单轴独立驱动铰接转向车辆差动协同转向系统及其控制方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108674484A(43)申请公布日2018.10.19(21)申请号201810446191.2(22)申请日2018.05.11(71)申请人吉林大学地址130000吉林省长春市前进大街2699号(72)发明人王军年郭德东刘培祥魏武罗正杨斌(74)专利代理机构北京远大卓悦知识产权代理事务所(普通合伙)11369代理人姜美洋(51)Int.Cl.B62D5/06(2006.01)B62D12/00(2006.01)权利要求书2页说明书9页附图6页(54)发明名称单轴独立驱动铰接转向车辆差动协同转向系统及其控制方法(57)摘要本发明公开了单轴独立驱动铰接转向车辆差动协同转向系统，通过与铰接转向车辆原有的液压转向系统相互配合，能有效的提高铰接转向车辆的转向灵活性，降低转向能耗。本发明还公开了单轴独立驱动铰接转向车辆差动协同转向系统的控制方法，根据方向盘角速度采用比例控制器计算出合适的差动转矩施加到驱动轴左右两侧驱动轮上，使一侧驱动轮转矩增加的同时另一侧驱动轮转矩减小，从而形成一个直接横摆力矩，与液压转向系统协同作用实现车辆转向。从而达到减少转向时间，降低液压转向系统能耗的目的。CN108674484ACN108674484A权利要求书1/2页1.单轴独立驱动铰接转向车辆差动协同转向系统，其特征在于，包括：前车体；后车体，其与所述前车体铰接连接；液压缸，其设置在所述前车体和所述后车体之间，所述液压缸的两端分别与所述前车体和所述后车体铰接相连；方向盘，其通过转向轴与转阀相连，用于改变液压油的流向；转速传感器，用于监测车轮的转速并将数据信号输出；位移传感器，用于监测所述液压缸的位移并将数据信号输出；方向盘转角传感器，用于监测所述方向盘转角并将数据输出；差动协同转向控制器，其电联所述转速传感器、所述位移传感器和所述方向盘转角传感器，用于接收转速数据信号、位移数据信号和方向盘转角数据信号；其中，当所述前车体包括驱动轮时，所述后车体包括从动轮；或者当所述后车体包括驱动轮时，所述前车体包括从动轮；所述差动协同转向控制器通过CAN总线与所述驱动轮控制器连接，对所述驱动轮输出的差动转矩进行控制。2.如权利要求1所述的单轴独立驱动铰接转向车辆差动协同转向系统，其特征在于，所述前车体和所述后车体通过销轴铰接。3.如权利要求2所述的单轴独立驱动铰接转向车辆差动协同转向系统，其特征在于，所述控制器包括MC9S12x单片机。4.如权利要求3所述的单轴独立驱动铰接转向车辆差动协同转向系统，其特征在于，所述液压缸包括左侧液压缸和右侧液压缸。5.如权利要求4所述的单轴独立驱动铰接转向车辆差动协同转向系统，其特征在于，还包括：液压油箱，其同时与所述左侧液压缸和右侧液压缸相连通；其中，所述方向盘通过所述转向轴带动所述转阀转动，进而改变液压油在所述液压油箱、所述左侧液压缸和右侧液压缸中的流向，进而使得所述左侧液压缸和右侧液压缸的伸缩带动所述前车体和所述后车体的偏转完成转向。6.单轴独立驱动铰接转向车辆差动协同转向系统的控制方法，使用权利要求5所述的转向系统，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、确定所述转向系统应用于前轴独立驱动或者后轴独立驱动，对差动协同转向控制器中的控制参数阈值进行确定，通过传感器采集监测数据，并且对所述监测数据进行优化处理；步骤二、根据所述参数阈值和所述监测数据判断是否启动差动协同转向控制器，当V≥V0，|Φw|＜ε1，Xl≥Xl0或Xr≥Xr0时，不启动差动协同转向控制系统，否则，启动差动协同转向控制系统；其中，V为车速，V0为车速阈值，Φw为方向盘转角，ε1为方向盘转角门限值，为方向盘角速度，ε2为方向盘角速度门限值，Xl为左侧液压缸位移，Xl0为左侧液压缸位移阈值，Xr为右侧液压缸位移，Xr0为右侧液压缸位移阈值；步骤三、计算当前车速下的差动转矩式中，K为比例系数；2CN108674484A权利要求书2/2页步骤四、当所述转向系统应用于后轴独立驱动时，初步设定内侧驱动轮转矩为Ti＝Ti+ΔT/2，外侧驱动轮转矩为To＝To-ΔT/2；当所述转向系统应用于前轴独立驱动时，初步设定外侧驱动轮转矩为To＝To+ΔT/2，内侧驱动轮转矩为Ti＝Ti-ΔT/2；步骤五、当所述转向系统应用于后轴独立驱动时，当si＞si0时，根据内侧驱动车轮滑转率si和内侧驱动车轮滑转率阈值si0的差值eis通过PID控制器确定差动转矩ΔT的修正量ΔT′，再进行计算内侧驱动轮转矩Ti＝Ti+ΔT′，外侧驱动轮转矩为To＝To-ΔT′，当si≤si0时，内侧驱动轮转矩为Ti＝Ti+ΔT/2，外侧驱动轮转矩为To＝To-ΔT/2；以及当所述转向系统应用于前轴独立驱动时，当so＞so0时，根据外侧驱动