專利名稱：獨立轉(zhuǎn)向電機(jī)故障控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種汽車獨立轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，更具體地說，它涉及一種線控汽車獨立轉(zhuǎn)向電機(jī)故障控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
近年來，電動汽車技術(shù)發(fā)展迅速。其中由二個或二個以上的多個驅(qū)動電機(jī)獨立驅(qū)動控制各驅(qū)動輪旋轉(zhuǎn)的多輪獨立驅(qū)動電動汽車，因其結(jié)構(gòu)簡潔、傳動高效和操控特性優(yōu)越等優(yōu)點，成為電動汽車研究開發(fā)的前沿方向之一。而將線控轉(zhuǎn)向技術(shù)導(dǎo)入多輪獨立驅(qū)動電動汽車，而形成的線控多輪獨立驅(qū)動、獨立轉(zhuǎn)向電動汽車技術(shù)，將最大限度地發(fā)揮電動汽車的轉(zhuǎn)向驅(qū)動性能和操控特性，形成未來先進(jìn)電動汽車的技術(shù)平臺。而機(jī)電一體化線控獨立轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方案及其控制策略是實現(xiàn)這一技術(shù)平臺的關(guān)鍵技術(shù)。但是，多輪獨立線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)由多個轉(zhuǎn)向電機(jī)獨立控制多個轉(zhuǎn)向輪而成。由于系統(tǒng)中各轉(zhuǎn)向輪是線控獨立轉(zhuǎn)向，沒有通常機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中各轉(zhuǎn)向輪間連桿聯(lián)動轉(zhuǎn)向的特點，所以只要有至少一個轉(zhuǎn)向電機(jī)系統(tǒng)出現(xiàn)不能控制驅(qū)動的故障，若不采取相應(yīng)的故障應(yīng)對措施，則一個故障轉(zhuǎn)向輪的運動失控，將招致整個線控獨立轉(zhuǎn)向系統(tǒng)陷入癱煥而喪失正常的轉(zhuǎn)向行駛功能。而由概率論易知，多個獨立轉(zhuǎn)向電機(jī)中至少出現(xiàn)一個電機(jī)系統(tǒng)故障的概率遠(yuǎn)大于一個轉(zhuǎn)向電機(jī)驅(qū)動所有轉(zhuǎn)向輪作非獨立轉(zhuǎn)向的情形。如果沒有合理的轉(zhuǎn)向電機(jī)系統(tǒng)故障應(yīng)對措施，必然要求各獨立轉(zhuǎn)向電機(jī)系統(tǒng)有極高的工作可靠性，而現(xiàn)實中這是難于保證的。
顯然，每個獨立轉(zhuǎn)向電機(jī)配置一個備用電機(jī)是一種可能的解決方案，但這將大大增加系統(tǒng)復(fù)雜程度和成本，對于多電機(jī)獨立轉(zhuǎn)向系統(tǒng)來說并不是好的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種具有結(jié)構(gòu)緊湊、故障響應(yīng)控制策略簡單可靠的一種獨立轉(zhuǎn)向電機(jī)故障控制系統(tǒng)。
本發(fā)明它包括右前、左前、右后和左后轉(zhuǎn)向輪、減速器、轉(zhuǎn)向電機(jī)，其中右前轉(zhuǎn)向輪內(nèi)含車輪轉(zhuǎn)向角位移傳感器的右前懸架轉(zhuǎn)向模塊，右前轉(zhuǎn)向輪通過右前減速器輸出軸與右前轉(zhuǎn)向減速器的一端連接，右前轉(zhuǎn)向減速器的另外兩端分別連接右前轉(zhuǎn)向電機(jī)和右前中間傳動軸，右前中間傳動軸通過右上電磁離合器與右齒輪軸的一端連接，右齒輪軸上設(shè)有齒輪，其另一端通過右下電磁離合器與右中間傳動軸的一端連接，右中間傳動軸，其另一端與右下轉(zhuǎn)向減速器的一端連接，右下轉(zhuǎn)向減速器的另兩端分別連接有右后轉(zhuǎn)向電機(jī)和右后減速器輸出軸，右后減速器輸出軸與右后車輪連接，右后車輪內(nèi)含有右后懸架轉(zhuǎn)向模塊；左前轉(zhuǎn)向輪內(nèi)含前懸架轉(zhuǎn)向模塊，左前轉(zhuǎn)向輪通過前減速器輸出軸與前轉(zhuǎn)向減速器的一端連接，前轉(zhuǎn)向減速器的另外兩端分別連接前轉(zhuǎn)向電機(jī)和前中間傳動軸，前中間傳動軸通過上電磁離合器與左齒輪軸的一端連接，左齒輪軸上設(shè)有連接齒輪，其另一端通過下電磁離合器與后中間傳動軸的一端連接，其另一端與下轉(zhuǎn)向減速器的一端連接，下轉(zhuǎn)向減速器的另兩端分別連接有后轉(zhuǎn)向電機(jī)和后減速器輸出軸，后減速器輸出軸與左后轉(zhuǎn)向輪連接，左后轉(zhuǎn)向輪內(nèi)含后懸架轉(zhuǎn)向模塊，并且齒輪和連接齒輪相嚙合。
所述的前懸架轉(zhuǎn)向模塊，它包括上橫臂、下橫臂、轉(zhuǎn)向電機(jī)、萬向節(jié)，其中轉(zhuǎn)向電機(jī)通過前轉(zhuǎn)向減速器與A萬向節(jié)的一端連接，A萬向節(jié)另一端通過花鍵傳動軸與B萬向節(jié)的一端連接，B萬向節(jié)另一端設(shè)有傳動帶并通過轉(zhuǎn)向主銷支承架上的孔與主動圓錐齒輪連接，傳動帶的另一端與轉(zhuǎn)向角位移傳感器相連，轉(zhuǎn)向主銷支承架的上端經(jīng)虎克鉸鏈與上橫臂的一端連接，上橫臂的另一端與固定轉(zhuǎn)動絞連接；轉(zhuǎn)向主銷支承架的下端通過球鉸與下橫臂的一端連接，下橫臂的另一端與下固定轉(zhuǎn)動絞連接，轉(zhuǎn)向主銷支承架的另一側(cè)兩端分別通過螺栓固定連接有轉(zhuǎn)向主銷，轉(zhuǎn)向主銷上設(shè)有從動圓錐齒輪，其中部設(shè)有孔并通過孔與輪轂電機(jī)軸的一端連接，輪轂電機(jī)軸的另一端設(shè)有制動盤和外轉(zhuǎn)子輪轂電機(jī)，其中主動圓錐齒輪與從動圓錐齒輪相嚙合，左前轉(zhuǎn)向輪內(nèi)設(shè)有外轉(zhuǎn)子輪轂電機(jī)和制動盤；右前、右后和后懸架轉(zhuǎn)向模塊與前懸架轉(zhuǎn)向模塊結(jié)構(gòu)相同；轉(zhuǎn)向角位移傳感器通過導(dǎo)線與計算機(jī)連接。
本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明以獨立轉(zhuǎn)向電機(jī)故障控制系統(tǒng)，使多輪線控獨立轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在出現(xiàn)轉(zhuǎn)向電機(jī)電氣故障時仍能恢復(fù)和保持車輛基本的轉(zhuǎn)向行駛功能，從而保障車輛具有足夠的轉(zhuǎn)向行駛自救能力。


圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)圖；圖2是本發(fā)明中懸架轉(zhuǎn)向模塊結(jié)構(gòu)圖具體實施方式
下面結(jié)合附圖1對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
本發(fā)明它包括右前轉(zhuǎn)向輪1、左前轉(zhuǎn)向輪10、右后轉(zhuǎn)向輪23、左后轉(zhuǎn)向輪30、減速器、轉(zhuǎn)向電機(jī)，其中右前轉(zhuǎn)向輪1內(nèi)含車輪轉(zhuǎn)向角位移傳感器的右前懸架轉(zhuǎn)向模塊2，右前轉(zhuǎn)向輪1通過右前減速器輸出軸3與右前轉(zhuǎn)向減速器4的一端連接，右前轉(zhuǎn)向減速器4的另外兩端分別連接右前轉(zhuǎn)向電機(jī)5和右前中間傳動軸11，右前中間傳動軸11通過右上電磁離合器13與右齒輪軸15的一端連接，右齒輪軸15上設(shè)有齒輪17，其另一端通過右下電磁離合器19與右中間傳動軸21的一端連接，右中間傳動軸21其另一端與右下轉(zhuǎn)向減速器26的一端連接，右下轉(zhuǎn)向減速器26的另兩端分別連接有右后轉(zhuǎn)向電機(jī)31和右后減速器輸出軸25，右后減速器輸出軸25與右后轉(zhuǎn)向車輪23連接，右后轉(zhuǎn)向車輪23內(nèi)含有右后懸架轉(zhuǎn)向模塊24；左前轉(zhuǎn)向輪10內(nèi)含前懸架轉(zhuǎn)向模塊9，左前轉(zhuǎn)向輪10通過前減速器輸出軸8與前轉(zhuǎn)向減速器7的一端連接，前轉(zhuǎn)向減速器7的另外兩端分別連接前轉(zhuǎn)向電機(jī)6和前中間傳動軸12，前中間傳動軸12通過上電磁離合器14與左齒輪軸16的一端連接，左齒輪軸16上設(shè)有連接齒輪18，其另一端通過下電磁離合器20與后中間傳動軸22的一端連接，其另一端與下轉(zhuǎn)向減速器27的一端連接，下轉(zhuǎn)向減速器27的另兩端分別連接有后轉(zhuǎn)向電機(jī)32和后減速器輸出軸28，后減速器輸出軸28與左后轉(zhuǎn)向輪30連接，左后轉(zhuǎn)向輪30內(nèi)含后懸架轉(zhuǎn)向模塊29，并且齒輪17和連接齒輪18相嚙合；右前懸架轉(zhuǎn)向模塊2、前懸架轉(zhuǎn)向模塊9、右后懸架轉(zhuǎn)向模塊24和后懸架轉(zhuǎn)向模塊29中設(shè)有車輪轉(zhuǎn)向角位移傳感器和微機(jī)控制設(shè)施；四種減速器采用蝸桿減速器，并且取較大的減速比；右齒輪軸15，左齒輪軸16和齒輪17、連接齒輪18構(gòu)成的軸間傳動方法，可采用等角速傳動方法、同步帶傳動、等角速連桿傳動或傘齒輪傳動方法、四個轉(zhuǎn)向輪為驅(qū)動輪或非驅(qū)動輪。
所述的前懸架轉(zhuǎn)向模塊9，它包括上橫臂34、下橫臂43、轉(zhuǎn)向電機(jī)6、萬向節(jié)，其中轉(zhuǎn)向電機(jī)6通過前轉(zhuǎn)向減速器7與A萬向節(jié)40的一端連接，A萬向節(jié)40另一端通過花鍵傳動軸39與B萬向節(jié)38的一端連接，B萬向節(jié)38另一端設(shè)有傳動帶37并通過轉(zhuǎn)向主銷支承架44上的孔與主動圓錐齒輪35連接，傳動帶37的另一端與轉(zhuǎn)向角位移傳感器41相連，轉(zhuǎn)向主銷支承架44的上端經(jīng)虎克鉸鏈50與上橫臂34的一端連接，上橫臂34的另一端與固定轉(zhuǎn)動絞33連接；轉(zhuǎn)向主銷支承架44的下端通過球鉸45與下橫臂43的一端連接，下橫臂43的另一端與下固定轉(zhuǎn)動絞42連接，轉(zhuǎn)向主銷支承架44的另一側(cè)兩端分別通過螺栓固定連接有轉(zhuǎn)向主銷47，轉(zhuǎn)向主銷47上設(shè)有從動圓錐齒輪36，其中部設(shè)有孔并通過孔與輪轂電機(jī)軸46的一端連接，輪轂電機(jī)軸46的另一端設(shè)有制動盤48和外轉(zhuǎn)子輪轂電機(jī)49，其中主動圓錐齒輪35與從動圓錐齒輪36相嚙合，左前轉(zhuǎn)向輪10內(nèi)設(shè)有外轉(zhuǎn)子輪轂電機(jī)49和制動盤48；右前、右后和后懸架轉(zhuǎn)向模塊2、24、29與前懸架轉(zhuǎn)向模塊9結(jié)構(gòu)相同；轉(zhuǎn)向角位移傳感器41通過導(dǎo)線與計算機(jī)連接。
本發(fā)明的第一個實施方式，當(dāng)四個轉(zhuǎn)向電機(jī)中，一個前輪轉(zhuǎn)向電機(jī)出現(xiàn)故障時的控制方法。以前轉(zhuǎn)向電機(jī)6出現(xiàn)電氣故障的情況為例，說明二種可取的控制方法。
方案一(1)停車，并利用分別安裝于右前、前懸架轉(zhuǎn)向模塊2、9中的車輪轉(zhuǎn)向角位移傳感器分別測得右前、前轉(zhuǎn)向輪1、10的實際轉(zhuǎn)向角位置；(2)用無故障的右前轉(zhuǎn)向電機(jī)5驅(qū)動控制右前轉(zhuǎn)向輪1，使其到達(dá)與左前轉(zhuǎn)向輪10相同轉(zhuǎn)向角方位后即上電接合右上、上電磁離合器13、14；(3)用無故障的右后、后轉(zhuǎn)向電機(jī)31、32分別控制右后、左后轉(zhuǎn)向輪23、30，使之保持直線行駛所需的轉(zhuǎn)向角位置。
(4)用無故障的右前轉(zhuǎn)向電機(jī)5，經(jīng)轉(zhuǎn)向右前減速器4、右前中間軸11、右上電磁離合器13、右齒輪軸15、齒輪17、連接齒輪18、左齒輪軸16、上電磁離合器14、前中間軸12和前轉(zhuǎn)向減速器7，控制右前、左前轉(zhuǎn)向輪1、10左右同步轉(zhuǎn)向。此時左右前輪轉(zhuǎn)向角相同，雖然不嚴(yán)格滿足理論轉(zhuǎn)向幾何學(xué)，但當(dāng)轉(zhuǎn)向角不大時，可認(rèn)為近似滿足理論轉(zhuǎn)向幾何學(xué)。從而恢復(fù)車輛基本的前輪轉(zhuǎn)向行駛功能，滿足自行返回或就近修理所需的轉(zhuǎn)向行駛要求。
方案二(1)停車，并利用安裝于右前、前懸架轉(zhuǎn)向模塊2、9中的車輪轉(zhuǎn)向角位移傳感器分別測得右前、左前轉(zhuǎn)向輪1、10的實際轉(zhuǎn)向角位置；(2)上電接合右上、上電磁離合器13、14后，用無故障的右前轉(zhuǎn)向電機(jī)5，經(jīng)右前轉(zhuǎn)向減速器4、右前中間軸11、右上電磁離合器13、右齒輪軸15、齒輪17、連接齒輪18、左齒輪軸16、上電磁離合器14、前中間軸12和前轉(zhuǎn)向減速器7，驅(qū)動控制左前轉(zhuǎn)向輪10復(fù)位至保持直線行駛所需的轉(zhuǎn)向角位置；(3)斷開右上、上電磁離合器13、14，驅(qū)動無故障右前轉(zhuǎn)向電機(jī)5，使右前轉(zhuǎn)向輪1也復(fù)位至保持直線行駛所需的轉(zhuǎn)向角位置；(4)用無故障的右后、后轉(zhuǎn)向電機(jī)31、32分別控制右后、左后轉(zhuǎn)向輪23、30的轉(zhuǎn)向運動，從而恢復(fù)和保持車輛正常的后輪轉(zhuǎn)向行駛功能。
其中方案二也可利用無故障右后電機(jī)31或后轉(zhuǎn)向電機(jī)32以及相關(guān)電磁離合器來驅(qū)動控制左前轉(zhuǎn)向輪10，使之復(fù)位至保持直線行駛所需的轉(zhuǎn)向角位置。
本發(fā)明的第二個實施方式，在四個轉(zhuǎn)向電機(jī)中，一個后輪轉(zhuǎn)向電機(jī)出現(xiàn)故障時的控制方法，以右后轉(zhuǎn)向電機(jī)31出現(xiàn)電氣故障的情況為例，說明二種可取的控制方法。
方案一
(1)停車，并利用安裝于右后、后懸架轉(zhuǎn)向模塊24、29中的車輪轉(zhuǎn)向角位移傳感器分別測得右后、左后轉(zhuǎn)向輪23、30的實際轉(zhuǎn)向角位置；(2)用無故障的后轉(zhuǎn)向電機(jī)32驅(qū)動控制左后轉(zhuǎn)向輪30，使其到達(dá)與右后轉(zhuǎn)向輪23相同轉(zhuǎn)向角方位后即上電接合右下、下電磁離合器19、20；(3)用無故障的右前、前轉(zhuǎn)向電機(jī)5、6分別控制右前、左前轉(zhuǎn)向輪1、10，使之保持直線行駛所需的轉(zhuǎn)向角位置。
(4)用無故障的后轉(zhuǎn)向電機(jī)32，經(jīng)下轉(zhuǎn)向減速器27、后中間軸22、下電磁離合器20、左齒輪軸16、齒輪17、連接齒輪18、左齒輪軸15、右下電磁離合器19、右中間軸21和右下轉(zhuǎn)向減速器26，控制右后、左后轉(zhuǎn)向輪23、30左右同步轉(zhuǎn)向。此時左右后輪轉(zhuǎn)向角相同，雖然不嚴(yán)格滿足理論轉(zhuǎn)向幾何學(xué)，但當(dāng)轉(zhuǎn)向角不大時，可認(rèn)為近似滿足理論轉(zhuǎn)向幾何學(xué)。從而恢復(fù)車輛基本的后輪轉(zhuǎn)向行駛功能，滿足自行返回或就近修理所需的轉(zhuǎn)向行駛要求。
方案二、(1)停車，并利用安裝于右后、后懸架轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)模塊24、29中的車輪轉(zhuǎn)向角位移傳感器分別測得右后、左后轉(zhuǎn)向輪23、30的實際轉(zhuǎn)向角位置；(2)上電接合右下、下電磁離合器19、20后，用無故障的后轉(zhuǎn)向電機(jī)32，經(jīng)下轉(zhuǎn)向減速器27、后中間軸22、下電磁離合器20、左齒輪軸16、連接齒輪18、齒輪17、右齒輪軸15、右下電磁離合器19、右中間軸21和右下轉(zhuǎn)向減速器26，驅(qū)動控制右后轉(zhuǎn)向輪23復(fù)位至保持直線行駛所需的轉(zhuǎn)向角位置；(3)斷開右下、下電磁離合器19、20，驅(qū)動無故障后轉(zhuǎn)向電機(jī)32，使左后轉(zhuǎn)向輪30復(fù)位至保持直線行駛所需的轉(zhuǎn)向角位置；(4)用無故障的右前、前轉(zhuǎn)向電機(jī)5、6分別控制右前轉(zhuǎn)向輪1、10的轉(zhuǎn)向運動，從而恢復(fù)和保持車輛正常的前輪轉(zhuǎn)向行駛功能。
其中方案二也可利用無故障右前或前轉(zhuǎn)向電機(jī)5、6以及相關(guān)電磁離合器來驅(qū)動控制右后轉(zhuǎn)向輪23，使之復(fù)位至保持直線行駛所需的轉(zhuǎn)向角位置。
本發(fā)明的第三個實施方式，四個轉(zhuǎn)向電機(jī)中，二個前輪轉(zhuǎn)向電機(jī)出現(xiàn)故障時的控制方式，以轉(zhuǎn)向右前轉(zhuǎn)向電機(jī)5、6同時出現(xiàn)電氣故障的情況為例，說明相應(yīng)的控制方法。
(1)停車，并利用安裝于右前、前懸架轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)模塊2、9中的車輪轉(zhuǎn)向角位移傳感器分別測得前右前、左前轉(zhuǎn)向輪1、10的實際轉(zhuǎn)向角位置；(2)上電接合右上、右下電磁離合器13、19，用右后轉(zhuǎn)向電機(jī)31經(jīng)右下轉(zhuǎn)向減速器26、右中間軸21、右下電磁離合器19、右齒輪軸15、右上電磁離合器13、右前中間軸11和右前轉(zhuǎn)向減速器4，驅(qū)動控制右前轉(zhuǎn)向輪1復(fù)位至保持直線行駛所需的轉(zhuǎn)向角位置；(3)斷開右上、右下電磁離合器13、19，上電接合上、下電磁離合器14、20，用后轉(zhuǎn)向電機(jī)32經(jīng)下轉(zhuǎn)向減速器27、后中間軸22、下電磁離合器20、左齒輪軸16、上電磁離合器14、前中間軸12和前轉(zhuǎn)向減速器7，驅(qū)動控制右前轉(zhuǎn)向輪10復(fù)位至保持直線行駛所需的轉(zhuǎn)向角位置；(4)斷開右上、上、右下、下電磁離合器13、14、19、20后，用無故障的右后、后轉(zhuǎn)向電機(jī)31、32分別控制右后、左后轉(zhuǎn)向輪23、30的轉(zhuǎn)向運動，從而恢復(fù)和保持車輛正常的后輪轉(zhuǎn)向行駛功能。
本發(fā)明的第四個實施方式，四個轉(zhuǎn)向電機(jī)中，二個后輪轉(zhuǎn)向電機(jī)出現(xiàn)故障時的控制方式，以右后、后轉(zhuǎn)向電機(jī)31、32同時出現(xiàn)電氣故障的情況為例，說明相應(yīng)的控制方法。
(1)停車，并利用安裝于右后、后懸架轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)模塊24、29中的車輪轉(zhuǎn)向角位移傳感器分別測得后右后、左后轉(zhuǎn)向輪23、30的實際轉(zhuǎn)向角位置；(2)上電接合右上、右下電磁離合器13、19，用右前轉(zhuǎn)向電機(jī)5經(jīng)右前轉(zhuǎn)向減速器4、右前中間軸11、右上電磁離合器13、右齒輪軸15、右下電磁離合器19、右中間軸21和右下轉(zhuǎn)向減速器26，驅(qū)動控制右后轉(zhuǎn)向輪23復(fù)位至保持直線行駛所需的轉(zhuǎn)向角位置；(3)斷開右上、右下電磁離合器13、19，上電接合上、下電磁離合器14、20，用前轉(zhuǎn)向電機(jī)6經(jīng)前轉(zhuǎn)向減速器7、前中間軸12、上電磁離合器14、左齒輪軸16、下電磁離合器20、后中間軸22和下轉(zhuǎn)向減速器27，驅(qū)動控制左后轉(zhuǎn)向輪30復(fù)位至保持直線行駛所需的轉(zhuǎn)向角位置；(4)斷開不同電磁離合器13、14、19、20后，用無故障的右前、前轉(zhuǎn)向電機(jī)5、6分別控制右前、左前轉(zhuǎn)向輪1、10的轉(zhuǎn)向運動，從而恢復(fù)和保持車輛正常的前輪轉(zhuǎn)向行駛功能。
本發(fā)明的第五個實施方式，四個轉(zhuǎn)向電機(jī)中，前后各有一個轉(zhuǎn)向電機(jī)出現(xiàn)故障時的控制方式，以右前、后轉(zhuǎn)向電機(jī)5、32同時出現(xiàn)電氣故障的情況為例，說明相應(yīng)的控制方法。
方案一、(1)停車，并利用安裝于右前、后懸架轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)模塊2、29中的車輪轉(zhuǎn)向角位移傳感器分別測得右前、左后轉(zhuǎn)向輪1、30的實際轉(zhuǎn)向角位置；
(2)上電接合上、下電磁離合器14、20或19、20，用前轉(zhuǎn)向電機(jī)6或31驅(qū)動左后轉(zhuǎn)向輪30復(fù)位至保持直線行駛所需的轉(zhuǎn)向角位置；(3)斷開上、下電磁離合器14、20或19、20，用右后轉(zhuǎn)向電機(jī)31驅(qū)動右后轉(zhuǎn)向輪23復(fù)位至保持直線行駛所需的轉(zhuǎn)向角位置；(4)用無故障的前轉(zhuǎn)向電機(jī)6驅(qū)動控制左前轉(zhuǎn)向輪10，使其到達(dá)與右前轉(zhuǎn)向輪1相同轉(zhuǎn)向角方位后即上電接合右上、上電磁離合器13、14；(5)用無故障的前轉(zhuǎn)向電機(jī)6，經(jīng)前轉(zhuǎn)向減速器7、前中間軸12、上電磁離合器14、左齒輪軸16、連接齒輪18、齒輪17、右齒輪軸15、右上電磁離合器13、右前中間軸11和右前轉(zhuǎn)向減速器4，控制右前、左前轉(zhuǎn)向輪1、10左右同步轉(zhuǎn)向。此時左右前輪轉(zhuǎn)向角相同，從而恢復(fù)車輛基本的前輪轉(zhuǎn)向行駛功能，滿足自行返回或就近修理所需的轉(zhuǎn)向行駛要求。
方案二、(1)停車，并利用安裝于右前、后懸架轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)模塊2、29中的車輪轉(zhuǎn)向角位移傳感器分別測得右前、左后轉(zhuǎn)向輪1、30的實際轉(zhuǎn)向角位置；(2)上電接合右上、右下電磁離合器13、19或13、14，用右后轉(zhuǎn)向電機(jī)31或6驅(qū)動右前轉(zhuǎn)向輪1復(fù)位至保持直線行駛所需的轉(zhuǎn)向角位置；(3)斷開右上、右下電磁離合器13、19或13、14，用前轉(zhuǎn)向電機(jī)6驅(qū)動左前轉(zhuǎn)向輪10復(fù)位至保持直線行駛所需的轉(zhuǎn)向角位置；(4)用無故障的右后電機(jī)31驅(qū)動控制右后轉(zhuǎn)向輪23，使其到達(dá)與左后轉(zhuǎn)向輪30相同轉(zhuǎn)向角方位后即上電接合右下、下電磁離合器19、20；(5)用無故障的右后轉(zhuǎn)向電機(jī)31，經(jīng)右下轉(zhuǎn)向減速器26、右中間軸21、右下電磁離合器19、右齒輪軸15、齒輪17、連接齒輪18、左齒輪軸16、下電磁離合器20、后中間軸22和下轉(zhuǎn)向減速器27，控制右前、左前轉(zhuǎn)向輪1、10左右同步轉(zhuǎn)向。此時左右后輪轉(zhuǎn)向角相同，從而恢復(fù)車輛基本的后輪轉(zhuǎn)向行駛功能，滿足自行返回或就近修理所需的轉(zhuǎn)向行駛要求。
本發(fā)明的第六個實施方式，四個轉(zhuǎn)向電機(jī)中，只有一個前輪轉(zhuǎn)向電機(jī)無故障時的控制方法，以轉(zhuǎn)向右前、右后、后轉(zhuǎn)向電機(jī)5、31、32同時出現(xiàn)電氣故障的情況為例，說明相應(yīng)的控制步驟。
(1)停車，并利用安裝于右前、前、右后、后懸架轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)模塊2、9、24、29中的車輪轉(zhuǎn)向角位移傳感器分別測得右前、左前、右后、左后轉(zhuǎn)向輪1、10、23、30的實際轉(zhuǎn)向角位置；
(2)上電接合上、右下電磁離合器14、19，用前轉(zhuǎn)向電機(jī)6驅(qū)動右后轉(zhuǎn)向輪23，使之復(fù)位至保持直線行駛所需的轉(zhuǎn)向角位置；(3)斷開右下電磁離合器19，接合上、下電磁離合器14、20，用前轉(zhuǎn)向電機(jī)6驅(qū)動左后轉(zhuǎn)向輪30，使之復(fù)位至保持直線行駛所需的轉(zhuǎn)向角位置；(4)斷開上、下電磁離合器14、20，用前轉(zhuǎn)向電機(jī)6驅(qū)動左前轉(zhuǎn)向輪10，使之到達(dá)與右前轉(zhuǎn)向輪1相同的轉(zhuǎn)向角方位后即接合右上、上電磁離合器13、14；(5)用無故障的前轉(zhuǎn)向電機(jī)6，經(jīng)前轉(zhuǎn)向減速器7、前中間軸12、上電磁離合器14、左齒輪軸16、連接齒輪18、齒輪17、右齒輪軸15、右上電磁離合器13、右前中間軸11和右前轉(zhuǎn)向減速器4，控制右前、左前轉(zhuǎn)向輪1、10左右同步轉(zhuǎn)向。此時左右前輪轉(zhuǎn)向角相同，從而恢復(fù)車輛基本的前輪轉(zhuǎn)向行駛功能，滿足自行返回或就近修理所需的轉(zhuǎn)向行駛要求。
本發(fā)明的第七個實施方式，四個轉(zhuǎn)向電機(jī)中，只有一個后輪轉(zhuǎn)向電機(jī)無故障時的控制方式，以轉(zhuǎn)向右前、前、右后轉(zhuǎn)向電機(jī)5、6、31同時出現(xiàn)電氣故障的情況為例，說明相應(yīng)的控制方法。
(1)停車，并利用安裝于右前、前、右后、后懸架轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)模塊2、9、24、29中的車輪轉(zhuǎn)向角位移傳感器分別測得各右前、左前、右后、左后轉(zhuǎn)向輪1、10、23、30的實際轉(zhuǎn)向角位置；(2)上電接合上、下電磁離合器14、20，用后轉(zhuǎn)向電機(jī)32驅(qū)動右前轉(zhuǎn)向輪10，使之復(fù)位至保持直線行駛所需的轉(zhuǎn)向角位置；(3)斷開上電磁離合器14，接合右上、下電磁離合器13、20，用后轉(zhuǎn)向電機(jī)32驅(qū)動右前轉(zhuǎn)向輪1，使之復(fù)位至保持直線行駛所需的轉(zhuǎn)向角位置；(4)斷開右上、下電磁離合器13、20，用后轉(zhuǎn)向電機(jī)32驅(qū)動左后轉(zhuǎn)向輪30，使之到達(dá)與右后轉(zhuǎn)向輪23相同的轉(zhuǎn)向角方位后即接合右下、下電磁離合器19、20；(5)用無故障的后轉(zhuǎn)向電機(jī)32，經(jīng)下轉(zhuǎn)向減速器27、后中間軸22、下電磁離合器20、右齒輪軸16、連接齒輪18、齒輪17、右齒輪軸15、右下電磁離合器19、右中間軸21和右下轉(zhuǎn)向減速器26，控制右后、左后轉(zhuǎn)向輪23、30左右同步轉(zhuǎn)向。此時左右后輪轉(zhuǎn)向角相同，從而恢復(fù)車輛基本的后輪轉(zhuǎn)向行駛功能，滿足自行返回或就近修理所需的轉(zhuǎn)向行駛要求。
線控四輪獨立驅(qū)動獨立轉(zhuǎn)向電動汽車，采用四個結(jié)構(gòu)完全相同的雙橫臂懸架-轉(zhuǎn)向-電動輪模塊獨立控制各電動輪的驅(qū)動和轉(zhuǎn)向。圖中，各懸架-轉(zhuǎn)向模塊2、9、24、29均采用相同的雙橫臂懸架-轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)型式，且各懸架-轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)中均設(shè)置有相應(yīng)的車輪轉(zhuǎn)向角位移傳感器；各車輪1、10、23、30的輪輞內(nèi)腔安裝了由外轉(zhuǎn)子輪轂電機(jī)、車輪轉(zhuǎn)速傳感器和制動器組成的電動輪模塊；各轉(zhuǎn)向右前轉(zhuǎn)向電機(jī)5、6、31、32均采用直流伺服電機(jī)，它們與前述設(shè)置于懸架-轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)2、9、24、29中的車輪轉(zhuǎn)向角位移傳感器和微機(jī)控制設(shè)施構(gòu)成各車輪線控獨立轉(zhuǎn)向的轉(zhuǎn)向角位置閉環(huán)控制系統(tǒng)；各右前轉(zhuǎn)向減速器4、7、26、27采用蝸桿減速器，取較大的減速比，具有減速增扭、反向自鎖、轉(zhuǎn)向電機(jī)體積重量較小的特點。蝸桿減速器的反向自鎖，可使轉(zhuǎn)向電機(jī)發(fā)生電氣故障運動失控后，仍能由其它無故障轉(zhuǎn)向電機(jī)復(fù)位相關(guān)故障轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)向角方位并自動維持不變；各電磁離合器13、14、19、20采用了摩擦片式電磁離合器；各蝸桿減速器4、7、26、27的蝸桿軸一端用聯(lián)軸器分別與轉(zhuǎn)向右前轉(zhuǎn)向電機(jī)5、6、31、32的轉(zhuǎn)軸相固聯(lián)，另一端用聯(lián)軸器分別與不同的中間傳動軸11、12、21、22相固聯(lián)。
一旦上述四個轉(zhuǎn)向右前轉(zhuǎn)向電機(jī)5、6、31、32中出現(xiàn)至少一個轉(zhuǎn)向電機(jī)電氣故障，均能通過微機(jī)控制設(shè)備對上述車輪轉(zhuǎn)向角位置傳感器、電磁離合器和無故障轉(zhuǎn)向電機(jī)進(jìn)行檢測和控制，按相應(yīng)的故障應(yīng)對控制策略恢復(fù)和保持車輛基本的轉(zhuǎn)向行駛功能，從而保障多輪獨立轉(zhuǎn)向線控系統(tǒng)具有足夠的故障自救能力。
權(quán)利要求
1.一種獨立轉(zhuǎn)向電機(jī)故障控制系統(tǒng)，它包括右前轉(zhuǎn)向輪(1)、左前轉(zhuǎn)向輪(10)、右后轉(zhuǎn)向輪(23)、左后轉(zhuǎn)向輪(30)、減速器、轉(zhuǎn)向電機(jī)，其特征在于，所述的右前轉(zhuǎn)向輪(1)內(nèi)含車輪轉(zhuǎn)向角位移傳感器的右前懸架轉(zhuǎn)向模塊(2)，右前轉(zhuǎn)向輪(1)通過右前減速器輸出軸(3)與右前轉(zhuǎn)向減速器(4)的一端連接，右前轉(zhuǎn)向減速器(4)的另外兩端分別連接右前轉(zhuǎn)向電機(jī)(5)和右前中間傳動軸(11)，右前中間傳動軸(11)通過右上電磁離合器(13)與右齒輪軸(15)的一端連接，右齒輪軸(15)上設(shè)有齒輪(17)，其另一端通過右下電磁離合器(19)與右中間傳動軸(21)的一端連接，右中間傳動軸(21)其另一端與右下轉(zhuǎn)向減速器(26)的一端連接，右下轉(zhuǎn)向減速器(26)的另兩端分別連接有右后轉(zhuǎn)向電機(jī)(31)和右后減速器輸出軸(25)，右后減速器輸出軸(25)與右后車輪(23)連接，右后車輪(23)內(nèi)設(shè)有右后懸架轉(zhuǎn)向模塊(24)；左前轉(zhuǎn)向輪(10)內(nèi)設(shè)有前懸架轉(zhuǎn)向模塊(9)，左前轉(zhuǎn)向輪(10)通過前減速器輸出軸(8)與前轉(zhuǎn)向減速器(7)的一端連接，前轉(zhuǎn)向減速器(7)的另外兩端分別連接前轉(zhuǎn)向電機(jī)(6)和前中間傳動軸(12)，前中間傳動軸(12)通過上電磁離合器(14)與左齒輪軸(16)的一端連接，左齒輪軸(16)上設(shè)有連接齒輪(18)，其另一端通過下電磁離合器(20)與后中間傳動軸(22)的一端連接，其另一端與下轉(zhuǎn)向減速器(27)的一端連接，下轉(zhuǎn)向減速器(27)的另兩端分別連接有后轉(zhuǎn)向電機(jī)(32)和后減速器輸出軸(28)，后減速器輸出軸(28)與左后轉(zhuǎn)向輪(30)連接，左后轉(zhuǎn)向輪(30)內(nèi)設(shè)有后懸架轉(zhuǎn)向模塊(29)，并且齒輪(17)和連接齒輪(18)相嚙合。
2.如權(quán)利要求1所述獨立轉(zhuǎn)向電機(jī)故障控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的前懸架轉(zhuǎn)向模塊(9)它包括上橫臂(34)、下橫臂(43)、萬向節(jié)，其特征在于，所述的轉(zhuǎn)向電機(jī)(6)通過右前減速器(7)與A萬向節(jié)(40)的一端連接，A萬向節(jié)(40)另一端通過花鍵傳動軸(39)與B萬向節(jié)(38)的一端連接，B萬向節(jié)(38)另一端設(shè)有傳動帶(37)并通過轉(zhuǎn)向主銷支承架(44)上的孔與主動圓錐齒輪(35)連接，傳動帶(37)的另一端與轉(zhuǎn)向角位移傳感器(41)相連，轉(zhuǎn)向主銷支承架(44)的上端經(jīng)虎克鉸鏈(50)與上橫臂(34)的一端連接，上橫臂(34)的另一端與固定轉(zhuǎn)動絞(33)連接；轉(zhuǎn)向主銷支承架(44)的下端通過球鉸(45)與下橫臂(43)的一端連接，下橫臂(43)的另一端與下固定轉(zhuǎn)動絞(42)連接，轉(zhuǎn)向主銷支承架(44)的另一側(cè)兩端分別通過螺栓固定連接有轉(zhuǎn)向主銷(47)，轉(zhuǎn)向主銷(47)上設(shè)有從動圓錐齒輪(36)，其中部設(shè)有孔并通過孔與輪轂電機(jī)軸(46)的一端連接，輪轂電機(jī)軸(46)的另一端設(shè)有制動盤(48)和外轉(zhuǎn)子輪轂電機(jī)(49)，其中主動圓錐齒輪(35)與從動圓錐齒輪(36)相嚙合，左前車輪(10)內(nèi)設(shè)有外轉(zhuǎn)子輪轂電機(jī)(49)和制動盤(48)。
3.如權(quán)利要求1或2所述獨立轉(zhuǎn)向電機(jī)故障控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的右前轉(zhuǎn)向減速器(4)、前轉(zhuǎn)向減速器(7)、下轉(zhuǎn)向減速器(27)和右下轉(zhuǎn)向減速器(26)采用蝸桿減速器。
4.如權(quán)利要求1所述的獨立轉(zhuǎn)向電機(jī)故障控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的右齒輪軸(15)、左齒輪軸(16)和齒輪(17)、連接齒輪(18)構(gòu)成的軸間傳動方法，可采用等角速傳動方法、同步帶傳動、等角速連桿傳動或傘齒輪傳動方法。
5.如權(quán)利要求1或2所述獨立轉(zhuǎn)向電機(jī)故障控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的右前轉(zhuǎn)向輪(1)、左前轉(zhuǎn)向輪(10)、右后轉(zhuǎn)向輪(23)以及左后轉(zhuǎn)向輪(30)是驅(qū)動輪或非驅(qū)動輪。
6.如權(quán)利要求1或2所述獨立轉(zhuǎn)向電機(jī)故障控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的右上、上、右下和下電磁離合器(13)、(14)、(19)、(20)采用摩擦片式電磁離合器。
7.如權(quán)利要求2所述獨立轉(zhuǎn)向電機(jī)故障控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的右前、右后和后懸架轉(zhuǎn)向模塊(2)、(24)、(29)與前懸架轉(zhuǎn)向模塊(9)結(jié)構(gòu)相同。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種獨立轉(zhuǎn)向電機(jī)故障控制系統(tǒng)，旨在使多輪獨立轉(zhuǎn)向線控系統(tǒng)具備應(yīng)對轉(zhuǎn)向電機(jī)故障、保障系統(tǒng)安全自救的能力。它包括轉(zhuǎn)向輪、轉(zhuǎn)向電機(jī)等，其中四個轉(zhuǎn)向輪內(nèi)分別含對應(yīng)懸架轉(zhuǎn)向模塊，右前轉(zhuǎn)向輪通過右前減速器輸出軸與右前轉(zhuǎn)向減速器的一端連接，右前轉(zhuǎn)向減速器的另外兩端分別連接右前轉(zhuǎn)向電機(jī)和右前中間傳動軸，其傳動軸通過右上電磁離合器與右齒輪軸的一端連接，右齒輪軸上設(shè)有齒輪，其另一端通過右下電磁離合器與右中間傳動軸的一端連接，其傳動軸另一端與右下轉(zhuǎn)向減速器的一端連接，右下轉(zhuǎn)向減速器的另兩端分別連接有右后轉(zhuǎn)向電機(jī)和右后減速器輸出軸，其減速器輸出軸與右后車輪連接；左前轉(zhuǎn)向輪與左后轉(zhuǎn)向輪連接方式也相同，并通過齒輪和連接齒輪相固聯(lián)。
文檔編號G05B19/04GK1727241SQ200410053278
公開日2006年2月1日 申請日期2004年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月29日
發(fā)明者萬鋼, 陳辛波 申請人:上海燃料電池汽車動力系統(tǒng)有限公司, 萬鋼