一种机电复合传动装置转向控制指令修正方法
【专利摘要】本发明涉及一种机电复合传动装置转向控制指令修正方法，所述方法包括：确定履带车辆理论转向半径；确定履带车辆的转向角速度修正系数和转向半径修正系数；对履带车辆的机电复合传动装置中传动控制器发送的转向控制指令进行修正。本发明提供的一种机电复合传动装置转向控制指令修正方法，对机电复合传动装置驱动电机的转速控制指令进行修正，实现履带车辆精确转向。
【专利说明】
一种机电复合传动装置转向控制指令修正方法
技术领域
[0001] 本发明涉及混合动力车辆技术领域，具体涉及一种机电复合传动装置转向控制指 令修正方法。
【背景技术】
[0002] 目前，履带车辆机电复合传动装置主要是双侧电机结构和横轴式结构。如图1为双 侧电机结构，包括:传动控制器TCU 1、左侧电机及其控制器2、右侧电机及其控制器3、左侧 变速机构4、右侧变速机构5及功率耦合机构6，需要说明的是双侧电机式方案的机电复合传 动装置中也可以是无功率耦合机构，直线行驶时，通过主电机带动左右侧主动轮来实现，转 向过程时，通过控制左右侧牵引电机所产生的转速差来实现。如图2为横轴式结构，包括:传 动控制器TCU 7、转向电机及其控制器8、直驶电机及其控制器9、直驶变速机构10、左侧汇流 排11及右侧汇流排12。
[0003] 在履带车辆的实际转向过程中，总是伴随着高速侧履带的滑转和低速侧履带的滑 移，大量的试验结果表明，履带与地面之间的打滑使实际转向半径是理论转向半径1.5~ 1.8倍，实际转向角速度是理论转向角速度的50 %~65 %。所谓理论转向半径和理论转向角 速度是根据两侧主动轮转速计算得到的履带车辆的转向半径和转向角速度。
[0004] 在传统的液力机械综合传动中转向的控制是开环的，无法实现较精确的转向控 制。而对于安装机电复合传动装置的履带车辆，由于电机优良的调速特性，车辆的精确转向 是有条件实现的。因此，为准确实现转向目标，需考虑机电复合传动履带车辆的转向精度。
【发明内容】
[0005] 本发明提供一种机电复合传动装置转向控制指令修正方法，其目的是对机电复合 传动装置驱动电机的转速控制指令进行修正，实现履带车辆精确转向。
[0006] 本发明的目的是采用下述技术方案实现的：
[0007] -种机电复合传动装置转向控制指令修正方法，其改进之处在于，包括：
[0008] 确定履带车辆理论转向半径；
[0009] 确定履带车辆的转向角速度修正系数和转向半径修正系数；
[0010]对履带车辆的机电复合传动装置中传动控制器发送的转向控制指令进行修正。 [0011]优选的，所述机电复合传动装置为双侧电机结构或横轴式结构。
[0012]进一步的，若所述机电复合传动装置为双侧电机结构，则按下式（1)确定考虑履带 打滑且未考虑转速限幅的机电复合传动装置中传动控制器发送的转速控制指令修正值：
(1)
[0014]式（1)中，m为未考虑履带打滑和限幅的机电复合传动装置中传动控制器发送至 左侧电机的转速控制指令，Π2为未考虑履带打滑和限幅的机电复合传动装置中传动控制器 发送至右侧电机的转速控制指令，fR为转向半径修正系数，为转向角速度修正系数，< 为 考虑履带打滑且未考虑限幅的机电复合传动装置中传动控制器发送至左侧电机的转速控 制指令修正值，《【为考虑履带打滑且未考虑限幅的机电复合传动装置中传动控制器发送至 右侧电机的转速控制指令修正值；
[0015]按下式(2)确定同时考虑履带打滑和限幅的机电复合传动装置中传动控制器发送 的转速控制指令修正值：
(2)
[0017] 式⑵中，同时考虑履带打滑和限幅的机电复合传动装置中传动控制器发 送至左侧电机的转速控制指令修正值，η2?η为同时考虑履带打滑和限幅的机电复合传动装 置中传动控制器发送至右侧电机的转速控制指令修正值，rw x为左侧电机和右侧电机的最 高转速。
[0018] 进一步的，若所述机电复合传动装置为横轴式结构，则按下式(3)确定考虑履带打 滑且未考虑转速限幅的机电复合传动装置中传动控制器发送的转速控制指令修正值：
(!)
[0020] 式(3)中，nz为未考虑履带打滑和限幅的机电复合传动装置中传动控制器发送至 直驶电机的转速控制指令，n s为未考虑履带打滑和限幅的机电复合传动装置中传动控制器 发送至转向电机的转速控制指令，《=为考虑履带打滑且未考虑限幅的机电复合传动装置中 传动控制器发送至直驶电机的转速控制指令修正值，< 为考虑履带打滑且未考虑限幅的机 电复合传动装置中传动控制器发送至转向电机的转速控制指令修正值，fR为转向半径修正 系数，为转向角速度修正系数；
[0021] 按下式(4)确定同时考虑履带打滑和限幅的机电复合传动装置中传动控制器发送 的转速控制指令修正值：
(4)
[0023]式(4)中，1^。"为同时考虑履带打滑和限幅的机电复合传动装置中传动控制器发 送至直驶电机的转速控制指令修正值，η_η为同时考虑履带打滑和限幅的机电复合传动装 置中传动控制器发送至转向电机的转速控制指令修正值，n zmax为直驶电机的最高转速，nsmax 为转向电机的最高转速。
[0024]优选的，按下式(5)确定履带车辆理论转向半径Rt: (5)
[0026] 式(5)中，B为履带中心距，Kv为履带车辆高速侧电机与低速侧电机的转速比；
[0027] 其中，所述履带车辆高速侧电机与低速侧电机的转速比Κν的计算公式为：
广6)
[0029]式(6)中，若所述机电复合传动装置为双侧电机结构，则Ω :为机电复合传动装置 中左侧电机输出转速，Ω 2为机电复合传动装置中右侧电机输出转速，其计算公式为：
(7)
[0031 ]式(7)中，ib为机电复合传动装置中左侧电机或左侧电机的传动比，所述双侧电机 结构无功率親合机构，则gi( · )=m，g2( · )=n2，kd为功率親合机构的行星排参数，m为未 考虑履带打滑和限幅的机电复合传动装置中传动控制器发送至左侧电机的转速控制指令， m为考虑履带打滑和限幅的机电复合传动装置中传动控制器发送至右侧电机的转速控制 指令；
[0032]若所述机电复合传动装置为横轴式结构，则Ω:机电复合传动装置中直驶电机输 出转速，Ω2为机电复合传动装置中转向电机输出转速，其计算公式为：
(δ)
[0034] 式(8)中，ηζ为未考虑履带打滑和限幅的机电复合传动装置中传动控制器发送至 直驶电机的转速控制指令，n s为未考虑履带打滑和限幅的机电复合传动装置中传动控制器 发送至转向电机的转速控制指令，kh为机电复合传动装置中左侧汇流排或右侧汇流排的行 星排参数，i bz为机电复合传动装置中直驶电机的传动比。
[0035] 优选的，按下式(9)确定履带瞬时转向中心横向相对偏移量si和S2:
[0037] 式(9)中，f为滚动阻力系数，μ为履带与地面的摩擦系数，A = L/B为履带接地段长 度L与履带中心距Β之比；
[0038] 按下式(10)确定履带车辆的转向角速度修正系数fu和转向半径修正系数fR: (10)
[0040]式(10)中，Kv为履带车辆高速侧电机与低速侧电机的转速比。
[00411本发明的有益效果：
[0042]与现有技术相比较，本发明提供了一种机电复合传动装置转向控制指令修正方 法，利用转向角速度修正系数和转向半径修正系数对机电复合传动装置驱动电机的转速控 制指令进行修正，抵消履带打滑对车辆运动的影响，实现履带车辆的精确转向控制。
【附图说明】
[0043] 图1是本发明实施例中机电复合传动装置的双侧电机结构示意图；
[0044] 图2是本发明实施例中机电复合传动装置的横轴式结构示意图；
[0045] 图3是本发明提供的一种机电复合传动装置转向控制指令修正方法流程图；
[0046] 图4是本发明实施例中机电复合传动装置的双侧电机结构的功率耦合机构的结构 示意图。
【具体实施方式】
[0047] 下面结合附图对本发明的【具体实施方式】作详细说明。
[0048] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例 中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是 本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员 在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0049] 本发明提供的一种机电复合传动装置转向控制指令修正方法，如图3所示，包括：
[0050] 101.确定履带车辆理论转向半径
[0051] 102.确定履带车辆的转向角速度修正系数和转向半径修正系数；
[0052] 103.对履带车辆的机电复合传动装置中传动控制器发送的转向控制指令进行修 正。
[0053]其中，所述机电复合传动装置为双侧电机结构或横轴式结构。
[0054]具体的，若所述机电复合传动装置为双侧电机结构，则按下式（1)确定考虑履带打 滑且未考虑转速限幅的机电复合传动装置中传动控制器发送的转速控制指令修正值：
(1)
[0056]式（1)中，m为未考虑履带打滑和限幅的机电复合传动装置中传动控制器发送至 左侧电机的转速控制指令，n2为未考虑履带打滑和限幅的机电复合传动装置中传动控制器 发送至右侧电机的转速控制指令，f R为转向半径修正系数，为转向角速度修正系数，<为 考虑履带打滑且未考虑限幅的机电复合传动装置中传动控制器发送至左侧电机的转速控 制指令修正值，< 为考虑履带打滑且未考虑限幅的机电复合传动装置中传动控制器发送至 右侧电机的转速控制指令修正值；
[0057]按下式(2)确定同时考虑履带打滑和限幅的机电复合传动装置中传动控制器发送 的转速控制指令修正值：
(2)
[0059]式(2)中，ιη。％*同时考虑履带打滑和限幅的机电复合传动装置中传动控制器发 送至左侧电机的转速控制指令修正值，η2?η为同时考虑履带打滑和限幅的机电复合传动装 置中传动控制器发送至右侧电机的转速控制指令修正值，rw x为左侧电机和右侧电机的最 高转速。
[0060]若所述机电复合传动装置为横轴式结构，则按下式(3)确定考虑履带打滑且未考 虑转速限幅的机电复合传动装置中传动控制器发送的转速控制指令修正值：
Cl)
[0062] 式(3)中，nz为未考虑履带打滑和限幅的机电复合传动装置中传动控制器发送至 直驶电机的转速控制指令，n s为未考虑履带打滑和限幅的机电复合传动装置中传动控制器 发送至转向电机的转速控制指令，< 为考虑履带打滑且未考虑限幅的机电复合传动装置中 传动控制器发送至直驶电机的转速控制指令修正值，'为考虑履带打滑且未考虑限幅的机 电复合传动装置中传动控制器发送至转向电机的转速控制指令修正值，f R为转向半径修正 系数，为转向角速度修正系数；
[0063] 按下式(4)确定同时考虑履带打滑和限幅的机电复合传动装置中传动控制器发送 的转速控制指令修正值：
(4)
[0065] 式(4)中，同时考虑履带打滑和限幅的机电复合传动装置中传动控制器发 送至直驶电机的转速控制指令修正值，η_η为同时考虑履带打滑和限幅的机电复合传动装 置中传动控制器发送至转向电机的转速控制指令修正值，n zmax为直驶电机的最高转速，nsmax 为转向电机的最高转速。
[0066] 进一步的，在同时考虑履带打滑和限幅的机电复合传动装置中传动控制器发送的 转速控制指令修正值之前，需按下式(5)确定履带车辆理论转向半径Rt: (5)
[0068] 式(5)中，B为履带中心距，Kv为履带车辆高速侧电机与低速侧电机的转速比；
[0069] 其中，所述履带车辆高速侧电机与低速侧电机的转速比Κν的计算公式为： (6) \
1 ，
[0071]式(6)中，若所述机电复合传动装置为双侧电机结构，则Ω :为机电复合传动装置 中左侧电机输出转速，Ω 2为机电复合传动装置中右侧电机输出转速，其计算公式为：
(7)
[0073 ]式(7)中，ib为机电复合传动装置中左侧电机或左侧电机的传动比，所述双侧电机 结构无功率親合机构，则gi( · )=m，g2( · )=n2，kd为功率親合机构的行星排参数，m为未 考虑履带打滑和限幅的机电复合传动装置中传动控制器发送至左侧电机的转速控制指令， m为考虑履带打滑和限幅的机电复合传动装置中传动控制器发送至右侧电机的转速控制 指令；
[0074]其中，若所述双侧电机结构包括功率耦合机构，则根据行星排三元件的转速关系 式及各行星排之间的连接方式确定gl和g2，例如:功率耦合机构的结构如图4所示，则函数81 和g2的具体形式为：
[0076]式中 χι = ηι，χ2 = η2;
[0077 ]则具有该结构功率親合机构的双侧电机式机电复合传动装置输出端转速为：
[0079]若所述机电复合传动装置为横轴式结构，则Ω:机电复合传动装置中直驶电机输 出转速，Ω2为机电复合传动装置中转向电机输出转速，其计算公式为：
(8)
[0081]式(8)中，ηζ为未考虑履带打滑和限幅的机电复合传动装置中传动控制器发送至 直驶电机的转速控制指令，ns为未考虑履带打滑和限幅的机电复合传动装置中传动控制器 发送至转向电机的转速控制指令，k h为机电复合传动装置中左侧汇流排或右侧汇流排的行 星排参数，ibz为机电复合传动装置中直驶电机的传动比。
[0082]按下式(9)确定履带瞬时转向中心横向相对偏移量81和82:
[0084] 式(9)中，f为滚动阻力系数，μ为履带与地面的摩擦系数，A = L/B为履带接地段长 度L与履带中心距Β之比；
[0085] 按下式(10)确定履带车辆的转向角速度修正系数fu和转向半径修正系数fR:
[0087] 式(10)中，Kv为履带车辆高速侧电机与低速侧电机的转速比。
[0088] 其中，所述履带车辆高速侧电机与低速侧电机的转速比Κν还可以利用下述公式进 行计算：
[0090] 本发明提供的实施例中，可以将履带车辆理论转向半径Rt进行离散化，即Rt = 0.5， 0.6，0.7，…，149.9，150，然后利用公式（10)计算出车辆的各理论转向半径对应的履带车辆 的转向角速度修正系数和转向半径修正系数f R，制定各履带车辆理论转向半径对应的履 带车辆的转向角速度修正系数和转向半径修正系数fR表格，在车辆转向过程中，采用查 表的方式，根据理论转向半径Rt查表得到转向角速度修正系数和转向半径修正系数f R。
[0091] 最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽 管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解:依然 可以对本发明的【具体实施方式】进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何 修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。
【主权项】
1. 一种机电复合传动装置转向控制指令修正方法，其特征在于，所述方法包括： 确定履带车辆理论转向半径； 确定履带车辆的转向角速度修正系数和转向半径修正系数； 对履带车辆的机电复合传动装置中传动控制器发送的转向控制指令进行修正。2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述机电复合传动装置为双侧电机结构或横 轴式结构。3. 如权利要求2所述的方法，其特征在于，若所述机电复合传动装置为双侧电机结构， 则按下式（1)确定考虑履带打滑且未考虑转速限幅的机电复合传动装置中传动控制器发送 的转速控制指令修正值：(1) 式(1)中，m为未考虑履带打滑和限幅的机电复合传动装置中传动控制器发送至左侧电 机的转速控制指令，Π 2为未考虑履带打滑和限幅的机电复合传动装置中传动控制器发送至 右侧电机的转速控制指令，fR为转向半径修正系数，f。为转向角速度修正系数，为考虑履 带打滑且未考虑限幅的机电复合传动装置中传动控制器发送至左侧电机的转速控制指令 修正值，苗为考虑履带打滑且未考虑限幅的机电复合传动装置中传动控制器发送至右侧电 机的转速控制指令修正值； 按下式(2)确定同时考虑履带打滑和限幅的机电复合传动装置中传动控制器发送的转 速控制指令修正值：巧) 式(2)中，mcnn为同时考虑履带打滑和限幅的机电复合传动装置中传动控制器发送至左 侧电机的转速控制指令修正值，m。。。为同时考虑履带打滑和限幅的机电复合传动装置中传 动控制器发送至右侧电机的转速控制指令修正值，nmax为左侧电机和右侧电机的最高转速。4. 如权利要求2所述的方法，其特征在于，若所述机电复合传动装置为横轴式结构，贝U 按下式(3)确定考虑履带打滑且未考虑转速限幅的机电复合传动装置中传动控制器发送的 转速控制指令修正值：(3) 式(3)中，nz为未考虑履带打滑和限幅的机电复合传动装置中传动控制器发送至直驶电 机的转速控制指令，ns为未考虑履带打滑和限幅的机电复合传动装置中传动控制器发送至 转向电机的转速控制指令，考虑履带打滑且未考虑限幅的机电复合传动装置中传动控 制器发送至直驶电机的转速控制指令修正值，^为考虑履带打滑且未考虑限幅的机电复合 传动装置中传动控制器发送至转向电机的转速控制指令修正值，fR为转向半径修正系数， f。为转向角速度修正系数； 按下式(4)确定同时考虑履带打滑和限幅的机电复合传动装置中传动控制器发送的转 速控制指令修正值：(4) 式(4)中，nzcnn为同时考虑履带打滑和限幅的机电复合传动装置中传动控制器发送至直 驶电机的转速控制指令修正值，nsc。。为同时考虑履带打滑和限幅的机电复合传动装置中传 动控制器发送至转向电机的转速控制指令修正值，Πζ max为直驶电机的最高转速，ns max为转 向电机的最高转速。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，按下式巧)确定履带车辆理论转向半径Rt:(占.) 式巧）中，B为履带中屯、距，Κν为履带车辆高速侧电机与低速侧电机的转速比； 其中，所述履带车辆高速侧电机与低速侧电机的转速比Κν的计算公式为：(的 式(6)中，若所述机电复合传动装置为双侧电机结构，则Ω 1为机电复合传动装置中左侧 电机输出转速，Ω 2为机电复合传动装置中右侧电机输出转速，其计算公式为：C7) 式(7)中，ib为机电复合传动装置中左侧电机或左侧电机的传动比，所述双侧电机结构 无功率禪合机构，则gi( · )=m，g2( · )=n2，kd为功率禪合机构的行星排参数，ni为未考虑 履带打滑和限幅的机电复合传动装置中传动控制器发送至左侧电机的转速控制指令，Π 2为 考虑履带打滑和限幅的机电复合传动装置中传动控制器发送至右侧电机的转速控制指令； 若所述机电复合传动装置为横轴式结构，则Ωι机电复合传动装置中直驶电机输出转 速，Ω 2为机电复合传动装置中转向电机输出转速，其计算公式为：(致） 式(8)中，nz为未考虑履带打滑和限幅的机电复合传动装置中传动控制器发送至直驶电 机的转速控制指令，ns为未考虑履带打滑和限幅的机电复合传动装置中传动控制器发送至 转向电机的转速控制指令，kh为机电复合传动装置中左侧汇流排或右侧汇流排的行星排参 数，ibz为机电复合传动装置中直驶电机的传动比。6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，按下式(9)确定履带瞬时转向中屯、横向相对 偏移量S1和S2 :式(9)中，f为滚动阻力系数，μ为履带与地面的摩擦系数，λ = ?7Β为履带接地段长度L与 履带中屯、距Β之比； 按下式(10)确定履带车辆的转向角速度修正系数f。和转向半径修正系数fR:(说） 式(10)中，Κν为履带车辆高速侧电机与低速侧电机的转速比。
【文档编号】B62D11/00GK106080769SQ201610499652
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月29日
【发明人】袁艺, 毛明, 陈泳丹, 刘翼, 盖江涛, 帅志斌, 薛天扬, 曾根, 韩政达, 马长军
【申请人】中国北方车辆研究所