一种独立驱动与转向的汽车模块化车轮总成和后轮转向控制方法技术

本发明专利技术公开了一种用于四轮独立驱动与转向的电动汽车模块化车轮总成，包括车架；转向电机，其固定在所述车架上；以及副车架，其形成容纳空间；所述副车架可旋转的支撑在所述车架上；所述转向电机的输出轴连接所述副车架，所述副车架能够绕输出轴转动；驱动电机，其固定在所述容纳空间内，用于驱动车轮旋转；立柱，轮毂可旋转的支撑在所述立柱上；所述立柱具有通孔，所述驱动电机的输出轴穿过所述通孔驱动车轮；上悬架摆臂，其两端通过橡胶衬垫连接在所述容纳空间的上端和所述立柱之间；下悬架摆臂，其两端通过橡胶衬垫连接在所述容纳空间的下端和所述立柱之间。本发明专利技术的车轮总成集成驱动、制动、悬架和转向系统，实现四轮独立驱动与转向。

Independent driving and steering automobile modular wheel assembly and rear wheel steering control method

The invention discloses a method for modular wheel electric vehicle four wheel drive and steering assembly includes a frame; the steering motor, which is fixed on the frame; and the formation of sub frame space; the sub frame rotatably supported in the frame of the steering shaft; the motor is connected with the auxiliary frame and the auxiliary frame can rotate around the output shaft; the drive motor, the fixed in the accommodating space, for rotation of the drive wheel; the column, the hub can rotate on the support column; the column is provided with a through hole, the output shaft of the driving motor through the through hole on the driving wheel; suspension arm, between the upper ends of the connection in the accommodation space through the rubber pad and the column; the lower suspension arm, the two ends of the rubber pad is connected in the accommodation space Between the lower end of the column and the column. The invention relates to an integrated driving, braking, suspension and steering system of wheel assembly, which realizes four wheel independent driving and steering.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于汽车领域，具体涉及四轮独立驱动与转向电动汽车驱动、制动、悬架和转向模块化车轮总成结构。
技术介绍
以电动汽车为代表的汽车电气化技术已经成为了当今世界汽车技术研发的焦点之一，由于分布式驱动电动汽车相对于传统汽车在稳定性、主动安全及节能等方面具有显著控制优势必将成为新一代电动汽车的重要发展方向。四轮独立驱动与转向电动汽车作为分布式驱动电动汽车的一种，除了四个驱动电机驱动汽车外，四个转向电机控制四个车轮转角，四轮驱动或制动转矩、四轮转角独立可控，相对于传统底盘分布式驱动电动汽车系统响应更快，不仅具有更多可控自由度，而且控制更为精准，已成为新一代电动汽车的代表。目前国内外四轮独立驱动与独立转向电动汽车主要采用四轮轮毂电机驱动，而采用轮毂电机驱动有如下缺点：1.由于轮毂电机安装在车轮内部，使制动系统、悬架系统不容易布置；2.轮毂电机增加了汽车非簧载质量，使车辆的平顺性和操控性变差；3.现有轮毂电机功率和转矩相对较小，汽车动力性较差。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种采用轮边驱动的车轮总成，将悬架、转向、驱动和制动集成为一体结构，使驱动电机的重量由悬架来承载提高汽车行驶平顺性和操纵性，并进一步提高了汽车动力性。本专利技术的另一个专利技术目的是提供在四轮独立转向时，一种后轮转角的控制方法，能够使车轮保持纯滚动运行，减小阻力，减少轮胎磨损，提高操纵稳定性。为了实现根据本专利技术的这些目的和其它优点，提供了一种用于四轮独立驱动与转向的电动汽车模块化车轮总成，包括：车架；转向电机，其固定在所述车架上；以及副车架，其形成容纳空间；所述副车架可旋转的支撑在所述车架上；所述转向电机的输出轴连接所述副车架，所述副车架能够绕输出轴转动；驱动电机，其固定在所述容纳空间内，用于驱动车轮旋转；立柱，轮毂可旋转的支撑在所述立柱上；所述立柱具有通孔，所述驱动电机的输出轴穿过所述通孔驱动车轮；上悬架摆臂，其两端通过橡胶衬垫连接在所述容纳空间的上端和所述立柱之间；下悬架摆臂，其两端通过橡胶衬垫连接在所述容纳空间的下端和所述立柱之间。优选的是，所述容纳空间的上端具有向上延伸的凸起支架；所述车轮总成还包括：弹簧减振器总成，其两端分别支撑在所述凸起支架和所述悬架上摆臂之间。优选的是，还包括：弹簧减振器总成，其两端分别支撑在所述容纳空间上端和所述悬架下摆臂之间。优选的是，还包括：制动盘，其固定连接轮毂；制动钳，其固定在所述立柱上，能够在制动时夹紧制动盘。优选的是，所述转向电机的输出轴竖直向下；所述副车架的底部通过转轴可旋转支撑在所述车架上，所述转轴和所述转向电机的输出轴同轴。优选的是，所述驱动电机的输出轴旋转连接内球笼，内球笼通过半轴连接轮毂。优选的是，还包括上法兰盘和下法兰盘，所述转向电机通过上法兰盘和下法兰盘固定在车架上。优选的是，还包括副转向轴，其与所述转向电机的输出轴对称安装在副车架上下两侧，所述副转向轴与转向电机输出轴同步转动。一种四轮独立驱动与转向的电动汽车的后轮转向控制方法，通过传感器检测前轮的实际转角；根据阿克曼定理计算前轮的目标转角；将左前轮的所述实际转角和所述目标转角的差值和右前轮的所述实际转角和所述目标转角的差值输入第一模糊控制器；所述第一模糊控制器输出后轮的转角；将期望横摆角速度和实际横摆角速度之差、期望质心侧偏角和实际质心侧偏角之差输入第二模糊控制器；所述第二模糊控制器输出后轮的修正角度；根据所述的后轮的转角和所述后轮的修正角度之和，转向电机控制后轮转动。优选的是，还包括：所述后轮的修正角度根据车速和方向盘转角的不同进行加权修正。本专利技术至少包括以下有益效果：本专利技术把驱动、制动、悬架和转向系统在每个车轮进行集成，形成了模块化车轮总成结构，轮边驱动电机的重量通过支撑在车架上的转向架来承载，把驱动电机的重量转化成为了簧上质量。车架加上四个模块化车轮总成就构成了四轮独立驱动与转向电动车底盘架构。本专利技术减小了汽车簧下质量，提高汽车行驶平顺性和操纵性，提高了汽车动力性。本专利技术的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本专利技术的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。附图说明图1是本专利技术的电动汽车与车轮总成的一种实现方式的结构原理图。图2是本专利技术的车轮总成的另一实现方式的结构图。图3是本专利技术的车轮总成的另一实现方式的主视图。图4是本专利技术的四轮独立驱动与转向电动汽车的整车结构图。图5是本专利技术的四轮独立驱动与转向电动汽车的前轮转向模式图。图6是本专利技术的四轮独立驱动与转向电动汽车的后轮转向模式图。图7是本专利技术的四轮独立驱动与转向电动汽车的四轮转向模式图。图8是本专利技术的四轮独立驱动与转向电动汽车的斜行模式图。图9是本专利技术的四轮独立驱动与转向电动汽车的横行模式图。图10是本专利技术的四轮独立驱动与转向电动汽车的原地转向模式图。图11是本专利技术的四轮驱动力矩与四轮转角控制分配原理示意图。图12是本专利技术的输入变量的三角隶属度函数图。图13是本专利技术的输出变量的三角隶属度函数图。图14是本专利技术的输入变量的三角隶属度函数图。图15是本专利技术的输出变量的三角隶属度函数图。图16是本专利技术的横摆力矩控制权重系数图。图17是本专利技术的主动转向控制器权重系数图。图18是本专利技术的输入变量的三角隶属度函数图。图19是本专利技术的输出变量的三角隶属度函数图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。图1示出了根据本专利技术的四轮独立驱动与转向电动汽车与其模块化车轮总成的一种实现方式，包括车架100、车轮总成200、控制器。车架100为金属合金材质，具有一定的抗压和抗撞击而变形的能力。其前后分别对称设置4个车轮总成200，所述车轮总成200带动车架100运动。车轮总成200包括副车架210、驱动电机220、转向电机230、制动盘240、车轮250、减震器总成260、上悬架摆臂270、下悬架摆臂280和立柱290。副车架210为长方体框架结构，其通过两个轴承安装支承在车架100上，可承受一定的轴向和径向载荷，所述副车架210内部中空形成容纳空间，所述容纳空间用于放置并固定驱动电机220，带动驱动电机220与副车架210同步运动。副车架210上面设置有凸起支架211，所述凸起支架211固定连接转向电机230的输出轴231，所述副车架210下面固定连接转向电机220的副转向轴232，所述转向电机230驱动副车架210绕其旋转0-180度，从而带动驱动电机与副车架210同步运动。驱动电机220包括输出轴221、内球笼222、半轴223，驱动电机220通过螺栓连接在副车架210的容纳空间中，驱动电机的输出轴221穿过立柱290的中心通孔，通过花键配合内球笼222，半轴223悬浮安装在内球笼222和轮毂252之间，使车轮250可相对于驱动电机220上下小角度的晃动。驱动电机220驱动车轮250绕其中心进行旋转，起到带动车轮总成200前进，从而带动车架100前进，实现整车的前进的作用。转向电机230包括输出轴231、副转向轴232、上法兰盘233、下法兰盘234，转向电机230的上半部分通过上法兰盘233钢性连接在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于四轮独立驱动与转向的电动汽车模块化车轮总成，其特征在于，包括：车架；转向电机，其固定在所述车架上；以及副车架，其形成容纳空间；所述副车架可旋转的支撑在所述车架上；所述转向电机的输出轴连接所述副车架，所述副车架能够绕输出轴转动；驱动电机，其固定在所述容纳空间内，用于驱动车轮旋转；立柱，轮毂可旋转的支撑在所述立柱上；所述立柱具有通孔，所述驱动电机的输出轴穿过所述通孔驱动车轮；上悬架摆臂，其两端通过橡胶衬垫连接在所述容纳空间的上端和所述立柱之间；下悬架摆臂，其两端通过橡胶衬垫连接在所述容纳空间的下端和所述立柱之间。

【技术特征摘要】
1.一种用于四轮独立驱动与转向的电动汽车模块化车轮总成，其特征在于，包括：车架；转向电机，其固定在所述车架上；以及副车架，其形成容纳空间；所述副车架可旋转的支撑在所述车架上；所述转向电机的输出轴连接所述副车架，所述副车架能够绕输出轴转动；驱动电机，其固定在所述容纳空间内，用于驱动车轮旋转；立柱，轮毂可旋转的支撑在所述立柱上；所述立柱具有通孔，所述驱动电机的输出轴穿过所述通孔驱动车轮；上悬架摆臂，其两端通过橡胶衬垫连接在所述容纳空间的上端和所述立柱之间；下悬架摆臂，其两端通过橡胶衬垫连接在所述容纳空间的下端和所述立柱之间。2.如权利要求1所述的用于四轮独立驱动与转向的电动汽车模块化车轮总成，其特征在于，所述容纳空间的上端具有向上延伸的凸起支架；所述车轮总成还包括：弹簧减振器总成，其两端分别支撑在所述凸起支架和所述悬架上摆臂之间。3.如权利要求1所述的用于四轮独立驱动与转向的电动汽车模块化车轮总成，其特征在于，还包括：弹簧减振器总成，其两端分别支撑在所述容纳空间上端和所述悬架下摆臂之间。4.如权利要求2或3所述的用于四轮独立驱动与转向的电动汽车模块化车轮总成，其特征在于，还包括：制动盘，其固定连接轮毂；制动钳，其固定在所述立柱上，能够在制动时夹紧制动盘。5.如权利要求4所述的应用于四轮独立驱动与转向电动汽车的模块化车轮总成，其特征在于，所述转向电机的输出...

【专利技术属性】
技术研发人员：李刚，聂亮，厉蒋，张兴旺，王月，李吉山，孙威，白鸿飞，严朝雷，雷永强，李高超，
申请(专利权)人：辽宁工业大学，杭州伯坦科技工程有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21