基于转向角闭环的电动汽车电子差速控制系统及电动汽车技术方案

本实用新型专利技术公开了一种基于转向角闭环的电动汽车电子差速控制系统及电动汽车，系统包括电子差速器、陀螺仪传感器、转向角度传感器、加速踏板传感器、电机驱动器以及电机；陀螺仪传感器用以检测行驶姿态角并输出至电子差速器；转向角传感器用以检测方向盘转动角度并输出至电子差速器；加速踏板传感器用以检测加速踏板行程信号并输出至电子差速器。本实用新型专利技术在考虑到电子差速器的差速控制时，综合考虑各个方面的因素，比如，包括驶姿态角、方向盘转动角度以及加速踏板行程信号，可以使得差速控制更符合实际的工况。

Electric Vehicle Electronic Differential Control System and Electric Vehicle Based on Steering Angle Closed Loop

The utility model discloses an electronic differential control system and an electric vehicle based on a closed-loop steering angle, which comprises an electronic differential, a gyroscope sensor, a steering angle sensor, an accelerating pedal sensor, a motor driver and a motor; a gyroscope sensor is used to detect the driving attitude angle and output it to an electronic differential to detect the direction; and a steering angle sensor is used to detect the steering angle. The rotating angle of the disc is output to the electronic differential; the acceleration pedal sensor is used to detect the acceleration pedal travel signal and output to the electronic differential. When considering the differential control of the electronic differential, the utility model takes into account various factors, such as the driving attitude angle, the steering wheel rotation angle and the accelerating pedal travel signal, so as to make the differential control more in line with the actual working conditions.

【技术实现步骤摘要】
基于转向角闭环的电动汽车电子差速控制系统及电动汽车
本技术涉及一种基于转向角闭环的电动汽车电子差速控制系统及电动汽车，主要应用于电动汽车控制领域。
技术介绍
电动汽车在节能与环保方面优势巨大，已经成为汽车技术发展的重要方向，分布式驱动电动汽车由于其动力系统简洁高效、空间布置灵活、易于实现底盘系统电子化等优点、是电动汽车立项的通用驱动平台，应用前景广阔。汽车在转向时，由于外侧轮与内侧轮转弯半径不同，必须以不同的转速运行，传统的汽车动力系统通过机械差速器完成内外轮的差速运行。对于分布式驱动电动汽车而言，由于各个驱动轮之间没有了机械关联，如何实现差速就成为一个重要的问题。目前主流的解决方法是根据阿克曼转向模型，通过汽车平均速度、方向盘转向角等参数，计算出外侧轮与内侧轮的转速值进行控制(轮毂电机驱动式微型电动汽车电子差速控制策略，河北大学学报(自然科学版)2015，Vol.35，No.4)。在此基础上，专利(CN101716952B电动汽车用电子差速转向控制系统)给出了一种通过对四个驱动轮偏转角确定四个轮之间的转速比进行差速控制的方法。专利(CN10954859B，基于相对滑转率控制的电子差速系统)给出了一种利用相对滑转率控制的电子差速控制方法。专利(CN103213517B绕线式异步电机牵引的四轮全驱电动汽车驱动系统及方法)给出了一种异步电机作为动力的分布式四轮驱动电动汽车差速器解决方案。这些电动车差速方案有的采用滑移率控制方案、有的采用驱动轮转矩控制，都能在一定工况下实现分布式驱动电动汽车差动转向的目的。上述电动汽车差速控制方案大都建立在理想模型下的控制方式，但实际工况是很复杂的，作用于车轮的里除了电机转矩、路面反作用力以外，还有车体与车轮的相互作用力等。由于每一个车轮均可自由运动，路面摩擦力随时变化，当电机转矩超出路面附着力极限时会引起车轮滑转，基于理想模型的差速策略难以解决这类问题(电动轮驱动汽车电子差速控制策略及仿真，吉林大学学报(工学版)，2008，Vol.38，sup)。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种基于转向角闭环的电动汽车差速控制系统，该系统较好地解决了分布式驱动电动汽车电子差速器在差速控制上与实际工况存在差异的问题。本技术实施例提供了一种基于转向角闭环的电动汽车电子差速控制系统，包括陀螺仪传感器、转向角度传感器、加速踏板传感器、电子差速器、与四个车轮对应的四个电机驱动器、与所述四个电机驱动器对应的四个电机；其中，所述电子差速器的一端分别连接所述陀螺仪传感器、转向角度传感器、加速踏板传感器；所述电子电子差速器的另一端连接所述四个电机驱动器的一端，所述四个电机驱动器的另一端分别对应连接一个电机；其中：所述陀螺仪传感器，安装在电动汽车质心位置，其x轴与所述电动汽车行进方向平行，用以检测所述电动汽车前进时的行驶姿态角，并输出至所述电子差速器；所述转向角传感器，安装在方向盘传动轴上，用以检测方向盘转动角度，并输出至所述电子差速器；所述加速踏板传感器，用以检测加速踏板行程信号，并输出至所述电子差速器；所述电子差速器，与电机驱动器之间通过总线连接，为双向全双工形式，电子差速器将驱动电机的工作指令通过总线下发给电机驱动器，电机驱动器将电机实时工作参数通过总线上传给电子差速器。优选地，四个电机所驱动的四个车轮之间彼此独立，车轮为独立驱动形式。本技术实施例还提供了一种电动汽车，包括如上述的基于转向角闭环的电动汽车电子差速控制系统。优选地，所述电动汽车为为分布式驱动电动汽车。本技术实施例提供的基于转向角闭环的电动汽车电子差速控制系统，在考虑到差速控制时，综合考虑各个方面的因素，比如，包括驶姿态角、方向盘转动角度以及加速踏板行程信号，可以使得差速控制更符合实际的工况。附图说明图1为本技术实施例提供的基于转向角闭环的电动汽车电子差速控制系统的一种原理结构拓扑示意图。图2为本技术实施例提供的基于转向角闭环的电动汽车电子差速控制系统的另一种原理结构拓扑示意图。图3为本技术实施例提供的双环控制原理结构拓扑示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本技术作进一步说明：参见图1，本技术实施例的基于转向角闭环的电动汽车电子差速控制系统包括：陀螺仪传感器1、转向角度传感器2、加速踏板传感器3、电子差速器4、与四个车轮相应的4个电机驱动器5(在图1中分别标志为：电机驱动器51、电机驱动器52、电机驱动器53、电机驱动器54)、4个电机6(在图1中分别标记为：电机61、电机62、电机63、电机64)。其中，所述电子差速器4的一端分别连接所述陀螺仪传感器1、转向角度传感器3、加速踏板传感器2；所述电子电子差速器4的另一端连接所述四个电机驱动器5的一端，所述四个电机驱动器5的另一端分别对应连接一个电机6。在本实施例中，所述陀螺仪传感器1安装在电动汽车的质心位置，其x轴与所述电动汽车行进方向平行，用以检测所述电动汽车前进时的行驶姿态角，并输出至所述电子差速器4。所述转向角传感器3安装在方向盘传动轴上，用以检测方向盘转动角度，并输出至所述电子差速器4。所述加速踏板传感器2，用以检测加速踏板行程信号，并输出至所述电子差速器4。在本实施例中，所述电子差速器4与电机驱动器5之间通过总线连接，为双向全双工形式，电子差速器4将驱动电机的工作指令通过总线下发给电机驱动器5，电机驱动器5将电机实时工作参数通过总线上传给电子差速器4。本技术实施例提供的基于转向角闭环的电动汽车电子差速控制系统，在考虑到差速控制时，综合考虑各个方面的因素，比如，包括驶姿态角、方向盘转动角度以及加速踏板行程信号，可以使得差速控制更符合实际的工况。优选地，所述电子差速器4，用于根据所述行驶姿态角、方向盘转动角度、加速踏板行程信号以及预设的计算及补偿策略计算出每个一个车轮的理论驱动速度以及补偿转速，并根据理论驱动速度以及补偿转速获得实际期望转速，将各个车轮的实际期望转速发送给各个电机驱动器，以实现转向角外环控制。具体地，如图2所示，所述电子差速器4具体包括：第一信号处理模块41，用于通过公式获得电动汽车在大地坐标系下的转向角其中，[q0,q1,q2,q3]为由陀螺仪输出的电动汽车的行驶姿态角φ(pith、roll、yaw)计算出的四元数。其中，工作中，陀螺仪传感器1输出电动汽车的行驶姿态角φ(pith、roll、yaw)，使用时需要将其转换到电动汽车大地坐标系(x,y,z)中，本实施例中使用了电动汽车大地坐标系下转向角实际使用时，由陀螺仪传感器1输出的电动汽车的行驶姿态角φ(pith、roll、yaw)接收下来后，所述第一信号处理模块41对行驶姿态角经过卡尔曼滤波后，计算出其相应的四元数[q0,q1,q2,q3]，再根据公式即可获得电动汽车在大地坐标系下的转向角第二信号处理模块42，用于通过公式获得驾驶员期望转向角δ；其中，θ为所述转向角传感器输出的方向盘转动角度的模拟信号，且定义θ的范围为-m、+m；电动汽车的结构转向角范围为-n、+n。其中，工作中，转向角传感器3输出方向盘转动角度的模拟信号θ，它代表了驾驶员期望的转向角，使用这个信号时需要将它与电动汽车实际转向角δ之间进行标定。若定义方向盘转动角θ的范围为-m、+本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于转向角闭环的电动汽车电子差速控制系统，其特征在于，包括陀螺仪传感器、转向角度传感器、加速踏板传感器、电子差速器、与四个车轮对应的四个电机驱动器、与所述四个电机驱动器对应的四个电机；其中，所述电子差速器的一端分别连接所述陀螺仪传感器、转向角度传感器、加速踏板传感器；所述电子差速器的另一端连接所述四个电机驱动器的一端，所述四个电机驱动器的另一端分别对应连接一个电机；其中：所述陀螺仪传感器，安装在电动汽车质心位置，其x轴与所述电动汽车行进方向平行，用以检测所述电动汽车前进时的行驶姿态角，并输出至所述电子差速器；所述转向角传感器，安装在方向盘传动轴上，用以检测方向盘转动角度，并输出至所述电子差速器；所述加速踏板传感器，用以检测加速踏板行程信号，并输出至所述电子差速器；所述电子差速器，与电机驱动器之间通过总线连接，为双向全双工形式，电子差速器将驱动电机的工作指令通过总线下发给电机驱动器，电机驱动器将电机实时工作参数通过总线上传给电子差速器。

【技术特征摘要】
1.一种基于转向角闭环的电动汽车电子差速控制系统，其特征在于，包括陀螺仪传感器、转向角度传感器、加速踏板传感器、电子差速器、与四个车轮对应的四个电机驱动器、与所述四个电机驱动器对应的四个电机；其中，所述电子差速器的一端分别连接所述陀螺仪传感器、转向角度传感器、加速踏板传感器；所述电子差速器的另一端连接所述四个电机驱动器的一端，所述四个电机驱动器的另一端分别对应连接一个电机；其中：所述陀螺仪传感器，安装在电动汽车质心位置，其x轴与所述电动汽车行进方向平行，用以检测所述电动汽车前进时的行驶姿态角，并输出至所述电子差速器；所述转向角传感器，安装在方向盘传动轴上，用以检测方向盘转动角度，并...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄红武，洪剑锋，方遒，韩锋钢，周水庭，陈文芗，
申请(专利权)人：厦门理工学院，
类型：新型
国别省市：福建,35