CN101716952B - 电动汽车用电子差速转向控制系统 - Google Patents

Abstract

一种电动汽车用四轮毂电机驱动实现四轮转向的电子差速转向控制系统，首先定义L为汽车轴距，B为汽车轮距，n_fo为前外侧转向驱动轮转速，n_fi为前内侧转向驱动轮转速，n_ro为后外侧转向驱动轮转速，n_ri为后内侧转向驱动轮转速，各车轮转弯的圆弧半径分别为R_fo、R_fi、R_ro、R_ri；设定n_fo为参考标定转速，n_fo为加速踏板的车速指令；l为转弯圆心o到前车轮轴心的车身纵向距离，r为转弯圆心o到内侧车轮中心的车身横向距离，根据各车轮的偏转角信号和控制模式，按差速计算公式计算出对各车轮转速的要求值，输入到各车轮轮毂电机的驱动控制器中作为其速度指令值。本发明简化传动机构、占用体积小、避免产生振动和噪声。

Description

电动汽车用电子差速转向控制系统

技术领域

本发明涉及一种电动汽车用电子差速转向控制系统，并又涉及到汽车即为四驱动轮(4WD)又为四转向轮(4WS)的转向技术。 

背景技术

汽车转向时稳定性分析：如附图1所示为汽车转弯时所产生侧偏角的关系示意图，其中α₁为前轮侧偏角；α₂为后轮侧偏角；α₀为汽车重心位置侧偏角。汽车转向时，除在极低速时，一般情况下车轮平面与汽车行进速度方向并不一致，两者之间的角度值即为侧偏角α。在汽车转弯时，由于离心力的作用，垂直于车轮平面的车轮中心上有侧向力，相应地在地面上产生的反作用力就是侧偏力。由于车轮侧向产生弹性变形，变形车轮的滚动方向与车轮平面方向并不一致，侧偏力又分解为与车轮行进方向平行的滚动阻力和与行进方向垂直的转弯力。在地面附着极限内，转弯时路面反作用力的大小与方向随着侧偏角的大小发生变化，因而汽车的转向直径也随之变化。 

通常车轮转向时，路面对各车轮转弯时的反作用合力与汽车圆周运动的离心力相平衡。一旦正在转弯的汽车速度提高，离心力就随之增加，质心位置的侧偏角必然增大而随之出现不足转向(如附图1b所示)。此时若要保证前轮按原转弯半径运动，与低车速时相比，前轮必须向内侧多转过一定角度。换言之，汽车以相同转弯半径运动时，随着车速的增加，对于二轮转向(2WS)系统驾驶员就需相应增加转向盘转角，或者使后车轴产生一个向外则运动的力，以增加转弯时路面 的反作用力，使其与离心力平衡。为了使汽车重心位置的侧偏角度α₀(汽车重心的速度方向与汽车纵向轴线之间的角度)为零，若能让后轮也向转弯内侧偏转相应角度，则就可使具有侧偏角的后轮行进方向也与转向圆一致。亦就是在高速行驶转弯时，要求后轮应具有与前轮同向的转向角度，即可减小车身的横摆角速度和侧倾角，避免汽车发生侧滑、倾翻现象，以确保高速转向时的稳定性。 

四轮转向(4WS)系统是现代轿车采用的一项提高汽车操纵稳定性、操纵轻便性和机动性的关键技术措施，它与常规的前两轮转向(2WS)系统相比具有如下优点： 

(1)改善高速转向或在侧向风力作用时的行驶稳定性。在中高速行驶时采用前、后轮同方向转向的同相控制模式，有助于减小车辆侧滑或扭摆，对平衡车辆在超车、变道、或躲避不平路面时的反应均具有帮助，也提高了车辆直线行驶的操纵稳定性。随着高速、高架公路的出现以及现代轿车高速行驶的发展，高档轿车采用四轮转向系统将成一种趋势。 

(2)减小低速转弯半径，改善其操纵轻便性和提高机动性。在低速行驶时采用前、后轮反方向转向的逆相控制模式，可使车辆转弯半径大大减小，参考后述附图2所示分析，4WS的转弯半径最多可比2WS减小一半，这对低速选位停车，窄道转向行驶都将带来极大的方便。 

(3)提高转向响应的快速性，全面改善车辆的转向性能。不仅使车辆在高速行驶或湿滑路面上的转向性能稳定，且对转向输入的响应更迅速而准确。 

而对于四轮驱动来说又有如下优点： 

(1)根据车辆动力学分析只有四轮驱动才能充分利用车重产生的 地面附着力，以此提高汽车行驶的稳定性，以及车辆越野通过性。随着汽车材料技术的发展，采用轻型材料来减轻车载自重，减小能耗，提高功效；并随着汽车高速行驶技术发展，对提高汽车行驶稳定性等性能指标将提出更高要求。因此如何充分提高汽车对地面的附着力将会显得越来越重要。 

(2)由于电动汽车采用轮毂电机具有传输效率最高、响应直接而最快，使得多种汽车性能优化控制易于实现；并且采用轮毂电机不仅节省了大量的机械部件成本，减轻汽车自重，还能腾出许多有效空间便于汽车结构布局，有利于降低汽车质心与车身高度；又由于只有驱动轮才能实现制动能量的回收，采用四轮毂电机驱动可提高对动能能量的回收。但由于轮毂电机受其结构体积限制，按现有技术批量生产较大功率轮毂电机还有一定难度。而采用四轮驱动即可实现小马拉大车，通过四轮毂电机并联驱动即可提高汽车的总驱动力。 

综上所述汽车采用四轮驱动结合四轮转向的方式具有诸多优点，特别是对于电动汽车采用轮毂电机驱动来说，与传统汽车相比使汽车实现四轮驱动方式变得很容易。而采用刚提出中国专利申请的技术“基于直线电动机控制转向力的汽车转向系统”又将使实现四轮转向控制也变得很容易。而现有汽车仅采用四轮驱动或四轮转向的单一方式其结构都相当复杂，而由两者相结合的方式至今还没有，更没有同时采用电子差速转向控制等多项技术相组合的实施方案。又由于电动汽车采用轮毂电机驱动，其转向必须通过电子差速转向控制来实现，而轮毂电机的应用又将使电子差速转向控制变得更容易。在此需说明的是四轮驱动采用常规二轮转向的电子差速转向控制技术已有报道。但随着汽车控制技术发展及其性能要求的提高，特别是电动汽车采用轮毂 电机技术的成熟，电动汽车用四轮毂电机驱动实现四轮转向的电子差速转向控制系统技术也将被要求得以解决。 

发明内容

鉴于上述汽车采用四轮驱动与四轮转向相组合方式的诸多优点，以及现有汽车实施四轮驱动或四轮转向方式的结构复杂性等缺陷。本发明提供一种结构简化、占用体积小、成本低、性能优化的电动汽车用四轮毂电机驱动实现四轮转向的电子差速转向控制系统。 

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是： 

一种电动汽车用四轮毂电机驱动实现四轮转向的电子差速转向控制系统，首先定义n_fo为前外侧转向驱动轮转速，n_fi为前内侧转向驱动轮转速，n_ro为后外侧转向驱动轮转速，n_ri为后内侧转向驱动轮转速；再定义α_f为前外侧转向驱动轮的偏转角，β_f为前内侧转向驱动轮的偏转角，α_r为后外侧转向驱动轮的偏转角，β_r为后内侧转向驱动轮的偏转角；设定n_fo为参考标定转速，n_fo为加速踏板的车速指令，所述车速指令由所采集的车速信号确定，α_f、β_f、α_r、β_r由采集相应转向轮的偏转角信号确定；而其它三只车轮所要求的目标转速n_fi、n_ro、n_ri与标定转速n_fo的差速计算公式分别为： 

$n_{\mathrm{fi}}=\frac{\sin {\mathrm{\α}}_f}{\sin {\mathrm{\β}}_f}{n}_{\mathrm{fo}},$ $n_{\mathrm{ro}}=\frac{\cos {\mathrm{\α}}_f}{{\cos \mathrm{\α}}_r}{n}_{\mathrm{fo}},$ $n_{\mathrm{ri}}=\mathrm{ctg}{\mathrm{\β}}_f\frac{{\sin \mathrm{\α}}_f}{{\cos \mathrm{\β}}_r}{n}_{\mathrm{fo}}$

差速计算模块根据转向机构中各车轮的偏转角信号和控制模式，按前述相应的差速计算公式计算出对各车轮转速的要求值，输入到各车轮轮毂电机的驱动控制器中作为其速度指令值。 

进一步，所述控制策略的方式为：在汽车低速时采用四轮转向逆相控制模式，在汽车高速时采用四轮转向同相控制模式。 

再进一步，其后轮转向机构采用“基于直线电动机控制转向力的汽车转向系统”技术，转向盘下端连接转向轴，所述转向轴上安装转向盘转角传感器，所述转向盘转角传感器与电子控制器连接，根据汽车右转弯时，后外侧转向驱动轮为左转向轮，后内侧转向驱动轮为右转向轮，所述左转向轮连接左转向节臂，所述左转向节臂与左横拉杆铰接，所述右转向轮连接右转向节臂，所述右转向节臂与右横拉杆铰接，所述电子控制器连接电动机驱动器，所述电动机驱动器连接直线电动机，所述直线电动机包括定件和动件，所述动件可往复平移地贯穿于所述定件的中空空腔，所述定件上绕有电磁绕组，所述动件的左端与所述左横拉杆连接，所述动件的右端与所述右横拉杆连接，所述动件上安装转向轮转向角传感器，所述转向轮转向角传感器与所述电子控制器连接。 

或者是：转向盘下端连接转向轴，所述转向轴上安装转向盘转角传感器，所述转向盘转角传感器与电子控制器连接，根据汽车左转弯时，后外侧转向驱动轮为右转向轮，后内侧转向驱动轮为左转向轮，所述左转向轮连接左转向节臂，所述左转向节臂与左横拉杆铰接，所述右转向轮连接右转向节臂，所述右转向节臂与右横拉杆铰接，所述电子控制器连接电动机驱动器，所述电动机驱动器连接直线电动机，所述直线电动机包括定件和动件，所述动件可往复平移地贯穿于所述定件的中空空腔，所述定件上绕有电磁绕组，所述动件的左端与所述左横拉杆连接，所述动件的右端与所述右横拉杆连接，所述动件上安装转向轮转向角传感器，所述转向轮转向角传感器与所述电子控制器连接。 

本发明的有益效果为：结构简化、占用体积小、成本低、性能优化。 

附图说明

图1是汽车转弯时所产生侧偏角的关系示意图； 

图2是四轮驱动与四轮转向相结合的逆相控制差速计算原理图； 

图3是四轮驱动与四轮转向相结合的同相控制差速计算原理图； 

图4是控制策略为转角比-车速控制型所采用的前后轮转角比与其车速的控制关系曲线图； 

图5是电动汽车用四轮毂电机驱动实现四轮转向的电子差速转向控制系统实施的结构原理框图。 

图6是由直流电动机控制转向力的汽车转向系统结构原理图。 

图7是由直流电动机控制转向助力的汽车转向系统结构原理图。 

图8是三相直线步进电机的结构示意图。 

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步具体说明。 

参照图1～图8，一种电动汽车用四轮毂电机驱动实现四轮转向的电子差速转向控制系统，首先定义n_fo为前外侧转向驱动轮转速，n_fi为前内侧转向驱动轮转速，n_ro为后外侧转向驱动轮转速，n_ri为后内侧转向驱动轮转速；再定义α_f为前外侧转向驱动轮的偏转角，β_f为前内侧转向驱动轮的偏转角，α_r为后外侧转向驱动轮的偏转角，β_r为后内侧转向驱动轮的偏转角；设定n_fo为参考标定转速，n_fo为加速踏板的车速指令，所述车速指令由所采集的车速信号确定，α_f、β_f、α_r、β_r由采集相应转向轮的偏转角信号确定；而其它三只车轮所要求的目标转速n_fi、n_ro、n_ri与标定转速n_fo的差速计算公式分别为： 

$n_{\mathrm{fi}}=\frac{{\sin \mathrm{\α}}_f}{\sin {\mathrm{\β}}_f}{n}_{\mathrm{fo}},$ $n_{\mathrm{ro}}=\frac{{\cos \mathrm{\α}}_f}{{\cos \mathrm{\α}}_r}{n}_{\mathrm{fo}},$ $n_{\mathrm{ri}}={\mathrm{ctg\β}}_f=\frac{{\sin \mathrm{\α}}_f}{{\cos \mathrm{\β}}_r}{n}_{\mathrm{fo}}$

差速计算模块根据转向机构中各车轮的偏转角信号和控制模式，按前述相应的差速计算公式计算出对各车轮转速的要求值，输入到各车轮轮毂电机的驱动控制器中作为其速度指令值。 

进一步，所述控制策略的方式为：在汽车低速时采用四轮转向逆相控制模式，在汽车高速时采用四轮转向同相控制模式。 

再进一步，其后轮转向机构采用“基于直线电动机控制转向力的汽车转向系统”技术，转向盘下端连接转向轴，所述转向轴上安装转向盘转角传感器，所述转向盘转角传感器与电子控制器连接，根据汽车右转弯时，后外侧转向驱动轮为左转向轮，后内侧转向驱动轮为右转向轮，所述左转向轮连接左转向节臂，所述左转向节臂与左横拉杆铰接，所述右转向轮连接右转向节臂，所述右转向节臂与右横拉杆铰接，所述电子控制器连接电动机驱动器，所述电动机驱动器连接直线电动机，所述直线电动机包括定件和动件，所述动件可往复平移地贯穿于所述定件的中空空腔，所述定件上绕有电磁绕组，所述动件的左端与所述左横拉杆连接，所述动件的右端与所述右横拉杆连接，所述动件上安装转向轮转向角传感器，所述转向轮转向角传感器与所述电子控制器连接。 

或者是：转向盘下端连接转向轴，所述转向轴上安装转向盘转角传感器，所述转向盘转角传感器与电子控制器连接，根据汽车左转弯时，后外侧转向驱动轮为右转向轮，后内侧转向驱动轮为左转向轮，所述左转向轮连接左转向节臂，所述左转向节臂与左横拉杆铰接，所述右转向轮连接右转向节臂，所述右转向节臂与右横拉杆铰接，所述 电子控制器连接电动机驱动器，所述电动机驱动器连接直线电动机，所述直线电动机包括定件和动件，所述动件可往复平移地贯穿于所述定件的中空空腔，所述定件上绕有电磁绕组，所述动件的左端与所述左横拉杆连接，所述动件的右端与所述右横拉杆连接，所述动件上安装转向轮转向角传感器，所述转向轮转向角传感器与所述电子控制器连接。 

要实现电子差速转向控制关键是需推导出各车轮转速之间的差速计算公式，现参考附图2、3的逆、同相控制差速计算原理图来说明其差速计算公式。首先定义L为汽车轴距，B为汽车轮距，n_fo为前外侧转向驱动轮转速，n_fi为前内侧转向驱动轮转速，n_ro为后外侧转向驱动轮转速，n_ri为后内侧转向驱动轮转速；再定义α_f为前外侧转向轮的偏转角，β_f为前内侧转向轮的偏转角，α_r为后外侧转向轮的偏转角，β_r为后内侧转向轮的偏转角；l为转弯圆心o到前车轮轴心的车身纵向距离，r为转弯圆心o到内侧车轮中心的车身横向距离。为确保汽车转弯时各车轮只有滚动无滑动，要求四个车轮均绕同一个圆心o转动，即每个车轮的轴线交于同一点，各车轮转弯的圆弧半径分别为R_fo、R_fi、R_ro、R_ri。根据车轮转速应与其转弯的圆弧半径成正比关系，即有n_fi/n_fo＝R_fi/R_fo，n_r0/n_fo＝R_ro/R_fo，n_ri/n_fi＝R_ri/R_fi，设定n_fo为参考标定转速，n_fo等同于加速踏板的车速指令，由所采集的车速信号确定，α_f、β_f、α_r、β_r由采集相应转向轮的偏转角信号确定。而其它三只车轮所要求的目标转速n_fi、n_ro、n_ri需分别根据附图2、3所示的几何关系，并利用三角函数及比例法等数学工具来推导，经分析推导其结果发现同相控制与逆相控制两种模式的差速计算公式完全相同，为清楚说明在此也写出其中间推导过程，其目标转速n_fi、n_ro、n_ri与标定转速n_fo的差速计 算公式分别为： 

$n_{\mathrm{fi}}=\frac{R_{\mathrm{fi}}}{R_{\mathrm{fo}}}{n}_{\mathrm{fo}}=\frac{l/\sin {\mathrm{\β}}_f}{l/{\sin \mathrm{\α}}_f}{n}_{\mathrm{fo}}=\frac{{\sin \mathrm{\α}}_f}{{\sin \mathrm{\β}}_f}{n}_{\mathrm{fo}}---\left(1\right)$

$n_{\mathrm{ro}}=\frac{R_{\mathrm{ro}}}{R_{\mathrm{fo}}}{n}_{\mathrm{fo}}=\frac{(B+r)/{\cos \mathrm{\α}}_r}{(B+r)/{\cos \mathrm{\α}}_f}{n}_{\mathrm{fo}}=\frac{{\cos \mathrm{\α}}_f}{{\cos \mathrm{\α}}_r}{n}_{\mathrm{fo}}---\left(2\right)$

$n_{\mathrm{ri}}=\frac{R_{\mathrm{ri}}}{R_{\mathrm{fi}}}{n}_{\mathrm{fi}}=\frac{r/{\cos \mathrm{\β}}_r}{r/{\cos \mathrm{\β}}_f}{n}_{\mathrm{fi}}=\frac{{\cos \mathrm{\β}}_f}{{\cos \mathrm{\β}}_r}\·\frac{{\sin \mathrm{\α}}_f}{{\sin \mathrm{\β}}_f}{n}_{\mathrm{fo}}=\mathrm{ctg}{\mathrm{\β}}_f\frac{{\sin \mathrm{\α}}_f}{{\cos \mathrm{\β}}_r}{n}_{\mathrm{fo}}---\left(3\right)$

从推导过程中还可发现同、逆相控制模式中的两个重要特征： 

(1)参考附图2所示，在四轮转向逆相控制模式中当前后轮转向角相等(α_f＝α_r，β_f＝β_r)时，四轮转向系统4WS的转弯半径为最小，并且它与常规的前二轮转向系统2WS相比，在转向轮转向角相同的前提下，其转弯半径可减小一半，这将为窄道转弯等提供极大方便。这些利用比例作图法均可证明，其最小转弯半径时的圆心点如附图2中的黑点所示，此时l＝L/2，并且前后轮的转弯圆弧轨迹重合，即前后圆弧半径相等(R_fo＝R_ro、R_fi＝R_ri)。 

(2)在四轮转向同相控制模式中按附图3所示分析，假若使前后轮转向角相同(α_f＝α_r也β_f＝β_r)，其四车轮中心到圆心点o的直线变为相互平行，即圆心点o将为无限远，其转弯半径变为无穷大，即圆弧轨迹变为一直线。所以在实际应用中对四轮转向系统4WS的同相控制模式的后轮偏转角有一限定值，一般不大于5°。 

对四轮转向4WS系统进行控制时还需确定其控制策略，即根据车速、转向要求及其特征确定何时应采用逆相控制模式，何时又需采用同相控制模式，并确定后轮转向角与前轮转向角间的比例关系。现已报道的四轮转向4WS系统控制策略主要有转角比-车速控制型、比例于横摆角速度的后轮转向控制型、质心侧偏角为零的后轮转向控制型等， 它们是指控制前后车轮的相对转向及其转角比分别按车速、车身横摆角速度、质心侧偏角等稳定性因素要求以一定控制算法而变化的一种控制规律，其控制策略不同所需采用的传感器及其技术要求也不同。为简单清楚说明起见，在此以目前用得较多也为较简单的转角比-车速控制型为例说明如下。 

如附图4所示为转角比-车速控制型所采用的前后轮转角比与其车速的控制关系曲线图。它首先划定一个同、逆相控制的界限，一般定为车速35km/h，也就是说在车速低于35km/h时采用逆相控制模式，当车速高于35km/h时采用同相控制模式。根据上述同、逆相控制模式的两个重要特征中已表明同相控制时其转角比还不能较大，一般限定后轮同相转向角不大于5°。所以对于通常汽车前轮转角最大值定为：内侧39°55′±2°，外侧为35°00′±2°时，其同相转角比定为不大于1/8。而对于逆相转角比为减小其低速转弯半径可适当放大些，但对于现已有的电控液压式或电控电动式四轮转向系统由于受其结构限制，其后轮转向角还较难以做大。而采用刚提出中国专利申请名称为“基于直线电动机控制转向力的汽车转向系统”的技术就不会受其限制。 

如附图5所示为电动汽车用四轮毂电机驱动实现四轮转向的电子差速转向控制系统实施的结构原理框图。电子差速转向控制主要是在其相应的微机控制系统ECU中增加一套差速计算程序，并与相应的转向机构配合，根据转向机构中各车轮的偏转角信号、车速信号及控制模式，按前述相应的差速计算公式计算出对各车轮转速的要求值，输入到各车轮轮毂电机的驱动控制器中作为其速度指令值。按控制精度要求可以是开环或闭环。对于精度要求低的开环系统，几乎不需要增 加硬件成本。而对于闭环系统有些传感器也可与轮毂电机控制器及相应转向机构的传感器兼用。方向盘的转角信号、加速踏板及制动踏板的加减速信号、转向机构中各车轮的偏转角信号以及各车轮轮毂电机的转角信号输入微机控制ECU系统。轮毂电机转子(对于磁阻电机和永磁无刷电机本身就具有转子转角位置传感器)的转角位置信号通过对时间t的微分，即可得到电机的转速信号，再按轮胎直径就可获得各车轮的线速度。根据上述各信号，ECU系统就可按既定的控制策略和差速计算公式由微机内的差速运算器计算并确定对各车轮速度的要求值n_fo、n_fi、n_ro、n_ri，作为对各车轮轮毂电机的速度指令，送入相应的电机驱动控制器进行调速控制。 

参照图6和图8，该结构大大简化了转向系的机构，去掉转向盘至横拉杆中间的一切传动链，包括齿轮输入轴及齿轮齿条付。转向盘经转向轴安装有转向盘转向角传感器，并适当增加其转动阻尼，独立安置于驾驶室内，如图6所示。由直线步进电动机的动件两端直接与左右横拉杆相连，电子控制器根据转向盘的转向角信号及车速信号，来控制直线步进电动机动件进行左右位移，经横拉杆、转向节臂传动，进而控制车轮转向。在确保系统可靠性的前提下，该方案的优点是结构更简单、所占体积更小、成本低、控制更直接、响应速度更快。但一旦系统发生故障，汽车就没法转向了。而用在汽车四轮转向4WS系统的后轮转向机构中却是优选的方案。 

参照图7和图8，参照附图7再来说明该电子控制直线步进电动机进行转向助力的汽车转向系统结构组成和工作过程。所述转向盘11通过转向轴14与齿轮输入轴15连接，所述转向轴14上安装转向盘转角传感器13，所述转向盘转角传感器13与电子控制器3连接，即转 向盘转角传感器13信号输入电子控制器3内，所述齿轮输入轴15下端与齿轮齿条付的小齿轮16的中心轴连接，所述齿轮齿条付的齿条17与直线步进电动机的动件2固定连接或者呈一体，两头端部又分别与左、右横拉杆5、6一端连接，所述左、右横拉杆的另一端分别与左、右转向节臂7、8的一端铰接，所述左、右转向节臂的另一端分别与左、右转向轮9、10连接，所述电子控制器3连接电动机驱动器4，所述电动机驱动器4输出控制直线步进电动机的定件1绕组。所述齿轮齿条付的齿条上安装转向轮转向角传感器12，所述转向轮转向角传感器12与所述电子控制器3连接，车速传感器与所述电子控制器3连接。转向系统的工作过程如下： 

驾驶员操纵转向盘时，转向盘11经转向轴14、齿轮输入轴15带动齿轮齿条付的小齿轮16，小齿轮16与齿条形17啮合，由齿条形17带动左、右横拉杆，左、右横拉杆分别带动左、右转向节臂，左、右转向节臂再带动左、右转向轮，由于左、右转向节臂成相应梯形角度，使得内、外侧转向轮的偏转角不等，并符合相应的要求，这些与常规转向系的工作过程都一致。而转向助力是由电子控制器根据转向盘转角传感器、车速传感器以及转向轮转向角传感器的信号，按前述控制策略经分析判断输出控制信号至电动机驱动器，控制直线步进电动机运行。根据转向盘转角传感器信号(转向盘转动量)控制直线步进电动机位移量；利用转向轮转向角传感器信号实现闭环控制，精确控制其位移量；根据车速进行相应的助力，按转向助力控制策略要求，即在低速时给予较大助力，随车速提高而减小助力，车速高到一定范围时停止助力，而当车速很高时又利用其自锁力来适当增加其转向系阻尼。 

Claims (4)

1.一种电动汽车用四轮毂电机驱动实现四轮转向的电子差速转向控制系统，首先定义n_fo为前外侧转向驱动轮转速，n_fi为前内侧转向驱动轮转速，n_ro为后外侧转向驱动轮转速，n_ri为后内侧转向驱动轮转速；再定义α_f为前外侧转向驱动轮的偏转角，β_f为前内侧转向驱动轮的偏转角，α_r为后外侧转向驱动轮的偏转角，β_r为后内侧转向驱动轮的偏转角；其特征在于：设定n_fo为参考标定转速，n_fo为加速踏板的车速指令，所述车速指令由所采集的车速信号确定，α_f、β_f、α_r、β_r由采集相应转向轮的偏转角信号确定；而其它三只车轮所要求的目标转速n_fi、n_ro、n_ri与标定转速n_fo的差速计算公式分别为：

$n_{\mathrm{fi}}=\frac{\sin {\mathrm{\α}}_f}{\sin {\mathrm{\β}}_f}{n}_{\mathrm{fo}},$ $n_{\mathrm{ro}}=\frac{\cos {\mathrm{\α}}_f}{\cos {\mathrm{\β}}_f}{n}_{\mathrm{fo}},$ $n_{\mathrm{ri}}=\mathrm{ctg}{\mathrm{\β}}_f\frac{\sin {\mathrm{\α}}_f}{\cos {\mathrm{\β}}_r}{n}_{\mathrm{fo}}$

差速计算模块根据转向机构中各车轮的偏转角信号和控制模式，按前述相应的差速计算公式计算出对各车轮转速的要求值，输入到各车轮轮毂电机的驱动控制器中作为其速度指令值。

2.如权利要求1所述的电动汽车用四轮毂电机驱动实现四轮转向的电子差速转向控制系统，其特征在于：所述控制策略的方式为：在汽车低速时采用四轮转向逆相控制模式，在汽车高速时采用四轮转向同相控制模式。

3.如权利要求1或2所述的电动汽车用四轮毂电机驱动实现四轮转向的电子差速转向控制系统，其特征在于：转向盘下端连接转向轴，所述转向轴上安装转向盘转角传感器，所述转向盘转角传感器与电子控制器连接，根据汽车右转弯时，后外侧转向驱动轮为左转向轮，后内侧转向驱动轮为右转向轮，所述左转向轮连接左转向节臂，所述左转向节臂与左横拉杆铰接，所述右转向轮连接右转向节臂，所述右转向节臂与右横拉杆铰接，所述电子控制器连接电动机驱动器，所述电动机驱动器连接直线电动机，所述直线电动机包括定件和动件，所述动件可往复平移地贯穿于所述定件的中空空腔，所述定件上绕有电磁绕组，所述动件的左端与所述左横拉杆连接，所述动件的右端与所述右横拉杆连接，所述动件上安装转向轮转向角传感器，所述转向轮转向角传感器与所述电子控制器连接。

4.如权利要求1或2所述的电动汽车用四轮毂电机驱动实现四轮转向的电子差速转向控制系统，其特征在于：转向盘下端连接转向轴，所述转向轴上安装转向盘转角传感器，所述转向盘转角传感器与电子控制器连接，根据汽车左转弯时，后外侧转向驱动轮为右转向轮，后内侧转向驱动轮为左转向轮，所述左转向轮连接左转向节臂，所述左转向节臂与左横拉杆铰接，所述右转向轮连接右转向节臂，所述右转向节臂与右横拉杆铰接，所述电子控制器连接电动机驱动器，所述电动机驱动器连接直线电动机，所述直线电动机包括定件和动件，所述动件可往复平移地贯穿于所述定件的中空空腔，所述定件上绕有电磁绕组，所述动件的左端与所述左横拉杆连接，所述动件的右端与所述右横拉杆连接，所述动件上安装转向轮转向角传感器，所述转向轮转向角传感器与所述电子控制器连接。

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