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原文传递多模式线控四轮独立转向/驱动系统及其转向模式控制方法

专利名称：	多模式线控四轮独立转向/驱动系统及其转向模式控制方法
摘要：	本发明公开了一种多模式的线控四轮独立转向/驱动系统及转向模式控制方法，该系统包括转向盘系统、一个路感电机、一个中央控制器(ECU)、四个转向执行电机和四个轮毂电机，路感电机与ECU相连并接收ECU信号给驾驶员提供路感，四个转向/驱动总成分别与ECU相连并接收ECU指令，原地转向和横行转向模式均通过转向切换按钮选择，阿克曼转向和四轮独立转向模式通过ECU内置切换程序根据车辆状态信息自动切换；本发明所提供的转向模式包括原地转向、横行转向、阿克曼转向和四轮独立转向模式，可充分利用线控四轮独立转向/驱动系统执行器冗余的优势，提高车辆低速时的灵活性和高速时的稳定性。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	江苏;32
申请人：	南京航空航天大学
发明人：	衡波;赵万忠;王春燕
专利状态：	有效
申请日期：	2018-12-28T00:00:00+0800
发布日期：	2019-04-23T00:00:00+0800
申请号：	CN201811621307.8
公开号：	CN109664937A
代理机构：	江苏圣典律师事务所
代理人：	贺翔;杨文晰
分类号：	B62D5/04(2006.01);B;B62;B62D;B62D5
申请人地址：	210016 江苏省南京市秦淮区御道街29号
主权项：	1.一种多模式的线控四轮独立转向/驱动系统，其特征在于，该系统包括：方向盘11、转矩/转角信号传感器12、路感电机13、路感电机控制器14、中央控制器29、车速传感器7、横摆角速度传感器8、质心侧偏角传感器9、第一轮毂电机6、第二轮毂电机15、第三轮毂电机27、第四轮毂电机33、原地转向按钮30、横行转向按钮31、复位按钮32、第一转向/驱动控制器10、第二转向/驱动控制器21、第三转向/驱动控制器28、第四转向/驱动控制器33以及转向执行机构；所述转矩/转角信号传感器12安装在方向盘11的转向管柱上，路感电机13与转向管柱通过蜗轮蜗杆相连，路感电机控制器14分别与中央控制器29和路感电机13相连；所述原地转向按钮30、横行转向按钮31及复位按钮32均分别与中央控制器29相连；中央控制器(29)分别与转矩/转角信号传感器12、车速传感器7、横摆角速度传感器8、质心侧偏角传感器9、第一转向/驱动控制器10、第二转向/驱动控制器21、第三转向/驱动控制器28、第四转向/驱动控制器33相连；所述转向执行机构包括第一转向/驱动总成、第二转向/驱动总成、第三转向/驱动总成、第四转向/驱动总成；其中第一转向/驱动总成包括第一转向电机3、第一轮毂驱动电机6、第一转向横拉杆4、第一齿轮齿条2、第一齿轮齿条位移传感器1、第一轮速传感器5；第一轮速传感器5和第一齿轮齿条位移传感器1分别与第一转向/驱动控制器10相连，第一转向电机3和第一驱动轮毂电机6分别与第一转向/驱动控制器10相连，第一齿轮齿条2推动第一转向横拉杆4带动相应车轮转向；第二转向/驱动总成包括第二转向电机18、第二轮毂驱动电机15、第二转向横拉杆17、第二齿轮齿条19、第二齿轮齿条位移传感器20、第二轮速传感器16；第二轮速传感器16和第二齿轮齿条位移传感器20分别与第二转向/驱动控制器21相连，第二转向电机18和第二轮毂驱动电机15分别与第二转向/驱动控制器21相连，第二齿轮齿条19推动第二转向横拉杆17带动相应车轮转向；第三转向/驱动总成包括第三转向电机22、第三轮毂驱动电机27、第三转向横拉杆25、第三齿轮齿条24、第三齿轮齿条位移传感器23、第三轮速传感器26；第三轮速传感器26和第三齿轮齿条位移传感器23分别与第三转向/驱动控制器28相连，第三转向电机22和第三轮毂驱动电机27分别与第三转向/ 驱动控制器28相连，第三齿轮齿条24推动第三转向横拉杆25带动相应车轮转向；第四转向/驱动总成包括第四转向电机38、第四轮毂驱动电机34、第四转向横拉杆36、第四齿轮齿条37、第四齿轮齿条位移传感器39和第四轮速传感器35；第四轮速传感器35和第四齿轮齿条位移传感器39分别与第四转向/驱动控制器33相连，第四转向电机38和第四轮毂驱动电机34分别与第四转向/驱动控制器33相连，第四齿轮齿条37推动第四转向横拉杆36带动相应车轮转向。 2.根据权利要求1所述多模式的线控四轮独立转向/驱动系统，其特征在于，所述第一转向电机3、第二转向电机18、第三转向电机22、第四转向电机38均为永磁无刷直流电机，他们的输出轴与齿轮是同一根轴且通过花键连接，齿轮直接与横向齿条相连，齿轮齿条推动转向横拉杆带动对应车轮转向。 3.如权利要求1或2所述多模式的线控四轮独立转向/驱动系统的转向模式控制方法，其具体步骤如下： (a)汽车启动后，中央控制器29默认进入阿克曼转向模式，若驾驶员按下原地转向按钮30，中央控制器29判定车速Vx＝0且手刹拉上，则进入原地转向模式，否则保持上一转向模式；原地转向模式下各转角大小计算方式如下：其中L表示车辆轴距，B0表示轮距；各车轮转到目标转角后拉下手刹，开动汽车即可实现原地转向； (b)横行转向模式：重复上述步骤(a)并按下横行转向按钮31，中央控制器29判定车速Vx＝0且手刹已拉上，则进入横行转向模式，否则保持上一转向模式；横行转向下各车轮转角大小为：向驾驶员左侧横行时：向驾驶员右侧横行时： (c)阿克曼转向模式: 横行转向模式结束后，按下复位按钮32，则进入阿克曼转向模式；驾驶员转动方向盘，中央控制器29判定Fxi2+Fyi2≤μFzi,其中i＝1,2,3,4分别代表左前、左后、右前、右后轮，Fxi和Fyi分别表示轮胎纵向力和侧向力，μ表示路面附着系数，Fzi表示轮胎载荷；则阿克曼转向模式程序运行，否则系统继续执行上一程序；阿克曼转向模式下各车轮转角大小为：式中δ'f为前轴中心等效转角、δ'r为后轴中心等效转角，均由相应的四轮转向稳定性控制策略获得；Tf表示前轮轮距、Tr表示后轮轮距，L表示轴距； (d)四轮独立转向模式：若中央控制器29判定Fxi2+Fyi2≥μFzi,其中i＝1,2,3,4分别代表左前、左后、右前、右后轮，则进入四轮独立转向模式，否则系统继续执行上一程序；四轮独立转向模式下各各车轮转角大小为：即每个轮胎所利用的轮胎力平方和占轮胎所能提供的附着力的比率的和最小然后把所得侧向力代入魔术轮胎公式得到每个轮胎的转角和驱动力。
所属类别：	发明专利