車速是否超過車速設定值(如車速＞60km/h)；

步驟403，如果當前車速沒有超過車速設定值，則所述電磁離合器接合；

步驟404，根據所述轉向盤轉角信息、所述轉向盤轉矩信息、所述輪速信息和所述車速，計算出左右車輪13的目標力矩差值；

步驟405，計算出所述第一輔助電機1和所述第二輔助電機2的阻力矩或驅動力矩和所述第一制動器9和所述第二制動器10的制動力矩，計算結果應保證車輛的安全性、舒適性、操縱穩定性和動力性；

步驟406，所述輔助電機工作，所述制動器制動，在保證所述差矩助力轉向系統高效節能的前提下，實現差矩助力轉向，并為駕駛員提供較好的轉向手感；

步驟407，如果當前車速超過車速設定值，則所述電磁離合器分離，避免所述輔助電機高速空轉；

步驟408，如果當前車速等于零，則判斷所述差矩助力轉向系統是否斷電；

步驟409，如果所述差矩助力轉向系統沒有斷電，則所述輔助電機停止工作，同時所述制動器釋放。

在本說明書的描述中，參考術語“一個實施例”、“一些實施例”、“示意性實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特征、結構、材料或者特點包含于本發明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結構、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。

盡管已經示出和描述了本發明的實施例，本領域的普通技術人員可以理解：在不脫離本發明的原理和宗旨的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發明的范圍由權利要求及其等同物限定。