四輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)客車防側(cè)傾電子主動(dòng)控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種四輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)客車防側(cè)傾電子主動(dòng)控制系統(tǒng)，包括：車輛電子控制單元ECU、傳感器組、車輛懸掛控制器、四個(gè)主動(dòng)懸掛、輪轂電機(jī)控制器以及四個(gè)驅(qū)動(dòng)輪轂電機(jī)；其中：所述車輛電子控制單元ECU的輸入端與傳感器組相連；所述車輛電子控制單元ECU的輸出端分別與車輛懸掛控制器及輪轂電機(jī)控制器相連；所述車輛懸掛控制器分別與四個(gè)主動(dòng)懸掛相連，所述輪轂電機(jī)控制器分別與兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪轂電機(jī)相連。該系統(tǒng)可提高車輛對(duì)地面的平均作用力，增加側(cè)向摩擦力，增強(qiáng)過彎安全性；以及可有效提高車輛過彎速度提高乘員舒適感。
【專利說明】
四輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)客車防側(cè)傾電子主動(dòng)控制系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及新能源車輛及其控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種四輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)客車防側(cè)傾電子主動(dòng)控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]新能源汽車尤其是純電動(dòng)汽車由于其環(huán)保性和便捷性越來越多的在城市中出現(xiàn)。由于其能量特點(diǎn)在固定路線運(yùn)營(yíng)的客車領(lǐng)域尤其具備發(fā)展空間。
[0003]輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制是一種新式的電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)方式，它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，傳遞效率高，便于維護(hù)等特點(diǎn)。由此輪轂電機(jī)的控制成為電動(dòng)車驅(qū)動(dòng)的一大問題，尤其是在車輛進(jìn)行轉(zhuǎn)彎時(shí)候，由于沒有傳統(tǒng)的機(jī)械式差速器，需要控制器對(duì)兩側(cè)輪轂電機(jī)進(jìn)行電子的差速控制，以保證在轉(zhuǎn)彎時(shí)候內(nèi)外側(cè)車輪速度符合一定差速狀態(tài)，減少車輛的損耗并且使得車輛能更安全舒適的轉(zhuǎn)向。
[0004]四輪轂電機(jī)電動(dòng)客車是一種新型的電動(dòng)車造型，由于采用了輪轂電機(jī)的驅(qū)動(dòng)方式，可以大大解放車內(nèi)空間，增加整車布置的靈活性，降低車輛底盤，增加穩(wěn)定性，提高乘坐舒適度，加大車內(nèi)空間等。
[0005]同時(shí)，新型的驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)帶來了諸如轉(zhuǎn)向差速控制，轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性控制，車輛震動(dòng)控制等問題?？蛙囉捎谄溟L(zhǎng)度長(zhǎng)，轉(zhuǎn)彎半徑大，重心高，載重大等特點(diǎn)，尤其容易產(chǎn)生側(cè)傾、側(cè)翻等問題?，F(xiàn)有技術(shù)中，并沒有行之有效的方法解決電動(dòng)客車車輛側(cè)傾側(cè)翻的問題。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]本實(shí)用新型的目的是提供一種四輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)客車防側(cè)傾電子主動(dòng)控制系統(tǒng)，可提高車輛對(duì)地面的平均作用力，增加側(cè)向摩擦力，增強(qiáng)過彎安全性；以及可有效提高車輛過彎速度提高乘員舒適感。
[0007]本實(shí)用新型的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0008]—種四輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)客車防側(cè)傾電子主動(dòng)控制系統(tǒng)，包括:車輛電子控制單元ECU、傳感器組、車輛懸掛控制器、四個(gè)主動(dòng)懸掛、輪轂電機(jī)控制器以及四個(gè)驅(qū)動(dòng)輪轂電機(jī);其中:
[0009]所述車輛電子控制單元E⑶的輸入端與傳感器組相連；
[0010]所述車輛電子控制單元ECU的輸出端分別與車輛懸掛控制器及輪轂電機(jī)控制器相連；
[0011]所述車輛懸掛控制器分別與四個(gè)主動(dòng)懸掛相連，所述輪轂電機(jī)控制器分別與四個(gè)驅(qū)動(dòng)輪轂電機(jī)相連。
[0012]所述傳感器組包括:車速傳感器、輪速傳感器、加速度傳感器、橫擺角速度傳感器、車輛傾角傳感器、轉(zhuǎn)向角度傳感器及加速踏板傳感器。
[0013]由上述本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案可以看出，通過車輛電子控制單元ECU根據(jù)傳感器組輸入的數(shù)據(jù)輸出相應(yīng)的信號(hào)至主動(dòng)懸掛與輪轂電機(jī)控制器，從而調(diào)節(jié)懸掛高度與行駛速度;從而使得客車在轉(zhuǎn)彎時(shí)的轉(zhuǎn)彎離心力造成的側(cè)傾會(huì)由重心轉(zhuǎn)移而抵消，使得乘員減少或消除外側(cè)傾的不適感，同時(shí)可以提高車輛對(duì)地面的平均作用力，增加側(cè)向摩擦力，增強(qiáng)過彎安全性;此外，可以抵消外部環(huán)境因素造成的側(cè)傾，提高乘員的舒適性。
【附圖說明】
[0014]為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他附圖。
[0015]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種四輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)客車防側(cè)傾電子主動(dòng)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種四輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)客車防側(cè)傾電子主動(dòng)控制系統(tǒng)車身布置示意圖；
[0017]圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的加速度傳感器內(nèi)部電路示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
[0019]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種四輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)客車防側(cè)傾電子主動(dòng)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，其主要包括:
[0020]車輛電子控制單元ECU、傳感器組、車輛懸掛控制器、四個(gè)主動(dòng)懸掛、輪轂電機(jī)控制器以及四個(gè)驅(qū)動(dòng)輪轂電機(jī);其中:
[0021 ]所述車輛電子控制單元E⑶的輸入端與傳感器組相連；
[0022]所述車輛電子控制單元ECU的輸出端分別與車輛懸掛控制器及輪轂電機(jī)控制器相連；
[0023]所述車輛懸掛控制器分別與四個(gè)主動(dòng)懸掛相連，所述輪轂電機(jī)控制器分別與四個(gè)驅(qū)動(dòng)輪轂電機(jī)相連。
[0024]進(jìn)一步的，所述傳感器組包括:車速傳感器、輪速傳感器、加速度傳感器、橫擺角速度傳感器、車輛傾角傳感器、轉(zhuǎn)向角度傳感器及加速踏板傳感器。
[0025]本實(shí)用新型實(shí)施例所提供的四輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)客車防側(cè)傾電子主動(dòng)控制系統(tǒng)的車身布置示意圖請(qǐng)參見圖2，其中加速踏板傳感器與車速傳感器未示出，輪速信號(hào)與轉(zhuǎn)向信號(hào)即為相應(yīng)的輪速傳感器與轉(zhuǎn)向傳感器采集到的信號(hào)。
[0026]本實(shí)用新型實(shí)施例所提供的四輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)客車防側(cè)傾電子主動(dòng)控制系統(tǒng)的工作過程及其原理如下:
[0027]四輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)客車是一種新型的電動(dòng)車造型，它具備空間大、底盤低、方便乘客等特點(diǎn)，適宜城市公交、機(jī)坪車、學(xué)校校車等固定路線公共用車，成為一種新型電動(dòng)車趨勢(shì)。但是這種四輪轂電機(jī)的電動(dòng)客車模型不同于一般的乘用車或驅(qū)動(dòng)橋式的客車，他的整車結(jié)構(gòu)較為松散，對(duì)于高速轉(zhuǎn)彎時(shí)候產(chǎn)生的側(cè)向加速度比較敏感，易發(fā)生車體的外側(cè)傾斜甚至導(dǎo)致側(cè)翻危險(xiǎn)。
[0028]本實(shí)施例中，在車輛開始過彎時(shí)候，駕駛員轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤，車輛轉(zhuǎn)角傳感器測(cè)得每一采樣時(shí)刻的轉(zhuǎn)角，傳遞給ECU，同時(shí)采集到加速踏板傳感器的信號(hào)以及當(dāng)前的橫向加速度，輪速，車速，橫擺角速度等，這些數(shù)據(jù)在一個(gè)采樣周期內(nèi)送達(dá)ECU進(jìn)行計(jì)算，結(jié)合電動(dòng)客車車輛結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，可以計(jì)算得出車輛最大過彎速度，在預(yù)測(cè)車速接近臨界值時(shí)候ECU通過儀表警告駕駛員超速。ECU向電機(jī)控制器和懸掛控制器發(fā)出指令:對(duì)輪轂電機(jī)進(jìn)行差速計(jì)算，降低內(nèi)側(cè)高度，抬升外側(cè)懸掛高度，這樣由轉(zhuǎn)彎離心力造成的側(cè)傾會(huì)由重心轉(zhuǎn)移而抵消，使得乘員減少或消除外側(cè)傾的不適感，同時(shí)可以提高車輛對(duì)地面的平均作用力，增加側(cè)向摩擦力，增強(qiáng)過彎安全性。
[0029]如圖3所示為加速度傳感器內(nèi)部電路示意圖，提供車輛縱向和橫向的加速度信號(hào)。該傳感器采用ANALOG DEVICE公司的AD22293型雙軸加速度器作為核心器件，測(cè)量范圍土5g，分辨率Img，對(duì)齊精度0.1°，靈敏度312mV/g，抗沖擊3500g。
[0030]電路采用低通濾波、射極跟隨、噪聲濾波的設(shè)計(jì)，加速度計(jì)輸出模擬量，利用低通濾波實(shí)現(xiàn)抗混疊和噪聲抑制。依據(jù)3dB噪聲計(jì)算公式:
[0031]f-3dB= 1/((2jt)(32kΩ ) XC(XJ))
[0032]我們?cè)O(shè)計(jì)的低通頻率為50Hz，根據(jù)計(jì)算，得到濾波電容0.luF，如圖3中C37，C38。之后對(duì)信號(hào)采用設(shè)計(jì)跟隨，利用MICROCHIP公司的MCP6232信號(hào)放大器芯片，提高帶負(fù)載能力，減小信號(hào)的線路衰減。在接口端設(shè)計(jì)電容進(jìn)行中高頻濾波，保證信號(hào)的穩(wěn)定。
[0033]在車輛因隧道強(qiáng)側(cè)風(fēng)、災(zāi)害天氣強(qiáng)風(fēng)發(fā)生側(cè)傾時(shí)，車輛ECU智能的主動(dòng)調(diào)節(jié)兩側(cè)主動(dòng)懸掛的高度、軟硬度，以抵消外部環(huán)境因素造成的側(cè)傾，提高乘員的舒適性。
[0034]需要強(qiáng)調(diào)的時(shí)，上述工作過程及原理中所涉及的各個(gè)參數(shù)的計(jì)算都可以由常規(guī)算法實(shí)現(xiàn)。
[0035]為了便于理解，下面針對(duì)結(jié)合兩個(gè)示例分別對(duì)轉(zhuǎn)彎與強(qiáng)側(cè)風(fēng)時(shí)的防側(cè)傾做進(jìn)一步說明。
[0036]示例1:
[0037]當(dāng)車輛需要進(jìn)行轉(zhuǎn)向的時(shí)候，駕駛員轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤，轉(zhuǎn)向角度傳感器將轉(zhuǎn)向角度值傳遞給車輛ECU單元，ECU讀取當(dāng)前時(shí)刻由車速傳感器、加速度傳感器、車速傳感器信號(hào)以及橫擺角速度傳感器信號(hào)。計(jì)算后與車輛建模數(shù)據(jù)比較如果速度大于過彎極限速度，此時(shí)加速踏板信號(hào)不起作用，即車輛不能繼續(xù)加速或維持速度，電機(jī)驅(qū)動(dòng)器開始進(jìn)行電制動(dòng)，并且ECU告知儀表警示駕駛員超速。然后ECU進(jìn)行電子差速，根據(jù)當(dāng)前轉(zhuǎn)角和車速，適當(dāng)減小內(nèi)側(cè)車輪的速度，達(dá)到差速轉(zhuǎn)彎目的。若速度未達(dá)極限速度，此時(shí)ECU根據(jù)車輛建模數(shù)據(jù)以及當(dāng)前的傳感器采集值，發(fā)送控制信號(hào)給懸掛控制器和電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，懸掛控制器控制車輛主動(dòng)懸掛降低內(nèi)側(cè)主動(dòng)懸掛，抬高外側(cè)主動(dòng)懸掛，達(dá)到主動(dòng)向內(nèi)側(cè)傾側(cè)的目的，以平衡離心力，其抬升降低高度由實(shí)際傳感采樣值經(jīng)ECU計(jì)算確定；電機(jī)驅(qū)動(dòng)器控制輪轂電機(jī)，使得外側(cè)的輪轂電機(jī)速度與加速踏板的期望速度一致，而內(nèi)側(cè)的輪轂電機(jī)速度在ECU綜合了傳感器數(shù)值經(jīng)過計(jì)算之后，給出一個(gè)小于外側(cè)輪轂電機(jī)速度的值，達(dá)到差速主動(dòng)傾側(cè)過彎的目的。在這個(gè)過程當(dāng)中，如果司機(jī)踩下加速踏板或者采取制動(dòng)，ECU都會(huì)動(dòng)態(tài)調(diào)整差速以及懸掛的升降。這里認(rèn)為車輛ECU會(huì)實(shí)時(shí)的采集車輛的運(yùn)行數(shù)據(jù)，當(dāng)車輛轉(zhuǎn)角、加速踏板、車速等輸入信息改變時(shí)，會(huì)立即通過傳感器采集的輔助信息，綜合車輛建模信息給出一個(gè)合適的的控制方案，傳遞給電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、懸掛控制器，控制車輛進(jìn)入一個(gè)安全穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)。
[0038]示例2:
[0039]如圖2所示車輛在出隧道時(shí)若遇到左強(qiáng)側(cè)向風(fēng)，車輛側(cè)傾角度傳感器檢測(cè)到側(cè)風(fēng)造成的車輛右側(cè)傾，ECU就會(huì)迅速控制左側(cè)的主動(dòng)懸掛(1、3)降低，右側(cè)的的主動(dòng)懸掛(2、4)升高，使得車體維持在一個(gè)穩(wěn)定的平衡位置上，待得強(qiáng)側(cè)風(fēng)減弱消失，ECU再動(dòng)態(tài)控制懸掛回到原來的狀態(tài)。
[0040]需要強(qiáng)調(diào)的時(shí)，上述兩個(gè)示例中所涉及的各個(gè)參數(shù)的計(jì)算都可以由常規(guī)算法實(shí)現(xiàn)。
[0041]以上所述，僅為本實(shí)用新型較佳的【具體實(shí)施方式】，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種四輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)客車防側(cè)傾電子主動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，包括:車輛電子控制單元E⑶、傳感器組、車輛懸掛控制器、四個(gè)主動(dòng)懸掛、輪轂電機(jī)控制器以及四個(gè)驅(qū)動(dòng)輪轂電機(jī);其中: 所述車輛電子控制單元ECU的輸入端與傳感器組相連； 所述車輛電子控制單元ECU的輸出端分別與車輛懸掛控制器及輪轂電機(jī)控制器相連；所述車輛懸掛控制器分別與四個(gè)主動(dòng)懸掛相連，所述輪轂電機(jī)控制器分別與四個(gè)驅(qū)動(dòng)輪轂電機(jī)相連。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感器組包括:車速傳感器、輪速傳感器、加速度傳感器、橫擺角速度傳感器、車輛傾角傳感器、轉(zhuǎn)向角度傳感器及加速踏板傳感器。
【文檔編號(hào)】B60G17/015GK205601540SQ201620397368
【公開日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年4月29日
【發(fā)明人】石春, 吳剛, 秦琳琳, 白爽
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)