一种利用后轮电子差速提升行驶稳定性的半挂车辆及方法技术

本发明专利技术公开了一种利用后轮电子差速提升行驶稳定性的半挂车辆及方法，其技术方案为：包括车体，车体下方安装车轮，安装于车体后方的车轮连接轮毂电机，所述轮毂电机连接控制器；所述控制器的输入端连接ECU，输出端连接力矩分配器；且ECU连接有若干用于采集车辆信息的传感器，控制器能够根据传感器检测的信息输出实现车身稳定所需的附加横摆力矩。本发明专利技术通过轮毂电机提高半挂车横向稳定性，能够减小车轮的转矩输出，提高轮胎与地面的附着力。

【技术实现步骤摘要】
一种利用后轮电子差速提升行驶稳定性的半挂车辆及方法
本专利技术涉及交通运输领域，尤其涉及一种利用后轮电子差速提升行驶稳定性的半挂车辆及方法。
技术介绍
近年来，随着交通运输业的蓬勃发展，半挂汽车列车凭借其运载量大、运输效率高、营运成本低等优势成为交通运输领域的主要车型。但由于其车身长、质心高、重量和体积大、后部运动放大等特点，导致行驶过程中极易发生横向摆振、折叠、侧翻等危险工况，带来巨大经济损失与人员伤亡。由于挂车的质量远远超过牵引车，因此稳定控制时挂车状态对半挂汽车列车稳定性起决定性作用；因此，对半挂汽车列车稳定性的研究具有重要意义。目前对于半挂汽车列车横向稳定性方面的研究，大多数仅基于提高车辆某单一方面的性能而进行控制系统的设计，如制动、驱动、转向、悬架等，因此具有一定的局限性。轮毂电机独立可控，传动效率高，且扭矩输出精确迅速，在稳定性控制方面相对传统车辆具有独特的优势，但由于轮毂电机动力系统的电机制动(驱动)容量小，产生的横摆力矩的能力有限，而半挂车横向稳定性控制所需附加横摆力矩往往大于乘用车，因此目前通过轮毂电机提高车辆横向稳定性的研究主要针对乘用车，针对半挂汽车列车的研究极少。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的是提供一种利用后轮电子差速提升行驶稳定性的半挂车辆及方法，通过轮毂电机提高半挂车横向稳定性，将给定的期望转矩同时通过制动车轮和驱动车轮实现，即采用差动制动和差动驱动相结合的转矩差动分配控制，能够减小车轮的转矩输出，提高轮胎与地面的附着力，最大限度地利用轮毂电机产生的横摆力矩，若轮毂电机仍无法提供足够的附加横摆力矩，则由机械制动系统差动制动提供剩余的附加横摆力矩，从而实现协同控制。为了实现上述目的，本专利技术是通过如下的技术方案来实现：第一方面，本专利技术的实施例提供了一种利用后轮电子差速提升行驶稳定性的半挂车辆，包括车体，车体下方安装车轮，安装于车体后方的车轮连接轮毂电机，所述轮毂电机连接控制器；所述控制器的输入端连接ECU，输出端连接力矩分配器；且ECU连接有若干用于采集车辆信息的传感器，控制器能够根据传感器检测的信息输出实现车身稳定所需的附加横摆力矩。作为进一步的实现方式，所述传感器包括方向盘转角传感器、横摆角速度触感器、车轮力传感器、速度传感器。作为进一步的实现方式，所述车体包括牵引车和半挂车，力矩分配器能够对牵引车、半挂车进行力矩分配。作为进一步的实现方式，连接有轮毂电机的车轮关于半挂车的后轴对称安装。第二方面，本专利技术实施例还提供了一种利用后轮电子差速提升行驶稳定性的方法，包括：通过传感器采集牵引车、挂车信息，并将信息传输至ECU；ECU对信息进行处理，并将处理后的信息传输至控制器；控制器根据ECU处理的信息及传感器采集的信息输出附加横摆力矩；力矩分配器根据传感器、ECU及控制器传输的信息确定目标车轮，并根据目标车轮制动或驱动规则，得到所需的附加横摆力矩。作为进一步的实现方式，ECU根据传感器测得的数据，输出横摆角速度、质心侧偏角的理想值；将理想值与实际值做差得到横摆角速度偏差。作为进一步的实现方式，控制器根据横摆角速度偏差、偏差变化率、方向盘转角输出附加横摆力矩。作为进一步的实现方式，力矩分配器根据转向方向、转向特性、横摆角速度偏差、牵引车和半挂车的附加横摆力矩、车轮垂直载荷确定目标车轮。作为进一步的实现方式，牵引车利用差动制动产生附加横摆力矩，半挂车利用轮毂电机电子差速与机械制动进行协同控制。作为进一步的实现方式，对于半挂车，使一侧轮毂电机差动驱动、另一侧轮毂电机差动制动，实现部分附加横摆力矩；采用机械制动系统差动制动实现剩余部分的附加横摆力矩。上述本专利技术的实施例的有益效果如下：(1)本专利技术的一个或多个实施方式的采用差动驱动与差动制动相结合的转矩分配控制方法，与单一的差动制动或差动驱动相比，明显降低了路面附着要求，可以减小车轮的转矩输出，提高轮胎与地面的附着力；(2)本专利技术的一个或多个实施方式针对轮毂电机动力系统电机制动(驱动)容量小，产生横摆力矩的能力有限的问题，对不满足要求的部分采用机械制动系统差动制动，从而进行协同控制；同时由于轮毂电机电制动容量的存在，可使制动器的设计容量减小。附图说明构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。图1是本专利技术根据一个或多个实施方式的车体结构示意图；图2是本专利技术根据一个或多个实施方式的流程图；图3(a)-图3(b)是本专利技术根据一个或多个实施方式的制动力与驱动力同时产生横摆力矩的原理图；图4是本专利技术根据一个或多个实施方式的协同控制策略图；其中，1、后轮，2、传感器，3、ECU，4、控制器。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；为了方便叙述，本申请中如果出现“上”、“下”、“左”“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用,仅仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。术语解释部分:本申请中的术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或为一体；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部连接，或者两个元件的相互作用关系，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利技术的具体含义。ECU：电子控制单元。实施例一：本实施例提供了一种利用后轮电子差速提升行驶稳定性的半挂车辆，如图1所示，包括车体，车体下方安装车轮；其中，车体包括牵引车和半挂车，半挂车与牵引车挂接。安装于半挂车底部且远离牵引车一端的车轮即为后轮1，后轮1与半挂车的后轴相连。后轴两侧的后轮1分别连接轮毂电机，能够独立制动或驱动。轮毂电机连接控制器4，通过轮毂电机控制后轴两侧的后轮1差动驱动或差动制动，从而实现转矩分配控制。本实施例还包括传感器2、ECU3、控制器4、力矩分配器，如图2所示，传感器2连接ECU3，ECU3通过控制器4连接力矩分配器。传感器2包括方向盘转角传感器、横摆角速度触感器、车轮力传感器、速度传感器等，用于输出方向盘转角、牵引车和挂车各自的横摆角速度、质心侧偏角、车轮垂本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用后轮电子差速提升行驶稳定性的半挂车辆，包括车体，车体下方安装车轮，其特征在于，安装于车体后方的车轮连接轮毂电机，所述轮毂电机连接控制器；所述控制器的输入端连接ECU，输出端连接力矩分配器；且ECU连接有若干用于采集车辆信息的传感器，控制器能够根据传感器检测的信息输出实现车身稳定所需的附加横摆力矩。/n

【技术特征摘要】
1.一种利用后轮电子差速提升行驶稳定性的半挂车辆，包括车体，车体下方安装车轮，其特征在于，安装于车体后方的车轮连接轮毂电机，所述轮毂电机连接控制器；所述控制器的输入端连接ECU，输出端连接力矩分配器；且ECU连接有若干用于采集车辆信息的传感器，控制器能够根据传感器检测的信息输出实现车身稳定所需的附加横摆力矩。


2.根据权利要求1所述的一种利用后轮电子差速提升行驶稳定性的半挂车辆，其特征在于，所述传感器包括方向盘转角传感器、横摆角速度触感器、车轮力传感器、速度传感器。


3.根据权利要求1所述的一种利用后轮电子差速提升行驶稳定性的半挂车辆，其特征在于，所述车体包括牵引车和半挂车，力矩分配器能够对牵引车、半挂车进行力矩分配。


4.根据权利要求3所述的一种利用后轮电子差速提升行驶稳定性的半挂车辆，其特征在于，连接有轮毂电机的车轮关于半挂车的后轴对称安装。


5.一种利用后轮电子差速提升行驶稳定性的方法，其特征在于，包括：
通过传感器采集牵引车、挂车信息，并将信息传输至ECU；ECU对信息进行处理，并将处理后的信息传输至控制器；控制器根据ECU处理的信息及传感器采集的信息输出附加横摆力矩；力矩分配器根据传感器...

【专利技术属性】
技术研发人员：路玉峰，柏贞远，李云霞，
申请(专利权)人：齐鲁工业大学，
类型：发明
国别省市：山东;37