CN105946622A - 行走控制***、控制***及双驱电动车辆 - Google Patents

行走控制***、控制***及双驱电动车辆 Download PDF

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Abstract

本发明涉及双驱电动车辆技术领域，涉及一种行走控制***、控制***及双驱电动车辆。其包括控制单元、用于向控制单元输入行走给定值的行走操作单元、作为行走控制对象的第一行走电机和第二行走电机、用于检测第一行走电机输出量的第一检测单元和用于检测第二行走电机输出量的第二检测单元，第一行走电机和第一检测单元、第二行走电机和第二检测单元均与控制单元构成闭环。本发明能够较佳地对双驱电动车辆进行差速控制。

Description

行走控制***、控制***及双驱电动车辆
技术领域
本发明涉及双驱电动车辆技术领域，具体地说，涉及一种行走控制***、控制***及双驱电动车辆。
背景技术
目前，电动车辆在双驱动直流电机的***应用上，仍旧采用传统的开环控制。由于开环控制存在控制精度低、易受外界干扰、输出一旦出现误差无法补偿等缺陷，因而不能够较好的适用于高精度操作环境中。在应用于如电动车辆这类安全标准较高的行业时，开环***虽然能够省去反馈***，但是其对电器元件具备较高敏感特性的需求，导致了对相关元器件质量要求的提高，无形中反而增加了制造成本且具有不稳定性。同时，在对于需要进行差速控制的情况下，开环***不能较为有效精准的实现。另一方面，目前电动车辆领域，在双驱动的前提下，采用的转向方式基本以液压转向和万向轮转向为主。其中，液压转向需要增加液压***，相对成本较高；虽然万向轮转向的成本较低廉，但是转向舒适度低，损耗快，后期维护成本高。
发明内容
为了能够克服现有技术的某种或某些缺陷，本发明提供了一种双驱电动车辆行走控制***。
根据本发明的双驱电动车辆行走控制***，其包括控制单元、用于向控制单元输入行走给定值的行走操作单元、作为行走控制对象的第一行走电机和第二行走电机、用于检测第一行走电机输出量的第一检测单元和用于检测第二行走电机输出量的第二检测单元，第一行走电机和第一检测单元、第二行走电机和第二检测单元均与控制单元构成闭环。
本发明的双驱电动车辆行走控制***中，行走操作单元能够向控制单元发送行走指令，行走指令能够包括行走方向指令和行走速度指令；控制单元接收行走指令后能够生成用于发送给第一行走电机的第一运行信号和用于发送给第二行走电机的第二运行信号，第一行走电机和第二行走电机能够根据接收到的对应运行信号分别改变运行状态(旋转方向和转速)；第一检测单元能够对第一行走电机的运行状态进行检测并生成第一反馈信号，第二检测单元能够对第二行走电机的运行状态进行检测并生成第二反馈信号，控制单元能够根据第一反馈信号和第二反馈信号对应对第一运行信号和第二运行信号进行补偿，从而能够较为精准的对第一行走电机和第二行走电机的运行状态进行控制。
作为优选，第一检测单元、第二检测单元均能够包括霍尔式转速传感器。
本发明的双驱电动车辆控制***中，相对于传统轴承编码器，采用霍尔式转速传感器不会存在因电机自身轴同心问题而导致的一系列问题，如损毁，信号不稳定等；同时，霍尔式转速传感器能够绝缘设计，从而能够较佳的保护自身；因而，采用霍尔式转速传感器不仅能够较佳提高***的稳定性，还能够在一定程度上解决闭环***稳定性不易控制的问题。
作为优选，行走操作单元能够包括霍尔加速器。
本发明的双驱电动车辆控制***中，行走操作单元能够包括霍尔加速器，霍尔加速器能够较佳地输出正向、反向信号以及调速信号，从而便于行走操作单元发出行走指令；相较于传统的电阻式加速器，霍尔加速器在电子结构上无机械损耗，输出的调速信号曲线可编程，能够较佳满足多种需求；另外，采用霍尔加速器的操作方式符合世界范围内大部分标准文件，包括CE等出口认证。
为了能够克服现有技术的某种或某些缺陷，本发明还提供了一种双驱电动车辆行走控制***。
根据本发明的双驱电动车辆控制***，其包括上述任一种行走控制***、用于向控制单元输入转向给定值的转向操作单元、作为转向控制对象的转向电机和用于检测转向电机输出量的第三检测单元，转向电机、第三检测单元和控制单元构成闭环。
本发明的双驱电动车辆控制***中，转向操作单元能够向控制单元发送转向指令，转向指令能够包括转向方向指令和转向角度指令；控制单元接收转向指令后能够产生用于发送给转向电机的转向信号，转向电机能够根据接收到的转向信号产生相应的输出(转向方向和转向角度)；第三检测单元能够对转向电机的输出(转向方向和转向角度)进行检测并生成转向反馈信号，控制单元能够根据转向反馈信号对转向信号进行补偿，从而使得较为精准的对转向电机的输出进行控制。
作为优选，还能够包括转向角零位检测单元，转向角零位检测单元用于在初始状态下向控制单元输入转向角零位信号，以通过调控转向电机输出量使转向电机转向角归零。
本发明的双驱电动车辆控制***中，在初始状态下(***启动时)，控制单元能够根据转向角零位检测单元提供的转向角零位信号，通过控制转向电机的输出使得转向电机转向角归零。
作为优选，转向角零位检测单元能够包括光电开关。
本发明的双驱电动车辆控制***中，能够采用光电开关对转向电机的零位进行定位，相较于传统的机械式开关，光电开关不需要机械接触以及施加任何压力就能工作，有行程开关和微动开关的双重特性，具备稳定性高、响应速度快、使用寿命长等特点。
作为优选，第一检测单元、第二检测单元和第三检测单元均能够包括霍尔式转速传感器。
本发明的双驱电动车辆控制***中，相对于传统轴承编码器，采用霍尔式转速传感器不会存在因电机自身轴同心问题而导致的一系列问题，如损毁，信号不稳定等；同时，霍尔式转速传感器能够绝缘设计，从而能够较佳的保护自身；因而，采用霍尔式转速传感器不仅能够较佳提高***的稳定性，还能够在一定程度上解决闭环***稳定性不易控制的问题。
作为优选，行走操作单元能够包括霍尔加速器。
本发明的双驱电动车辆控制***中，行走操作单元能够包括霍尔加速器，霍尔加速器能够较佳地输出正向、反向信号以及调速信号，从而便于行走操作单元发出行走指令；相较于传统的电阻式加速器，霍尔加速器在电子结构上无机械损耗，输出的调速信号曲线可编程，能够较佳满足多种需求；另外，采用霍尔加速器的操作方式符合世界范围内大部分标准文件，包括CE等出口认证。
作为优选，转向操作单元能够包括差分霍尔传感器。
本发明的双驱电动车辆控制***中，转向操作单元能够包括差分霍尔传感器，差分霍尔传感器的输出方式，能够使得转向操作单元偏离角度和轮子偏离角度1:1同步，且该方式能够输出相反的两个线性信号，该两个信号之和恒定，从而能够较佳地用来确认装置正常工作，并能够根据该两个信号数值的高低变化来确定转向的方向和角度；相较于传统的双联电位器，差分霍尔传感器能提供更稳定和精准的信号，同时不存在机械磨损问题。
作为优选，控制单元能够包括分析模块，分析模块用于对转向给定值进行分析并输出转速控制信号，以调控第一行走电机和第二行走电机的转速输出。
本发明的双驱电动车辆控制***中，分析模块能够对转向给定值进行分析并输出转速控制信号，控制单元能够结合转速控制信号和行走指令对第一行走电机和第二行走电机的运行状态分别进行控制；从而使得在转向时，能够实现第一行走电机和第二行走电机的差速控制，即第一行走电机和第二行走电机能够根据转向角度以不同的转速运转，从而能够稳定舒适地进行转向；另外，还能够实现在转向时对整体速度进行限制，从而能够精准的低速转向。
为了能够克服现有技术的某种或某些缺陷，本发明还提供了一种双驱电动车辆，其包括上述任一种双驱电动车辆行走控制***。
为了能够克服现有技术的某种或某些缺陷，本发明还提供了一种双驱电动车辆，其包括上述任一种双驱电动车辆控制***。
本发明的一种双驱电动车辆，能够克服开环直流双驱***的多项缺点，同时能够较佳地实现差速控制，且生产和维护成本较低。
本发明的一种双驱电动车辆，能够较佳地消除因外部扰动或者控制***内部变化而产生的偏差值，从而能够较佳地对车辆的整体运行状态进行较为稳定、可靠的控制。同时，由于闭环***对于元器件的特性变化不敏感，所以能够更好兼容各种品质的元器件，从而降低元器件成本。另外，由于转向***和运行***能够通过分析模块进行协同，从而在差速控制和转向反馈控制的协同作用下，能够较佳地提高转向的安全性、舒适性及可控性。
本发明的一种双驱电动车辆，通过控制***数学模型的建立和相关参数的调节，能够较佳地协调人、机器、环境三者间的关系，体现了人机工程的核心理念。
附图说明
图1为实施例4中控制***的原理框图；
图2为实施例4中双驱电动车辆的示意图；
图3为实施例4中转向操作单元的工作原理示意图；
图4为实施例4中行走操作单元的工作原理示意图；
图5为实施例4中转向角度与最大行驶速度的关系示意图。
具体实施方式
为进一步了解本发明的内容，结合附图和实施例对本发明作详细描述。应当理解的是，实施例仅仅是对本发明进行解释而并非限定。
实施例1
本实施例提供了一种双驱电动车辆行走控制***，其包括控制单元、用于向控制单元输入行走给定值的行走操作单元、作为行走控制对象的第一行走电机和第二行走电机、用于检测第一行走电机输出量的第一检测单元和用于检测第二行走电机输出量的第二检测单元，第一行走电机和第一检测单元、第二行走电机和第二检测单元均与控制单元构成闭环。
实施例2
本实施例提供了一种双驱电动车辆控制***，其包括实施例1中的行走控制***、用于向控制单元输入转向给定值的转向操作单元、作为转向控制对象的转向电机和用于检测转向电机输出量的第三检测单元，转向电机、第三检测单元和控制单元构成闭环。
实施例3
本实施例提供了一种双驱电动车辆，其包括实施例1中的行走控制***。
实施例4
本实施例提供了一种双驱电动车辆，其包括实施例2中的控制***。
如图1所示，该控制***包括控制单元7、用于向控制单元7输入行走给定值的行走操作单元、用于向控制单元7输入转向给定值的转向操作单元、作为行走控制对象的第一行走电机1和第二行走电机4、作为转向控制对象的转向电机、用于检测第一行走电机1输出量的第一检测单元和用于检测第二行走电机4输出量的第二检测单元和用于检测转向电机输出量的第三检测单元。第一行走电机1和第一检测单元、第二行走电机4和第二检测单元均与控制单元7构成闭环，转向电机8、第三检测单元和控制单元7构成闭环。
该控制***还包括转向角零位检测单元，转向角零位检测单元用于在初始状态下向控制单元7输入转向角零位信号，以通过调控转向电机8输出量使转向电机8转向角归零。
控制单元7包括分析模块，分析模块用于对转向给定值进行分析并输出转速控制信号，以调控第一行走电机1和第二行走电机4的转速输出。
本实施例中，转向角零位检测单元包括光电开关10，第一检测单元、第二检测单元和第三检测单元均包括霍尔式转速传感器，行走操作单元包括霍尔加速器6，转向操作单元包括差分霍尔传感器5。
如图2所示，本实施例中的双驱电动车辆包括车体，转向操作单元和行走操作单元均设于车体处，差分霍尔传感器5设于转向操作单元处，霍尔加速器6设于行走操作单元处。
车体包括车底座200，控制单元7、第一行走电机1、第二行走电机4和转向电机8均设于车底座200处，第一行走电机1处设有第一霍尔式转速传感器2(对应第一检测单元)，第二行走电机4处设有第二霍尔式转速传感器3(对应第二检测单元)，转向电机8处设有第三霍尔传感器9(对应第三检测单元)，光电开关10设于车底座200的近转向电机8处。
本实施例中，第一行走电机1和第二行走电机4均为直流驱动电机。
本实施例的双驱电动车辆在启动时(即初始状态下)，控制单元7控制转向电机8运行，在转向电机8的齿盘感应点经过光电开关10时，光电开关10发送转向角零位信号给控制单元7，控制单元7结合第三霍尔传感器9的数据对转向电机8输出量进行调节，从而使得转向电机8能够较精确的定位在零位。
如图3所示，为转向操作单元的工作原理示意图，转向操作单元在转动时能够通过差分霍尔传感器5同时输出2个相反的线性信号，分别为信号A和信号B，信号A和信号B的和恒定，从而能够较佳地确认差分霍尔传感器5是否正常工作。控制单元7能够根据对信号A和信号B进行计算后，较佳地确定转向的方向和角度。
如图4所示，为行走操作单元的工作原理示意图，控制单元7能够根据转向电机8的当前转向角度以及霍尔加速器6处输出的运行方向信号和调速信号，综合计算出第一行走电机1和第二行走电机4所需的转速，并能够结合第一霍尔式转速传感器2和第二霍尔式转速传感器3实现第一行走电机1和第二行走电机4的差速控制。
如图5所示，控制单元7能够根据当前转向角度对最大运行速度进行控制，从而使得车辆在进入转向状态时，能自动减速行驶。
以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.双驱电动车辆行走控制***，其特征在于：包括控制单元、用于向控制单元输入行走给定值的行走操作单元、作为行走控制对象的第一行走电机和第二行走电机、用于检测第一行走电机输出量的第一检测单元和用于检测第二行走电机输出量的第二检测单元，第一行走电机和第一检测单元、第二行走电机和第二检测单元均与控制单元构成闭环。
2.双驱电动车辆控制***，其特征在于：包括权利要求1所述的行走控制***、用于向控制单元输入转向给定值的转向操作单元、作为转向控制对象的转向电机和用于检测转向电机输出量的第三检测单元，转向电机、第三检测单元和控制单元构成闭环。
3.根据权利要求2所述的双驱电动车辆控制***，其特征在于：还包括转向角零位检测单元，转向角零位检测单元用于在初始状态下向控制单元输入转向角零位信号，以通过调控转向电机输出量使转向电机转向角归零。
4.根据权利要求3所述的双驱电动车辆控制***，其特征在于：转向角零位检测单元包括光电开关。
5.根据权利要求2所述的双驱电动车辆控制***，其特征在于：第一检测单元、第二检测单元和第三检测单元均包括霍尔式转速传感器。
6.根据权利要求2所述的双驱电动车辆控制***，其特征在于：行走操作单元包括霍尔加速器。
7.根据权利要求2所述的双驱电动车辆控制***，其特征在于：转向操作单元包括差分霍尔传感器。
8.根据权利要求2所述的双驱电动车辆控制***，其特征在于：控制单元包括分析模块，分析模块用于对转向给定值进行分析并输出转速控制信号，以调控第一行走电机和第二行走电机的转速输出。
9.双驱电动车辆，其特征在于：包括权利要求1中的双驱电动车辆行走控制***。
10.双驱电动车辆，其特征在于：包括权利要求2～8中任一所述的双驱电动车辆控制***。
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