[發明專利]一種基于電助力的多輪轉向系統及控制方法

在審

• 申請號: 201711059118.1
• 申請日: 2017-11-01
• 公開（公告）號: CN107826164A
• 公開（公告）日: 2018-03-23
• 發明（設計）人: 王東亮;王成玲;張勇;李玉;劉富強
• 申請（專利權）人: 中國北方車輛研究所
• 主分類號: B62D5/04
• 分類號: B62D5/04;B62D7/14
• 代理公司: 濟南智圓行方專利代理事務所(普通合伙企業)37231
• 代理人: 于志波

1.一種基于電助力的多輪轉向系統，包括前橋和其它橋，其特征在于，前橋采用橋轉向形式，即左右輪通過主橫拉桿連接，其他橋采用輪獨立轉向形式，每個轉向車輪裝有獨立轉向單元，各橋之間無桿系連接；前橋轉向單元和其它橋轉向單元分別設置獨立的電動轉向器。

2.如權利要求1所述的基于電助力的多輪轉向系統，其特征在于，所述前橋轉向單元包括第一節臂、第一副橫拉桿、第一搖臂、主橫拉桿、電動轉向器、立軸、第二搖臂、第二副橫拉桿、第二節臂；第一節臂通過螺栓與輪邊轉向節相連，第一副橫拉桿兩端通過球頭銷與第一節臂和第一搖臂相連，第一搖臂通過花鍵與電動轉向器的輸出軸相連，主橫拉桿通過球頭銷與第一搖臂和第二搖臂相連，立軸的一端通過花鍵與第二搖臂相連，立軸的另一端安裝在車體附座上。

3.如權利要求1所述的基于電助力的多輪轉向系統，其特征在于，其它橋轉向單元采用獨立轉向形式，每個轉向車輪裝有獨立轉向單元，獨立轉向單元主要包括節臂、副橫拉桿、搖臂和電動轉向器，節臂通過螺栓與輪邊轉向節相連，副橫拉桿兩端通過球頭銷與節臂和搖臂相連，搖臂通過花鍵與電動轉向器的輸出軸相連。

4.如權利要求1-3之一所述的基于電助力的多輪轉向系統，其特征在于，所述其它橋包括后橋。

5.如權利要求4所述的基于電助力的多輪轉向系統，其特征在于，所述其它橋包括后橋和中橋。

6.如權利要求1-5之一所述的基于電助力的多輪轉向系統的控制方法，其特征在于，包括轉向控制器，轉向控制器通過總線接受上位機發出的轉向指令，或通過方向盤輸入轉向指令，轉向控制器根據控制策略，控制伺服電機驅動器，伺服電機驅動器驅動轉向伺服電機，經減速機構減速增距后驅動搖臂轉動，搖臂經主橫拉桿、副拉桿、轉向節臂，最終推動車輪，實現轉向。

7.如權利要求6所述的基于電助力的多輪轉向系統的控制方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟一、故障檢測，檢測系統是否存在故障，如果存在故障，系統中斷向下執行并將故障代碼上傳至上位計算機，如果無故障，程序向下執行；

步驟二、轉向指令及車輛狀態讀取，系統讀取方向盤或是上位機發出的轉角指令，同時由總線讀取車輛運行狀態信息；

步驟三、模式判別，依據控制策略，選擇轉向模式，基于轉向模式，向各轉向單元發送對應的轉角指令；

步驟四、命令執行及狀態反饋，各轉向單元由電動轉向器執行轉角命令，同時絕對角度傳感器檢測實際的轉角值，并將該轉角值反饋，形成閉環。

8.如權利要求6或7所述的基于電助力的多輪轉向系統的控制方法，其特征在于，所述多輪轉向系統應用于兩軸車輛，采取如下策略：

轉向控制器通過總線接受上位機發出的轉向指令，轉角φ，或通過方向盤輸入轉角指令φ，轉向控制器依據控制策略向各轉向單元發出轉角指令，前橋轉向器轉角為φ_f,后輪轉向器轉角為φ_lr，后輪轉向器轉角為φ_rr,轉向控制器根據如下數據判斷是否達到目標值，即完成轉向過程：

原地轉向模式：此時各轉向角為0，由驅動電機差速實現轉向。

φ_f＝φ_lr＝φ_rr＝0

前橋轉向模式：

φ_f＝i_f·φ，i_f為轉動比

φ_lr＝φ_rr＝0

多輪轉向模式：

φ_f＝i_f·φ，i_f為前橋傳動比

φ_lr＝i_lr·φ，i_lr為左后輪轉向單元傳動比

φ_rr＝i_rr·φ，i_rr為右后輪轉向單元傳動比。

9.如權利要求6或7所述的基于電助力的多輪轉向系統的控制方法，其特征在于，所述多輪轉向系統應用于三軸車輛，采取如下策略：

B為兩側主銷軸線與地面相交點之間的距離，L₁、L₂、L₃為各軸到瞬心的距離，R_1in、R_2in、R_3in為各軸內側車輪轉彎半徑，R_1out、R_2out、R_3out為各軸外側車輪轉彎半徑，α為前橋外側車輪轉角，β為前橋內側車輪轉角，x、y分別為瞬心到內側車輪、質心的距離。

w_1in、w_2in、w_3in為各軸內側車輪角速度，w_1out、w_2out、w_3out為各軸外側車輪角速度，m、n分別為前后軸軸距，令R_1out＝R，由幾何運動關系可得：

w1in=R2+B2-2RB cosαR*w1out]]>

w2in=R2+B2+m2-2R(B cosα+m sinα)R*w1out]]>

w2out=R2+m2-2Rm sinαR*w1out]]>

w3in=R2+B2+(m+n)2-2R(B cosα+(m+n)sinα)R*w1out]]>

w3out=R2+(m+n)2-2R(m+n)sinαR*w1out.]]>