[發明專利]電動輪驅動汽車的差力主動轉向系統及其控制方法

有效

• 申請號: 201110067566.2
• 申請日: 2011-03-21
• 公開（公告）號: CN102167082A
• 公開（公告）日: 2011-08-31
• 發明（設計）人: 喻厚宇;黃妙華;李波;田哲文;張振國;陳湘云;顏犇犇
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: B62D11/04
• 分類號: B62D11/04;B62D7/00;B62D7/18;B62D6/00;B62D101/00;B62D113/00;B62D109/00
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 唐萬榮

技術領域

本發明涉及電動汽車，具體涉及電動汽車的轉向系統，特別是電動輪驅動汽車的轉向系統。

背景技術

電動汽車具有節能和環保的優點，是當前汽車技術發展的一種趨勢。電動輪驅動汽車是一種新型的電動汽車。驅動電機直接或通過減速機構安裝在車輪上，構成電動輪。電動輪的布置非常靈活，可作為電動汽車的兩個前輪、兩個后輪或四個車輪，相應使電動汽車成為前輪驅動、后輪驅動或四輪驅動汽車。

與內燃機汽車和單電機驅動電動汽車相比，電動輪驅動汽車在動力源配置、底盤結構等方面有獨特的技術特點和優勢。電動輪車中由于電機可直接驅動車輪，故可實現各電動輪從零到最大速度的無級變速和各電動輪間的差速要求，從而省略了內燃機汽車所需的機械式操縱換檔裝置、離合器、變速器、傳動軸和機械差速器等，使得驅動系統和整車結構簡化，有效可利用空間增大，傳動鏈縮短，傳動效率提高。輕量化、集成化、高性能的電動輪驅動汽車是未來理想的一種清潔、節能、安全型電動汽車。

通過對本領域相關技術的國內外現狀分析，可得出以下轉向方式。

（1）滑動轉向：滑動轉向是履帶式車輛常用的轉向方式。滑動轉向通過控制一側履帶驅動力增加，另一側履帶驅動力減小，形成兩側驅動力差，造成地面對車輛的橫擺力矩，該力矩為驅動車輛轉彎的轉彎力矩，用于克服由于履帶和地面滑動產生的轉彎阻力以及車輛橫擺旋轉慣性的影響。滑動轉向需克服較大阻力，轉向能耗大。

（2）差動助力轉向：差動助力轉向利用左、右轉向驅動輪的輸出轉矩差，產生驅動轉向力矩（左、右轉向輪的驅動力產生的繞各自主銷軸線力矩的差值）實現轉向助力的作用，從而達到減小駕駛員轉向手力的最終目的。

（3）主動轉向與線控轉向：主動轉向與線控轉向通過在轉向系中安裝轉向伺服電機而促動轉向輪自行轉向。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：提供電動輪驅動汽車的差力主動轉向系統及其控制方法，采用轉向電動輪轉向角和車速雙PID控制算法確定左、右轉向電動輪中左、右輪轂電機轉矩目標值，進而利用左、右轉向電動輪驅動力差引起轉向電動輪轉向的新型轉向方法。

本發明為解決上述技術問題所采取的技術方案為：電動輪驅動汽車的差力主動轉向系統，其特征在于：它由左轉向電動輪、右轉向電動輪、差力主動轉向機構和差力主動轉向控制系統組成；左轉向電動輪、右轉向電動輪與差力主動轉向機構連接；差力主動轉向機構與汽車轉向橋連接；其中左轉向電動輪為與方向盤同側的轉向電動輪；

所述的左轉向電動輪內置左輪轂電機，右轉向電動輪內置右輪轂電機，左、右輪轂電機由差力主動轉向控制系統控制；

所述的差力主動轉向控制系統包括：

用于測量汽車的實際縱向行駛速度的車速傳感器；

用于測量左轉向電動輪實際轉向角的轉向角傳感器；

用于測量駕駛員操縱方向盤轉角并將其作為駕駛員轉向指令、以用于確定左轉向電動輪的目標轉向角的方向盤轉角傳感器；

用于測量駕駛員踩下加速踏板的開度電壓值、確定駕駛員車速指令的電子加速踏板；

根據接收到的駕駛員轉向指令、車速指令以及左轉向電動輪實際轉向角和實際縱向行駛速度，確定左、右輪轂電機轉矩指令的差力主動轉向控制器；和

根據接收到的差力主動轉向控制器的左、右輪轂電機轉矩指令，通過調節左、右輪轂電機工作電流，控制左、右輪轂電機輸出目標轉矩的左、右輪轂電機控制器。

按上述方案，所述的汽車轉向橋為采用非獨立懸架的轉向橋，汽車轉向橋包括前梁；所述的差力主動轉向機構由轉向梯形機構和左、右轉向節及左、右主銷組成，轉向梯形機構由轉向橫拉桿和左、右梯形臂組成；左轉向節與左梯形臂前端固定連接，右轉向節與右梯形臂前端固定連接，轉向橫拉桿兩端分別與左、右梯形臂后端通過球頭銷相連；左、右主銷分別固定在前梁兩端的主銷孔中，左轉向節和與之固連的左梯形臂繞左主銷轉動，右轉向節和與之固連的右梯形臂繞右主銷轉動；所述的左轉向電動輪安裝在左轉向節上隨左轉向節繞左主銷轉動，所述的右轉向電動輪安裝在右轉向節上隨右轉向節繞右主銷轉動。