一種融合主動轉(zhuǎn)向、助力轉(zhuǎn)向和直接橫擺力矩控制功能的電動輪轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)及其控制方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種融合主動轉(zhuǎn)向、助力轉(zhuǎn)向和直接橫擺力矩控制功能的電動輪轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)及其控制方法，涉及電動輪轉(zhuǎn)向控制領(lǐng)域。解決了目前電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)轉(zhuǎn)動慣性大，而且現(xiàn)有電動輪汽車取消了差速器，輪胎磨損嚴重，導(dǎo)致電動輪汽車行駛穩(wěn)定性降低的問題。該系統(tǒng)中，扭矩傳感器設(shè)在轉(zhuǎn)向盤及轉(zhuǎn)向管柱與前軸轉(zhuǎn)向器之間，轉(zhuǎn)角電機通過減速機構(gòu)與后軸轉(zhuǎn)向器連接，ECU控制模塊根據(jù)反饋的車速、轉(zhuǎn)向盤力矩、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角、質(zhì)心側(cè)偏角和橫擺角速度信息，經(jīng)過分析處理后確定駕駛員的駕駛意圖、理想轉(zhuǎn)向手力和主動轉(zhuǎn)向附加轉(zhuǎn)角，進而控制前后電動輪實現(xiàn)主動轉(zhuǎn)向、助力轉(zhuǎn)向和直接橫擺力矩控制功能。本發(fā)明適用于對電動輪進行轉(zhuǎn)向控制。
【專利說明】
一種融合主動轉(zhuǎn)向、助力轉(zhuǎn)向和直接橫擺力矩控制功能的電 動輪轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及電動輪轉(zhuǎn)向控制領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)已經(jīng)完成了從機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)到助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的轉(zhuǎn) 變?，F(xiàn)有電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)雖然可以控制轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的力矩傳遞特性，并減輕駕駛員的轉(zhuǎn)向 力矩負擔，但也有難以克服的缺陷，如系統(tǒng)轉(zhuǎn)動慣量的增加導(dǎo)致轉(zhuǎn)向路感和回正能力下降。 寶馬公司推出的主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)既有轉(zhuǎn)向助力的功能，又具有主動轉(zhuǎn)向的功能。該主動轉(zhuǎn)向 系統(tǒng)雖然可以通過改變轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的角位移傳遞特性，提高汽車行駛主動安全性能，但是其 在液壓助力系統(tǒng)的基礎(chǔ)上實現(xiàn)的，而液壓助力系統(tǒng)在布置、安裝、密封性、操縱靈敏度、能量 消耗、磨損與噪聲等方面的缺陷目前還是無法消除的。
[0003] 此外，隨著全球汽車保有量和能源消耗量的急劇增加，對環(huán)境保護造成了巨大壓 力。電動汽車作為一種安全、節(jié)能和環(huán)保的汽車而備受關(guān)注，并呈現(xiàn)加速發(fā)展的態(tài)勢，而且 電動輪驅(qū)動的轉(zhuǎn)向技術(shù)成為電動汽車的發(fā)展方向，并成為電動輪汽車的研究重點和研究熱 點，但是，由于電動輪汽車取消了差速器，加劇了輪胎的磨損，降低了車輛高速行駛時的安 全性和穩(wěn)定性。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種融合主動轉(zhuǎn)向、助力轉(zhuǎn)向和直接橫擺力矩 控制功能的電動輪轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)及其控制方法，目的在于解決目前電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)轉(zhuǎn)動 慣性大，而且現(xiàn)有電動輪汽車取消了差速器，輪胎磨損嚴重，導(dǎo)致電動輪汽車行駛穩(wěn)定性降 低的問題。
[0005] 本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：一種融合主動轉(zhuǎn)向、助力轉(zhuǎn)向和直接 橫擺力矩控制功能的電動輪轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)向盤及轉(zhuǎn)向管柱、扭矩傳感器、前軸轉(zhuǎn)向 器、轉(zhuǎn)角電機、減速機構(gòu)、后軸轉(zhuǎn)向器和ECU控制模塊，所述扭矩傳感器設(shè)在轉(zhuǎn)向盤及轉(zhuǎn)向管 柱與前軸轉(zhuǎn)向器之間，轉(zhuǎn)角電機通過減速機構(gòu)與后軸轉(zhuǎn)向器連接，ECU控制模塊接收扭矩傳 感器和車載傳感器設(shè)備發(fā)送的信息并根據(jù)轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角、車速、質(zhì)心側(cè)偏角以及 橫擺角速度信息控制前后電動輪實現(xiàn)主動轉(zhuǎn)向、助力轉(zhuǎn)向和直接橫擺力矩控制。
[0006] 本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明通過在轉(zhuǎn)向盤及轉(zhuǎn)向管柱與前軸轉(zhuǎn)向器之間設(shè)置扭 矩傳感器，扭矩傳感器對轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)角進行檢測，ECU控制模塊根據(jù)扭矩傳感器以及 車載傳感器設(shè)備所發(fā)送的信息進行分析處理，通過控制前軸左前方電動輪和右前方電動輪 中輪轂電機的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速輸出特性，左前方電動輪和右前方電動輪的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩偏差產(chǎn)生轉(zhuǎn) 向助力矩，并與駕駛員施加的轉(zhuǎn)向盤力矩進行線性疊加，共同驅(qū)動前軸轉(zhuǎn)向器以克服轉(zhuǎn)向 輪的轉(zhuǎn)向阻力矩;通過控制后軸左后方電動輪和右后方電動輪中輪轂電機的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速輸 出特性，左后方電動輪和右后方電動輪的驅(qū)動力偏差產(chǎn)生橫擺力矩;而轉(zhuǎn)角電機通過減速 機構(gòu)驅(qū)動后軸轉(zhuǎn)向器產(chǎn)生后輪轉(zhuǎn)角，進而實現(xiàn)主動轉(zhuǎn)向、助力轉(zhuǎn)向和直接橫擺力矩控制功 能的融合。
[0007] 同時，在前軸，駕駛員施加手力驅(qū)動前軸轉(zhuǎn)向器實現(xiàn)前輪轉(zhuǎn)向功能，而左前方電動 輪和右前方電動輪內(nèi)安裝的輪轂電機主要提供汽車行駛的驅(qū)動力和轉(zhuǎn)向助力，取消了現(xiàn)有 EPS系統(tǒng)的助力電機及與之相連的傳動機構(gòu)，減小了系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動慣量。
[0008] 在后軸，轉(zhuǎn)角電機通過傳動機構(gòu)驅(qū)動后軸轉(zhuǎn)向器產(chǎn)生后輪轉(zhuǎn)角，實現(xiàn)主動轉(zhuǎn)向功 能，而左后方電動輪和右后方電動輪內(nèi)安裝的輪轂電機主要通過改變左后方電動輪和右后 方電動輪驅(qū)動力的大小實現(xiàn)直接橫擺力矩控制和差速轉(zhuǎn)向，降低了輪胎的磨損，從而提高 了車輛在行駛過程中的穩(wěn)定性。
[0009] 在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進。
[0010] 進一步，所述ECU控制模塊包括：
[0011] 用于接收扭矩傳感器測得的轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩信號和車速信號，并生成左前輪修正力矩 控制信號和右前輪修正力矩控制信號的助力轉(zhuǎn)向控制模塊；
[0012] 用于接收扭矩傳感器測得的轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角信號和車速信號，并生成變傳動比控制所 需的后輪轉(zhuǎn)角信號的變傳動比控制模塊；
[0013] 用于接收轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角信號和變傳動比控制所需的后輪轉(zhuǎn)角信號，并生成橫擺角速 度期望值和質(zhì)心側(cè)偏角期望值的參考模型建立模塊；
[0014] 用于接收橫擺角速度信號、質(zhì)心側(cè)偏角信號、橫擺角速度期望值和質(zhì)心側(cè)偏角期 望值，并生成橫擺角速度偏差值和質(zhì)心側(cè)偏角偏差值的比較模塊；
[0015] 用于接收橫擺角速度偏差值和質(zhì)心側(cè)偏角偏差值，并生成橫擺角速度跟蹤控制所 需的后輪轉(zhuǎn)角信號的橫擺角速度跟蹤控制模塊；
[0016] 用于接收變傳動比控制所需的后輪轉(zhuǎn)角信號和橫擺角速度跟蹤控制所需的后輪 轉(zhuǎn)角信號，經(jīng)線性疊加后生成后輪轉(zhuǎn)角控制信號的疊加模塊；
[0017]用于接收橫擺角速度信號、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角信號和車速信號，并生成左后輪修正力矩 控制信號和右后輪修正力矩控制信號的直接橫擺力矩控制模塊。
[0018] 采用上述進一步方案的有益效果是，ECU控制模塊根據(jù)反饋的車速、轉(zhuǎn)向盤力矩、 轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角、質(zhì)心側(cè)偏角和橫擺角速度信息，經(jīng)過分析處理后確定駕駛員的駕駛意圖、理想 轉(zhuǎn)向手力和主動轉(zhuǎn)向附加轉(zhuǎn)角，進而控制前后電動輪實現(xiàn)主動轉(zhuǎn)向、助力轉(zhuǎn)向和直接橫擺 力矩控制功能。
[0019] 進一步，所述接收扭矩傳感器測得的轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩信號和車速信號，并生成左前輪 修正力矩控制信號和右前輪修正力矩控制信號的過程是由以下公式實現(xiàn)的：
[0021] 其中，ΔΤη和ATfr分別為左前輪修正力矩和右前輪修正力矩，Ka(V)為與車速V有 關(guān)的助力比函數(shù)，G為轉(zhuǎn)向小齒輪轉(zhuǎn)角到前輪轉(zhuǎn)角的傳動比，T s為轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩，rw為車輪半 徑，r。為主銷橫向偏移距。
[0022] 進一步，所述接收扭矩傳感器測得的轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角信號和車速信號，并生成變傳動 比控制所需的后輪轉(zhuǎn)角信號的過程是由以下公式實現(xiàn)的：
[0024] 其中，δ7r為變傳動比控制所需的后輪轉(zhuǎn)角，Θsw為轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角，G為轉(zhuǎn)向小齒輪轉(zhuǎn)角 到前輪轉(zhuǎn)角的傳動比，V)為與車速V有關(guān)的理想傳動比控制函數(shù)。
[0025] 進一步，所述接收轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角信號和變傳動比控制所需的后輪轉(zhuǎn)角信號，并生成 橫擺角速度期望值和質(zhì)心側(cè)偏角期望值的過程是由以下公式實現(xiàn)的：
[0026] Χ^Α^+ΒβΙ^,
[0027] 其中，
[0028 ] rd為橫擺角速度期望值，說為質(zhì)心側(cè)偏角期望值，Θ sw為轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角，G為轉(zhuǎn)向小齒 輪轉(zhuǎn)角到前輪轉(zhuǎn)角的傳動比，為變傳動比控制所需的后輪轉(zhuǎn)角，μ〇為參考路面附著系數(shù)， m為整車質(zhì)量，V為車速，12為整車繞Ζ坐標軸的轉(zhuǎn)動慣量，l f和lr分別為前后軸到質(zhì)心的距 離，L為前后軸的軸距，Kf為前輪的初始側(cè)偏剛度；
[0029]進一步，所述接收橫擺角速度信號、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角信號和車速信號，并生成左后輪修 正力矩控制信號和右后輪修正力矩控制信號的過程是由以下公式實現(xiàn)的：
[0031] 其中，Α Τη和&!^分別為左后輪修正力矩和右后輪修正力矩，r為橫擺角速度，0SW 為轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角，G為轉(zhuǎn)向小齒輪轉(zhuǎn)角到前輪轉(zhuǎn)角的傳動比，L為前后軸的軸距，V為車速，B為 左右電動輪輪距，rw為車輪半徑，λ為控制參數(shù)。
[0032] 本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題還提出了以上所述電動輪轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)的控制方法， 所述控制方法為根據(jù)轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角、車速、質(zhì)心側(cè)偏角以及橫擺角速度信息控制 前后電動輪實現(xiàn)主動轉(zhuǎn)向、助力轉(zhuǎn)向和直接橫擺力矩控制功能。
[0033]進一步，所述控制方法包括：
[0034]用于生成左前輪修正力矩控制信號和右前輪修正力矩控制信號的助力轉(zhuǎn)向控制 步驟；
[0035] 用于生成變傳動比控制所需的后輪轉(zhuǎn)角的變傳動比控制步驟；
[0036] 用于生成橫擺角速度期望值和質(zhì)心側(cè)偏角期望值的參考模型建立步驟；
[0037] 用于生成橫擺角速度偏差值和質(zhì)心側(cè)偏角偏差值的比較步驟；
[0038]用于生成橫擺角速度跟蹤控制所需的后輪轉(zhuǎn)角信號的橫擺角速度跟蹤控制步驟；
[0039] 用于生成后輪轉(zhuǎn)角控制信號的疊加步驟；
[0040] 用于生成左后輪修正力矩控制信號和右后輪修正力矩控制信號的直接橫擺力矩 控制步驟。
[0041] 采用上述進一步方案的有益效果是，ECU控制模塊根據(jù)反饋的車速、轉(zhuǎn)向盤力矩、 轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角、質(zhì)心側(cè)偏角和橫擺角速度信息，經(jīng)過分析處理后確定駕駛員的駕駛意圖、理想 轉(zhuǎn)向手力和主動轉(zhuǎn)向附加轉(zhuǎn)角，進而控制前后電動輪實現(xiàn)主動轉(zhuǎn)向、助力轉(zhuǎn)向和直接橫擺 力矩控制功能。
[0042]進一步，所述控制方法具體實現(xiàn)過程為：
[0043]用于接收扭矩傳感器測得的轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩信號和車速信號，并生成左前輪修正力矩 控制信號和右前輪修正力矩控制信號的助力轉(zhuǎn)向控制步驟；
[0044] 用于接收扭矩傳感器測得的轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角信號和車速信號，并生成變傳動比控制所 需的后輪轉(zhuǎn)角信號的變傳動比控制步驟；
[0045] 用于接收轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角信號和變傳動比控制所需的后輪轉(zhuǎn)角信號，并生成橫擺角速 度期望值和質(zhì)心側(cè)偏角期望值的參考模型建立步驟；
[0046] 用于接收橫擺角速度信號、質(zhì)心側(cè)偏角信號、橫擺角速度期望值和質(zhì)心側(cè)偏角期 望值，并生成橫擺角速度偏差值和質(zhì)心側(cè)偏角偏差值的比較步驟；
[0047]用于接收橫擺角速度偏差值和質(zhì)心側(cè)偏角偏差值，并生成橫擺角速度跟蹤控制所 需的后輪轉(zhuǎn)角信號的橫擺角速度跟蹤控制步驟；
[0048]用于接收變傳動比控制所需的后輪轉(zhuǎn)角信號和橫擺角速度跟蹤控制所需的后輪 轉(zhuǎn)角信號，經(jīng)線性疊加后生成后輪轉(zhuǎn)角控制信號的疊加步驟；
[0049] 用于接收橫擺角速度信號、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角信號和車速信號，并生成左后輪修正力矩 控制信號和右后輪修正力矩控制信號的直接橫擺力矩控制步驟。
[0050] 進一步，所述接收扭矩傳感器測得的轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩信號和車速信號，并生成左前輪 修正力矩控制信號和右前輪修正力矩控制信號的過程是由以下公式實現(xiàn)的：
[0052]其中，Δ Τη和Δ Tfr分別為左前輪修正力矩和右前輪修正力矩，Ka(V)為與車速V有 關(guān)的助力比函數(shù)，G為轉(zhuǎn)向小齒輪轉(zhuǎn)角到前輪轉(zhuǎn)角的傳動比，Ts為轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩，rw為車輪半 徑，r。為主銷橫向偏移距。
[0053]進一步，所述接收扭矩傳感器測得的轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角信號和車速信號，并生成變傳動 比控制所需的后輪轉(zhuǎn)角信號的過程是由以下公式實現(xiàn)的：
[0055] 其中，δ7r為變傳動比控制所需的后輪轉(zhuǎn)角，Θsw為轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角，G為轉(zhuǎn)向小齒輪轉(zhuǎn)角 到前輪轉(zhuǎn)角的傳動比，V)為與車速V有關(guān)的理想傳動比控制函數(shù)。
[0056] 進一步，所述接收轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角信號和變傳動比控制所需的后輪轉(zhuǎn)角信號，并生成 橫擺角速度期望值和質(zhì)心側(cè)偏角期望值的過程是由以下公式實現(xiàn)的：
[0057] xd = Adxd + Bdud,
[0058] 其中，
[0059 ] rd為橫擺角速度期望值，說為質(zhì)心側(cè)偏角期望值，Θ sw為轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角，G為轉(zhuǎn)向小齒 輪轉(zhuǎn)角到前輪轉(zhuǎn)角的傳動比，為變傳動比控制所需的后輪轉(zhuǎn)角，μ〇為參考路面附著系數(shù)， m為整車質(zhì)量，V為車速，12為整車繞Ζ坐標軸的轉(zhuǎn)動慣量，l f和lr分別為前后軸到質(zhì)心的距 離，L為前后軸的軸距，Kf為前輪的初始側(cè)偏剛度；
[0060]所述接收橫擺角速度信號、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角信號和車速信號，并生成左后輪修正力矩 控制信號和右后輪修正力矩控制信號的過程是由以下公式實現(xiàn)的：
[0062]其中，Λ Τη和ATlr*別為左后輪修正力矩和右后輪修正力矩，r為橫擺角速度，0SW 為轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角，G為轉(zhuǎn)向小齒輪轉(zhuǎn)角到前輪轉(zhuǎn)角的傳動比，L為前后軸的軸距，V為車速，B為 左右電動輪輪距，rw為車輪半徑，λ為控制參數(shù)。
【附圖說明】
[0063]圖1為本發(fā)明所述的融合主動轉(zhuǎn)向、助力轉(zhuǎn)向和直接橫擺力矩控制功能的電動輪 轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)的原理示意圖；
[0064] 圖2為本發(fā)明所述的ECU控制模塊的原理示意圖。
[0065] 附圖中，各標號所代表的部件列表如下：
[0066] 1、轉(zhuǎn)向盤及轉(zhuǎn)向管柱，2、扭矩傳感器，3、前軸轉(zhuǎn)向器，4、轉(zhuǎn)角電機，5、減速機構(gòu)，6、 后軸轉(zhuǎn)向器，7、E⑶控制模塊，8、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩信號，9、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角信號，10、車速信號，11、左 前方電動輪，12、右前方電動輪，13、左后方電動輪，14、右后方電動輪，15、橫擺角速度信號， 16、質(zhì)心側(cè)偏角信號，17、左前輪修正力矩控制信號，18、右前輪修正力矩控制信號，19、左后 輪修正力矩控制信號，20、右后輪修正力矩控制信號，21、后輪轉(zhuǎn)角控制信號，22、助力轉(zhuǎn)向 控制模塊，23、變傳動比控制模塊，24、參考模型建立模塊，25、比較模塊，26、橫擺角速度跟 蹤控制模塊，27、疊加模塊，28、直接橫擺力矩控制模塊，29、變傳動比控制所需的后輪轉(zhuǎn)角 信號，30、橫擺角速度期望值，31、質(zhì)心側(cè)偏角期望值，32、橫擺角速度偏差值，33、質(zhì)心側(cè)偏 角偏差值，34、橫擺角速度跟蹤控制所需的后輪轉(zhuǎn)角信號。
【具體實施方式】
[0067] 以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本發(fā)明，并 非用于限定本發(fā)明的范圍。
[0068]如圖1所示，本實施例所述的融合主動轉(zhuǎn)向、助力轉(zhuǎn)向和直接橫擺力矩控制功能的 電動輪轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)向盤及轉(zhuǎn)向管柱1、扭矩傳感器2、前軸轉(zhuǎn)向器3、轉(zhuǎn)角電機4、減 速機構(gòu)5、后軸轉(zhuǎn)向器6和ECU控制模塊7，所述扭矩傳感器2設(shè)在轉(zhuǎn)向盤及轉(zhuǎn)向管柱1與前軸 轉(zhuǎn)向器3之間，轉(zhuǎn)角電機4通過減速機構(gòu)5與后軸轉(zhuǎn)向器6連接，ECU控制模塊7接收扭矩傳感 器2和車載傳感器設(shè)備發(fā)送的信息并根據(jù)轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角、車速、質(zhì)心側(cè)偏角以及 橫擺角速度信息控制前后電動輪實現(xiàn)主動轉(zhuǎn)向、助力轉(zhuǎn)向和直接橫擺力矩控制。
[0069] 本實施例中，通過在轉(zhuǎn)向盤及轉(zhuǎn)向管柱與前軸轉(zhuǎn)向器之間設(shè)置扭矩傳感器，扭矩 傳感器對轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)角進行檢測，ECU控制模塊根據(jù)扭矩傳感器和車載傳感器設(shè)備 所發(fā)送的信息進行分析處理，通過控制前軸左前方電動輪和右前方電動輪中輪轂電機的轉(zhuǎn) 矩和轉(zhuǎn)速輸出特性，左前方電動輪和右前方電動輪的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩偏差產(chǎn)生轉(zhuǎn)向助力矩，并與 駕駛員施加的轉(zhuǎn)向盤力矩進行線性疊加，共同驅(qū)動前軸轉(zhuǎn)向器以克服轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)向阻力 矩;通過控制后軸左后方電動輪和右后方電動輪中輪轂電機的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速輸出特性，左后 方電動輪和右后方電動輪的驅(qū)動力偏差產(chǎn)生橫擺力矩;而轉(zhuǎn)角電機通過減速機構(gòu)驅(qū)動后軸 轉(zhuǎn)向器產(chǎn)生后輪轉(zhuǎn)角，進而實現(xiàn)主動轉(zhuǎn)向、助力轉(zhuǎn)向和直接橫擺力矩控制功能的融合。
[0070] 具體實現(xiàn)主動轉(zhuǎn)向、助力轉(zhuǎn)向和直接橫擺力矩控制的過程如下：
[0071] ECU控制模塊7通過轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩信號8和車載傳感器設(shè)備所傳遞的車速信號10控制 左前輪和右前輪的轉(zhuǎn)矩差產(chǎn)生轉(zhuǎn)向助力矩，進而實現(xiàn)助力轉(zhuǎn)向功能；
[0072] ECU控制模塊7通過轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角信號9和車載傳感器設(shè)備所傳遞的車速信號10、橫 擺角速度信號15和質(zhì)心側(cè)偏角信號16控制轉(zhuǎn)角電機產(chǎn)生后輪轉(zhuǎn)角，進而實現(xiàn)主動轉(zhuǎn)向功 能；
[0073] ECU控制模塊7通過車載傳感器設(shè)備所傳遞的橫擺角速度信號15、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角信號 9和車速信號10控制左后輪和右后輪產(chǎn)生橫擺力矩，實現(xiàn)直接橫擺力矩控制功能。
[0074] 所述E⑶控制模塊7包括：
[0075]用于接收扭矩傳感器2測得的轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩信號8和車速信號10,并生成左前輪修正 力矩控制信號17和右前輪修正力矩控制信號18的助力轉(zhuǎn)向控制模塊22;
[0076]用于接收扭矩傳感器2測得的轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角信號9和車速信號10,并生成變傳動比控 制所需的后輪轉(zhuǎn)角信號29的變傳動比控制模塊23;
[0077]用于接收轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角信號9和變傳動比控制所需的后輪轉(zhuǎn)角信號29,并生成橫擺 角速度期望值30和質(zhì)心側(cè)偏角期望值31的參考模型建立模塊24;
[0078]用于接收橫擺角速度信號15、質(zhì)心側(cè)偏角信號16、橫擺角速度期望值30和質(zhì)心側(cè) 偏角期望值31，并生成橫擺角速度偏差值32和質(zhì)心側(cè)偏角偏差值33的比較模塊25;
[0079]用于接收橫擺角速度偏差值32和質(zhì)心側(cè)偏角偏差值33,并生成橫擺角速度跟蹤控 制所需的后輪轉(zhuǎn)角信號34的橫擺角速度跟蹤控制模塊26;
[0080] 用于接收變傳動比控制所需的后輪轉(zhuǎn)角信號29和橫擺角速度跟蹤控制所需的后 輪轉(zhuǎn)角信號34,經(jīng)線性疊加后生成后輪轉(zhuǎn)角控制信號21的疊加模塊27;
[0081] 用于接收橫擺角速度信號15、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角信號9和車速信號10,并生成左后輪修正 力矩控制信號19和右后輪修正力矩控制信號20的直接橫擺力矩控制模塊28。
[0082] 駕駛員轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤時，扭矩傳感器2測得轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩信號8和轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角信號9,同 時驅(qū)動前軸轉(zhuǎn)向器3實現(xiàn)前輪轉(zhuǎn)向功能。ECU控制模塊7根據(jù)接收到的轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩信號8、轉(zhuǎn) 向盤轉(zhuǎn)角信號9、車速信號10、橫擺角速度信號15和質(zhì)心側(cè)偏角信號16,生成左前方電動輪 11的左前輪修正力矩控制信號17、右前方電動輪12的右前輪修正力矩控制信號18、左后方 電動輪13的左后輪修正力矩控制信號19、右后方電動輪14的右后輪修正力矩控制信號20和 轉(zhuǎn)角電機4的后輪轉(zhuǎn)角控制信號21。
[0083]轉(zhuǎn)角電機4根據(jù)后輪轉(zhuǎn)角控制信號21輸出轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，并通過后軸轉(zhuǎn)向器6驅(qū)動左 后方電動輪13和右后方電動輪14實現(xiàn)后輪轉(zhuǎn)向，改變轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的角位移傳遞特性，即實現(xiàn) 主動轉(zhuǎn)向功能。
[0084] 左前方電動輪11和右前方電動輪12分別根據(jù)左前輪修正力矩控制信號17和右前 輪修正力矩控制信號18調(diào)整左前方電動輪11和右前方電動輪12的驅(qū)動力矩，通過左前方電 動輪11和右前方電動輪12的轉(zhuǎn)矩差產(chǎn)生轉(zhuǎn)向助力矩，并與駕駛員施加的轉(zhuǎn)向盤力矩進行線 性疊加，共同驅(qū)動前軸轉(zhuǎn)向器3以實現(xiàn)助力轉(zhuǎn)向。
[0085] 當汽車行駛在冰雪路面等極限工況下，左后方電動輪13和右后方電動輪14根據(jù)左 后輪修正力矩控制信號19和右后輪修正力矩控制信號20調(diào)整左后方電動輪13和右后方電 動輪14的驅(qū)動力矩，左后方電動輪13和右后方電動輪14的驅(qū)動力矩偏差產(chǎn)生橫擺力矩，實 現(xiàn)對汽車行駛姿態(tài)的調(diào)整，改善汽車在極限工況下的穩(wěn)定性，即實現(xiàn)直接橫擺力矩控制和 差速轉(zhuǎn)向控制。
[0086]在本發(fā)明對電動輪控制過程中存在許多數(shù)據(jù)信息的分析和處理，其中包括：
[0087]接收扭矩傳感器2測得的轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩信號8和車速信號10,并生成左前輪修正力矩 控制信號17和右前輪修正力矩控制信號18的過程是由以下公式實現(xiàn)的：
[0089]其中，Δ Τη和Δ Tfr分別為左前輪修正力矩和右前輪修正力矩，Ka(V)為與車速V有 關(guān)的助力比函數(shù)，G為轉(zhuǎn)向小齒輪轉(zhuǎn)角到前輪轉(zhuǎn)角的傳動比，Ts為轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩，rw為車輪半 徑，r。為主銷橫向偏移距。
[0090]接收扭矩傳感器2測得的轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角信號9和車速信號10,并生成變傳動比控制所 需的后輪轉(zhuǎn)角信號29的過程是由以下公式實現(xiàn)的：
[0092] 其中，δ7r為變傳動比控制所需的后輪轉(zhuǎn)角，Θsw為轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角，G為轉(zhuǎn)向小齒輪轉(zhuǎn)角 到前輪轉(zhuǎn)角的傳動比，V)為與車速V有關(guān)的理想傳動比控制函數(shù)。
[0093] 接收轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角信號9和變傳動比控制所需的后輪轉(zhuǎn)角信號29,并生成橫擺角速 度期望值30和質(zhì)心側(cè)偏角期望值31的過程是由以下公式實現(xiàn)的：
[0096 ] rd為橫擺角速度期望值，說為質(zhì)心側(cè)偏角期望值，Θ sw為轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角，G為轉(zhuǎn)向小齒 輪轉(zhuǎn)角到前輪轉(zhuǎn)角的傳動比，為變傳動比控制所需的后輪轉(zhuǎn)角，μ〇為參考路面附著系數(shù)， m為整車質(zhì)量，V為車速，12為整車繞Ζ坐標軸的轉(zhuǎn)動慣量，l f和lr分別為前后軸到質(zhì)心的距 離，L為前后軸的軸距，Kf為前輪的初始側(cè)偏剛度。
[0097]接收橫擺角速度信號15、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角信號9和車速信號10,并生成左后輪修正力矩 控制信號19和右后輪修正力矩控制信號20的過程是由以下公式實現(xiàn)的：
[0099]其中，Λ Τη和&!^分別為左后輪修正力矩和右后輪修正力矩，r為橫擺角速度，0SW 為轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角，G為轉(zhuǎn)向小齒輪轉(zhuǎn)角到前輪轉(zhuǎn)角的傳動比，L為前后軸的軸距，V為車速，B為 左右電動輪輪距，rw為車輪半徑，λ為控制參數(shù)。
[0100]通過以上實施例可以看出，本發(fā)明在對電動輪進行轉(zhuǎn)向控制過程中，通過駕駛員 施加手力驅(qū)動前軸轉(zhuǎn)向器實現(xiàn)轉(zhuǎn)向功能的同時，通過左前方電動輪11和右前方電動輪12的 轉(zhuǎn)矩差，實現(xiàn)助力轉(zhuǎn)向，進而實現(xiàn)前軸的轉(zhuǎn)向控制;轉(zhuǎn)角電機通過傳動機構(gòu)驅(qū)動后軸轉(zhuǎn)向器 產(chǎn)生后輪轉(zhuǎn)角，實現(xiàn)主動轉(zhuǎn)向功能；而通過改變左后方電動輪13和右后方電動輪14驅(qū)動力 的大小實現(xiàn)直接橫擺力矩控制和差速轉(zhuǎn)向控制。
[0101] 如圖2所示，本發(fā)明為了能夠?qū)崿F(xiàn)同時具有主動轉(zhuǎn)向、助力轉(zhuǎn)向和直接橫擺力矩控 制功能的電動輪的轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)，提出了該控制系統(tǒng)的控制方法，所述控制方法為根據(jù)轉(zhuǎn) 向盤轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角、車速、質(zhì)心側(cè)偏角以及橫擺角速度信息控制前后電動輪實現(xiàn)主動轉(zhuǎn) 向、助力轉(zhuǎn)向和直接橫擺力矩控制。
[0102] 通過轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩和車載傳感器設(shè)備所傳遞的車速信息控制左前輪和右前輪的轉(zhuǎn) 矩差產(chǎn)生轉(zhuǎn)向助力矩，進而實現(xiàn)助力轉(zhuǎn)向功能;通過轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角和車載傳感器設(shè)備所傳遞 的車速信息、橫擺角速度信息和質(zhì)心側(cè)偏角信息控制轉(zhuǎn)角電機產(chǎn)生后輪轉(zhuǎn)角，進而實現(xiàn)主 動轉(zhuǎn)向功能;通過轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角和車載傳感器設(shè)備所傳遞的橫擺角速度以及車速信息控制左 后輪和右后輪產(chǎn)生橫擺力矩，實現(xiàn)直接橫擺力矩控制功能。
[0103] 所述控制方法進一步包括：
[0104] 用于生成左前輪修正力矩控制信號17和右前輪修正力矩控制信號18的助力轉(zhuǎn)向 控制步驟；
[0105] 用于生成變傳動比控制所需的后輪轉(zhuǎn)角29的變傳動比控制步驟；
[0106] 用于生成橫擺角速度期望值30和質(zhì)心側(cè)偏角期望值31的參考模型建立步驟；
[0107] 用于生成橫擺角速度偏差值32和質(zhì)心側(cè)偏角偏差值33的比較步驟；
[0108] 用于生成橫擺角速度跟蹤控制所需的后輪轉(zhuǎn)角信號34的橫擺角速度跟蹤控制步 驟；
[0109] 用于生成后輪轉(zhuǎn)角控制信號21的疊加步驟；
[0110] 用于生成左后輪修正力矩控制信號19和右后輪修正力矩控制信號20的直接橫擺 力矩控制步驟。
[0111] 所述控制方法實現(xiàn)的具體過程為：
[0112] 用于接收扭矩傳感器2測得的轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩信號8和車速信號10,并生成左前輪修正 力矩控制信號17和右前輪修正力矩控制信號18的助力轉(zhuǎn)向控制步驟；
[0113] 用于接收扭矩傳感器2測得的轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角信號9和車速信號10,并生成變傳動比控 制所需的后輪轉(zhuǎn)角信號29的變傳動比控制步驟；
[0114] 用于接收轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角信號9和變傳動比控制所需的后輪轉(zhuǎn)角信號29,并生成橫擺 角速度期望值30和質(zhì)心側(cè)偏角期望值31的參考模型建立步驟；
[0115] 用于接收橫擺角速度信號15、質(zhì)心側(cè)偏角信號16、橫擺角速度期望值30和質(zhì)心側(cè) 偏角期望值31，并生成橫擺角速度偏差值32和質(zhì)心側(cè)偏角偏差值33的比較步驟；
[0116]用于接收橫擺角速度偏差值32和質(zhì)心側(cè)偏角偏差值33,并生成橫擺角速度跟蹤控 制所需的后輪轉(zhuǎn)角信號34的橫擺角速度跟蹤控制步驟；
[0117]用于接收變傳動比控制所需的后輪轉(zhuǎn)角信號29和橫擺角速度跟蹤控制所需的后 輪轉(zhuǎn)角信號34,經(jīng)線性疊加后生成后輪轉(zhuǎn)角控制信號21的疊加步驟；
[0118] 用于接收橫擺角速度信號15、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角信號9和車速信號10,并生成左后輪修正 力矩控制信號19和右后輪修正力矩控制信號20的直接橫擺力矩控制步驟。
[0119] ECU控制模塊根據(jù)反饋的車速、轉(zhuǎn)向盤力矩、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角、質(zhì)心側(cè)偏角和橫擺角速 度信息，經(jīng)過分析處理后確定駕駛員的駕駛意圖、理想轉(zhuǎn)向手力和主動轉(zhuǎn)向附加轉(zhuǎn)角，進而 控制前后電動輪實現(xiàn)主動轉(zhuǎn)向、助力轉(zhuǎn)向和直接橫擺力矩控制。
[0120] 具體的，接收扭矩傳感器2測得的轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩信號8和車速信號10,并生成左前輪 修正力矩控制信號17和右前輪修正力矩控制信號18的過程是由以下公式實現(xiàn)的：
[0122] 其中，Δ Τη和Δ Tfr分別為左前輪修正力矩和右前輪修正力矩，Ka(V)為與車速V有 關(guān)的助力比函數(shù)，G為轉(zhuǎn)向小齒輪轉(zhuǎn)角到前輪轉(zhuǎn)角的傳動比，T s為轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩，rw為車輪半 徑，r。為主銷橫向偏移距。
[0123] 接收扭矩傳感器2測得的轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角信號9和車速信號10,并生成變傳動比控制所 需的后輪轉(zhuǎn)角信號29的過程是由以下公式實現(xiàn)的：
[0125] 其中，δ7r為變傳動比控制所需的后輪轉(zhuǎn)角，Θsw為轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角，G為轉(zhuǎn)向小齒輪轉(zhuǎn)角 到前輪轉(zhuǎn)角的傳動比，V)為與車速V有關(guān)的理想傳動比控制函數(shù)。
[0126] 接收轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角信號9和變傳動比控制所需的后輪轉(zhuǎn)角信號29,并生成橫擺角速 度期望值30和質(zhì)心側(cè)偏角期望值31的過程是由以下公式實現(xiàn)的：
[0129 ] rd為橫擺角速度期望值，說為質(zhì)心側(cè)偏角期望值，Θ sw為轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角，G為轉(zhuǎn)向小齒 輪轉(zhuǎn)角到前輪轉(zhuǎn)角的傳動比，為變傳動比控制所需的后輪轉(zhuǎn)角，μ〇為參考路面附著系數(shù)， m為整車質(zhì)量，V為車速，12為整車繞Ζ坐標軸的轉(zhuǎn)動慣量，l f和lr分別為前后軸到質(zhì)心的距 離，L為前后軸的軸距，Kf為前輪的初始側(cè)偏剛度。
[0130]接收橫擺角速度信號15、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角信號9和車速信號10,并生成左后輪修正力矩 控制信號19和右后輪修正力矩控制信號20的過程是由以下公式實現(xiàn)的：
[0132] 其中，Δ Τη和Δ !^分別為左后輪修正力矩和右后輪修正力矩，r為橫擺角速度，0SW 為轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角，G為轉(zhuǎn)向小齒輪轉(zhuǎn)角到前輪轉(zhuǎn)角的傳動比，L為前后軸的軸距，V為車速，B為 左右電動輪輪距，rw為車輪半徑，λ為控制參數(shù)。
[0133] 以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和 原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種融合主動轉(zhuǎn)向、助力轉(zhuǎn)向和直接橫擺力矩控制功能的電動輪轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)，其 特征在于，它包括轉(zhuǎn)向盤及轉(zhuǎn)向管柱（1)、扭矩傳感器(2)、前軸轉(zhuǎn)向器(3)、轉(zhuǎn)角電機(4)、減 速機構(gòu)(5)、后軸轉(zhuǎn)向器(6)和ECU控制模塊(7)，所述扭矩傳感器(2)設(shè)在轉(zhuǎn)向盤及轉(zhuǎn)向管柱 (1)與前軸轉(zhuǎn)向器(3)之間，轉(zhuǎn)角電機(4)通過減速機構(gòu)（5)與后軸轉(zhuǎn)向器(6)連接，ECU控制 模塊(7)接收扭矩傳感器(2)和車載傳感器設(shè)備發(fā)送的信息并根據(jù)轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn) 角、車速、質(zhì)屯、側(cè)偏角W及橫擺角速度信息控制前后電動輪實現(xiàn)主動轉(zhuǎn)向、助力轉(zhuǎn)向和直接 橫擺力矩控制。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種融合主動轉(zhuǎn)向、助力轉(zhuǎn)向和直接橫擺力矩控制功能的電 動輪轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)，其特征在于： ECU控制模塊(7)通過轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩信號(8)和車載傳感器設(shè)備所傳遞的車速信號（10)控 制左前輪和右前輪的轉(zhuǎn)矩差產(chǎn)生轉(zhuǎn)向助力矩，進而實現(xiàn)助力轉(zhuǎn)向功能； ECU控制模塊(7)通過轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角信號（9)和車載傳感器設(shè)備所傳遞的車速信號（10)、 橫擺角速度信號（15)和質(zhì)屯、側(cè)偏角信號（16)控制轉(zhuǎn)角電機產(chǎn)生后輪轉(zhuǎn)角，進而實現(xiàn)主動轉(zhuǎn) 向功能； ECU控制模塊(7)通過車載傳感器設(shè)備所傳遞的橫擺角速度信號（15)、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角信號 (9)和車速信號（10)控制左后輪和右后輪產(chǎn)生橫擺力矩，實現(xiàn)直接橫擺力矩控制功能。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種融合主動轉(zhuǎn)向、助力轉(zhuǎn)向和直接橫擺力矩控制功能的電 動輪轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)，其特征在于，所述ECU控制模塊(7)包括： 用于接收扭矩傳感器(2)測得的轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩信號(8)和車速信號（10)，并生成左前輪修 正力矩控制信號（17)和右前輪修正力矩控制信號（18)的助力轉(zhuǎn)向控制模塊(22); 用于接收扭矩傳感器(2)測得的轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角信號(9)和車速信號（10)，并生成變傳動比 控制所需的后輪轉(zhuǎn)角信號(29)的變傳動比控制模塊(23); 用于接收轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角信號（9)和變傳動比控制所需的后輪轉(zhuǎn)角信號（29)，并生成橫擺 角速度期望值(30)和質(zhì)屯、側(cè)偏角期望值(31)的參考模型建立模塊(24); 用于接收橫擺角速度信號（15)、質(zhì)屯、側(cè)偏角信號（16)、橫擺角速度期望值(30)和質(zhì)屯、 側(cè)偏角期望值(31)，并生成橫擺角速度偏差值(32)和質(zhì)屯、側(cè)偏角偏差值(33)的比較模塊 (25)； 用于接收橫擺角速度偏差值(32)和質(zhì)屯、側(cè)偏角偏差值(33)，并生成橫擺角速度跟蹤控 制所需的后輪轉(zhuǎn)角信號(34)的橫擺角速度跟蹤控制模塊(26); 用于接收變傳動比控制所需的后輪轉(zhuǎn)角信號（29)和橫擺角速度跟蹤控制所需的后輪 轉(zhuǎn)角信號(34)，經(jīng)線性疊加后生成后輪轉(zhuǎn)角控制信號(21)的疊加模塊(27); 用于接收橫擺角速度信號（15)、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角信號(9)和車速信號（10)，并生成左后輪修 正力矩控制信號（19)和右后輪修正力矩控制信號(20)的直接橫擺力矩控制模塊(28)。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種融合主動轉(zhuǎn)向、助力轉(zhuǎn)向和直接橫擺力矩控制功能的電 動輪轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)，其特征在于，所述接收扭矩傳感器(2)測得的轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩信號(8)和車 速信號（10)，并生成左前輪修正力矩控制信號（17)和右前輪修正力矩控制信號（18)的過程 是由W下公式實現(xiàn)的：其中，Δ Tfi和Δ Tfr分別為左前輪修正力矩和右前輪修正力矩，Ka(V)為與車速V有關(guān)的 助力比函數(shù)，G為轉(zhuǎn)向小齒輪轉(zhuǎn)角到前輪轉(zhuǎn)角的傳動比，Ts為轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩，rw為車輪半徑，r。 為主銷橫向偏移距； 所述接收扭矩傳感器(2)測得的轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角信號(9)和車速信號（10)，并生成變傳動比 控制所需的后輪轉(zhuǎn)角信號(29)的過程是由W下公式實現(xiàn)的：其中，r為變傳動比控制所需的后輪轉(zhuǎn)角，0SW為轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角，G為轉(zhuǎn)向小齒輪轉(zhuǎn)角到前 輪轉(zhuǎn)角的傳動比，i^v)為與車速V有關(guān)的理想傳動比控制函數(shù)； 所述接收轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角信號（9)和變傳動比控制所需的后輪轉(zhuǎn)角信號（29)，并生成橫擺 角速度期望值(30)和質(zhì)屯、側(cè)偏角期望值(31)的過程是由W下公式實現(xiàn)的：rd為橫擺角速度期望值，抗為質(zhì)屯、側(cè)偏角期望值，0SW為轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角，G為轉(zhuǎn)向小齒輪轉(zhuǎn)角 到前輪轉(zhuǎn)角的傳動比，為變傳動比控制所需的后輪轉(zhuǎn)角，μ日為參考路面附著系數(shù)，m為整 車質(zhì)量，V為車速，Iz為整車繞Z坐標軸的轉(zhuǎn)動慣量，If和Ir分別為前后軸到質(zhì)屯、的距離，L為 前后軸的軸距，Kf為前輪的初始側(cè)偏剛度； 所述接收橫擺角速度信號（15)、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角信號(9)和車速信號（10)，并生成左后輪修 正力矩控制信號（19)和右后輪修正力矩控制信號(20)的過程是由W下公式實現(xiàn)的：其中，Δ Til和Δ Tir分別為左后輪修正力矩和右后輪修正力矩，r為橫擺角速度，0SW為轉(zhuǎn) 向盤轉(zhuǎn)角，G為轉(zhuǎn)向小齒輪轉(zhuǎn)角到前輪轉(zhuǎn)角的傳動比，L為前后軸的軸距，V為車速，B為左右 電動輪輪距，rw為車輪半徑，λ為控制參數(shù)。5. 權(quán)利要求1-4任一項所述的一種融合主動轉(zhuǎn)向、助力轉(zhuǎn)向和直接橫擺力矩控制功能 的電動輪轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，所述控制方法為根據(jù)轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)向盤 轉(zhuǎn)角、車速、質(zhì)屯、側(cè)偏角W及橫擺角速度信息控制前后電動輪實現(xiàn)主動轉(zhuǎn)向、助力轉(zhuǎn)向和直 接橫擺力矩控制。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的控制方法，其特征在于，通過轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩和車載傳感器設(shè)備所 傳遞的車速信息控制左前輪和右前輪的轉(zhuǎn)矩差產(chǎn)生轉(zhuǎn)向助力矩，進而實現(xiàn)助力轉(zhuǎn)向功能； 通過轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角和車載傳感器設(shè)備所傳遞的車速信息、橫擺角速度信息和質(zhì)屯、側(cè)偏角信息 控制轉(zhuǎn)角電機產(chǎn)生后輪轉(zhuǎn)角，進而實現(xiàn)主動轉(zhuǎn)向功能;通過轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角和車載傳感器設(shè)備 所傳遞的橫擺角速度W及車速信息控制左后輪和右后輪產(chǎn)生橫擺力矩，實現(xiàn)直接橫擺力矩 控制功能。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法進一步包括： 用于生成左前輪修正力矩控制信號（17)和右前輪修正力矩控制信號（18)的助力轉(zhuǎn)向 巧制步驟； 用于生成變傳動比控制所需的后輪轉(zhuǎn)角(29)的變傳動比控制步驟； 用于生成橫擺角速度期望值(30)和質(zhì)屯、側(cè)偏角期望值(31)的參考模型建立步驟； 用于生成橫擺角速度偏差值(32)和質(zhì)屯、側(cè)偏角偏差值(33)的比較步驟； 用于生成橫擺角速度跟蹤控制所需的后輪轉(zhuǎn)角信號(34)的橫擺角速度跟蹤控制步驟； 用于生成后輪轉(zhuǎn)角控制信號(21)的疊加步驟； 用于生成左后輪修正力矩控制信號（19)和右后輪修正力矩控制信號（20)的直接橫擺 力矩控制步驟。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法實現(xiàn)的具體過程為： 用于接收扭矩傳感器(2)測得的轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩信號(8)和車速信號（10)，并生成左前輪修 正力矩控制信號（17)和右前輪修正力矩控制信號（18)的助力轉(zhuǎn)向控制步驟； 用于接收扭矩傳感器(2)測得的轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角信號(9)和車速信號（10)，并生成變傳動比 控制所需的后輪轉(zhuǎn)角信號(29)的變傳動比控制步驟； 用于接收轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角信號（9)和變傳動比控制所需的后輪轉(zhuǎn)角信號（29)，并生成橫擺 角速度期望值(30)和質(zhì)屯、側(cè)偏角期望值(31)的參考模型建立步驟； 用于接收橫擺角速度信號（15)、質(zhì)屯、側(cè)偏角信號（16)、橫擺角速度期望值(30)和質(zhì)屯、 側(cè)偏角期望值(31)，并生成橫擺角速度偏差值(32)和質(zhì)屯、側(cè)偏角偏差值(33)的比較步驟； 用于接收橫擺角速度偏差值(32)和質(zhì)屯、側(cè)偏角偏差值(33)，并生成橫擺角速度跟蹤控 制所需的后輪轉(zhuǎn)角信號(34)的橫擺角速度跟蹤控制步驟； 用于接收變傳動比控制所需的后輪轉(zhuǎn)角信號（29)和橫擺角速度跟蹤控制所需的后輪 轉(zhuǎn)角信號(34)，經(jīng)線性疊加后生成后輪轉(zhuǎn)角控制信號(21)的疊加步驟； 用于接收橫擺角速度信號（15)、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角信號(9)和車速信號（10)，并生成左后輪修 正力矩控制信號（19)和右后輪修正力矩控制信號(20)的直接橫擺力矩控制步驟。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述接收扭矩傳感器(2)測得的轉(zhuǎn)向 盤轉(zhuǎn)矩信號(8)和車速信號（10)，并生成左前輪修正力矩控制信號（17)和右前輪修正力矩 控制信號（18)的過程是由W下公式實現(xiàn)的：其中，Δ Tfl和Δ Tfr分別為左前輪修正力矩和右前輪修正力矩，Ka(V)為與車速V有關(guān)的 助力比函數(shù)，G為轉(zhuǎn)向小齒輪轉(zhuǎn)角到前輪轉(zhuǎn)角的傳動比，Ts為轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩，rw為車輪半徑，r。 為主銷橫向偏移距； 所述接收扭矩傳感器(2)測得的轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角信號(9)和車速信號（10)，并生成變傳動比 控制所需的后輪轉(zhuǎn)角信號(29)的過程是由W下公式實現(xiàn)的：其中，δ/ r為變傳動比控制所需的后輪轉(zhuǎn)角，0SW為轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角，G為轉(zhuǎn)向小齒輪轉(zhuǎn)角到前 輪轉(zhuǎn)角的傳動比，i^v)為與車速V有關(guān)的理想傳動比控制函數(shù)。10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的控制方法，其特征在于，接收轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角信號(9)和變傳動比 控制所需的后輪轉(zhuǎn)角信號(29)，并生成橫擺角速度期望值(30)和質(zhì)屯、側(cè)偏角期望值(31)的 過程是由W下公式實現(xiàn)的：rd為橫擺角速度期望值，抗為質(zhì)屯、側(cè)偏角期望值，0SW為轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角，G為轉(zhuǎn)向小齒輪轉(zhuǎn)角 到前輪轉(zhuǎn)角的傳動比，為變傳動比控制所需的后輪轉(zhuǎn)角，μ日為參考路面附著系數(shù)，m為整 車質(zhì)量，V為車速，Iz為整車繞Z坐標軸的轉(zhuǎn)動慣量，If和Ir分別為前后軸到質(zhì)屯、的距離，L為 前后軸的軸距，Kf為前輪的初始側(cè)偏剛度； 所述接收橫擺角速度信號（15)、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角信號(9)和車速信號（10)，并生成左后輪修 正力巧特制信號（19)巧右后輪修巿力巧特制信號(20)的過程是由W下公式實現(xiàn)的：其中，Δ Til和Δ Tir分別為左后輪修正力矩和右后輪修正力矩，r為橫擺角速度，0SW為轉(zhuǎn) 向盤轉(zhuǎn)角，G為轉(zhuǎn)向小齒輪轉(zhuǎn)角到前輪轉(zhuǎn)角的傳動比，L為前后軸的軸距，V為車速，B為左右 電動輪輪距，rw為車輪半徑，λ為控制參數(shù)。
【文檔編號】B62D6/10GK106080753SQ201610416805
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月14日 公開號201610416805.3, CN 106080753 A, CN 106080753A, CN 201610416805, CN-A-106080753, CN106080753 A, CN106080753A, CN201610416805, CN201610416805.3
【發(fā)明人】魏建偉
【申請人】寧波工程學(xué)院