CN111252139A - 改进的电动汽车的四轮驱动四轮转向的电子差速控制设备 - Google Patents

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雷良育
杨自栋
赵超
徐丽君
柴善鹏
王露露
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Abstract

本发明公开了一种改进的电动汽车的四轮驱动四轮转向的电子差速控制设备，包括连接模块、主控箱、轮毂、检测模块、控制模块和用于驱动车轮转动的驱动模块，连接模块将主控箱与轮毂连接，控制模块包括均设置在主控箱中的电子差速控制器和轮毂电机控制器，检测模块包括角度传感器、转速传感器、压力传感器和温度传感器，角度传感器、转速传感器、压力传感器和温度传感器均设置在轮毂上，角度传感器、转速传感器、压力传感器和温度传感器均与电子差速控制器耦接，电子差速控制器与驱动模块耦接，有助于车辆直线行驶的操纵稳定性，减小侧滑、倾翻等可能性，帮助减小转弯半径，提高转回响应的快速性、灵活性，以确保高速转向时的稳定性。

Description

改进的电动汽车的四轮驱动四轮转向的电子差速控制设备
技术领域
本发明涉及汽车电子领域，具体为改进的电动汽车的四轮驱动四轮转向的电子差速控制设备。
背景技术
传统常规的交通工具由常规燃料汽油、柴油等供能，但会造成环境污染，且随着资源的消耗会形成能源危机，不利于绿色环保的可持续发展理念，在此背景下，电动汽车发展迅速，其以车载电源为动力，对环境影响相对传统汽车较小，且其用电机驱动车轮行驶，更容易实现车辆智能化的控制。
轮毂电机技术的兴起为电动汽车提供了更大的发展空间，省略了大量传动部件，让车辆结构更简单的同时实现多种复杂的驱动方式，使电子差速转向控制成为当下研究的热点。电子差速转向控制是指完全采用电控的方式来控制各个车轮的转速调节，通过控制各轮产生的速度差来达到转向的目的。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供改进的电动汽车的四轮驱动四轮转向的电子差速控制设备，以助于车辆在转向时更灵活稳定，减小侧滑等可能性，全面改善车辆的转向性能。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：改进的电动汽车的四轮驱动四轮转向的电子差速控制设备，包括连接模块、主控箱、轮毂、检测模块、控制模块和用于驱动车轮转动的驱动模块，所述连接模块将主控箱与轮毂连接，所述控制模块包括均设置在主控箱中的电子差速控制器和轮毂电机控制器，所述检测模块包括用于检测车轮转向角度的角度传感器、用于检测车轮转速度的转速传感器、用于检测轮胎胎压的压力传感器和用于检测轮胎温度的温度传感器，所述角度传感器、转速传感器、压力传感器和温度传感器均设置在轮毂上，所述角度传感器、转速传感器、压力传感器和温度传感器均与电子差速控制器耦接，以将检测到的信号传送给电子差速控制器，所述电子差速控制器与驱动模块耦接，以根据接收到的信息控制驱动模块的运行。
作为本发明的进一步改进，所述连接模块包括构架、支撑架和转向桥，所述构架安装在支撑架上，所述构架和支撑架形成容纳主控箱的容纳腔，所述主控箱设置在容纳腔内，所述支撑架为“[”字形，所述主控箱设置在支撑架的凹槽处，所述转向桥分别铰接在支撑架两侧，所述转向桥相对支撑架的另一侧与轮毂铰接，所述构架和转向桥之间设置有液压避震器。
作为本发明的进一步改进，所述转向桥包括V形转向桥和A形转向桥，所述V形转向桥的尖端与轮毂铰接，所述V形转向桥的尖端两侧的端部与主控箱的上端铰接；所述A形转向桥的尖端与轮毂铰接，所述A形转向桥的尖端两侧的端部与支撑架的下端铰接，所述液压避震器的一端铰接在A形转向桥中间横杠上，另一端穿过V形转向桥中间位置后铰接至构架上，所述V形转向桥的尖端还设置有用于控制车轮转向且与电子差速控制器耦接的转向电机。
作为本发明的进一步改进，所述主控箱和轮毂电机之间连接有信号线，所述信号线外套接有套环，所述套环与V形转向桥的侧边通过弹簧连接。
作为本发明的进一步改进，所述A形转向桥与轮毂通过螺栓和螺母铰接，所述螺栓与螺母连接的一端的侧面设置有一通孔，所述通孔的大小与插栓的直径适配，所述螺母的一侧设置有若干个缺口，若干所述缺口均沿着螺母外侧面均匀分布，所述缺口的大小大于或等于通孔的大小。
作为本发明的进一步改进，所述缺口从螺母的端面沿长度方向延伸。
作为本发明的进一步改进，所述主控箱上还设置有散热器。
作为本发明的进一步改进，所述驱动模块包括轮毂电机，所述轮毂电机控制器和轮毂电机耦接，所述轮毂电机控制器包括左前轮毂电机控制器、左后轮毂电机控制器、右前轮毂电机控制器和右后轮毂电机控制器，所述轮毂电机包括左前轮毂电机、左后轮毂电机、右前轮毂电机和右后轮毂电机，所述左前轮毂电机控制器、左后轮毂电机控制器、右前轮毂电机控制器和右后轮毂电机控制器与左前轮毂电机、左后轮毂电机、右前轮毂电机和右后轮毂电机分别一一对应耦接；所述角度传感器包括左前角度传感器、左后角度传感器、右前角度传感器和右后角度传感器，与左前轮毂电机控制器、左后轮毂电机控制器、右前轮毂电机控制器和右后轮毂电机控制器分别一一对应耦接；所述转速传感器包括左前转速传感器、左后转速传感器、右前转速传感器和右后转速传感器，与左前轮毂电机控制器、左后轮毂电机控制器、右前轮毂电机控制器和右后轮毂电机控制器分别一一对应耦接；所述压力传感器包括左前压力传感器、左后压力传感器、右前压力传感器和右后压力传感器，与左前轮毂电机控制器、左后轮毂电机控制器、右前轮毂电机控制器和右后轮毂电机控制器分别一一对应耦接；所述温度传感器包括左前温度传感器、左后温度传感器、右前温度传感器和右后温度传感器，与左前轮毂电机控制器、左后轮毂电机控制器、右前轮毂电机控制器和右后轮毂电机控制器分别一一对应耦接。
作为本发明的进一步改进，所述电子差速控制器根据压力传感器和温度传感器发出的信号对车轮的转速和角度偏转速度调节；所述电子差速控制器内预设有胎压和温度数据加权后与车轮转速以及角度偏转速度调节的对应阈值。
本发明的有益效果：充分利用地面对车轮的附着力和驱动力，有助于车辆直线行驶的操纵稳定性，减小侧滑、倾翻等可能性，帮助减小转弯半径，提高转回响应的快速性、灵活性，以确保高速转向时的稳定性；且四轮毂电机独立驱动车辆结构布置灵活、传动系统效率高，采用四个轮毂电机独立驱动四个主动轮，电子差速控制器控制四个主动轮的转速和转矩，实现车辆转向。
附图说明
图1为本发明立体结构示意图；
图2为本发明立体结构示意图；
图3为本发明立体结构局部放大示意图；
图4为本发明电路结构示意框图。
附图标号：1、连接模块；11、构架；12、支撑架；13、转向桥；131、V形转向桥；132、A形转向桥；2、主控箱；4、检测模块；5、控制模块；51、电子差速控制器；52、轮毂电机控制器；6、驱动模块；61、轮毂电机；7、液压避震器；8、转向电机；9、信号线；10、套环；14、弹簧；15、螺栓；16、螺母；17、插栓；18、缺口；19、散热器。
具体实施方式
下面将结合附图所给出的实施例对本发明做进一步的详述。
参照图1-4所示，本实施例的改进的电动汽车的四轮驱动四轮转向的电子差速控制设备，包括连接模块1、主控箱2、轮毂、检测模块4、控制模块5和用于驱动车轮转动的驱动模块6，连接模块1将主控箱2与轮毂连接，控制模块5包括均设置在主控箱2中的电子差速控制器51和轮毂电机控制器52，检测模块4包括用于检测车轮转向角度的角度传感器、用于检测车轮转速度的转速传感器、用于检测轮胎胎压的压力传感器和用于检测轮胎温度的温度传感器，角度传感器、转速传感器、压力传感器和温度传感器均设置在轮毂上，角度传感器、转速传感器、压力传感器和温度传感器均与电子差速控制器51耦接，以将检测到的信号传送给电子差速控制器51，电子差速控制器51与驱动模块6耦接，以根据接收到的信息控制驱动模块6的运行。
通过上述技术方案，当电动汽车行驶时，设置在轮毂中的检测模块4中的角度传感器、转速传感器、压力传感器、温度传感器开始运行，分别检测四个轮胎的转向角度、转速、胎压和胎温，并将检测到的信号实时传送给电子差速控制器51，电子差速控制器51中预先设定了各个指标的正常范围，并由其判断所检测到的各种信号是否在预设的正常范围内，如不正常，将告警信号传送给外部控制中心，通知操作人员，检测轮胎的胎压和胎温有助于及时发现轮胎的异常，提前预警，减少因轮胎的异常造成事故的可能性；实时检测电动汽车轮胎的转向角度和转速能够帮助电子差速控制器51实时监控角度和转速的数据是否处于预设的正常范围内，且结合胎压和胎温的数据，电子差速控制器51计算出最适合的轮胎的转角和转速并发送给驾驶员作为警示和参考，以使驾驶员更好地控制车辆行驶转弯的速度和转向角度。通过四轮毂电机61驱动充分利用车重产生的底面附着力，以此提高汽车行驶的稳定性及车辆越野通过性，减少交通事故发生率和提高道路通行能力；改善高速转向或在侧向风力作用时的行驶稳定性，减小低速转弯半径，改善其操纵轻便性和提高机动性，提高转向响应的快速性，全面改善转向性能；在行驶过程中，电子差速控制设备能够实时根据各项数据而给驾驶员提供合适的车轮速度和转向角度，使驾驶员在行驶过程中更安全地驾驶车辆，且避免车辆部件故障造成安全问题。
作为改进的一具体实施方式，连接模块1包括构架11、支撑架12和转向桥13，构架11安装在支撑架12上，构架11和支撑架12形成容纳主控箱2的容纳腔，主控箱2设置在容纳腔内，支撑架12为“[”字形，主控箱2设置在支撑架12的凹槽处，转向桥13分别铰接在支撑架12两侧，转向桥13相对支撑架12的另一侧与轮毂铰接，构架11和转向桥13之间设置有液压避震器7。
通过上述技术方案，构架11和支撑架12形成容纳主控箱2的容纳腔，“[”字形的支撑架12将主控箱2固定在凹槽处，能够减少车辆在行驶过程中引起的震动对主控箱2的影响，转向桥13与支撑架12铰接，也与轮毂铰接，满足轮胎不同方向的转向需求，满足轮胎在行驶过程中因路况引起上下颠簸的位移差的需求，且转向桥13和构架11之间设置的液压避震器7能够减少车辆行驶过程中的震动带来的影响，使构架11、支撑架12和转向桥13之间更加稳定。
作为改进的一具体实施方式，转向桥13包括V形转向桥131和A形转向桥132，V形转向桥131的尖端与轮毂铰接，V形转向桥131的尖端两侧的端部与主控箱2的上端铰接；A形转向桥132的尖端与轮毂铰接，A形转向桥132的尖端两侧的端部与支撑架12的下端铰接，液压避震器7的一端铰接在A形转向桥132中间横杠上，另一端穿过V形转向桥131中间位置后铰接至构架11上，V形转向桥131的尖端还设置有用于控制车轮转向且与电子差速控制器51耦接的转向电机8。
通过上述技术方案，A形转向桥132中间横杠用于和液压避震器7的一端铰接，V形转向桥131中间的空白方便液压避震器7的另一端通过后与构架11连接，液压避震器7的设置用来抑制弹簧14吸震后反弹时的震荡和吸收路面冲击的能量，使车子行驶更加平稳，人员乘坐更加舒适；设置在V形转向桥131尖端的转向电机8与电子差速控制器51耦接，接收电子差速控制器51发送的转向信号并控制轮毂的转向角度。
作为改进的一具体实施方式，主控箱2和轮毂电机61之间连接有信号线9，信号线9外套接有套环10，套环10与V形转向桥131的侧边通过弹簧14连接。
通过上述技术方案，信号线9在行驶过程中会晃动，长时间的晃动对于信号线9本身是一种负担且容易使信号线9连接不稳定，用弹簧14将信号线9与V形转向桥131的侧边进行连接，将信号线9固定在V形转向桥131的侧边，减少震动带来的影响。
作为改进的一具体实施方式，A形转向桥132与轮毂通过螺栓15和螺母16铰接，螺栓15与螺母16连接的一端的侧面设置有一通孔，通孔的大小与插栓17的直径适配，螺母16的一侧设置有若干个缺口18，若干缺口18均沿着螺母16外侧面均匀分布，缺口18的大小大于或等于通孔的大小。
通过上述技术方案，当车子在行驶过程中会有震动，常规的螺栓15和螺母16的配合连接在长期的震动等情况下可能会有松动、往螺栓15外慢慢移动的情况，长期以往是一个很大的安全隐患，插栓17的两端长于螺母16的直径，当螺母16在震动下慢慢往外移动时，插栓17的设置使螺母16不能够轻易从螺栓15中脱落，降低安全事故发生概率；且缺口18均沿着螺母16外侧面均匀分布，当螺母16安装在螺栓15上时，更加容易使缺口18对准螺栓15上的通孔。
作为改进的一具体实施方式，缺口18从螺母16的端面沿长度方向延伸。
通过上述技术方案，缺口18的长度和方向适应螺栓15上通孔的大小和位置，当螺母16安装在螺栓15上时，使螺母16不会挡住螺栓15上的通孔。
作为改进的一具体实施方式，主控箱2上还设置有散热器19。
通过上述技术方案，在汽车行驶的过程中，车上的很多部件在运行时会产热，对于设置在主控箱2中的电子差速控制器51的正常工作会产生影响，温度过高的环境不利于电子差速控制器51的正常工作，同时会干扰到设置在轮毂上的温度传感器采集实际的车轮温度，从而会影响各道程序的正常工作，影响汽车的正常行驶，散热器19能够及时散热，为电子差速控制器51的正常工作提供一个合适的温度环境。
作为改进的一具体实施方式，驱动模块6包括轮毂电机61，轮毂电机控制器52和轮毂电机61耦接，轮毂电机控制器52包括左前轮毂电机控制器、左后轮毂电机控制器、右前轮毂电机控制器和右后轮毂电机控制器，轮毂电机61包括左前轮毂电机、左后轮毂电机、右前轮毂电机和右后轮毂电机，左前轮毂电机控制器、左后轮毂电机控制器、右前轮毂电机控制器和右后轮毂电机控制器与左前轮毂电机、左后轮毂电机、右前轮毂电机和右后轮毂电机分别一一对应耦接；角度传感器包括左前角度传感器、左后角度传感器、右前角度传感器和右后角度传感器，与左前轮毂电机控制器、左后轮毂电机控制器、右前轮毂电机控制器和右后轮毂电机控制器分别一一对应耦接；转速传感器包括左前转速传感器、左后转速传感器、右前转速传感器和右后转速传感器，与左前轮毂电机控制器、左后轮毂电机控制器、右前轮毂电机控制器和右后轮毂电机控制器分别一一对应耦接；压力传感器包括左前压力传感器、左后压力传感器、右前压力传感器和右后压力传感器，与左前轮毂电机控制器、左后轮毂电机控制器、右前轮毂电机控制器和右后轮毂电机控制器分别一一对应耦接；温度传感器包括左前温度传感器、左后温度传感器、右前温度传感器和右后温度传感器，与左前轮毂电机控制器、左后轮毂电机控制器、右前轮毂电机控制器和右后轮毂电机控制器分别一一对应耦接。
通过上述技术方案，由电子差速控制器51分别控制每个轮毂电机61，再由每个轮毂电机61和转向电机8分别一一对应控制车轮的转向和转速，实现车辆转向，四轮转向中有同相控制模式和逆向控制模式，相比于两轮毂电机61控制而言，在转向时具有更强的稳定性，减小侧滑、倾翻等可能性。
作为改进的一具体实施方式，电子差速控制器51根据压力传感器和温度传感器发出的信号对车轮的转速和角度偏转速度调节；电子差速控制器51内预设有胎压和温度数据加权后与车轮转速以及角度偏转速度调节的对应阈值。
通过上述技术方案，车轮的压力和温度对于车轮的运行状态均有影响，胎压过高和过低、温度过高和过低都会影响车轮的正常运行，在电子差速控制器51中预设了胎压和温度数据加权后与车轮转速以及角度偏转速度调节的对应阈值，例如在转弯时，当胎压达到290kpa、温度达到70℃，胎压对于车速和车转角的影响的比例为60％，温度对于车速和车转角的影响的比例为40％，经过加权计算后得到在此种情况下，车速为70km/h-80km/h合适，转角为15°-25°合适，电子差速控制器51会将计算出来的数据传送给驾驶员作为参考，使驾驶员更了解当下各个车轮胎的情况和最佳行驶状态，对于行车的安全有更大的保障。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.改进的电动汽车的四轮驱动四轮转向的电子差速控制设备，其特征在于，包括连接模块(1)、主控箱(2)、轮毂、检测模块(4)、控制模块(5)和用于驱动车轮转动的驱动模块(6)，所述连接模块(1)将主控箱(2)与轮毂连接，所述控制模块(5)包括均设置在主控箱(2)中的电子差速控制器(51)和轮毂电机控制器(52)，所述检测模块(4)包括用于检测车轮转向角度的角度传感器、用于检测车轮转速度的转速传感器、用于检测轮胎胎压的压力传感器和用于检测轮胎温度的温度传感器，所述角度传感器、转速传感器、压力传感器和温度传感器均设置在轮毂上，所述角度传感器、转速传感器、压力传感器和温度传感器均与电子差速控制器(51)耦接，以将检测到的信号传送给电子差速控制器(51)，所述电子差速控制器(51)与驱动模块(6)耦接，以根据接收到的信息控制驱动模块(6)的运行。
2.根据权利要求1所述的改进的电动汽车的四轮驱动四轮转向的电子差速控制设备，其特征在于，所述连接模块(1)包括构架(11)、支撑架(12)和转向桥(13)，所述构架(11)安装在支撑架(12)上，所述构架(11)和支撑架(12)形成容纳主控箱(2)的容纳腔，所述主控箱(2)设置在容纳腔内，所述支撑架(12)为“[”字形，所述主控箱(2)设置在支撑架(12)的凹槽处，所述转向桥(13)分别铰接在支撑架(12)两侧，所述转向桥(13)相对支撑架(12)的另一侧与轮毂铰接，所述构架(11)和转向桥(13)之间设置有液压避震器(7)。
3.根据权利要求2所述的改进的电动汽车的四轮驱动四轮转向的电子差速控制设备，其特征在于，所述转向桥(13)包括V形转向桥(131)和A形转向桥(132)，所述V形转向桥(131)的尖端与轮毂铰接，所述V形转向桥(131)的尖端两侧的端部与主控箱(2)的上端铰接；所述A形转向桥(132)的尖端与轮毂铰接，所述A形转向桥(132)的尖端两侧的端部与支撑架(12)的下端铰接，所述液压避震器(7)的一端铰接在A形转向桥(132)中间横杠上，另一端穿过V形转向桥(131)中间位置后铰接至构架(11)上，所述V形转向桥(131)的尖端还设置有用于控制车轮转向且与电子差速控制器(51)耦接的转向电机(8)。
4.根据权利要求3所述的改进的电动汽车的四轮驱动四轮转向的电子差速控制设备，其特征在于，所述主控箱(2)和轮毂电机(61)之间连接有信号线(9)，所述信号线(9)外套接有套环(10)，所述套环(10)与V形转向桥(131)的侧边通过弹簧(14)连接。
5.根据权利要求4所述的改进的电动汽车的四轮驱动四轮转向的电子差速控制设备，其特征在于，所述A形转向桥(132)与轮毂通过螺栓(15)和螺母(16)铰接，所述螺栓(15)与螺母(16)连接的一端的侧面设置有一通孔，所述通孔的大小与插栓(17)的直径适配，所述螺母(16)的一侧设置有若干个缺口(18)，若干所述缺口(18)均沿着螺母(16)外侧面均匀分布，所述缺口(18)的大小大于或等于通孔的大小。
6.根据权利要求5所述的改进的电动汽车的四轮驱动四轮转向的电子差速控制设备，其特征在于，所述缺口(18)从螺母(16)的端面沿长度方向延伸。
7.根据权利要求4所述的改进的电动汽车的四轮驱动四轮转向的电子差速控制设备，其特征在于，所述主控箱(2)上还设置有散热器(19)。
8.根据权利要求1所述的改进的电动汽车的四轮驱动四轮转向的电子差速控制设备，其特征在于，所述驱动模块(6)包括轮毂电机(61)，所述轮毂电机控制器(52)和轮毂电机(61)耦接，所述轮毂电机控制器(52)包括左前轮毂电机控制器、左后轮毂电机控制器、右前轮毂电机控制器和右后轮毂电机控制器，所述轮毂电机(61)包括左前轮毂电机、左后轮毂电机、右前轮毂电机和右后轮毂电机，所述左前轮毂电机控制器、左后轮毂电机控制器、右前轮毂电机控制器和右后轮毂电机控制器与左前轮毂电机、左后轮毂电机、右前轮毂电机和右后轮毂电机分别一一对应耦接；所述角度传感器包括左前角度传感器、左后角度传感器、右前角度传感器和右后角度传感器，与左前轮毂电机控制器、左后轮毂电机控制器、右前轮毂电机控制器和右后轮毂电机控制器分别一一对应耦接；所述转速传感器包括左前转速传感器、左后转速传感器、右前转速传感器和右后转速传感器，与左前轮毂电机控制器、左后轮毂电机控制器、右前轮毂电机控制器和右后轮毂电机控制器分别一一对应耦接；所述压力传感器包括左前压力传感器、左后压力传感器、右前压力传感器和右后压力传感器，与左前轮毂电机控制器、左后轮毂电机控制器、右前轮毂电机控制器和右后轮毂电机控制器分别一一对应耦接；所述温度传感器包括左前温度传感器、左后温度传感器、右前温度传感器和右后温度传感器，与左前轮毂电机控制器、左后轮毂电机控制器、右前轮毂电机控制器和右后轮毂电机控制器分别一一对应耦接。
9.根据权利要求3所述的改进的电动汽车的四轮驱动四轮转向的电子差速控制设备，其特征在于，所述电子差速控制器(51)根据压力传感器和温度传感器发出的信号对车轮的转速和角度偏转速度调节；所述电子差速控制器(51)内预设有胎压和温度数据加权后与车轮转速以及角度偏转速度调节的对应阈值。
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