随着环保及能源问题的加剧,工程车辆也逐渐迈入了新能源时代,四轮独立驱动铰接转向车辆作为其中的典型代表受到学术界和工业界的广泛关注。相比于传统的集中式驱动铰接转向车辆,四轮独立驱动铰接转向车辆各车轮转矩独立可控,具备独特的动力学控制优势和充分的节能潜力。铰接转向车辆通常采用液压转向系统进行转向,该系统能够快速、灵活的完成车辆转向,但也存在能耗高、效率低的缺点。针对此问题,本文提出了差动协同转向,是一种基于四轮独立驱动铰接转向车辆各车轮转矩独立可控的优势提出的车辆转向节能技术,通过在铰接转向车辆前后轴施加差动转矩,使车辆前后车体分别形成一个绕各自质心的附加横摆力矩协助液压转向系统完成铰接转向车辆转向。差动协同转向在保证车辆驱动功率不变、不改变车辆行驶状态的前提下实现车辆转向节能,为铰接转向车辆节能优化指出了新的方向。本文在总结铰接转向车辆和直接横摆力矩控制研究现状的基础上,提出了四轮独立驱动铰接车辆差动协同转向策略。根据差动协同转向策略的需要,对铰接转向车辆运动学、动力学和液压转向系统进行理论分析。提出了差动协同转向系统的控制思想和前提条件,理论分析了差动协同转向的可行性。基于AMESim软件建立了铰接转向车辆仿真平台并搭建了铰接转向车辆物理样机,分别进行了仿真试验和物理样机试验,结果验证了差动协同转向的可行性和节能效果。制定了差动协同转向控制策略,从理论上分析差动转矩轴间分配系数对于驱动系统能耗影响,通过仿真试验得到了差动转矩轴间分配系数的优化结果;讨论了差动协同转向对车辆运动的影响,并以此制定了差动转矩优化函数,得到了最优差动转矩MAP。设计了差动协同转向控制系统,介绍了差动协同转向的滑移率控制策略。最后,为了更好的验证本文所提出的差动协同转向控制策略,建立了基于MATLAB/Simulink和AMESim的联合仿真模型,针对轮式装载机的低车速快速转向和高车速低速转向两种典型工况进行了对比仿真试验验证。仿真结果表明,差动协同转向能够在保证不改变车辆行驶状态的前提下实现车辆转向节能,同时,仿真结果也说明差动协同转向系统在装备车辆时不需要对驾驶员进行额外培训,差动协同转向也不会影响驾驶员的驾驶感受,这是本系统的显著优点。