[发明专利]单轴独立驱动铰接转向车辆差动协同转向系统及其控制方法

说明书

本发明公开了单轴独立驱动铰接转向车辆差动协同转向系统，通过与铰接转向车辆原有的液压转向系统相互配合，能有效的提高铰接转向车辆的转向灵活性，降低转向能耗。本发明还公开了单轴独立驱动铰接转向车辆差动协同转向系统的控制方法，根据方向盘角速度采用比例控制器计算出合适的差动转矩施加到驱动轴左右两侧驱动轮上，使一侧驱动轮转矩增加的同时另一侧驱动轮转矩减小，从而形成一个直接横摆力矩，与液压转向系统协同作用实现车辆转向。从而达到减少转向时间，降低液压转向系统能耗的目的。

技术领域

本发明涉及车辆转向技术领域，具体涉及单轴独立驱动铰接转向车辆差动协同转向系统及其控制方法。

背景技术

工程车辆采用液压驱动的形式已经有几十年的历史。相对传统的机械驱动方式，液压驱动系统容易实现无极调速和过载保护；能简化传动系统，节约布置空间；操纵简单，便于和电气控制系统组成电液复合系统，实现自动化。尤其是随着液压技术的发展和液压元件材质的改良，液压驱动系统在工程车辆上的应用愈加广泛。

同时，随着全球环境问题的日益严峻以及传统能源的枯竭，工程车辆也在向新能源方向发展。尤其是随着电动轮驱动技术的逐渐成熟，采用以轮毂电机为动力的电动轮驱动的工程车辆或以轮毂液压马达为动力的液驱工程车辆也逐渐增多。由于采用电动轮驱动的工程车辆具有诸多优点，如环保节能；工作时噪音小；传动系统结构简单，易于维护；电机响应快，加速性能好等，必将有更加广阔的前景。

由于工程车辆的转向工况较为频繁，故工程车辆的转向机动灵活性和经济性有着紧密关系。为提高其机动性，除了提高自动化控制程度，选择合适的转向系统也是一个重要途径。目前，很多工程车辆采用了铰接转向技术。铰接转向车辆普遍采用液压转向系统，即通过控制前后车体铰接点左右两侧液压缸的伸缩完成转向。这种转向技术具有转向灵活、转弯半径小、方便布置大直径宽胎面的低压轮胎等优点。但是，由于液压转向系统存在响应慢和耗能高的问题，且铰接转向车辆的工作性质特殊，需要频繁转向，使得其转向能耗是传统转向方式的3-4倍。

为了在不增加转向液压系统功率的前提下提高铰接转向车辆的转向灵活性，国内外有一些研究人员进行过相关研究。如日本东京大学的Michihisa Iidaa,HiroshiNakashimab等人在将基于四个车轮的差动制动的直接横摆力矩控制应用于提高轮式装载机的转弯机动性方面取得了一定效果。虽然差动制动能够一定程度上提高车辆的转弯机动性、降低转弯半径或在受侧向干扰时能够维持直线行驶，但是实施制动会降低车速、增加汽车无功损耗，转向液压系统功率虽不用增加，但是整车驱动功耗将随之增长，得不偿失，故上述研究只应用在工程车辆较高车速直线行驶时维持车辆的稳定性上。

发明内容

本发明设计开发了单轴独立驱动铰接转向车辆差动协同转向系统，本发明的发明目的是利用差动驱动实现对原有液压铰接转向的辅助，协同完成转向动作。

本发明设计开发了单轴独立驱动铰接转向车辆差动协同转向系统的控制方法，本发明的发明目的是利用差动驱动实现对原有液压铰接转向的辅助，协同完成转向动作，在不增加整车驱动能耗的同时降低液压转向系统的转向功耗。

本发明提供的技术方案为：

单轴独立驱动铰接转向车辆差动协同转向系统，包括：

前车体；

后车体，其与所述前车体铰接连接；

液压缸，其设置在所述前车体和所述后车体之间，所述液压缸的两端分别与所述前车体和所述后车体铰接相连；

方向盘，其通过转向轴与转阀相连，用于改变液压油的流向；

转速传感器，用于监测车轮的转速并将数据信号输出；

位移传感器，用于监测所述液压缸的位移并将数据信号输出；

方向盘转角传感器，用于监测所述方向盘转角并将数据输出；