一種用于多軸分布式機電驅(qū)動車輛的復(fù)合轉(zhuǎn)向輔助系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于車輛電子輔助系統(tǒng)領(lǐng)域，具體涉及一種用于多軸分布式機電驅(qū)動車輛 的復(fù)合轉(zhuǎn)向輔助系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 多軸輪式車輛具有載荷分配合理、動力性強、通過性好等突出優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于 軍用輪式車輛及民用重載輪式車輛。
[0003] 對于軍用多軸輪式車輛而言，最小轉(zhuǎn)向半徑是其重要的戰(zhàn)技指標(biāo)，其反應(yīng)了軍用 輪式車輛的戰(zhàn)場機動能力，現(xiàn)代戰(zhàn)場環(huán)境對軍用輪式車輛的轉(zhuǎn)向機動能力提出了越來越高 的要求。但是，對于傳統(tǒng)軍用多軸輪式車輛而言，其采用阿克曼轉(zhuǎn)向形式，轉(zhuǎn)向輪必須產(chǎn)生 偏轉(zhuǎn)從而使車輛發(fā)生轉(zhuǎn)向，由于動力艙體積較大、阿克曼轉(zhuǎn)向幾何原理限制等原因，傳統(tǒng)軍 用多軸輪式車輛最小轉(zhuǎn)向半徑難以進一步減小，成為了制約軍用多軸輪式車輛機動性能提 高的重要瓶頸。
[0004] 故而出現(xiàn)了如公布號CN100475591C所提出的速差轉(zhuǎn)向軍用輪式車輛，其不采用 阿克曼轉(zhuǎn)向形式，而是通過兩側(cè)車輪的轉(zhuǎn)速差、力矩差使車輛發(fā)生轉(zhuǎn)向，與履帶車輛轉(zhuǎn)向原 理類似。與阿克曼轉(zhuǎn)向車輛相比，速差轉(zhuǎn)向車輛不需轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)，可實現(xiàn)原地轉(zhuǎn)向等功能從 而大幅度提高轉(zhuǎn)向機動性，同時節(jié)省了輪艙空間。但是，速差轉(zhuǎn)向車輛存在著操縱穩(wěn)定性較 差、輪胎壽命周期大幅縮短等缺點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 有鑒于此，本發(fā)明提供了一種用于多軸分布式機電驅(qū)動車輛的復(fù)合轉(zhuǎn)向輔助系 統(tǒng)，能夠在顯著減小車輛最小轉(zhuǎn)向半徑的同時，提高多軸分布式機電驅(qū)動車輛操縱穩(wěn)定性。
[0006] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的：
[0007] -種用于多軸分布式機電驅(qū)動車輛的復(fù)合轉(zhuǎn)向輔助系統(tǒng)，適用于η軸輪式車輛， 該方案在前Ii 1橋車輪仍采用阿克曼轉(zhuǎn)向形式的基礎(chǔ)上，采用驅(qū)動電機經(jīng)減速器驅(qū)動后112橋 車輪，ηι+η 2= η ;所述復(fù)合轉(zhuǎn)向輔助系統(tǒng)包括針對后η 2橋車輪中每個后橋車輪設(shè)置的驅(qū)動 電機及電機控制器，每個驅(qū)動電機經(jīng)一個減速器驅(qū)動對應(yīng)的后橋車輪；整車控制器安裝在 車體上，轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器固連在車輛的轉(zhuǎn)向柱上；電機控制器、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器與整車 控制器之間由通訊網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)信息傳遞；
[0008] 所述整車控制器包括復(fù)合轉(zhuǎn)向模式的判斷模塊和電機輔助力矩的計算模塊；其 中，
[0009] 所述判斷模塊，用于根據(jù)車速和轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器采集的轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角，判斷同時 滿足"車速小于設(shè)定車速閾值"及"轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角大于設(shè)定轉(zhuǎn)向角閾值"的條件，如果是，則確 定進入復(fù)合轉(zhuǎn)向模式，通知計算模塊工作；
[0010] 所述計算模塊，用于在接收到判斷模塊的工作通知時，計算當(dāng)前轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角與所 述轉(zhuǎn)向角閾值之差，并將該差值乘以設(shè)定增益值后得到電機轉(zhuǎn)矩下發(fā)至后H 2橋車輪中每個 后橋車輛的電機控制器，由電機控制器控制驅(qū)動電機產(chǎn)生驅(qū)動力經(jīng)由減速器減速后施加到 車輪；其中，左側(cè)后橋車輪與右側(cè)后橋車輪的增益值互為相反數(shù)。
[0011] 有益效果：
[0012] (1)本發(fā)明在傳統(tǒng)阿克曼轉(zhuǎn)向的基礎(chǔ)上，利用驅(qū)動電機獨立驅(qū)動后橋或后幾橋車 輪，在低速、大轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角的工況下，利用內(nèi)側(cè)電機提供制動力矩，外側(cè)電機提供驅(qū)動力矩， 為整車提供輔助橫擺力矩。那么車輛在低速轉(zhuǎn)向時，主要靠轉(zhuǎn)向機構(gòu)所提供的橫擺力矩克 服轉(zhuǎn)向阻力矩，轉(zhuǎn)向機構(gòu)所提供的橫擺力矩越大，車輛就可以達到越小的轉(zhuǎn)向半徑。傳統(tǒng)車 輛只能通過轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)產(chǎn)生橫擺力矩，但是該方案可以使兩側(cè)驅(qū)動電機一側(cè)制動、一側(cè)驅(qū) 動，提供額外的橫擺力矩，所以本發(fā)明可以使車輛獲得更小的轉(zhuǎn)向半徑。
[0013] (2)本發(fā)明具有阿克曼轉(zhuǎn)向機構(gòu)，與純速差轉(zhuǎn)向車輛相比，它在轉(zhuǎn)向時的操縱穩(wěn)定 性、軌跡可控性比速差轉(zhuǎn)向車輛好；而且，在轉(zhuǎn)向時有運動學(xué)幾何關(guān)系約束，所以輪胎沒有 很大的側(cè)向滑動。因此本發(fā)明作為阿克曼轉(zhuǎn)向加速差轉(zhuǎn)向的復(fù)合轉(zhuǎn)向形式，在減小純阿克 曼轉(zhuǎn)向車輛的最小轉(zhuǎn)向半徑的基礎(chǔ)上，又避免了純速差轉(zhuǎn)向車輛操縱性能差且輪胎易磨損 的缺點。
【附圖說明】
[0014] 圖1為本發(fā)明用于多軸分布式機電驅(qū)動車輛的復(fù)合轉(zhuǎn)向系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)示意。
[0015] 圖2為傳統(tǒng)阿克曼轉(zhuǎn)向及復(fù)合轉(zhuǎn)向形式最小轉(zhuǎn)向半徑對比。
[0016] 其中，1 :三橋右側(cè)車輪；2 :四橋右側(cè)車輪；3 :三橋左側(cè)車輪；4 :四橋左側(cè)車輪；5: 三橋右側(cè)減速器；6 :四橋右側(cè)減速器；7 :三橋左側(cè)減速器；8 :四橋左側(cè)減速器；9:三橋右 側(cè)驅(qū)動電機；10 :四橋右側(cè)驅(qū)動電機；11 :三橋左側(cè)驅(qū)動電機；12 :四橋左側(cè)驅(qū)動電機；13 : 整車控制器；14 :轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器。
【具體實施方式】
[0017] 下面結(jié)合附圖并舉實施例，對本發(fā)明進行詳細描述。
[0018] 本發(fā)明基于分布式機電驅(qū)動車輛提出了一種復(fù)合轉(zhuǎn)向的輔助系統(tǒng)。本發(fā)明以8X8 軍用輪式車輛為例，其前兩橋仍采用阿克曼轉(zhuǎn)向形式，后兩橋車輪由電機獨立驅(qū)動，當(dāng)車輛 以低速、大轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)向時，前輪產(chǎn)生阿克曼擺角的同時，后兩橋驅(qū)動電機輔助產(chǎn)生驅(qū)動 力矩及制動力矩，從而為整車提供橫擺力矩，減小車輛最小轉(zhuǎn)向半徑。
[0019] 本發(fā)明可被理解為阿克曼轉(zhuǎn)向加速差轉(zhuǎn)向的原理形式，在減小阿克曼轉(zhuǎn)向車輛最 小轉(zhuǎn)向半徑的基礎(chǔ)上，又避免了純速差轉(zhuǎn)向車輛操縱穩(wěn)定性差、輪胎磨損率高的缺點?；?虛擬樣機技術(shù)仿真的結(jié)果表明，以傳統(tǒng)阿克曼轉(zhuǎn)向的8X8輪式車輛為例，本發(fā)明可減小最 小轉(zhuǎn)向半徑15%左右，可大幅度提高多軸輪式車輛的機動能力。
[0020] 如圖1所示的8X8多軸輪式車輛，本發(fā)明在傳統(tǒng)由發(fā)動機驅(qū)動前兩橋車輪的基礎(chǔ) 上，采用驅(qū)動電機經(jīng)減速器驅(qū)動后兩橋車輪。那么，本發(fā)明的復(fù)合轉(zhuǎn)向輔助系統(tǒng)包括針對后 兩橋車輪中每個后橋車輪設(shè)置的驅(qū)動電機9, 10, 11，12及電機控制器（圖1中未示出），每 個驅(qū)動電機經(jīng)一個減速器驅(qū)動對應(yīng)的后橋車輪1，2, 3, 4。整車控制器13安裝在車體上，轉(zhuǎn) 向盤轉(zhuǎn)角傳感器14固連在車輛的轉(zhuǎn)向柱上。電機控制器、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器14與整車控 制器13之間由CAN網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)通訊。
[0021] 整車控制器13包括復(fù)合轉(zhuǎn)向模式的判斷模塊和電機輔助力矩的計算模塊；其中，
[0022] 判斷模塊，用于根據(jù)車速和轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器14采集的轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角，判斷同時滿 足"車速小于設(shè)定車速閾值"及"轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角大于設(shè)定轉(zhuǎn)向角閾值"的條件，如果是，則確定 進入復(fù)合轉(zhuǎn)向模式，通知計算模塊工作；否則，進入行進間控制模式。其中，車速是根據(jù)電機 轉(zhuǎn)速獲得，或者通過車速傳感器獲得。設(shè)置兩個判斷條件是為了防止駕駛員進行高速時大 幅度轉(zhuǎn)向的危險操作，故當(dāng)車速較小且轉(zhuǎn)向較大時，才讓車輛進入復(fù)合轉(zhuǎn)向模式。
[0023] 計算模塊，用于在接收到判斷模塊的工作通知時，計算當(dāng)前轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角與所述轉(zhuǎn) 向角閾值之差，以此表征駕駛員對轉(zhuǎn)向半徑的需求，并將此差值乘以設(shè)定增益值后得到電 機轉(zhuǎn)矩下發(fā)至后兩橋車輪中每個后橋車輛的電機控制器，由電機控制器控制驅(qū)動電機產(chǎn)生 驅(qū)動力經(jīng)由減速器減速后施加到車輪。
[0024] 該計算模塊的計算方法可描述為：
【主權(quán)項】
1. 一種用于多軸分布式機電驅(qū)動車輛的復(fù)合轉(zhuǎn)向輔助系統(tǒng)，適用于n軸輪式車輛，其 特征在于，在前化橋車輪采用阿克曼轉(zhuǎn)向形式的基礎(chǔ)上，采用驅(qū)動電機經(jīng)減速器驅(qū)動后n2 橋車輪，ni+n2=n;所述復(fù)合轉(zhuǎn)向輔助系統(tǒng)包括針對后n2橋車輪中每個后橋車輪設(shè)置的驅(qū) 動電機（9, 10, 11，12)及電機控制器，每個驅(qū)動電機（9, 10, 11，12)經(jīng)一個減速器（5, 6, 7, 8) 驅(qū)動對應(yīng)的后橋車輪；整車控制器（13)安裝在車體上，轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器（14)固連在車輛 的轉(zhuǎn)向柱上；電機控制器、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器（14)與整車控制器（13)之間由通訊網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn) 信息傳遞； 所述整車控制器（13)包括復(fù)合轉(zhuǎn)向模式的判斷模塊和電機輔助力矩的計算模塊；其 中， 所述判斷模塊，用于根據(jù)車速和轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器（14)采集的轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角，判斷同時 滿足"車速小于設(shè)定車速閾值"及"轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角大于設(shè)定轉(zhuǎn)向角閾值"的條件，如果是，則確 定進入復(fù)合轉(zhuǎn)向模式，通知計算模塊工作； 所述計算模塊，用于在接收到判斷模塊的工作通知時，計算當(dāng)前轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角與所述轉(zhuǎn) 向角閾值之差，并將該差值乘以設(shè)定增益值后得到電機轉(zhuǎn)矩下發(fā)至后H2橋車輪中每個后 橋車輛的電機控制器，由電機控制器控制驅(qū)動電機產(chǎn)生驅(qū)動力經(jīng)由減速器減速后施加到車 輪；其中，左側(cè)后橋車輪與右側(cè)后橋車輪的增益值互為相反數(shù)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于多軸分布式機電驅(qū)動車輛的復(fù)合轉(zhuǎn)向輔助系統(tǒng)。當(dāng)駕駛員駕駛車輛進行低速、大轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角的轉(zhuǎn)向運動時，布置在后兩橋車輪的驅(qū)動電機將提供橫擺力矩輔助車輛轉(zhuǎn)向，從而顯著減小車輛最小轉(zhuǎn)向半徑，提高多軸輪式車輛機動性能。該復(fù)合轉(zhuǎn)向輔助系統(tǒng)包括整車控制器、固連在車輛的轉(zhuǎn)向柱上的轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器、針對每個后橋車輪設(shè)置的驅(qū)動電機及電機控制器，驅(qū)動電機經(jīng)減速器驅(qū)動對應(yīng)的后橋車輪；整車控制器在判定“車速小于設(shè)定車速閾值”及“轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角大于設(shè)定轉(zhuǎn)向角閾值”同時滿足時進入復(fù)合轉(zhuǎn)向模式，計算當(dāng)前轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角與所述轉(zhuǎn)向角閾值之差，并將該差值乘以設(shè)定增益值以得到電機轉(zhuǎn)矩數(shù)值，并下發(fā)至每個后橋車輛的電機控制器。
【IPC分類】B62D15-00, B62D5-04
【公開號】CN104773201
【申請?zhí)枴緾N201510115579
【發(fā)明人】胡紀濱, 彭增雄, 魏超, 李雪原, 倪俊, 唐壽星, 李學(xué)良
【申請人】北京理工大學(xué)
【公開日】2015年7月15日
【申請日】2015年3月17日