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一种微型电动轿车智能化线控底盘 Download PDF

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Abstract

本实用新型涉及一种微型电动轿车智能化线控底盘。由线控驱动系统、线控转向系统和线控制动系统组成,所述的线控驱动系统由左后轮轮毂电机驱动电路驱动的左后轮轮毂电机位于左后轮内,由右后轮轮毂电机驱动电路驱动的右后轮轮毂电机位于右后轮内;线控转向系统包括转向总成和路感反馈总成,有益效果是:采用机电一体化模块化结构,取消了传统的机械或液压连接,设计合理,结构简单,易于加工制造,实现车辆轻量化,提高车辆的经济性。执行机构控制灵活,有效提高汽车的驾驶性能、操纵稳定性和主动安全性。采用本实用新型在对独立的各个子系统,实现轮胎地面力最优分配控制、降低驾驶员的驾驶负荷、提高车辆稳定性等功能。

Description

一种微型电动轿车智能化线控底盘
技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种汽车智能化线控底盘,特别涉及一种微型电动轿车智能化线控底盘。
背景技术
[0002] 传统的微型轿车底盘与汽车人机操纵界面之间存在机械连接。传统的汽车转向系在转向盘和转向轮之间存在机械连接,制动系在制动踏板和制动器之间存在机械连接,缺点是不能优化驾驶感觉,实现主动控制,提高复杂驾驶环境下的安全性等。线控概念是汽车设计的一个重大突破。电动汽车的42V电压体制为线控技术应用提供了便利。线控转向和线控制动采用柔性的电线连接代替了原来的机械连接。它们是控制器、传感器、执行器(主要是电机)及通信总线组成的分布式实时系统,符合安全、节能、环保的要求。例如线控转向系统的转向盘和转向轮之间解耦,转向传动比随车速等实时调整而实现车辆的主动转向,并通过电机的主动力反馈优化转向感觉。
[0003] 线控系统结构简单,有效减轻车重,提高电动汽车的续驶里程。基本原理是控制器接受转向盘转矩转角信号、车速信号、制动踏板等信号,经过判断和处理后,决策驾驶员的驾驶意图,根据控制器里预定的控制策略输出控制信号,控制相应的子系统执行其功能。
[0004] 随着底盘控制功能、执行机构、传感器等的增加,子系统间的耦合更加强烈。当前国内外大多独立研究线控转向系统或线控制动系统,很少从整个线控底盘系统集成的角度对线控转向与线控制动进行系统集成优化、协调控制等研究。很少考虑到线控驱动系统、线控转向系统、线控制动系统三个子系统的冲突,不能充分利用轮胎地面力。
发明内容
[0005] 本实用新型的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷,提供一种微型电动轿车智能化线控底盘,将线控转向系统或线控制动系统等的独立研究,拓展到驱动、制动、转向一体化协调控制的智能线控底盘,改善车辆的操纵稳定性、安全性、经济性、动力性等综合性倉泛。
[0006] 其技术方案是:由线控驱动系统、线控转向系统和线控制动系统组成,所述的线控驱动系统包括油门踏板(17)、左后轮轮毂电机(43)、左后轮轮毂电机驱动电路(44)、左后轮轮毂电机E⑶(45)、右后轮轮毂电机E⑶(37)、右后轮轮毂电机驱动电路(38)、右后轮轮速传感器(39)、右后轮轮毂电机(41)、油门踏板传感器(46),其中,由左后轮轮毂电机驱动电路(44)驱动的左后轮轮毂电机(43)位于左后轮(42)内,由右后轮轮毂电机驱动电路
(38)驱动的右后轮轮毂电机(41)位于右后轮(40)内;
[0007] 线控转向系统包括转向总成和路感反馈总成,其中,转向总成上设有转向横拉杆(10 )、转向横拉杆位移传感器(11)、左转向电机驱动电路(14)、右转向电机驱动电路(15 ),转向横拉杆位移传感器(11)与线控转向系统ECU (36)连接,测量的转向横拉杆位移信号
(56)可转换得到车轮的实际转向角度;左转向电机驱动电路(14)、右转向电机驱动电路(15)与线控转向系统ECU (36)连接;所述的路感反馈总成与线控转向系统ECU (36)和底盘集成控制ECU (35)连接,路感反馈总成完成向驾驶员提供转向盘转向回正力矩实现路感的功能,转向盘转角转矩传感器(22 )提供的转向盘转角转矩信号(53 )可识别驾驶员的转向意图;
[0008] 线控制动系统包括制动踏板(16)、左后轮制动器(27)、左后轮制动力传感器
(28)、左后轮轮速传感器(29)、左后轮制动电机传动用丝杠螺母(30)、左后轮行星齿轮减速器(31)、左后轮制动电机(32)、左后轮制动E⑶(33)、左后轮制动电机驱动电路(34),其中:左后轮制动电机驱动电路(34)根据左后轮制动E⑶(33)的控制信号(63)驱动左后轮制动电机(32),通过左后轮行星齿轮减速器(31)、左后轮制动电机传动用丝杠螺母(30)实现左后轮制动器(27)的制动力矩,左后轮制动力传感器(28)测量的右后轮制动力信号(64)反馈左后轮制动器(27)的实际制动力矩值大小。
[0009] 上述的转向总成包括齿条(3)、左转向电机(4)、左小齿轮(5)、左转向电机减速器
(6)、右小齿轮(7)、右转向电机减速器(8)、右转向电机(9)、转向横拉杆(10)、转向横拉杆位移传感器(11)、左转向电机驱动电路(14 )、右转向电机驱动电路(15),左转向电机(4 )通过左转向电机减速器(6 )、左小齿轮(5 )连接到齿条(3 );右转向电机(9 )通过右转向电机减速器(8 )、右小齿轮(7 )连接到齿条(3 ),齿条(3 )的外端与转向横拉杆(10 )连接,转向横拉杆(10 )的外端连接转向横拉杆位移传感器(11)。
[0010] 上述的路感反馈总成包括转向柱(20)、转向盘(21)、转向盘转角转矩传感器
(22)、蜗轮(23)、蜗杆(24)、转向力反馈电机(25)、转向力反馈电机驱动电路(26),转向盘
(21)的下端通过转向柱(20)和转向盘转角转矩传感器(22)连接到蜗轮(23),蜗轮(23)通过蜗杆(24)与转向力反馈电机(25)连接,转向力反馈电机(25)通过转向力反馈电机驱动电路(26)与线控转向系统E⑶(36)连接。
[0011] 本实用新型的有益效果是:采用机电一体化模块化结构,取消了传统的机械或液压连接,设计合理,结构简单,易于加工制造,实现车辆轻量化,提高车辆的经济性。执行机构控制灵活,有效提高汽车的驾驶性能、操纵稳定性和主动安全性。采用本实用新型在对独立的各个子系统,即左右轮独立转向线控转向系统、线控制动系统、独立轮毂电机线控驱动系统的基础上集成和协调控制,实现轮胎地面力最优分配控制、降低驾驶员的驾驶负荷、提高车辆稳定性等功能;
[0012] 融合各传感器信息,进行驾驶员意图识别,基于多智能体和轮胎地面力的最优分配,对线控转向系统、线控制动系统、线控驱动系统协调控制,提高汽车行驶性能,并在极限工况下保持稳定,提高主动安全性。在对分路面、低附着系数路面等情况下,协调转向系统、制动系统、驱动系统的工作,实现车身稳定性控制等功能。电动汽车智能化线控底盘是一种理想的底盘,具有广阔的应用前景。
附图说明
[0013] 附图1是本实用新型的结构示意图;
[0014] 上图中:左前车轮1、左前车轮轮速传感器2、齿条3、左转向电机4、左小齿轮5、左转向电机减速器6、右小齿轮7、右转向电机减速器8、右转向电机9、转向横拉杆10、转向横拉杆位移传感器11、右前车轮轮速传感器12、右前车轮13、左转向电机驱动电路14、右转向电机驱动电路15、制动踏板16、油门踏板17、车速传感器18、横摆角速度传感器19、转向柱20、转向盘21、转向盘转角转矩传感器22、蜗轮23、蜗杆24、转向力反馈电机25、转向力反馈电机驱动电路26、左后轮制动器27、左后轮制动力传感器28、左后轮轮速传感器29、左后轮制动电机传动用丝杠螺母30、左后轮行星齿轮减速器31、左后轮制动电机32、左后轮制动E⑶33、左后轮制动电机驱动电路34、底盘集成控制E⑶35、线控转向系统E⑶36、右后轮轮毂电机驱动电路控制信号37、右后轮轮毂电机驱动电路38、右后轮轮速传感器39、右后轮40、右后轮轮毂电机41、左后轮42、左后轮轮毂电机43、左后轮轮毂电机驱动电路44、左后轮轮毂电机ECU45、制动踏板传感器46、油门踏板传感器47、制动踏板位移信号48、车速信号49、油门踏板位移信号50、左前轮轮速信号51、横摆角速度信号52、转向盘转角转矩信号53、转向力反馈电机电流传感器54、转向力反馈电机电流信号55、转向横拉杆位移信号56、左转向电机驱动电路控制信号57、右转向电机驱动电路控制信号58、蓄电池59、蓄电池荷电状态SOC信号60、给线控转向系统ECU的控制信号61、给线控驱动系统ECU的控制信号62、给线控制动系统ECU的控制信号63、左后轮制动力信号64、左后轮制动电机驱动电路控制信号65、左后轮轮毂电机驱动电路控制信号66、力反馈电机驱动电路控制信号67、左前车轮轮速信号68、右前车轮轮速信号69、左后车轮轮速信号70、右后车轮轮速信号71。
具体实施方式
[0015] 结合附图1,对本实用新型作进一步的描述:
[0016] 本实用新型由线控驱动系统、线控转向系统和线控制动系统组成,所述的线控驱动系统包括油门踏板17、左后轮轮毂电机43、左后轮轮毂电机驱动电路44、左后轮轮毂电机ECU45、右后轮轮毂电机ECU37、右后轮轮毂电机驱动电路38、右后轮轮速传感器39、右后轮轮毂电机41、油门踏板传感器46,其中,由左后轮轮毂电机驱动电路44驱动的左后轮轮毂电机43位于左后轮42内,由右后轮轮毂电机驱动电路38驱动的右后轮轮毂电机41位于右后轮40内;
[0017] 线控转向系统包括转向总成和路感反馈总成,其中,转向总成上设有转向横拉杆10、转向横拉杆位移传感器11、左转向电机驱动电路14、右转向电机驱动电路15,转向横拉杆位移传感器11与线控转向系统ECU36连接,测量的转向横拉杆位移信号56可转换得到车轮的实际转向角度;左转向电机驱动电路14、右转向电机驱动电路15与线控转向系统E⑶36连接;所述的路感反馈总成与线控转向系统E⑶36和底盘集成控制E⑶35连接,路感反馈总成完成向驾驶员提供转向盘转向回正力矩实现路感的功能,转向盘转角转矩传感器22提供的转向盘转角转矩信号53可识别驾驶员的转向意图;
[0018] 线控制动系统包括制动踏板16、左后轮制动器27、左后轮制动力传感器28、左后轮轮速传感器29、左后轮制动电机传动用丝杠螺母30、左后轮行星齿轮减速器31、左后轮制动电机32、左后轮制动ECU33、左后轮制动电机驱动电路34,其中:左后轮制动电机驱动电路34根据左后轮制动ECU33的控制信号63驱动左后轮制动电机32,通过左后轮行星齿轮减速器31、左后轮制动电机传动用丝杠螺母30实现左后轮制动器27的制动力矩,左后轮制动力传感器28测量的右后轮制动力信号64反馈左后轮制动器27的实际制动力矩值大小。
[0019] 其中,转向总成包括齿条3、左转向电机4、左小齿轮5、左转向电机减速器6、右小齿轮7、右转向电机减速器8、右转向电机9、转向横拉杆10、转向横拉杆位移传感器11、左转向电机驱动电路14、右转向电机驱动电路15,左转向电机4通过左转向电机减速器6、左小齿轮5连接到齿条3 ;右转向电机9通过右转向电机减速器8、右小齿轮7连接到齿条3,齿条3的外端与转向横拉杆10连接,转向横拉杆10的外端连接转向横拉杆位移传感器11。
[0020] 路感反馈总成包括转向柱20、转向盘21、转向盘转角转矩传感器22、蜗轮23、蜗杆24、转向力反馈电机25、转向力反馈电机驱动电路26,转向盘21的下端通过转向柱20和转向盘转角转矩传感器22连接到蜗轮23,蜗轮23通过蜗杆24与转向力反馈电机25连接,转向力反馈电机25通过转向力反馈电机驱动电路26与线控转向系统ECU36连接。
[0021] 本实用新型的工作原理是:
[0022] 当驾驶员转动转向盘21时,转向盘转角转矩传感器22获得的转向盘转角转矩信号53传递到线控转向系统ECU36。线控转向系统ECU36根据车速传感器18测量的车速信号49、转向盘转角转矩信号53等基于转向传动比算法确定转向轮转角的目标值,向左转向电机驱动电路14、右转向电机驱动电路15发出控制信号,左转向电机驱动电路14驱动左转向电机4、左转向电机减速器6、左小齿轮5,使得齿条3移动,通过转向横拉杆10带动车轮转动。右转向电机驱动电路15驱动右转向电机9、8右转向电机减速器、右小齿轮7,使得齿条3移动,通过转向横拉杆10带动车轮转动。转向横拉杆位移传感器11转换得到的实际车辆转向角度构成车轮转向角度的闭环控制。
[0023] 当驾驶员踩下制动踏板16时,制动踏板传感器47测量的制动踏板位移信号50传递到线控制动系统ECU33,给左后轮制动电机驱动电路34发出控制信号65,驱动左后轮制动电机32,通过左后轮行星齿轮减速器31、左后轮制动电机传动用丝杠螺母30实现左后轮制动器27产生制动力。左后轮制动力传感器28测量的右后轮制动力信号64构成制动力的闭环控制。
[0024] 当驾驶员踩下油门踏板17时,油门踏板传感器46测量的油门踏板位移信号48传递到线控驱动系统ECU45。线控驱动系统ECU45根据预定的驱动力控制算法,分别向左后轮轮毂电机驱动电路44、右后轮轮毂电机驱动电路38发出左后轮轮毂电机驱动电路控制信号66、右后轮轮毂电机驱动电路控制信号37,通过左后轮轮毂电机驱动电路44驱动左后轮轮毂电机43实现左后轮43的驱动。通过右后轮轮毂电机驱动电路38驱动右后轮轮毂电机42,实现右后轮40的驱动。
[0025] 驾驶员操纵人机接口包括转向盘21、制动踏板16、油门踏板17时,转向盘转角转矩传感器22获得的转向盘转角转矩信号53、制动踏板传感器47测量的制动踏板位移信号50、油门踏板传感器46测量的油门踏板位移信号48传递到底盘集成控制ECU35,35根据预定的算法进行驾驶员转向、制动、驱动等驾驶意图的识别。然后,基于多智能体和轮胎地面力的最优分配,相应的向线控转向系统ECU36、线控制动系统ECU33、线控驱动系统ECU45发出61给线控转向系统ECU的控制信号62给线控驱动系统ECU的控制信号63给线控制动系统ECU的控制信号。,对线控转向系统、线控制动系统、线控驱动系统协调控制,提高汽车行驶性能,并在极限工况下保持稳定,提高主动安全性。并且,底盘集成控制ECU35根据60蓄电池荷电状态SOC信号,进行再生制动力的控制。

Claims (3)

1.一种微型电动轿车智能化线控底盘,其特征是:由线控驱动系统、线控转向系统和线控制动系统组成,所述的线控驱动系统包括油门踏板(17)、左后轮轮毂电机(43)、左后轮轮毂电机驱动电路(44)、左后轮轮毂电机E⑶(45)、右后轮轮毂电机E⑶(37)、右后轮轮毂电机驱动电路(38)、右后轮轮速传感器(39)、右后轮轮毂电机(41)、油门踏板传感器(46 ),其中,由左后轮轮毂电机驱动电路(44)驱动的左后轮轮毂电机(43 )位于左后轮(42 )内,由右后轮轮毂电机驱动电路(38)驱动的右后轮轮毂电机(41)位于右后轮(40)内; 线控转向系统包括转向总成和路感反馈总成,其中,转向总成上设有转向横拉杆(10)、转向横拉杆位移传感器(11 )、左转向电机驱动电路(14)、右转向电机驱动电路(15),转向横拉杆位移传感器(11)与线控转向系统ECU (36)连接,测量的转向横拉杆位移信号(56)可转换得到车轮的实际转向角度;左转向电机驱动电路(14)、右转向电机驱动电路(15)与线控转向系统ECU (36)连接;所述的路感反馈总成与线控转向系统ECU (36)和底盘集成控制ECU(35)连接,路感反馈总成完成向驾驶员提供转向盘转向回正力矩实现路感的功能,转向盘转角转矩传感器(22)提供的转向盘转角转矩信号(53)可识别驾驶员的转向意图; 线控制动系统包括制动踏板(16)、左后轮制动器(27)、左后轮制动力传感器(28)、左后轮轮速传感器(29)、左后轮制动电机传动用丝杠螺母(30)、左后轮行星齿轮减速器(31)、左后轮制动电机(32)、左后轮制动E⑶(33)、左后轮制动电机驱动电路(34),其中••左后轮制动电机驱动电路(34)根据左后轮制动ECU (33)的控制信号(63)驱动左后轮制动电机(32),通过左后轮行星齿轮减速器(31)、左后轮制动电机传动用丝杠螺母(30)实现左后轮制动器(27)的制动力矩,左后轮制动力传感器(28)测量的右后轮制动力信号(64)反馈左后轮制动器(27)的实际制动力矩值大小。
2.根据权利要求1所述的一种微型电动轿车智能化线控底盘,其特征是:所述的转向总成包括齿条(3)、左转向电机(4)、左小齿轮(5)、左转向电机减速器(6)、右小齿轮(7)、右转向电机减速器(8)、右转向`电机(9)、转向横拉杆(10)、转向横拉杆位移传感器(11)、左转向电机驱动电路(14)、右转向电机驱动电路(15),左转向电机(4)通过左转向电机减速器(6)、左小齿轮(5)连接到齿条(3);右转向电机(9)通过右转向电机减速器(8)、右小齿轮(7 )连接到齿条(3 ),齿条(3 )的外端与转向横拉杆(10 )连接,转向横拉杆(10 )的外端连接转向横拉杆位移传感器(11)。
3.根据权利要求1所述的一种微型电动轿车智能化线控底盘,其特征是:所述的路感反馈总成包括转向柱(20)、转向盘(21)、转向盘转角转矩传感器(22)、蜗轮(23)、蜗杆(24)、转向力反馈电机(25)、转向力反馈电机驱动电路(26),转向盘(21)的下端通过转向柱(20 )和转向盘转角转矩传感器(22 )连接到蜗轮(23 ),蜗轮(23 )通过蜗杆(24 )与转向力反馈电机(25)连接,转向力反馈电机(25)通过转向力反馈电机驱动电路(26)与线控转向系统ECU (36)连接。
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