專利名稱：四輪電子差速轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種汽車轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)，尤其是一種電動汽車的四輪電子差速轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)。
四輪驅(qū)動電動汽車是由四個輪轂電機分別驅(qū)動四個車輪的，它省略了傳統(tǒng)汽車的傳動系統(tǒng)，使電動汽車的結(jié)構(gòu)更為簡潔、有效空間增大；但由于輪轂電機驅(qū)動的四個車輪轉(zhuǎn)速相同，因此當(dāng)電動汽車需要轉(zhuǎn)向時，存在著部分車輪的轉(zhuǎn)速過快或過慢，這會導(dǎo)致汽車轉(zhuǎn)向困難，出現(xiàn)某些車輪與地面作相對的平移滑動，從而增大了車輪與地面的磨擦力，加速車輪的磨損，甚至還會對汽車的其它部件造成損害。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種四輪電子差速轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)，包括有電機、剎車機構(gòu)、轉(zhuǎn)向機構(gòu)和加速電門，它還包括有電機控制器、角位移傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器和中央處理器，所述電機控制器、角位移傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器、剎車機構(gòu)、轉(zhuǎn)向機構(gòu)和加速電門分別連接到中央處理器各相應(yīng)端口，該中央處理器能完成以下操作①對加速電門、轉(zhuǎn)速傳感器、角位移傳感器和的信號進行采集，確定定標(biāo)車輪的轉(zhuǎn)速n1；
②計算出其余各車輪的目標(biāo)轉(zhuǎn)速n2、n3和n4，并計算出該目標(biāo)轉(zhuǎn)速與實際轉(zhuǎn)速的差值；③計算出控制各車輪實現(xiàn)目標(biāo)轉(zhuǎn)速所需的電壓指令；④對剎車機構(gòu)的信號進行判斷；⑤當(dāng)無剎車信號時，向各車輪的電機控制器發(fā)出相應(yīng)的電壓指令，調(diào)整各車輪的轉(zhuǎn)速；若有剎車信號，則輸出控制電壓零。
所述計算目標(biāo)轉(zhuǎn)速n2、n3和n4的公式為n2=(L/sinβ-a)(L/sinα+a)n1,]]>n3=(Lcotα+a)(L/sinα+a)n1,]]>n4=(Lctgβ-a)(L/sinα+a)n1]]>其中L為汽車軸距；α為外側(cè)前輪轉(zhuǎn)向角；β為內(nèi)側(cè)前輪轉(zhuǎn)向角；a為車輪中心縱剖面至轉(zhuǎn)向主銷中心的距離，n1為定標(biāo)轉(zhuǎn)速，該車輪為外側(cè)前輪，n2所表示的是內(nèi)側(cè)前輪的轉(zhuǎn)速，n3表示的是外側(cè)后輪的轉(zhuǎn)速，n4表示的是內(nèi)側(cè)后輪的轉(zhuǎn)速。
所述中央處理器還連接有LCD顯示器和筆記本電腦。
由于采取了上述的方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比所具有的優(yōu)點是由于本發(fā)明利用中央處理器采集各傳感器和車載部件的信號，并進行計算得出各車輪相應(yīng)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速，然后通過向電機控制器發(fā)出電壓指令，調(diào)整車輪轉(zhuǎn)速以滿足行駛時各車輪與地面間保持純滾動狀態(tài)，從而減小車輪與地面的磨擦力，延長汽車各部件的使用壽命。
因為在汽車轉(zhuǎn)動過程中，其四個車輪的轉(zhuǎn)動角速度應(yīng)該是相等的，而轉(zhuǎn)速卻與其圓周轉(zhuǎn)動半徑成正比關(guān)系，因此n2/n1＝R2/R1，從而根據(jù)

圖1所示，得出以下式子ctgα-ctgβ=KL]]>sinα=LR]]>進一步而得出n2=(L/sinβ-a)(L/sinα+a)n1,]]>n3=(Lcotα+a)(L/sinα+a)n1,]]>n4=(Lctgβ-a)(L/sinα+a)n1.]]>其中，L為汽車軸距；K為汽車輪距；α為外側(cè)前輪轉(zhuǎn)向角；β為內(nèi)側(cè)前輪轉(zhuǎn)向角；a為車輪中心縱剖面至轉(zhuǎn)向主銷中心距離。
如圖2所示，本發(fā)明四輪電子差速轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)，由電機1、電源、剎車機構(gòu)7、轉(zhuǎn)向機構(gòu)8、加速電門5、電機控制器2、角位移傳感器6、轉(zhuǎn)速傳感器3和中央處理器4組成，所述電機控制器2、角位移傳感器6、轉(zhuǎn)速傳感器3、剎車機構(gòu)7、轉(zhuǎn)向機構(gòu)8和加速電門5分別連接到中央處理器4各相應(yīng)端口，該中央處理器4能完成以下操作①對加速電門、轉(zhuǎn)速傳感器、角位移傳感器和的信號進行采集，確定定標(biāo)車輪的轉(zhuǎn)速n1；②計算出其余各車輪的目標(biāo)轉(zhuǎn)速n2、n3和n4，并計算出該目標(biāo)轉(zhuǎn)速與實際轉(zhuǎn)速的差值；③根據(jù)步驟②得出的差值，得出控制各車輪實現(xiàn)目標(biāo)轉(zhuǎn)速所需的電壓指令；④對剎車機構(gòu)的信號進行判斷；⑤當(dāng)無剎車信號時，向各車輪的電機控制器發(fā)出相應(yīng)的電壓指令，調(diào)整各車輪的轉(zhuǎn)速；若有剎車信號，則輸出控制電壓零。
所述中央處理器4還LCD顯示器和筆記本電腦，用于顯示運算過程及修改或更新控制方法。
本發(fā)明提出按轉(zhuǎn)向角α和定標(biāo)車輪的轉(zhuǎn)速實測值n1來確定其它車輪的目標(biāo)轉(zhuǎn)速n2、n3和n4，然后計算相應(yīng)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速與實際轉(zhuǎn)速的差值，從而得出控制各車輪實現(xiàn)目標(biāo)轉(zhuǎn)速所需的電壓指令，最后由中央處理器向電機控制器發(fā)出電壓指令來實現(xiàn)目標(biāo)轉(zhuǎn)速的四輪電子差速控制；其中，定標(biāo)車輪的實際轉(zhuǎn)速n1可由加速電門直接控制，不需要調(diào)整。
本發(fā)明四輪電子差速轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)的工作原理和工作過程是先解除制動，系統(tǒng)上電，中央處理器初始化處理；隨后踩加速電門產(chǎn)生車速信號，并由此得到開環(huán)控制的定標(biāo)車輪轉(zhuǎn)速n1；中央處理器檢測各傳感器信號，計算出其余各車輪的目標(biāo)轉(zhuǎn)速n2、n3和n4，并計算出該目標(biāo)轉(zhuǎn)速與實際轉(zhuǎn)速的差值；根據(jù)得出的差值，得出控制各車輪實現(xiàn)目標(biāo)轉(zhuǎn)速所需的電壓指令；對剎車機構(gòu)的信號進行判斷，若有剎車信號，則輸出控制電壓零，當(dāng)無剎車信號時，向各車輪的電機控制器發(fā)出相應(yīng)的電壓指令，調(diào)整各車輪的轉(zhuǎn)速，在電動汽車行駛時，中央處理器實時檢測轉(zhuǎn)速傳感器、角位移傳感器和各車輪轉(zhuǎn)速信號，對所采集數(shù)據(jù)進行閉環(huán)控制運算，不斷調(diào)整車輪的轉(zhuǎn)速，保證行駛時各車輪與地面間保持純滾動狀態(tài)，減小車輪與地面的磨擦力，延長汽車各部件的使用壽命。
對多輪驅(qū)動電動汽車，也可按上述方法導(dǎo)出類似的差速理論公式，構(gòu)成多輪驅(qū)動電子差速控制系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1.一種四輪電子差速轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)，包括有電機(1)、剎車機構(gòu)(7)、轉(zhuǎn)向機構(gòu)(8)和加速電門(5)，其特征在于它還包括有電機控制器(2)、角位移傳感器(6)、轉(zhuǎn)速傳感器(3)和中央處理器(4)，所述電機控制器(2)、角位移傳感器(6)、轉(zhuǎn)速傳感器(3)、剎車機構(gòu)(7)、轉(zhuǎn)向機構(gòu)(8)和加速電門(5)分別連接到中央處理器(4)各相應(yīng)端口，該中央處理器(4)能完成以下操作①對加速電門、轉(zhuǎn)速傳感器、角位移傳感器和的信號進行采集，確定定標(biāo)車輪的轉(zhuǎn)速n1；②計算出其余各車輪的目標(biāo)轉(zhuǎn)速n2、n3和n4，并計算出該目標(biāo)轉(zhuǎn)速與實際轉(zhuǎn)速的差值；③根據(jù)步驟②得出的差值，得出控制各車輪實現(xiàn)目標(biāo)轉(zhuǎn)速所需的電壓指令；④對剎車機構(gòu)的信號進行判斷；⑤當(dāng)無剎車信號時，向各車輪的電機控制器發(fā)出相應(yīng)的電壓指令，調(diào)整各車輪的轉(zhuǎn)速；若有剎車信號，則輸出控制電壓零。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四輪電子差速轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)，其特征在于所述計算目標(biāo)轉(zhuǎn)速n2、n3和n4的公式為n2=(L/sinβ-a)(L/sinα+a)n1,]]>n3=(Lcotα+a)(L/sinα+a)n1,]]>n4=(Lctgβ-a)(L/sinα+a)n1]]>其中L為汽車軸距；α為外側(cè)前輪轉(zhuǎn)向角；β為內(nèi)側(cè)前輪轉(zhuǎn)向角；a為車輪中心縱剖面至轉(zhuǎn)向主銷中心的距離，n1為定標(biāo)轉(zhuǎn)速，該車輪為外側(cè)前輪，n2所表示的是內(nèi)側(cè)前輪的轉(zhuǎn)速，n3表示的是外側(cè)后輪的轉(zhuǎn)速，n4表示的是內(nèi)側(cè)后輪的轉(zhuǎn)速。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四輪電子差速轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)，其特征在于所述中央處理器(4)還連接有LCD顯示器和筆記本電腦。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種四輪電子差速轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)，包括有電機(1)、剎車機構(gòu)(7)、轉(zhuǎn)向機構(gòu)(8)和加速電門(5)，它還包括有電機控制器(2)、角位移傳感器(6)、轉(zhuǎn)速傳感器(3)和中央處理器(4)，所述電機控制器(2)、角位移傳感器(6)、轉(zhuǎn)速傳感器(3)、剎車機構(gòu)(7)、轉(zhuǎn)向機構(gòu)(8)和加速電門(5)分別連接到中央處理器(4)各相應(yīng)端口，該中央處理器采集各傳感器和車載部件的信號，并進行計算得出各車輪相應(yīng)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速，然后通過向電機控制器發(fā)出電壓指令，調(diào)整車輪轉(zhuǎn)速。本四輪電子差速轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)，能保證行駛時各車輪與地面間保持純滾動狀態(tài)，減小車輪與地面的摩擦力，延長汽車各部件的使用壽命。
文檔編號B62D6/00GK1475390SQ02136498
公開日2004年2月18日 申請日期2002年8月14日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月14日
發(fā)明者萬鋼, 陳辛波, 余卓平, 沈勇, 萬 鋼 申請人:同濟大學(xué)新能源汽車工程中心, 萬鋼