[發(fā)明專利]一種鉸接轉(zhuǎn)向分布式電驅(qū)動轉(zhuǎn)向控制方法、系統(tǒng)及裝載機(jī)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110279993.0
• 申請日: 2021-03-16
• 公開（公告）號: CN113147896B
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李懷義;徐曉萌;姚亞敏
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇匯智高端工程機(jī)械創(chuàng)新中心有限公司;江蘇徐工工程機(jī)械研究院有限公司
• 主分類號: B62D12/00
• 分類號: B62D12/00
• 代理公司: 南京縱橫知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32224
• 代理人: 許婉靜

本發(fā)明公開了一種鉸接轉(zhuǎn)向分布式電驅(qū)動轉(zhuǎn)向控制方法、系統(tǒng)及裝載機(jī)，控制方法包括穩(wěn)態(tài)模式和瞬態(tài)模式：在穩(wěn)態(tài)模式下，根據(jù)當(dāng)前車速和車架轉(zhuǎn)角計(jì)算四車輪的穩(wěn)態(tài)目標(biāo)輪速，通過穩(wěn)態(tài)目標(biāo)輪速與反饋輪速閉環(huán)控制，計(jì)算得到各驅(qū)動輪輸出轉(zhuǎn)矩；在瞬態(tài)模式下，根據(jù)轉(zhuǎn)向手柄開度變化率計(jì)算前后車架期望轉(zhuǎn)向角速度增量，通過瞬態(tài)目標(biāo)輪速與反饋輪速閉環(huán)控制，得到各驅(qū)動輪輸出轉(zhuǎn)矩。控制系統(tǒng)，包括電驅(qū)動輪組、液壓鉸接轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、前車架、轉(zhuǎn)角傳感器、鉸接銷軸、后車架、速度踏板、轉(zhuǎn)向手柄、整車控制器。本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)在轉(zhuǎn)向過程中，機(jī)動性與穩(wěn)定性差，轉(zhuǎn)向能耗高，輪胎磨損嚴(yán)重的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種鉸接轉(zhuǎn)向分布式電驅(qū)動轉(zhuǎn)向控制方法、系統(tǒng)及裝載機(jī)，屬于工程機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著石油資源的日益短缺和和環(huán)境污染趨于惡化，為了實(shí)現(xiàn)人類的可持續(xù)發(fā)展，工程機(jī)械對節(jié)能環(huán)保的要求越來越高。電動化不僅能解決節(jié)能減排的問題，還能夠帶動技術(shù)發(fā)展的飛躍，是社會發(fā)展的必然趨勢。就裝載機(jī)方面，電傳動技術(shù)的應(yīng)用可以取消傳統(tǒng)液力變矩器，提高整機(jī)傳動效率；電機(jī)作為執(zhí)行部件可以實(shí)現(xiàn)無級變速，提高整機(jī)響應(yīng)速度和平順性；能夠?qū)崿F(xiàn)電控技術(shù)和總線技術(shù)的應(yīng)用，為裝載機(jī)向智能化和網(wǎng)聯(lián)化方向發(fā)展提供基礎(chǔ)。

鉸接轉(zhuǎn)向車輛可以通過前后車架的轉(zhuǎn)動實(shí)現(xiàn)靈活轉(zhuǎn)向，具有較強(qiáng)的通過性，能夠適應(yīng)惡劣環(huán)境下工作。目前鉸接轉(zhuǎn)向車輛普遍應(yīng)用液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，通過控制前后車體鉸點(diǎn)左右兩側(cè)的液壓缸的伸縮來完成轉(zhuǎn)向動作，然而鉸接轉(zhuǎn)向系統(tǒng)采用液力傳動機(jī)構(gòu)存在響應(yīng)慢、穩(wěn)定性差以及油耗高等問題，而且傳統(tǒng)鉸接轉(zhuǎn)向的鉸接車輛輪胎磨損較為嚴(yán)重。因此采取相應(yīng)措施提高鉸接車輛轉(zhuǎn)向靈活性與穩(wěn)定性，降低轉(zhuǎn)向能耗與輪胎磨損迫在眉睫。

對于分布式電驅(qū)動的輪式車輛，因各電機(jī)可獨(dú)立控制的特性，為動力學(xué)控制帶來了更多可能性，除了傳統(tǒng)的幾何轉(zhuǎn)向之外，還可以通過車輪速差的主動控制來實(shí)現(xiàn)車輛的轉(zhuǎn)向。鉸接轉(zhuǎn)向分布式驅(qū)動車輛因?yàn)槠渫瑫r具備電動輪獨(dú)立驅(qū)動和鉸接轉(zhuǎn)向靈活的優(yōu)勢，己經(jīng)引起工業(yè)界廣泛的關(guān)注，在裝載機(jī)和大型礦用自卸車等得到了迅速發(fā)展。特別是針對分布式驅(qū)動裝載機(jī)，因?yàn)樽鳂I(yè)過程中前后橋車輪的載荷隨裝載量在不斷變化，通過采用電驅(qū)動輪的差速控制與鉸接轉(zhuǎn)向相結(jié)合的方式，在轉(zhuǎn)向過程中可以根據(jù)載荷變化動態(tài)分配各電機(jī)動力輸出，從而達(dá)到提高轉(zhuǎn)向機(jī)動性與穩(wěn)定性，降低轉(zhuǎn)向能耗，減小輪胎磨損的目的。

發(fā)明專利《全輪獨(dú)立電驅(qū)動鉸接車的差動輔助線控液壓轉(zhuǎn)向方法》(專利號：CN105857393B)結(jié)合當(dāng)前車速大小、折腰角度大小進(jìn)行計(jì)算得出差動轉(zhuǎn)向中四個驅(qū)動輪的轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)矩大小以及油缸作動行程大小，并沒有將轉(zhuǎn)向油缸動作導(dǎo)致的前車架和后車架的橫擺運(yùn)動以及二者橫擺角速度的差異對驅(qū)動輪轉(zhuǎn)速的影響考慮到輪速的計(jì)算中，只適用于本發(fā)明提到的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向過程，針對瞬態(tài)轉(zhuǎn)向過程，此種控制方法電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的橫擺力矩可能會與液壓油缸動作的力矩方向相反，進(jìn)而阻礙轉(zhuǎn)向運(yùn)動。

發(fā)明專利《單軸獨(dú)立驅(qū)動鉸接轉(zhuǎn)向車輛差動協(xié)同轉(zhuǎn)向系統(tǒng)及其控制方法》(專利號：CN108674484B)中的差動轉(zhuǎn)矩根據(jù)方向盤角速度采用比例控制器計(jì)算得出，只在方向盤角速度大于一定限值時提供差動力矩，因此只適用于駕駛員期望較大幅度的改變轉(zhuǎn)向速度的工況；但在方向盤角速度小于此限值時，差動力矩為0，即在整車的期望轉(zhuǎn)向角速度較小或者處于穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向時不能為液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)提供助力。而且轉(zhuǎn)向時只控制單軸兩驅(qū)差動，不能充分發(fā)揮四輪驅(qū)動優(yōu)勢。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種鉸接轉(zhuǎn)向分布式電驅(qū)動轉(zhuǎn)向控制方法、系統(tǒng)及裝載機(jī)，解決了現(xiàn)有技術(shù)在轉(zhuǎn)向過程中，機(jī)動性與穩(wěn)定性差，轉(zhuǎn)向能耗高，輪胎磨損嚴(yán)重的問題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：

一種鉸接轉(zhuǎn)向分布式電驅(qū)動轉(zhuǎn)向控制方法，包括穩(wěn)態(tài)模式和瞬態(tài)模式：

當(dāng)轉(zhuǎn)向處于穩(wěn)態(tài)模式時，轉(zhuǎn)向手柄開度為0，鉸接轉(zhuǎn)向油缸鎖死不動作，具體步驟如下：

根據(jù)當(dāng)前車速和車架轉(zhuǎn)角計(jì)算四車輪的穩(wěn)態(tài)目標(biāo)輪速，