电控液压转向系统、汽车起重机、电控液压转向控制方法与流程

本发明涉及工程专用车辆控制领域，具体而言，涉及一种电控液压转向系统、汽车起重机、电控液压转向控制方法。

背景技术：

目前，相关技术中为满足全地面汽车起重机多车桥多模转向，通常需要采用电控液压转向系统，传统的拉杆传动机构已无法满足要求。

在上述电控液压转向系统对全地面汽车起重机进行控制的过程中，各车轮理论转角由阿克曼原理确定。在转向过程中各车轮垂直延长线相交于转向中心。在从全地面汽车起重机设置的多个车桥中，车身前半部分相邻车桥通过拉杆机械连接实现同步转动，同一车桥左右两侧车轮通过转向梯形机构实现同步转动。车身后半部分相邻车桥左侧车轮采用电控液压转向系统控制，实现同步转动。另外，通过在实现转向功能的车桥左侧安装角度传感器，来检测该车轮绕主销转动角度。由油缸推动转向车桥的车轮转动。

考虑到控制误差是不可避免的，根据汽车的实际使用工况对车轮转角误差的设计要求，在汽车行驶过程中，小转角使用频率较高，而大转角使用频率较小，因此在最常用的小转角范围转角误差应尽量减少，以降低高速行驶时轮胎的磨损，而在不常用的大转角范围则可以适当放宽转角的误差。

针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现要素：

本发明至少部分实施例提供了一种电控液压转向系统、汽车起重机、电控液压转向控制方法，以至少解决相关技术中所提供的多车桥转向大型工程专用车辆各车轮转角协调方式在常用的小转角行驶时，误差较大，易加速轮胎磨损的技术问题。

根据本发明其中一实施例，提供了一种电控液压转向系统，包括：控制器和从车头至车尾的方向上依次设置的多个车桥，其中，多个车桥中的第一车桥以及至少一个第二车桥的助力油缸两端安装有长度传感器，第一车桥为距离车头最近的用于引导车辆转向的车桥，至少一个第二车桥是在第一车桥引导下具有转向功能的车桥，长度传感器用于感知第一车桥的助力油缸的长度变化，控制器用于根据长度变化同步调整至少一个第二车桥的助力油缸的长度。

可选地，上述系统还包括：电液比例阀；电液比例阀用于在控制器的控制下通过控制助力油缸的伸缩，调整至少一个第二车桥的助力油缸的长度。

可选地，第一车桥以及至少一个第二车桥中任一车桥均包括：车轴、转向梯形臂、助力油缸和油缸支座，其中，车轴分别与转向梯形臂和油缸支座相连接，助力油缸的第一油缸铰点设置在转向梯形臂上、助力油缸的第二油缸铰点设置在油缸支座上，在第一油缸铰点和第二油缸铰点处设置有长度传感器。

可选地，控制器，用于将第一车桥的助力油缸的当前长度设置为目标值以及至少一个第二车桥的助力油缸的当前长度为检测值，并根据目标值与检测值的差值绝对值控制电液比例阀调整至少一个第二车桥的助力油缸的当前长度，直至各个转向车桥上的车轮转角同步。

根据本发明其中一实施例，还提供了一种汽车起重机，包括：上述电控液压转向系统。

根据本发明其中一实施例，还提供了一种电控液压转向控制方法，该方法应用于上述电控液压转向系统，该方法包括：

获取第一车桥的助力油缸的当前长度；以第一车桥的助力油缸的当前长度为基准，调节至少一个第二车桥的助力油缸的长度，以使各个转向车桥上的车轮转角同步。

可选地，获取第一车桥的助力油缸的当前长度包括：通过第一车桥的助力油缸两端安装的长度传感器感知第一车桥的助力油缸的长度变化，得到第一车桥的助力油缸的初始长度；根据第一长度与第二长度调节第一车桥的助力油缸的初始长度，得到第一车桥的助力油缸的当前长度，其中，第一长度为第一车桥的助力油缸的第一油缸铰点与主销旋转中心之间的长度，第二长度为第一车桥的助力油缸的第二油缸铰点与主销旋转中心之间的长度。

可选地，根据第一长度与第二长度调节第一车桥的助力油缸的初始长度，得到第一车桥的助力油缸的当前长度包括：获取第一长度、第二长度以及车轮转角的初始值；利用第一长度、第二长度以及车轮转角的初始值计算第一车桥的助力油缸的当前长度。

可选地，以第一车桥的助力油缸的当前长度为基准，调节至少一个第二车桥的助力油缸的长度，以使各个车桥上的车轮转角同步包括：将第一车桥的助力油缸的当前长度设置为目标值；检测步骤，通过至少一个第二车桥的助力油缸两端安装的长度传感器感知至少一个第二车桥的助力油缸的长度变化，得到至少一个第二车桥的助力油缸的当前长度；比较步骤，比较至少一个第二车桥的助力油缸的当前长度是否与第一车桥的助力油缸的当前长度趋于一致；如果是，则停止调节，如果否，则继续执行控制步骤；控制步骤，控制电液比例阀调整至少一个第二车桥的助力油缸的长度，返回检测步骤。

根据本发明其中一实施例，还提供了一种电控液压转向控制装置，该装置应用于上述电控液压转向系统，该装置包括：

获取模块，用于获取第一车桥的助力油缸的当前长度；调节模块，用于以第一车桥的助力油缸的当前长度为基准，调节至少一个第二车桥的助力油缸的长度，以使各个转向车桥上的车轮转角同步。

可选地，获取模块包括：感应单元，用于通过第一车桥的助力油缸两端安装的长度传感器感知第一车桥的助力油缸的长度变化，得到第一车桥的助力油缸的初始长度；计算单元，用于根据第一长度与第二长度调节第一车桥的助力油缸的初始长度，得到第一车桥的助力油缸的当前长度，其中，第一长度为第一车桥的助力油缸的第一油缸铰点与主销旋转中心之间的长度，第二长度为第一车桥的助力油缸的第二油缸铰点与主销旋转中心之间的长度。

可选地，计算单元包括：获取子单元，用于获取第一长度、第二长度以及车轮转角的初始值；计算子单元，用于利用第一长度、第二长度以及车轮转角的初始值计算第一车桥的助力油缸的当前长度。

可选地，调节模块包括：设置单元，用于将第一车桥的助力油缸的当前长度设置为目标值；检测单元，用于通过至少一个第二车桥的助力油缸两端安装的长度传感器感知至少一个第二车桥的助力油缸的长度变化，得到至少一个第二车桥的助力油缸的当前长度；比较单元，用于比较至少一个第二车桥的助力油缸的当前长度是否与第一车桥的助力油缸的当前长度趋于一致；如果是，则停止调节，如果否，则转到控制单元；控制单元，用于控制电液比例阀调整至少一个第二车桥的助力油缸的长度，返回检测单元。

在本发明至少部分实施例中，采用获取第一车桥的助力油缸的当前长度的方式，通过以第一车桥的助力油缸的当前长度为基准，调节至少一个第二车桥的助力油缸的长度，以使各个转向车桥上的车轮转角同步，达到了通过长度传感器获取到的长度数值可换算成角度数值，从而实现各转向车轮转角满足阿克曼原理的目的，从而实现了成本低、可靠性强、控制精度高的技术效果，进而解决了相关技术中所提供的多车桥转向大型工程专用车辆各车轮转角协调方式在常用的小转角行驶时，误差较大，易加速轮胎磨损的技术问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明其中一可选实施例的车桥局部结构示意图；

图2是根据本发明其中一实施例的电控液压转向控制方法的流程图；

图3是根据本发明其中一实施例的电控液压转向控制装置的结构框图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，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他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

根据本发明其中一实施例，提供了一种电控液压转向系统的实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

该系统实施例可以在汽车起重机中执行。该电控液压转向系统包括：控制器和从车头至车尾的方向上依次设置的多个车桥，其中，多个车桥中的第一车桥以及至少一个第二车桥的助力油缸两端安装有长度传感器，第一车桥为距离车头最近的用于引导车辆转向的车桥，至少一个第二车桥是在第一车桥引导下具有转向功能的车桥，长度传感器用于感知第一车桥的助力油缸的长度变化，控制器用于根据长度变化同步调整至少一个第二车桥的助力油缸的长度。

在电控液压转向系统中，将角度传感器更换为安装在助力油缸两端的长度传感器。角度传感器安装后中心须与主销中心同轴，制造精度要求高；而长度传感器的安装只需确定两点位置。另外，采用角度传感器对角度协调的控制误差不随转角位置变化；然而，采用长度传感器控制的长度误差，在车辆处于直线行驶或小转角状态对转角的影响不灵敏，更适合车辆转向系统的要求。通过长度传感器获取到的长度数值可换算成角度数值，从而实现各车轮转角满足阿克曼原理。考虑到系统控制的长度误差不可避免，通过设计各铰接点位置，实现在车辆直行或小转角状态长度误差对角度的灵敏度低，更好地满足车辆实际工况的需求。

可选地，上述系统还包括：电液比例阀；电液比例阀用于在控制器的控制下通过控制助力油缸的伸缩，调整至少一个第二车桥的助力油缸的长度。

可选地，图1是根据本发明其中一可选实施例的车桥局部结构示意图，如图1所示，第一车桥以及至少一个第二车桥中任一车桥均包括：车轴1、转向梯形臂2、助力油缸3和油缸支座4，其中，车轴分别与转向梯形臂和油缸支座相连接，助力油缸的第一油缸铰点设置在转向梯形臂上、助力油缸的第二油缸铰点设置在油缸支座上，在第一油缸铰点和第二油缸铰点处设置有长度传感器。另外，o为主销旋转中心。a为油缸铰点至主销旋转中心的距离。b为转向梯形臂上油缸铰点至主销旋转中心的距离。c为转向梯形臂上油缸铰点至油缸支座铰点的距离，即油缸的长度。β为车轮转角的初始位置，在该初始值上的变化量即车轮转角。θ为梯形臂油缸铰点和主销中心地连线与油缸中心线夹角。

由上图可知a，b，c组成封闭三角形。

由余弦定理可以得到：cosβ＝(a^2+b^2-c^2)/(2*a*b)；

β＝arccos[(a^2+b^2-c^2)/(2*a*b)]；

那么通过上述公式还可以进一步计算得到：

其中，表示c值变化对β值影响的灵敏度。然后，再对函数进行分析：

变量c理论取值范围(a-b,a+b)，当c＝a-b或c＝a+b时，得到

进一步地，对求导运算，当时，得到：

其中，为最小值。

由此，通过以上分析可以得到如下结论：

当油缸长度即θ＝90°时，控制系统导致的长度误差对车轮转角β影响最小，对β的控制精度最高。转向油缸在实际布置时角度θ设计为90°，车辆处于直线行驶或小转角状态，对油缸长度c的控制误差对角度的影响最小，该状态满足车辆转向系统的要求。

综合上述分析，当设计车车桥转向相关的转向梯形臂油缸球铰安装位置、助力油缸长度、油缸支座位置时，当车轮处于直行状态，各尺寸关系满足：时，长度传感器产生的长度误差对转角影响最小，是满足车辆行驶的最优设计。

可选地，控制器，用于将第一车桥的助力油缸的当前长度设置为目标值以及至少一个第二车桥的助力油缸的当前长度为检测值，并根据目标值与检测值的差值绝对值控制电液比例阀调整至少一个第二车桥的助力油缸的当前长度，直至各个转向车桥上的车轮转角同步。

相关技术中采用角度传感器对角度协调的控制误差不随转角位置变化。与之相比，采用长度传感器控制的长度误差，在车辆处于直线行驶或小转角状态对转角的影响不灵敏，该状态对角度的控制精度高，更适合车辆转向系统的要求。

通过角度传感器更换成安装在油缸两端的长度传感器，在检测到第一车桥的助力油缸的当前长度之后，可以将第一车桥的助力油缸的当前长度设置为目标值。然后再通过将检测到的至少一个第二车桥的助力油缸的当前长度为检测值与目标值进行对比，根据目标值与检测值的差值绝对值控制电液比例阀调整至少一个第二车桥的助力油缸的当前长度，进而由长度与转角的对应关系，使各车桥转角均满足阿克曼原理。

采用长度传感器组成电控液压转向系统，控制各车轮液压助力油缸长度，实现车轮转角同步；控制系统产生的长度误差，在车辆处于直线行驶或小转角状态对转角的影响不灵敏，该状态对角度的控制精度高，更适合车辆转向系统的要求。

在上述电控液压转向系统的运行环境下，本发明其中一实施例还提供了一种电控液压转向控制方法。图2是根据本发明其中一实施例的电控液压转向控制方法的流程图，如图2所示，该方法包括如下步骤：

步骤s22，获取第一车桥的助力油缸的当前长度；

步骤s24，以第一车桥的助力油缸的当前长度为基准，调节至少一个第二车桥的助力油缸的长度，以使各个转向车桥上的车轮转角同步。

通过上述步骤，可以采用获取第一车桥的助力油缸的当前长度的方式，通过以第一车桥的助力油缸的当前长度为基准，调节至少一个第二车桥的助力油缸的长度，以使各个转向车桥上的车轮转角同步，达到了通过长度传感器获取到的长度数值可换算成角度数值，从而实现各车轮转角满足阿克曼原理的目的，从而实现了成本低、可靠性强、控制精度高的技术效果，进而解决了相关技术中所提供的多车桥转向大型工程专用车辆各车轮转角协调方式在常用的小转角行驶时，误差较大，易加速轮胎磨损的技术问题。

可选地，在步骤s22中，获取第一车桥的助力油缸的当前长度可以包括以下执行步骤：

步骤s221，通过第一车桥的助力油缸两端安装的长度传感器感知第一车桥的助力油缸的长度变化，得到第一车桥的助力油缸的初始长度；

步骤s222，根据第一长度与第二长度调节第一车桥的助力油缸的初始长度，得到第一车桥的助力油缸的当前长度，其中，第一长度为第一车桥的助力油缸的第一油缸铰点与主销旋转中心之间的长度，第二长度为第一车桥的助力油缸的第二油缸铰点与主销旋转中心之间的长度。

由图1可知a(即上述第一长度)，b(即上述第二长度)，c(即上述第一车桥的助力油缸的长度)组成封闭三角形。由于a和b在出厂设置时已经确定，在通常情况下不会发生更改，因此，只需要通过a和b以及a与b之间的夹角β来计算c的取值即可。

由余弦定理可以得到：cosβ＝(a^2+b^2-c^2)/(2*a*b)；

β＝arccos[(a^2+b^2-c^2)/(2*a*b)]；

那么通过上述公式还可以进一步计算得到：

其中，表示c值变化对β值影响的灵敏度。然后，再对函数进行分析：

变量c理论取值范围(a-b,a+b)，当c＝a-b或c＝a+b时，得到

进一步地，对求导运算，当时，得到：

其中，为最小值。

可选地，在步骤s222中，根据第一长度与第二长度调节第一车桥的助力油缸的初始长度，得到第一车桥的助力油缸的当前长度可以包括以下执行步骤：

步骤s2221，获取第一长度、第二长度以及车轮转角的初始值；

步骤s2222，利用第一长度、第二长度以及车轮转角的初始值计算第一车桥的助力油缸的当前长度。

如上述图1所示，当油缸长度即θ＝90°时，控制系统导致的长度误差对车轮转角β影响最小，对β的控制精度最高。转向油缸在实际布置时角度θ设计为90°，车辆处于直线行驶或小转角状态，对油缸长度c的控制误差对角度的影响最小，该状态满足车辆转向系统的要求。因此，当设计车车桥转向相关的转向梯形臂油缸球铰安装位置、助力油缸长度、油缸支座位置时，当车轮处于直行状态，各尺寸关系满足：时，长度传感器产生的长度误差对转角影响最小，是满足车辆行驶的最优设计。

可选地，在步骤s24中，以第一车桥的助力油缸的当前长度为基准，调节至少一个第二车桥的助力油缸的长度，以使各个车桥上的车轮转角同步可以包括以下执行步骤：

步骤s241，将第一车桥的助力油缸的当前长度设置为目标值；

步骤s242，通过至少一个第二车桥的助力油缸两端安装的长度传感器感知至少一个第二车桥的助力油缸的长度变化，得到至少一个第二车桥的助力油缸的当前长度；

步骤s243，比较至少一个第二车桥的助力油缸的当前长度是否与第一车桥的助力油缸的当前长度趋于一致；如果是，则停止调节，如果否，则继续执行步骤s244；

步骤s244，控制电液比例阀调整至少一个第二车桥的助力油缸的长度，返回步骤s242。

在通过第一车桥的助力油缸两端安装的长度传感器感知第一车桥的助力油缸的长度变化，得到第一车桥的助力油缸的初始长度并通过调节油缸长度，以使长度误差对车轮转角β影响最小之后，还需要进一步通过至少一个第二车桥的助力油缸两端安装的长度传感器感知至少一个第二车桥的助力油缸的长度变化，得到至少一个第二车桥的助力油缸的当前长度。其次，再通过比较至少一个第二车桥的助力油缸的当前长度是否与第一车桥的助力油缸的当前长度趋于一致来确定是否需要控制电液比例阀调整至少一个第二车桥的助力油缸的长度。如果需要，则控制电液比例阀调整至少一个第二车桥的助力油缸的长度。然后，再通过比较至少一个第二车桥的助力油缸的当前长度是否与第一车桥的助力油缸的当前长度趋于一致来确定是否需要控制电液比例阀调整至少一个第二车桥的助力油缸的长度，直至各个车桥上的车轮转角同步。

在上述电控液压转向系统的运行环境下，本发明其中一实施例还提供了一种电控液压转向控制装置。图3是根据本发明其中一实施例的电控液压转向控制装置的结构框图，如图3所示，该装置包括：获取模块10，用于获取第一车桥的助力油缸的当前长度；调节模块20，用于以第一车桥的助力油缸的当前长度为基准，调节至少一个第二车桥的助力油缸的长度，以使各个转向车桥上的车轮转角同步。

可选地，获取模块10包括：感应单元(图中未示出)，用于通过第一车桥的助力油缸两端安装的长度传感器感知第一车桥的助力油缸的长度变化，得到第一车桥的助力油缸的初始长度；计算单元(图中未示出)，用于根据第一长度与第二长度调节第一车桥的助力油缸的初始长度，得到第一车桥的助力油缸的当前长度，其中，第一长度为第一车桥的助力油缸的第一油缸铰点与主销旋转中心之间的长度，第二长度为第一车桥的助力油缸的第二油缸铰点与主销旋转中心之间的长度。

可选地，计算单元(图中未示出)包括：获取子单元(图中未示出)，用于获取第一长度、第二长度以及车轮转角的初始值；计算子单元(图中未示出)，用于利用第一长度、第二长度以及车轮转角的初始值计算第一车桥的助力油缸的当前长度。

可选地，调节模块20包括：设置单元(图中未示出)，用于将第一车桥的助力油缸的当前长度设置为目标值；检测单元(图中未示出)，用于通过至少一个第二车桥的助力油缸两端安装的长度传感器感知至少一个第二车桥的助力油缸的长度变化，得到至少一个第二车桥的助力油缸的当前长度；比较单元(图中未示出)，用于比较至少一个第二车桥的助力油缸的当前长度是否与第一车桥的助力油缸的当前长度趋于一致；如果是，则停止调节，如果否，则转到控制单元；控制单元(图中未示出)，用于控制电液比例阀调整至少一个第二车桥的助力油缸的长度，返回检测单元。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。