[發明專利]一種電動輪汽車底盤系統的優化方法

有效

• 申請號: 201610517268.1
• 申請日: 2016-07-04
• 公開（公告）號: CN106080263B
• 公開（公告）日: 2018-02-06
• 發明（設計）人: 趙萬忠;楊遵四;王春燕
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: B60L15/20
• 分類號: B60L15/20
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所32237
• 代理人: 賀翔

技術領域

本發明涉及汽車轉向系統、懸架系統、制動系統領域，具體是一種電動輪汽車底盤系統及其優化方法。

背景技術

電動輪技術本身結構具有很好的優勢，使其在電動汽車上得到廣泛的應用。由于電動輪技術取消了變速器、差速器等機構，簡化了傳動系統，不僅提高了傳動效率，而且減小了傳動系統占用的車內空間；將電動機和減速機構直接與車輪集成為一體，有利于整車布置。

電動輪汽車采用了不同于傳統的轉向及制動結構，應用差速助力轉向及差速制動技術，通過改變左右車輪輪轂電機的輸出轉矩，來控制系統的力傳遞特性，實現助力轉向功能；通過輪轂電機提供的附加轉角，來控制系統的位移傳遞特性，實現主動轉向功能；通過改變輸入輪轂電機電流大小，控制制動阻力矩大小，實現差速制動功能。上述功能都是由輪轂電機實現，但是由于電動機與固定速比減速裝置制成一體，輪胎直接安裝在減速裝置的輸出端上，在這種結構中，電動輪質量全部成為非簧載質量，使得非簧載質量的動力學特性發生變化，影響非簧載質量在運動過程中的平順性。

轉向系統、懸架系統和制動系統是電動輪汽車底盤中三個重要的子系統，其性能直接影響電動輪汽車的操縱穩定性、平順性和行駛安全性等整車綜合性能，三個子系統中相關結構參數直接影響其性能指標，從而影響整車綜合性能。通常在對電動輪汽車底盤三大子系統的性能進行優化分析時，人們習慣把它們之間的相互影響相對獨立，即對電動輪汽車轉向系統、懸架系統和制動系統建立相對獨立的動力學模型進行分析。例如，分析汽車懸架的振動平順性時，往往忽略輪胎側向力和縱向力對其的影響；或者，在分析汽車轉向系統橫擺運動和側向運動時忽略路面不平度輸入和車身振動引起的垂向因素和車身側傾的影響。這樣的分析與假設在一定程度上簡化了動力學模型的復雜程度，降低性能分析的難度，但同時也減少了電動輪汽車整體優化的實用性能。

汽車在轉向工況下車身的橫擺角速度、制動工況下車身的俯仰角等性能指標對懸架性能有著重要的影響；同時轉向、制動系統的優化也受到懸架優化的影響。由于三個子系統之間存在一定的耦合關系，子系統之間相互影響、相互制約，簡單的串行疊加優化并不能獲得集成系統最優的整體綜合性能。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對背景技術中所涉及到的缺陷，提供一種電動輪汽車底盤系統及其優化方法，根據由傳感器得到的車速、輪速、方向盤轉角、轉向力矩、橫擺角速度、制動踏板位置、路面輸入等信息，在轉向/制動工況下，考慮轉向橫擺力矩和側向力、制動縱向力和俯仰角、懸架側傾、輪胎垂直載荷、路面激勵等影響及差速轉向模塊機械參數、主動懸架模塊結構參數、差速制動機械參數等因素對電動輪汽車整體性能的影響，對底盤系統進行優化。

本發明為解決上述技術問題采用以下技術方案：

一種電動輪汽車底盤系統，包含差速轉向模塊、差速制動模塊和主動懸架模塊；

所述差速轉向模塊包括方向盤轉矩轉角傳感器、齒輪齒條轉向器、兩個輪轂電機、車速傳感器、兩個輪速傳感器、橫擺角速度傳感器和差速轉向控制ECU；

汽車的方向盤總成通過轉向柱與齒輪齒條轉向器連接，齒輪齒條轉向器通過轉向橫拉桿與汽車前輪的車軸連接；

所述方向盤轉矩轉角傳感器設置在轉向柱上，用于獲取汽車方向盤的轉矩和轉角；

所述兩個輪轂電機分別用于兩個前輪的驅動與制動；

所述車速傳感器用于獲得汽車的車速；

所述兩個輪速傳感器分別設置在兩個前輪上，分別用于獲得兩個前輪的角速度；

所述橫擺角速度傳感器用于汽車的橫擺角速度；

所述差速轉向控制ECU分別和方向盤轉矩轉角傳感器、兩個輪轂電機、車速傳感器、兩個輪速傳感器、橫擺角速度傳感器電氣相連，用于根據汽車方向盤的轉矩和轉角、車速、兩個前輪的角速度、橫擺角速度進行調節，對左右輪轂電機發出電流信號，使得左右輪轂電機輸出不同的驅動力矩，以實現差速助力轉向；

所述主動懸架模塊包括彈性元件、阻尼元件、力發生器和導向機構；

所述導向機構通過彈性元件、阻尼元件、力發生器將汽車的車身與車架相連；

所述差速制動模塊包括制動踏板位置傳感器和差速制動控制ECU；

所述制動踏板位置傳感器用于獲取汽車制動踏板被踏下的行程；

所述差速制動控制ECU分別制動踏板位置傳感器、兩個輪轂電機、車速傳感器、兩個輪速傳感器、橫擺角速度傳感器電氣相連，用于根據制動踏板被踏下的行程、車速、兩個前輪的角速度、橫擺角速度進行調節，對左右輪轂電機發出電流信號，使得左右輪轂電機輸出不同的制動力矩，以實現差速制動。