[发明专利]一种偏置转向轴电磁摩擦锁控制方法及控制系统

说明书

本发明公开了一种偏置转向轴电磁摩擦锁控制方法及控制系统，属于车辆工程领域。为了解决基于偏置转向轴的柔性底盘的驱动与转向协同运动问题，本发明公开了一种通过改变PWM控制系统输出矩形脉冲的频率、占空比及电压，改变偏置转向轴的电磁摩擦锁的快速吸合与释放。矩形脉冲的频率与占空比随转向信号大小变化，从而控制电磁摩擦锁释放所需时间间隔，使转向臂转动；矩形脉冲电压幅值随油门驱动信号变化，从而控制电磁摩擦锁锁紧时刻的锁紧力，以匹配与轮毂电机驱动力矩相适应的电磁摩擦锁锁紧力矩，从而保证轮毂电机对车架的驱动力。本发明具有控制灵活，系统性能可靠，能够同时进行驱动与转向。

技术领域

本发明涉及一种电动车辆底盘，属于电动车辆控制领域，具体来说，涉及一种电动车辆底盘转向控制方法及系统。

背景技术

随着世界能源的减少和人们对车辆灵活性的要求，四轮独立驱动独立转向电动车逐渐出现。现有四轮独立驱动独立转向电动车都是利用机械结构助力转向或控制转向电机进行转向，结构相对复杂，成本较高，同时现有电动车辆的车轮平面回转中心与电动转向轴中心重合，在一定程度上限制了车辆灵活性程度。

专利200710017644.1公开了一种车辆辅助转向装置，包括车轮驱动电机、控制器、锁紧机构、铅垂轴、电瓶、车轮和底盘，亦采用控制器对锁紧机构进行锁紧控制的方法来控制转向轴的转动。但专利200710017644.1的锁紧机构的结构相对复杂，使车辆灵活性与功能的全面发挥受限，只可应用在车辆处于停止状态时的姿态变动，对于车辆常规行驶中的运动控制难于应用。

专利200910021065.3公开了一种电动车辆底盘，将专利200710017644.1中由控制器控制的锁紧机构，改进为两个电磁摩擦锁机构，包括制动摩擦锁与驱动转向摩擦锁。行驶中给驱动转向摩擦锁转向绕组与驱动绕组输入转向信号与驱动信号，给制动摩擦锁输入制动信号，解决了常规行驶状态时车轮绕转向轴转动的问题。但是仍然存在结构复杂问题，而且没有解决驱动转向摩擦锁和制动摩擦协同控制问题。

专利201210021132.3公开了一种电动车辆转向控制装置，包括偏置轴驱动轮、小齿轮、大齿轮、转向可变电阻、偏置轴转角可变电阻、转向驱动步进电机、转向控制器等，利用方向盘驱动转向控制器，转向控制器驱动转向步进电机和转向可变电阻，使转向电桥输出电压信号，驱动车轮驱动控制器使车轮加速，使偏置轴转过一定角度，通过偏置轴大齿轮带动可变电阻转动，使转向电桥恢复平衡。专利201210021132.3解决了转向角度跟踪控制问题，但仍然存在转向机构驱动车架时不便转向的问题。

综上所述，为解决电动车底盘驱动与转向矛盾的问题，本发明公开了一种电动车辆底盘转向控制方法及系统，以实现转向机构脉冲式驱动车架的同时仍能转向。

发明内容

本发明针对现有电动车底盘偏置转向轴机构转向与驱动矛盾的问题，通过增加控制模块，产生矩形脉冲电压驱动电磁摩擦锁吸合与释放，解决了现有电动车底盘驱动与转向协同控制的问题。实现上述发明技术方案的电动车底盘驱动与转向协同控制方法及系统具体发明内容为：

一种偏置转向轴电磁摩擦锁控制方法及控制系统，包括转向传感器、油门传感器、变送器、中央控制器、DC-DC降压电源模块、电压控制器、PWM触发开关模块、驱动控制器、电瓶、轮毂电机（1）、偏置臂（2）、电磁摩擦锁（3）和车架（4），其特征是：给电磁摩擦锁输入与转向信号和驱动信号分别相关的同一PWM矩形脉冲；所述PWM矩形脉冲的高电平电压高低与轮毂电机驱动信号电流大小相关，使电磁摩擦锁吸合时的锁紧力矩与轮毂电机对车架的驱动力矩匹配；所述PWM矩形脉冲的频率和占空比与转向信号大小相关，使电磁摩擦锁释放所需的时间间隔随转向信号的大小相匹配；

所述PWM矩形脉冲频率范围为4~24Hz，占空比范围为40%~70%；高电平电压范围为12~24V；