[发明专利]四轮轮毂电机驱动车辆滑动转向控制策略

说明书

技术领域

本发明涉及一种滑动转向控制策略，该滑动转向控制策略应用在线控四轮转向的四轮轮毂电机驱动车辆上可以实现车辆的滑动转向。

背景技术

四轮转向的四轮轮毂电机驱动车辆四个车轮采用相同结构形式的轮毂电机驱动，依靠转向系统改变四个车轮转角来实现转向，在很大程度上改善了汽车的低速机动性和高速操纵稳定性。常用的四轮转向系统的结构大致有：机械式、液压式、电动式等。线控四轮转向大部分是采用四个转向电机来控制四个车轮的偏转。但存在的问题是当转向系统一旦出现故障，无法使车轮发生偏转时，车辆的方向就失去了可控性；或者在一些特殊路面如雪地、泥泞路上四轮转向车辆很难通过改变车轮转角来控制车辆的行驶方向；或者要在运行空间受到限制的情况下提高四轮转向车辆的机动性，对车辆的悬架系统和转向系统要求很高。《滑动转向全地形车》(国家专利，申请号：CN200880122976.9)和《用于具有滑动转向装置的车辆的电驱动系统》(国家专利，申请号：CN200480031625.9)研究了两侧车轮不发生左右偏转时，控制两侧电机的输出转矩来保证左右两侧驱动轮或履带之间的速差，实现滑动转向。这种转向模式甚至可以实现原地转向，在运行空间受到限制时可以提高车辆的机动性。目前这种滑动转向形式仅限于用在一些特殊车辆上，比如月球车、重型坦克、建筑机械、工程机械或者履带式的雪地车，《滑动转向装卸机》(国家专利，申请号：200380100778.X)就是介绍了一种滑动转向装卸机。而目前，四轮轮毂电机驱动车辆实现滑动转向的技术还没见报道。已有的专利主要是研究了实现滑动转向的车辆结构，并没有对滑动转向的控制策略进行研究。综上所述，本发明涉及一种滑动转向控制策略，该滑动转向控制策略应用在四轮转向的四轮轮毂电机驱动车辆上可以实现车辆的滑动转向，将四轮转向和滑动转向两种转向模式综合到了一辆汽车上，当对路面有较高要求，转向系统正常工作时切换到四轮转向模式，而当转向系统失灵、运行空间受到限制或遇到特殊路面时又可切换到滑动转向模式。

发明内容

本发明的目的是：针对已有的线控四轮转向的四轮轮毂电机驱动车辆，当转向系统失灵、运行空间受到限制或遇到特殊路面方向不易控制的问题，设计出一种可以实现滑动转向的控制策略，但不需要添加专门的转向机构和额外的驱动装置。

其基本思想是：综合电子控制器根据转向模式开关来选择不同的转向模式。在对路面有较高要求时选择四轮转向模式，利用转向电机来控制四个车轮的偏转，实现车辆转向；当转向系统失灵、运行空间受到限制或遇特殊路面时切换到滑动转向模式，通过综合电子控制器控制转向电机停止工作，并根据驾驶员信息，通过滑动转向转矩分配器直接控制两侧电机的输出转矩，保证两侧车轮之间存在一定的转矩差，满足转向时两侧车轮之间的速差要求，从而实现不同转弯半径的滑动转向。当两侧车轮速度大小相等、方向相反时可实现零半径转向。这两种转向模式通过转向模式开关来进行切换，充分保证汽车的方向可控性。

实现本发明的技术方案如下：

综合电子控制器根据方向盘转角位移信号，判断车辆是左转还是右转，以车辆右侧转向为例；综合电子控制器根据加速踏板位移信号和制动踏板位移信号判断车辆是加速还是减速，以车辆加速为例；T_in、T_out分别代表内外两侧轮毂电机总输出转矩，T₁、T₃和n₁、n₃分别代表左侧前后两轮毂电机的输出转矩和转速，T₂、T₄和n₂、n₄分别代表右侧前后两轮毂电机的输出转矩和转速。定义转矩的正负：若转矩与转速或转速的变化趋势方向一致，那么该转矩为正转矩，为驱动转矩；同理，若转矩与转速或转速的变化趋势方向相反，那么该转矩为负转矩，为制动转矩。