各轮独立转向及驱动的电动汽车及其转向与驱动控制方法技术

一种各轮独立转向及驱动的电动汽车及其转向与驱动方法，该电动汽车包括车身、悬架系统、车轮转向系统、若干个车轮总成及驱动控制系统。车轮转向系统包括转向操纵装置、转向控制子系统及数量与车轮总成相同且通过悬架系统装于车身上的转向机构，悬架系统外侧及前后两端留有避位空间，各转向机构包括主销杆及车轮轴，转向控制子系统包括转向控制器、设于主销杆顶端且与主销杆传动连接的转向舵机及转向传感器；各车轮总成包括装于车轮轴上的车轮及轮毂电机；驱动控制系统包括车速控制踏板及控制轮毂电机的驱动控制器。本发明专利技术在各车轮处均装有转向舵机及轮毂电机，各车轮都可独立进行大角度转向及驱动，汽车行驶的稳定性和机动性更佳，且传动效率高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电动车辆
，尤其是指各轮独立转向及驱动的电动汽车及其转向控制方法。
技术介绍
目前，传统四轮汽车绝大部分采用前轮转向后轮驱动或者前轮转向、前后轮驱动 的设计。随着对驾驶性能和舒适性能的要求提高，四轮转向已经成为四轮汽车技术的发展 方向，四轮转向系统成为研究热点，如美国德尔福公司就开发出Quadrasteer四轮转向系 统。目前也已经有部分高档轿车采用了四轮转向系统，如宝马新7系、日产风雅 350GT、马自达929型等轿车都采用了四轮转向技术。现有市场上汽车的四轮转向技术，主 要是以前轮转向为主，以后轮调节为辅，提高转弯行驶时的稳定性，改善操作轻便性。 目前在汽车上应用的四轮转向系统主要有两种 —种是集中驱动四轮转向系统。用机械传动链将转向盘的转动量分别传递给前后 轮转向机构，从而在前后转向轮偏转量与转向盘的转动量之间形成确定的机械联系。其原 理框图如图1所示，其中前后转向轮偏转的驱动动力来自于转向盘以及由液压系统等提供 的辅助动力。 另一种是分散驱动四轮转向系统。在图2所示的分散驱动四轮转向系统原理框 图中，前轮转向动力由转向盘直接提供，前转向轮偏转方向及偏转量与转向盘转动量之间 通过机械传动链形成确定关系；后转向轮偏转的操纵由专门的液压系统或电动机提供动 力，至于后轮偏转方向及偏转量则根据传感器获取的转向盘转动方向与转角信息以及车速 等其他信息由控制单元综合确定。分散驱动四轮转向系统的基本特征在于前后转向轮偏 转的驱动动力是分开的，前后转向轮偏转方向和偏转角度之间不是靠机械传动链形成固定 的联系，而是靠电子控制系统进行协调控制实现预设关系，因此后轮转向控制相对灵活、方 便，能够获得较精确和复杂的转向特性。 但是，从上述仍然可以看出，目前在汽车上运用的四轮转向系统均要采用转向器、 转向机构等机械部件，且前后轮的偏转角度有限，无法实现大角度的偏转。因此限制了转向 灵活性的提高，因此汽车的机动性能受到很大限制。 此外，现有的电动汽车在驱动系统方面，仍主要采用集中驱动方式，即由一电动机 通过变速箱、传动轴、驱动桥等机械传动部件来驱动各驱动轮，不仅结构复杂，而且传动效 率有限。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种各轮独立转向及驱动的电动汽车，其能 方便灵活地实现汽车的各车轮独立的转向及驱动，提高车辆机动性能。 本专利技术进一步所要解决的技术问题是，提供各轮独立转向及驱动的电动汽车的转向与驱动控制方法，以实现方便灵活的各轮独立转向及驱动，提高车辆机动性能。为解决上述第一方面的技术问题，本专利技术采用如下技术方案一种各轮独立转向及驱动的电动汽车，包括车身、悬架系统、车轮转向系统、若干个车轮总成以及驱动控制系统。所述车轮转向系统包括转向操纵装置、转向控制子系统及数量与车轮总成数量相同的转向机构，所述各转向机构分别通过悬架系统安装于车身上，在悬架系统的外侧及前后两端均分别留有供容置整个车轮总成的避位空间，各转向机构均包括竖向安装于悬架系统上的主销杆以及与主销杆垂直固定相连的车轮轴，所述转向控制子系统包括转向控制器、转向舵机以及用于监测主销杆的转向角度的转向传感器，所述转向舵机安装于主销杆顶端，其输出轴与主销杆传动连接；所述每个车轮总成均包括安装于车轮轴上的车轮及用于驱动对应的车轮行驶的轮毂电机；所述驱动控制系统包括车速控制踏板以及与车速控制踏板相连以根据车速控制踏板的信号控制所述轮毂电机的驱动控制器。 进一步地，所述转向操纵装置包括与转向控制器相连且用于产生常规转向指令的 操纵杆或转向盘。 进一步地，所述转向操纵装置还包括与转向控制器相连且用于产生斜向行驶指令 的斜向行驶选择器。 进一步地，所述转向控制系统还包括与转向控制器相连且用于产生转向中心选定 指令的转向中心位置选择器。 进一步地，所述悬架系统包括上支撑板、下支撑板、减振器、扭杆弹簧及扭杆弹簧 调节螺钉；所述上支撑板、下支撑板上下对应地分别固定于车身上；减振器的底端固定于 车身上，顶端固定于上支撑板的下表面；而扭杆弹簧的一端与下支撑板的朝车身中段的一 端相连，另一端通过扭杆弹簧调节螺钉固定于车身的中段。 进一步地，所述车身的供安装车轮总成的位置各设有一缺口 ，所述上支撑板及下 支撑板自缺口的中段朝车身外侧伸出，上支撑板和下支撑板的外侧以及前后两端的缺口部 分即分别形成所述避位空间。 进一步地，所述上支撑板及下支撑板的侧边处分别设有主销杆安装块，所述主销 杆穿设于所述两主销杆安装块上。 进一步地，所述转向传感器安装于主销杆底端。 另一方面，本专利技术还提供一种各轮独立转向及驱动的电动汽车的转向与驱动控制方法，其包括如下步骤 由转向操纵装置产生转向指令； 由转向控制器根据所述转向指令而计算获得各车轮总成应偏转的方向及角度并 发出执行转向信号； 由转向舵机根据所述执行转向信号带动相应的车轮总成朝对应的方向偏转相应 的角度，从而实现转向； 根据车速控制踏板的车速控制信号，由驱动控制器控制对应的轮毂电机来驱动对 应的车轮。 进一步地，所述转向操纵装置产生的转向指令包括如下指令中的任意一种常规 转向指令、横向行驶指令、斜向行驶指令、转向中心选定指令。本专利技术的有益效果如下本专利技术在各车轮处分别安装有转向舵机，每个车轮总成5都能进行180度转向(正向及反向各90度)，从而可以实现车辆的横向行驶、斜向行驶、原 地转向和绕选定的任意中心点转向等，在转向方式上取得了重大突破，实现全方位转向，极 大改善汽车行驶的稳定性和机动性，并大大降低驾驶员泊车难度。而且通过在各车轮处设 置轮毂电机来分别独立驱动对应的车轮，改变了常规电动汽车集中驱动的方式，提高车辆 的传动效率。此外，本专利技术无需常规电动汽车的变速箱、传动轴、驱动桥等复杂的机械传动 部件以及传统的转向杆、转向臂等转向机构，汽车结构大大简化，极大地减轻车重，改善车 辆的空间布置。附图说明 图1是现有的集中驱动四轮转向系统的原理框图。 图2是现有的分散驱动四轮转向系统的原理框图。 图3是本专利技术的各轮独立转向及驱动的电动汽车的结构示意图。 图4是本专利技术的各轮独立转向及驱动的电动汽车的横向行驶模式示意图。 图5是本专利技术的各轮独立转向及驱动的电动汽车的斜向行驶模式示意图。 图6A、图6B是本专利技术的各轮独立转向及驱动的电动汽车的两种绕转向中心转向模式的示意图。 图7是本专利技术的各轮独立转向及驱动的电动汽车的原地转向模式示意图。 具体实施例方式如图3所示，本专利技术提供一种各轮独立转向及驱动的电动汽车，包括车身1、悬架系统、车轮转向系统、若干个车轮总成4以及驱动控制系统5。图3中所示的是四轮电动汽车的架构，但是可以理解地，这只是为了方便说明而做的举例而已，本专利技术除了可适用于四轮电动汽车之外，同样可以适用于其他诸如两轮、三轮等各种电动汽车。 如图3所示，所述车身1的需安装车轮总成4的位置各设有一缺口 IO，用于安装悬架系统2、车轮转向系统3以及车轮总成4。 所述悬架系统包括上支撑板20、下支撑板22、减振器24、扭杆弹簧26及扭杆弹簧 调节螺钉28。所述上支撑板20、下支撑板22上下对应地分别固定于车身l上，且是分别自 车身1的缺口 10的中段朝车身l外侧伸出，上支撑板20和下支撑板22的末端外侧及前后 两端的缺口本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种各轮独立转向及驱动的电动汽车，包括车身、悬架系统、车轮转向系统、若干个车轮总成以及驱动控制系统，其特征在于：所述车轮转向系统包括转向操纵装置、转向控制子系统及数量与车轮总成数量相同的转向机构，所述各转向机构分别通过悬架系统安装于车身上，在悬架系统的外侧及前后两端均分别留有供容置整个车轮总成的避位空间，各转向机构均包括竖向安装于悬架系统上的主销杆以及与主销杆垂直固定相连的车轮轴，所述转向控制子系统包括转向控制器、转向舵机以及用于监测主销杆的转向角度的转向传感器，所述转向舵机安装于主销杆顶端，其输出轴与主销杆传动连接；所述每个车轮总成均包括安装于车轮轴上的车轮及用于驱动对应的车轮行驶的轮毂电机；所述驱动控制系统包括车速控制踏板以及与车速控制踏板相连以根据车速控制踏板的信号控制所述轮毂电机的驱动控制器。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：董铸荣，贺萍，邱浩，朱小春，陆国达，
申请(专利权)人：深圳职业技术学院，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]