專利名稱：適時(shí)四輪驅(qū)動(dòng)電動(dòng)輪汽車自適應(yīng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種適時(shí)4WD (四輪驅(qū)動(dòng)Four-wheel Drive)電動(dòng)輪汽車自適應(yīng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)及其控制方法，屬于4WD電動(dòng)輪汽車差動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)利用控制器綜合駕駛員轉(zhuǎn)角輸入、車輛狀態(tài)和路面狀況確定合理的前輪轉(zhuǎn)角，并決定位移控制電機(jī)的輸出電流，最終驅(qū)動(dòng)前輪轉(zhuǎn)動(dòng)并完成轉(zhuǎn)向操作，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的智能控制。線控轉(zhuǎn)向與前輪主動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的最大區(qū)別在于取消了方向盤與車輪間的機(jī)械聯(lián)接，完全擺脫了傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的各種限制，可以更加自由地設(shè)計(jì)汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的力矩傳遞特性和角位移傳遞特性。但線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)就不能進(jìn)行有效的轉(zhuǎn)向操作。此外，線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)只能通過系統(tǒng)主要零部件的冗余設(shè)計(jì)來保證車輛的安全性， 且由于存在安全性和可靠性方面的缺陷，現(xiàn)有的法規(guī)至今還不允許線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品化。電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)通過助力、回正及阻尼控制，控制系統(tǒng)的力傳遞特性，使汽車的轉(zhuǎn)向輕便性和路感協(xié)調(diào)統(tǒng)一；而前輪主動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)通過變傳動(dòng)比控制和主動(dòng)轉(zhuǎn)向干預(yù)控制，控制系統(tǒng)的位移傳遞特性，使汽車獲得較理想的轉(zhuǎn)向特性，改善汽車的操縱穩(wěn)定性。但無論是電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向，還是主動(dòng)轉(zhuǎn)向，都不能使汽車的轉(zhuǎn)向輕便性、駕駛員路感和汽車操縱穩(wěn)定性得到協(xié)調(diào)統(tǒng)一；此外，兩種轉(zhuǎn)向系統(tǒng)均須增加助力或位移執(zhí)行機(jī)構(gòu)，這會(huì)使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本提高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出了一種適時(shí)4WD電動(dòng)輪汽車自適應(yīng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)及其控制方法，在實(shí)現(xiàn)原有電動(dòng)輪汽車差動(dòng)助力轉(zhuǎn)向的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向模式的自適應(yīng)選擇、適時(shí)4WD的自適應(yīng)變傳動(dòng)比的四輪差動(dòng)助力轉(zhuǎn)向功能、變傳動(dòng)比控制和主動(dòng)轉(zhuǎn)向干預(yù)，提高了汽車的操縱穩(wěn)定性和行車安全性，實(shí)現(xiàn)汽車安全性和靈活性的完美融合。本發(fā)明為解決其技術(shù)問題采用如下技術(shù)問題
一種適時(shí)4WD電動(dòng)輪汽車自適應(yīng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，包括轉(zhuǎn)向盤、主轉(zhuǎn)矩傳感器、轉(zhuǎn)向伺服電機(jī)、行星齒輪機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)向離合器、后轉(zhuǎn)向一級(jí)小齒輪、前齒條、電子控制單元ECU (Electronic Control Unit)、前輪輪轂電機(jī)、后輪輪轂電機(jī)、前轉(zhuǎn)向搖臂、后齒條、后轉(zhuǎn)矩傳感器、主轉(zhuǎn)向管柱、后轉(zhuǎn)向管柱、萬向節(jié)、行星輪、太陽輪、齒圈；主轉(zhuǎn)矩傳感器位于轉(zhuǎn)向盤的下方并與轉(zhuǎn)向盤相連，轉(zhuǎn)向離合器的主動(dòng)盤與后轉(zhuǎn)向一級(jí)小齒輪嚙合，轉(zhuǎn)向伺服電機(jī)通過行星齒輪機(jī)構(gòu)與轉(zhuǎn)向離合器的從動(dòng)盤相連，后轉(zhuǎn)向管柱上的萬向節(jié)與行星齒輪機(jī)構(gòu)相連，在主轉(zhuǎn)向管柱與后轉(zhuǎn)向管柱間安裝有轉(zhuǎn)向離合器，在轉(zhuǎn)向離合器與后轉(zhuǎn)向管柱間安裝有行星齒輪機(jī)構(gòu)，該行星齒輪機(jī)構(gòu)由行星輪、太陽輪、齒圈組成，行星輪與齒圈內(nèi)嚙合，太陽輪與行星輪外嚙合，行星輪為公用齒輪，行星齒輪機(jī)構(gòu)太陽輪與轉(zhuǎn)向離合器的從動(dòng)盤相連、行星齒輪機(jī)構(gòu)行星輪與后轉(zhuǎn)向管柱相連、行星齒輪機(jī)構(gòu)齒圈與轉(zhuǎn)向伺服電機(jī)相連，前、后輪的輪轂電機(jī)分別安裝于電動(dòng)輪汽車前輪、后輪內(nèi)，前齒條通過前轉(zhuǎn)向搖臂與前輪內(nèi)的輪轂電機(jī)相連，后轉(zhuǎn)向管柱上的后轉(zhuǎn)矩傳感器與萬向節(jié)相連，后齒條通過后轉(zhuǎn)向搖臂與后輪內(nèi)的輪轂電機(jī)相連，電子控制單元ECU通過信號(hào)分別與主轉(zhuǎn)矩傳感器、轉(zhuǎn)向伺服電機(jī)、轉(zhuǎn)向離合器、前、后輪的輪轂電機(jī)、后轉(zhuǎn)矩傳感器相連。一種適時(shí)4WD電動(dòng)輪汽車自適應(yīng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的控制方法，包括以下步驟
(1)車輛行駛中，電子控制單元ECU根據(jù)路況信息以及車速傳感器獲得的車速信號(hào)判斷電動(dòng)輪汽車進(jìn)行兩驅(qū)或四驅(qū)模式，電子控制單元ECU通過控制前、后輪的輪轂電機(jī)的電流信號(hào)，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)輪汽車驅(qū)動(dòng)模式的選擇；
(2)當(dāng)駕駛員轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤時(shí)，車速信號(hào)、電動(dòng)輪汽車驅(qū)動(dòng)模式信號(hào)、主轉(zhuǎn)矩傳感器獲得的主轉(zhuǎn)矩信號(hào)以及方向盤轉(zhuǎn)角傳感器獲得的轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角信號(hào)、橫擺角速度傳感器獲得的橫擺角速度信號(hào)和側(cè)向角速度傳感器獲得的側(cè)向角速度信號(hào)，傳遞給電子控制單元ECU，電子控制單元ECU根據(jù)上述信號(hào)給轉(zhuǎn)向離合器發(fā)送一個(gè)轉(zhuǎn)向離合器控制信號(hào)，即通過控制轉(zhuǎn)向離合器的接合與斷開實(shí)現(xiàn)適時(shí)4WD電動(dòng)輪自適應(yīng)轉(zhuǎn)向模式的選擇；
(3)當(dāng)轉(zhuǎn)向離合器斷開時(shí)，電子控制單元ECU根據(jù)車速信號(hào)、輪轂電機(jī)的電壓信號(hào)、電動(dòng)輪汽車驅(qū)動(dòng)模式信號(hào)、主轉(zhuǎn)矩傳感器獲得的主轉(zhuǎn)矩信號(hào)以及方向盤轉(zhuǎn)角傳感器獲得的轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角信號(hào)、橫擺角速度傳感器獲得的橫擺角速度信號(hào)和側(cè)向角速度傳感器獲得的側(cè)向角速度信號(hào)，通過預(yù)先制定的前輪輪轂電機(jī)電流圖，確定電流控制策略，即通過電流信號(hào)， 控制電動(dòng)輪汽車左右前輪內(nèi)的前輪輪轂電機(jī)的轉(zhuǎn)矩，左右前輪輪轂電機(jī)形成的轉(zhuǎn)矩差與主轉(zhuǎn)矩信號(hào)經(jīng)過前齒條與前轉(zhuǎn)向搖臂而形成的齒條位移轉(zhuǎn)矩疊加，共同作用于前輪，從而實(shí)現(xiàn)電動(dòng)輪汽車的前輪差動(dòng)助力轉(zhuǎn)向功能；
(4)當(dāng)轉(zhuǎn)向離合器接合時(shí)，電子控制單元ECU根據(jù)車速信號(hào)、輪轂電機(jī)的電壓信號(hào)、電動(dòng)輪汽車驅(qū)動(dòng)模式信號(hào)、主轉(zhuǎn)矩傳感器獲得的主轉(zhuǎn)矩信號(hào)以及方向盤轉(zhuǎn)角傳感器獲得的轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角信號(hào)、后轉(zhuǎn)矩傳感器獲得的后轉(zhuǎn)矩信號(hào)以及后轉(zhuǎn)角傳感器獲得的后轉(zhuǎn)角信號(hào)、橫擺角速度傳感器獲得的橫擺角速度信號(hào)和側(cè)向角速度傳感器獲得的側(cè)向角速度信號(hào)，一方面通過預(yù)先制定的理想傳動(dòng)比圖，確定轉(zhuǎn)向伺服電機(jī)控制信號(hào)，即通過行星齒輪機(jī)構(gòu)齒圈提供轉(zhuǎn)向伺服電機(jī)轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)向伺服電機(jī)轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)矩與來自轉(zhuǎn)向盤經(jīng)過后轉(zhuǎn)向一級(jí)小齒輪傳遞到行星齒輪機(jī)構(gòu)行星輪的主轉(zhuǎn)矩，經(jīng)過行星齒輪機(jī)構(gòu)的作用得到后輪轉(zhuǎn)向的后轉(zhuǎn)矩信號(hào)，后轉(zhuǎn)矩信號(hào)通過行星齒輪機(jī)構(gòu)太陽輪傳遞到后齒條上經(jīng)過轉(zhuǎn)向搖臂得到齒條位移轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)后輪轉(zhuǎn)向的變傳動(dòng)比控制；另一方面電子控制單元ECU再結(jié)合轉(zhuǎn)向伺服電機(jī)傳遞的傳動(dòng)比信號(hào)，通過預(yù)先制定的四輪轉(zhuǎn)向電流圖，確定電流信號(hào)，主轉(zhuǎn)矩信號(hào)經(jīng)過行星齒輪機(jī)構(gòu)形成作用在后輪上的齒條位移轉(zhuǎn)矩與后輪內(nèi)的輪轂電機(jī)形成的轉(zhuǎn)矩差共同決定后輪的轉(zhuǎn)向姿態(tài)，主轉(zhuǎn)矩信號(hào)形成的作用在前輪的齒條位移轉(zhuǎn)矩與前輪內(nèi)的輪轂電機(jī)形成的轉(zhuǎn)矩差共同決定前輪的轉(zhuǎn)向姿態(tài)，從而決定電動(dòng)輪汽車4WD四輪轉(zhuǎn)向姿態(tài)，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)輪汽車 4WD變傳動(dòng)比的四輪差動(dòng)助力轉(zhuǎn)向功能。本發(fā)明的有益效果如下
1、該系統(tǒng)在主轉(zhuǎn)向管柱與后轉(zhuǎn)向管柱間安裝有轉(zhuǎn)向離合器、轉(zhuǎn)向伺服電機(jī)，在轉(zhuǎn)向離合器與轉(zhuǎn)向伺服電機(jī)間安裝有行星齒輪機(jī)構(gòu)，因此，該轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可在完成原有電動(dòng)輪汽車差動(dòng)助力轉(zhuǎn)向的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向模式的自適應(yīng)選擇、適時(shí)4WD的自適應(yīng)變傳動(dòng)比的四輪差動(dòng)助力轉(zhuǎn)向功能，實(shí)現(xiàn)變傳動(dòng)比控制和主動(dòng)轉(zhuǎn)向干預(yù)。2、在電動(dòng)輪汽車和傳統(tǒng)動(dòng)力轉(zhuǎn)向技術(shù)基礎(chǔ)上，發(fā)展電動(dòng)輪汽車差速助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，不僅能實(shí)現(xiàn)汽車轉(zhuǎn)向輕便性和轉(zhuǎn)向路感的完美融合，而且還能將汽車的安全性與靈活性有機(jī)的融合在一起，是一種理想的汽車動(dòng)力轉(zhuǎn)向技術(shù)，具有廣闊的應(yīng)用前景。


圖1為適時(shí)4WD電動(dòng)輪汽車自適應(yīng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)前視圖。圖2為適時(shí)4WD電動(dòng)輪汽車自適應(yīng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)俯視圖。圖3適時(shí)4WD電動(dòng)輪汽車自適應(yīng)轉(zhuǎn)向控制方法。圖1中標(biāo)號(hào)名稱1.轉(zhuǎn)向盤，2.主轉(zhuǎn)矩傳感器，3.轉(zhuǎn)向伺服電機(jī)，4.行星齒輪機(jī)構(gòu)，5.轉(zhuǎn)向離合器，6.后轉(zhuǎn)向一級(jí)小齒輪，7.前齒條，8.電子控制單元ECU，、前輪輪轂電機(jī)，92..后輪輪轂電機(jī)，10.前轉(zhuǎn)向搖臂，11.轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角信號(hào)，12.主轉(zhuǎn)矩信號(hào)，13.轉(zhuǎn)向離合器控制信號(hào)，14.轉(zhuǎn)向伺服電機(jī)控制信號(hào)，15.傳動(dòng)比信號(hào)，16.電流信號(hào)，17.電壓信號(hào)， 18.橫擺角速度信號(hào)，19.側(cè)向角速度信號(hào)，20.后轉(zhuǎn)角信號(hào)，21.后轉(zhuǎn)矩信號(hào)，22.后齒條， 23.后轉(zhuǎn)矩傳感器，24.萬向節(jié)，25.行星齒輪機(jī)構(gòu)行星輪，26.行星齒輪機(jī)構(gòu)太陽輪，27. 行星齒輪機(jī)構(gòu)齒圈，28.前轉(zhuǎn)向小齒輪，29.轉(zhuǎn)向伺服電機(jī)轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)矩，30.轉(zhuǎn)向離合器轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)矩，31.齒條位移轉(zhuǎn)矩，32.電動(dòng)輪汽車驅(qū)動(dòng)模式信號(hào)，33.車速信號(hào)，34.主轉(zhuǎn)向管柱，35.后轉(zhuǎn)向管柱，36.前輪，37.后輪。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明創(chuàng)造做進(jìn)一步詳細(xì)說明。如圖1、圖2所示，適時(shí)4WD電動(dòng)輪汽車自適應(yīng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于包括轉(zhuǎn)向盤 1、主轉(zhuǎn)矩傳感器2、轉(zhuǎn)向伺服電機(jī)3、行星齒輪機(jī)構(gòu)4、轉(zhuǎn)向離合器5、后轉(zhuǎn)向一級(jí)小齒輪6、前齒條7、電子控制單元ECU8、前輪輪轂電機(jī)Q1、后輪輪轂電機(jī)％、前轉(zhuǎn)向搖臂10、后齒條22、 后轉(zhuǎn)矩傳感器23、主轉(zhuǎn)向管柱34、后轉(zhuǎn)向管柱35、萬向節(jié)M、行星輪25、太陽輪沈、齒圈27 ； 主轉(zhuǎn)矩傳感器2位于轉(zhuǎn)向盤1的下方并與轉(zhuǎn)向盤1相連，轉(zhuǎn)向離合器5的主動(dòng)盤與后轉(zhuǎn)向一級(jí)小齒輪6嚙合，轉(zhuǎn)向伺服電機(jī)3通過行星齒輪機(jī)構(gòu)4與轉(zhuǎn)向離合器5的從動(dòng)盤相連，后轉(zhuǎn)向管柱35上的萬向節(jié)M與行星齒輪機(jī)構(gòu)4相連，在主轉(zhuǎn)向管柱34與后轉(zhuǎn)向管柱35間安裝有轉(zhuǎn)向離合器5，在轉(zhuǎn)向離合器5與后轉(zhuǎn)向管柱35間安裝有行星齒輪機(jī)構(gòu)4，該行星齒輪機(jī)構(gòu)4由行星輪25、太陽輪沈、齒圈27組成，行星輪25與齒圈27內(nèi)嚙合，太陽輪沈與行星輪25外嚙合，行星輪25為公用齒輪，行星齒輪機(jī)構(gòu)太陽輪沈與轉(zhuǎn)向離合器5的從動(dòng)盤相連、行星齒輪機(jī)構(gòu)行星輪25與后轉(zhuǎn)向管柱35相連、行星齒輪機(jī)構(gòu)齒圈27與轉(zhuǎn)向伺服電機(jī)3相連，前、后輪的輪轂電機(jī)Q1A2分別安裝于電動(dòng)輪汽車前輪36、后輪37內(nèi)，前齒條7 通過前轉(zhuǎn)向搖臂10與前輪36內(nèi)的前輪輪轂電機(jī)％相連，后轉(zhuǎn)向管柱35上的后轉(zhuǎn)矩傳感器 23與萬向節(jié)M相連，后齒條22通過后轉(zhuǎn)向搖臂與后輪37內(nèi)的后輪輪轂電機(jī)92相連，電子控制單元ECU8通過信號(hào)分別與主轉(zhuǎn)矩傳感器2、轉(zhuǎn)向伺服電機(jī)3、轉(zhuǎn)向離合器5、前、后輪的輪轂電機(jī)％、92、后轉(zhuǎn)矩傳感器23相連。如圖3所示，適時(shí)4WD電動(dòng)輪汽車自適應(yīng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的控制方法是車輛行駛中，電子控制單元ECU8根據(jù)路況信息以及車速傳感器獲得的車速信號(hào)33判斷電動(dòng)輪汽車進(jìn)行兩驅(qū)或四驅(qū)模式，電子控制單元E⑶8通過控制前、后輪的輪轂電機(jī)9”92的電流信號(hào)17，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)輪汽車驅(qū)動(dòng)模式的選擇；當(dāng)駕駛員轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤1時(shí)，車速信號(hào)33、電動(dòng)輪汽車驅(qū)動(dòng)模式信號(hào)32、主轉(zhuǎn)矩傳感器2獲得的主轉(zhuǎn)矩信號(hào)12以及方向盤轉(zhuǎn)角傳感器獲得的轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角信號(hào)11、橫擺角速度傳感器獲得的橫擺角速度信號(hào)18和側(cè)向角速度傳感器獲得的側(cè)向角速度信號(hào)19，傳遞給電子控制單元ECU8，電子控制單元ECU8根據(jù)上述信號(hào)給轉(zhuǎn)向離合器5發(fā)送一個(gè)轉(zhuǎn)向離合器控制信號(hào)13，即通過控制轉(zhuǎn)向離合器5的接合與斷開實(shí)現(xiàn)適時(shí)4WD電動(dòng)輪汽車自適應(yīng)轉(zhuǎn)向模式的選擇；當(dāng)轉(zhuǎn)向離合器5斷開時(shí)，電子控制單元根據(jù)車速信號(hào)33、輪轂電機(jī)的電壓信號(hào)17、電動(dòng)輪汽車驅(qū)動(dòng)模式信號(hào)32、主轉(zhuǎn)矩傳感器2獲得的主轉(zhuǎn)矩信號(hào)12 以及方向盤轉(zhuǎn)角傳感器獲得的轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角信號(hào)11、橫擺角速度傳感器獲得的橫擺角速度信號(hào)18和側(cè)向角速度傳感器獲得的側(cè)向角速度信號(hào)19，通過預(yù)先制定的前輪輪轂電機(jī)電流圖，確定電流控制策略，即通過電流信號(hào)16，控制電動(dòng)輪汽車左右前輪36內(nèi)的前輪輪轂電機(jī)％的轉(zhuǎn)矩，左右前輪輪轂電機(jī)％形成的轉(zhuǎn)矩差與主轉(zhuǎn)矩信號(hào)12經(jīng)過前齒條7與前轉(zhuǎn)向搖臂10而形成的齒條位移轉(zhuǎn)矩31疊加，共同作用于前輪36，從而實(shí)現(xiàn)電動(dòng)輪汽車的前輪差動(dòng)助力轉(zhuǎn)向功能；當(dāng)轉(zhuǎn)向離合器5接合時(shí)，電子控制單元ECU8根據(jù)車速信號(hào)33、輪轂電機(jī)的電壓信號(hào)17、電動(dòng)輪汽車驅(qū)動(dòng)模式信號(hào)32、主轉(zhuǎn)矩傳感器2獲得的主轉(zhuǎn)矩信號(hào)12以及方向盤轉(zhuǎn)角傳感器獲得的轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角信號(hào)11、后轉(zhuǎn)矩傳感器23獲得的后轉(zhuǎn)矩信號(hào)21以及后轉(zhuǎn)角傳感器獲得的后轉(zhuǎn)角信號(hào)20、橫擺角速度傳感器獲得的橫擺角速度信號(hào)18和側(cè)向角速度傳感器獲得的側(cè)向角速度信號(hào)19，一方面通過預(yù)先制定的理想傳動(dòng)比圖，確定轉(zhuǎn)向伺服電機(jī)控制信號(hào)14，即通過行星齒輪機(jī)構(gòu)齒圈27提供轉(zhuǎn)向伺服電機(jī)轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)矩四，轉(zhuǎn)向伺服電機(jī)轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)矩四與來自轉(zhuǎn)向盤1經(jīng)過后轉(zhuǎn)向一級(jí)小齒輪6傳遞到行星齒輪機(jī)構(gòu)行星輪25 的主轉(zhuǎn)矩，經(jīng)過行星齒輪機(jī)構(gòu)4的作用得到后輪轉(zhuǎn)向的后轉(zhuǎn)矩信號(hào)21，后轉(zhuǎn)矩信號(hào)21通過行星齒輪機(jī)構(gòu)太陽輪26傳遞到后齒條22上經(jīng)過轉(zhuǎn)向搖臂得到齒條位移轉(zhuǎn)矩31，實(shí)現(xiàn)后輪轉(zhuǎn)向的變傳動(dòng)比控制；另一方面電子控制單元ECU8再結(jié)合轉(zhuǎn)向伺服電機(jī)3傳遞的傳動(dòng)比信號(hào)15，通過預(yù)先制定的四輪轉(zhuǎn)向電流圖，確定電流信號(hào)16，主轉(zhuǎn)矩信號(hào)12經(jīng)過行星齒輪機(jī)構(gòu)(4)形成作用在后輪37上的齒條位移轉(zhuǎn)矩31與后輪37內(nèi)的后輪的輪轂電機(jī)92形成的轉(zhuǎn)矩差共同決定后輪37的轉(zhuǎn)向姿態(tài)，主轉(zhuǎn)矩信號(hào)12形成的作用在前輪36的齒條位移轉(zhuǎn)矩 31與前輪36內(nèi)的前輪輪轂電機(jī)％形成的轉(zhuǎn)矩差共同決定前輪36的轉(zhuǎn)向姿態(tài)，從而決定電動(dòng)輪汽車4WD四輪轉(zhuǎn)向姿態(tài)，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)輪汽車4WD變傳動(dòng)比的四輪差動(dòng)助力轉(zhuǎn)向功能。
權(quán)利要求
1.一種適時(shí)4WD電動(dòng)輪汽車自適應(yīng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于包括轉(zhuǎn)向盤(1)、主轉(zhuǎn)矩傳感器(2)、轉(zhuǎn)向伺服電機(jī)(3)、行星齒輪機(jī)構(gòu)(4)、轉(zhuǎn)向離合器(5)、后轉(zhuǎn)向一級(jí)小齒輪(6)、前齒條(7)、電子控制單元ECU (8)、前輪輪轂電機(jī)(9》、后輪輪轂電機(jī)(92)、前轉(zhuǎn)向搖臂(10)、 后齒條(22)、后轉(zhuǎn)矩傳感器(23)、主轉(zhuǎn)向管柱(34)、后轉(zhuǎn)向管柱(35)、萬向節(jié)(M)、行星輪 (25)、太陽輪( )、齒圈(27)、前輪(36)、后輪(37);主轉(zhuǎn)矩傳感器(2)位于轉(zhuǎn)向盤(1)的下方并與轉(zhuǎn)向盤(1)相連，轉(zhuǎn)向離合器(5)的主動(dòng)盤與后轉(zhuǎn)向一級(jí)小齒輪(6)嚙合，轉(zhuǎn)向伺服電機(jī)(3)通過行星齒輪機(jī)構(gòu)(4)與轉(zhuǎn)向離合器(5)的從動(dòng)盤相連，后轉(zhuǎn)向管柱(35)上的萬向節(jié)04)與行星齒輪機(jī)構(gòu)(4)相連，在主轉(zhuǎn)向管柱(34)與后轉(zhuǎn)向管柱(35)間安裝有轉(zhuǎn)向離合器(5)，在轉(zhuǎn)向離合器(5)與后轉(zhuǎn)向管柱(35)間安裝有行星齒輪機(jī)構(gòu)G)，該行星齒輪機(jī)構(gòu)由行星輪(25)、太陽輪( )、齒圈(XT)組成，行星輪(25)與齒圈(XT)內(nèi)嚙合，太陽輪06)與行星輪05)外嚙合，行星輪05)為公用齒輪，行星齒輪機(jī)構(gòu)太陽輪06)與轉(zhuǎn)向離合器(5)的從動(dòng)盤相連、行星齒輪機(jī)構(gòu)行星輪0 與后轉(zhuǎn)向管柱(35)相連、行星齒輪機(jī)構(gòu)齒圈07)與轉(zhuǎn)向伺服電機(jī)(3)相連，前、后輪的輪轂電機(jī)伐、92)分別安裝于電動(dòng)輪汽車前輪(36)、后輪(37)內(nèi)，前齒條(7)通過前轉(zhuǎn)向搖臂(10)與前輪(36)內(nèi)的前輪輪轂電機(jī) (9》相連，后轉(zhuǎn)向管柱(35)上的后轉(zhuǎn)矩傳感器(23)與萬向節(jié)04)相連，后齒條(22)通過后轉(zhuǎn)向搖臂與后輪(37)內(nèi)的后輪輪轂電機(jī)(92)相連，電子控制單元E⑶(8)通過信號(hào)分別與主轉(zhuǎn)矩傳感器(2)、轉(zhuǎn)向伺服電機(jī)(3)、轉(zhuǎn)向離合器(5)、前、后輪的輪轂電機(jī)(V92)、后轉(zhuǎn)矩傳感器相連。
2.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述適時(shí)4WD電動(dòng)輪汽車自適應(yīng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，包括以下步驟(1)車輛行駛中，電子控制單元ECU(S)根據(jù)路況信息以及車速傳感器獲得的車速信號(hào) (33)判斷電動(dòng)輪汽車進(jìn)行兩驅(qū)或四驅(qū)模式，電子控制單元ECU(S)通過控制前、后輪的輪轂電機(jī)(％、92)的電流信號(hào)(17)，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)輪汽車驅(qū)動(dòng)模式的選擇；(2)當(dāng)駕駛員轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤(1)時(shí)，車速信號(hào)(33)、電動(dòng)輪汽車驅(qū)動(dòng)模式信號(hào)(32)、主轉(zhuǎn)矩傳感器⑵獲得的主轉(zhuǎn)矩信號(hào)(12)以及方向盤轉(zhuǎn)角傳感器獲得的轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角信號(hào)(11)、 橫擺角速度傳感器獲得的橫擺角速度信號(hào)(18)和側(cè)向角速度傳感器獲得的側(cè)向角速度信號(hào)(19)，傳遞給電子控制單元ECU(8)，電子控制單元ECU(S)根據(jù)上述信號(hào)給轉(zhuǎn)向離合器 (5)發(fā)送一個(gè)轉(zhuǎn)向離合器控制信號(hào)(13)，即通過控制轉(zhuǎn)向離合器(5)的接合與斷開實(shí)現(xiàn)適時(shí)4WD電動(dòng)輪自適應(yīng)轉(zhuǎn)向模式的選擇；(3)當(dāng)轉(zhuǎn)向離合器(5)斷開時(shí)，電子控制單元ECU(8)根據(jù)車速信號(hào)(33)、輪轂電機(jī)的電壓信號(hào)(17)、電動(dòng)輪汽車驅(qū)動(dòng)模式信號(hào)(32)、主轉(zhuǎn)矩傳感器( 獲得的主轉(zhuǎn)矩信號(hào)(12) 以及方向盤轉(zhuǎn)角傳感器獲得的轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角信號(hào)(11)、橫擺角速度傳感器獲得的橫擺角速度信號(hào)(18)和側(cè)向角速度傳感器獲得的側(cè)向角速度信號(hào)(19)，通過預(yù)先制定的前輪輪轂電機(jī)電流圖，確定電流控制策略，即通過電流信號(hào)(16)，控制電動(dòng)輪汽車左右前輪(36)內(nèi)的前輪輪轂電機(jī)(9》的轉(zhuǎn)矩，左右前輪的輪轂電機(jī)(9》形成的轉(zhuǎn)矩差與主轉(zhuǎn)矩信號(hào)(12)經(jīng)過前齒條(7)與前轉(zhuǎn)向搖臂(10)而形成的齒條位移轉(zhuǎn)矩(31)疊加，共同作用于前輪(36)， 從而實(shí)現(xiàn)電動(dòng)輪汽車的前輪差動(dòng)助力轉(zhuǎn)向功能；(4)當(dāng)轉(zhuǎn)向離合器( 接合時(shí)，電子控制單元ECU(8)根據(jù)車速信號(hào)(33)、輪轂電機(jī)的電壓信號(hào)(17)、電動(dòng)輪汽車驅(qū)動(dòng)模式信號(hào)(32)、主轉(zhuǎn)矩傳感器( 獲得的主轉(zhuǎn)矩信號(hào)(12)以及方向盤轉(zhuǎn)角傳感器獲得的轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角信號(hào)(11)、后轉(zhuǎn)矩傳感器獲得的后轉(zhuǎn)矩信號(hào)以及后轉(zhuǎn)角傳感器獲得的后轉(zhuǎn)角信號(hào)(20)、橫擺角速度傳感器獲得的橫擺角速度信號(hào)(18)和側(cè)向角速度傳感器獲得的側(cè)向角速度信號(hào)(19)，一方面通過預(yù)先制定的理想傳動(dòng)比圖，確定轉(zhuǎn)向伺服電機(jī)控制信號(hào)(14)，即通過行星齒輪機(jī)構(gòu)齒圈(XT)提供轉(zhuǎn)向伺服電機(jī)轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)矩( )，轉(zhuǎn)向伺服電機(jī)轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)矩09)與來自轉(zhuǎn)向盤(1)經(jīng)過后轉(zhuǎn)向一級(jí)小齒輪 (6)傳遞到行星齒輪機(jī)構(gòu)行星輪0 的主轉(zhuǎn)矩，經(jīng)過行星齒輪機(jī)構(gòu)(4)的作用得到后輪轉(zhuǎn)向的后轉(zhuǎn)矩信號(hào)(21)，后轉(zhuǎn)矩信號(hào)通過行星齒輪機(jī)構(gòu)太陽輪06)傳遞到后齒條02) 上經(jīng)過轉(zhuǎn)向搖臂得到齒條位移轉(zhuǎn)矩(31)，實(shí)現(xiàn)后輪轉(zhuǎn)向的變傳動(dòng)比控制；另一方面電子控制單元ECU(8)再結(jié)合轉(zhuǎn)向伺服電機(jī)C3)傳遞的傳動(dòng)比信號(hào)(15)，通過預(yù)先制定的四輪轉(zhuǎn)向電流圖，確定電流信號(hào)(16)，主轉(zhuǎn)矩信號(hào)(12)經(jīng)過行星齒輪機(jī)構(gòu)(4)形成作用在后輪(37) 上的齒條位移轉(zhuǎn)矩(31)與后輪(37)內(nèi)的后輪的輪轂電機(jī)(92)形成的轉(zhuǎn)矩差共同決定后輪 (37)的轉(zhuǎn)向姿態(tài)，主轉(zhuǎn)矩信號(hào)(12)形成的作用在前輪(36)的齒條位移轉(zhuǎn)矩(31)與前輪 (36)內(nèi)的前輪輪轂電機(jī)(9》形成的轉(zhuǎn)矩差共同決定前輪(36)的轉(zhuǎn)向姿態(tài)，從而決定電動(dòng)輪汽車4WD四輪轉(zhuǎn)向姿態(tài)，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)輪汽車4WD變傳動(dòng)比的四輪差動(dòng)助力轉(zhuǎn)向功能。
全文摘要
一種適時(shí)4WD電動(dòng)輪汽車自適應(yīng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)及其控制方法，屬于4WD電動(dòng)輪汽車差動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。本發(fā)明在主轉(zhuǎn)向管柱與后轉(zhuǎn)向管柱間安裝有轉(zhuǎn)向離合器，轉(zhuǎn)向伺服電機(jī)，以及在轉(zhuǎn)向離合器與轉(zhuǎn)向伺服電機(jī)間安裝有行星齒輪機(jī)構(gòu)，適時(shí)4WD電動(dòng)輪汽車自適應(yīng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可在完成原有電動(dòng)輪汽車差動(dòng)助力轉(zhuǎn)向的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向模式的自適應(yīng)選擇、適時(shí)4WD的自適應(yīng)變傳動(dòng)比的四輪差動(dòng)助力轉(zhuǎn)向功能，實(shí)現(xiàn)變傳動(dòng)比控制和主動(dòng)轉(zhuǎn)向干預(yù)。
文檔編號(hào)B62D119/00GK102180194SQ201110107690
公開日2011年9月14日 申請(qǐng)日期2011年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月28日
發(fā)明者劉順, 孫培坤, 趙萬忠 申請(qǐng)人:南京航空航天大學(xué)