[发明专利]电动轮驱动汽车的差力主动转向系统及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及电动汽车，具体涉及电动汽车的转向系统，特别是电动轮驱动汽车的转向系统。

背景技术

电动汽车具有节能和环保的优点，是当前汽车技术发展的一种趋势。电动轮驱动汽车是一种新型的电动汽车。驱动电机直接或通过减速机构安装在车轮上，构成电动轮。电动轮的布置非常灵活，可作为电动汽车的两个前轮、两个后轮或四个车轮，相应使电动汽车成为前轮驱动、后轮驱动或四轮驱动汽车。

与内燃机汽车和单电机驱动电动汽车相比，电动轮驱动汽车在动力源配置、底盘结构等方面有独特的技术特点和优势。电动轮车中由于电机可直接驱动车轮，故可实现各电动轮从零到最大速度的无级变速和各电动轮间的差速要求，从而省略了内燃机汽车所需的机械式操纵换档装置、离合器、变速器、传动轴和机械差速器等，使得驱动系统和整车结构简化，有效可利用空间增大，传动链缩短，传动效率提高。轻量化、集成化、高性能的电动轮驱动汽车是未来理想的一种清洁、节能、安全型电动汽车。

通过对本领域相关技术的国内外现状分析，可得出以下转向方式。

（1）滑动转向：滑动转向是履带式车辆常用的转向方式。滑动转向通过控制一侧履带驱动力增加，另一侧履带驱动力减小，形成两侧驱动力差，造成地面对车辆的横摆力矩，该力矩为驱动车辆转弯的转弯力矩，用于克服由于履带和地面滑动产生的转弯阻力以及车辆横摆旋转惯性的影响。滑动转向需克服较大阻力，转向能耗大。

（2）差动助力转向：差动助力转向利用左、右转向驱动轮的输出转矩差，产生驱动转向力矩（左、右转向轮的驱动力产生的绕各自主销轴线力矩的差值）实现转向助力的作用，从而达到减小驾驶员转向手力的最终目的。

（3）主动转向与线控转向：主动转向与线控转向通过在转向系中安装转向伺服电机而促动转向轮自行转向。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供电动轮驱动汽车的差力主动转向系统及其控制方法，采用转向电动轮转向角和车速双PID控制算法确定左、右转向电动轮中左、右轮毂电机转矩目标值，进而利用左、右转向电动轮驱动力差引起转向电动轮转向的新型转向方法。

本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为：电动轮驱动汽车的差力主动转向系统，其特征在于：它由左转向电动轮、右转向电动轮、差力主动转向机构和差力主动转向控制系统组成；左转向电动轮、右转向电动轮与差力主动转向机构连接；差力主动转向机构与汽车转向桥连接；其中左转向电动轮为与方向盘同侧的转向电动轮；

所述的左转向电动轮内置左轮毂电机，右转向电动轮内置右轮毂电机，左、右轮毂电机由差力主动转向控制系统控制；

所述的差力主动转向控制系统包括：

用于测量汽车的实际纵向行驶速度的车速传感器；

用于测量左转向电动轮实际转向角的转向角传感器；

用于测量驾驶员操纵方向盘转角并将其作为驾驶员转向指令、以用于确定左转向电动轮的目标转向角的方向盘转角传感器；

用于测量驾驶员踩下加速踏板的开度电压值、确定驾驶员车速指令的电子加速踏板；

根据接收到的驾驶员转向指令、车速指令以及左转向电动轮实际转向角和实际纵向行驶速度，确定左、右轮毂电机转矩指令的差力主动转向控制器；和

根据接收到的差力主动转向控制器的左、右轮毂电机转矩指令，通过调节左、右轮毂电机工作电流，控制左、右轮毂电机输出目标转矩的左、右轮毂电机控制器。

按上述方案，所述的汽车转向桥为采用非独立悬架的转向桥，汽车转向桥包括前梁；所述的差力主动转向机构由转向梯形机构和左、右转向节及左、右主销组成，转向梯形机构由转向横拉杆和左、右梯形臂组成；左转向节与左梯形臂前端固定连接，右转向节与右梯形臂前端固定连接，转向横拉杆两端分别与左、右梯形臂后端通过球头销相连；左、右主销分别固定在前梁两端的主销孔中，左转向节和与之固连的左梯形臂绕左主销转动，右转向节和与之固连的右梯形臂绕右主销转动；所述的左转向电动轮安装在左转向节上随左转向节绕左主销转动，所述的右转向电动轮安装在右转向节上随右转向节绕右主销转动。