| 并且四轮毂电机驱动实现四轮转向将极大地提高电动汽车的性价比，也能较容易地实施其他各种性能优化措施，以减少交通事故和提高道路通行能力。
三、四轮驱动结合四轮转向的电子差速计算式推导
电子差速系统(EDS,ElectronicDifferentialSystem)是采用电子控制方式来实现内外侧驱动轮差速要求。而其实施首先需要一套正确易算的差速计算公式。通过对四轮驱动4WD与四轮转向4WS相结合的运行机理分析，在此提出仅利用中学的三角函数结合比例法数学工具来推导出其4WD-4WS的逆、同相控制模式的差速计算公式。如图2所示为4WD-4WS逆相控制的差速计算原理图。如图3所示为4WD-4WS同相控制差速计算原理图，图中L为汽车轴距，B为汽车轮距，α、β、α、β分别为前外侧、前内侧、后外侧、后内侧转向轮的偏转角，n为前驱动轮兼外侧转向轮转速，n为前驱动轮兼内侧转向轮转速，n为后驱动轮兼外侧转向轮转速，n为后驱动轮兼内侧转向轮转速。另外，为分析推导需要特引进2个临时借用参量l与r，其含义参见图中所标注的尺寸位置，即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。为保证汽车转弯时各车轮只滚动无滑动，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，因此各车轮转弯的圆弧轨迹分别为如图中所示的虚线，各车轮转弯的圆弧半径分别为R、R、R、R。根据车轮转速应与其转弯的圆弧半径成正比关系，即有n/n=R/R、n/n=R/R、n/n=R/R。若设n为参考标定转速，它与加速踏板指令汽车的车速n一致，也是四只车轮中最高的转速，分析图示几何关系即可获得其它三只车轮转速相对标定转速n的计算式，且经推导后发现逆相控制模式与同相控制模式的差速计算公式完全相同，即其他三只车轮转速n、n、n相对标定转速n的差速计算公式分别为：
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=α，β=β）时，其转弯半径为最小。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。这利用比例作图法即可证明，其最小转弯半径时的圆心点位于如图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=R、R=R）。所以采用四轮转向4WS系统逆相控制模式时，同时使前后轮偏转角达到最大值可将转弯半径大大缩小，这对低速选位停车，窄道转向行驶都会带来极大方便。但对于现已有的电控液压式或电控电动式两种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，而采用基于直线步进电机控制转向力的汽车转向系统技术就不会受其限制。
(2)在四轮转向同相控制模式中按图3所示分析，假若使前后轮转向角相同(α=α也β=β)，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，即圆弧轨迹变为一条直线。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5º。
四、电子差速转向实施的结构原理
电子差速转向的实施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。如图4所示为电子差速转向实施的结构原理框图。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出对各车轮速度的要求值n、n、n、n，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。
对于四轮转向4WS系统控制策略，即是根据车速、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。 2/3 首页 上一页 1 2 3 下一页 尾页 |
