[发明专利]控制协同的车轮电机的方法和设备

说明书

技术领域

本发明一般地涉及车辆底盘控制系统，并且更特别地涉及用于在 车辆操作和转弯期间改善转向特性而控制车辆的电动车轮。

背景技术

车辆操作者通常期望转弯命令和车辆反应之间的可预测关系。， 在装备有向驱动轮供应普通动力的传动系的车辆上的传统的机械转向 系统，通常提供在车辆的方向盘和转弯轮之间的机械连接。转弯轮直 接响应于操作者对方向盘的输入，通过所述机械连接而转弯，不管它 们是驱动轮(例如前轮驱动)还是非驱动轮(例如后轮驱动)。另外， 通常在转弯事件期间管理到每个车轮的动力，以使得车辆使用机械或 液压装置完成所指令的转弯半径。

装备有单独致动的车轮电机的车辆在转向事件期间对于系统提出 了难题，例如驶过曲线。成功驶过曲线的重要方面包括控制在车辆的 内轮和外轮之间的相对的轮转速。这种车辆例如包括混合驱动汽车。 再生制动系统、防抱死制动、和牵引控制也使得在转向事件期间控制 轮转速变得复杂。

响应于转向输入而使用差动的车轮电机转速控制的系统在本领域 中是已知的。然而车轮电机转速控制没有单独完全地考虑在车辆操作 条件或车辆操作中的变化，例如可能与转弯事件同时发生的车辆加速。 车辆操作条件通常影响车辆转弯，因为给定轮胎的侧偏刚度通常随操 作参数而变化。已知影响车辆转弯的通常的操作参数包括轮胎充气压 力、车辆正常负载、用于制动力的操作者要求、侧力、和暂停特性， 所有这些还趋向于随着操作时间、车辆使用、和行进中车辆磨损而变 化。此外，在线控转向系统中，在该系统中方向盘和车辆车轮之间没 有直接的机械连接，在感测操作者输入或转弯轮的位置的能力方面上 或对车轮转弯电机的反应性的任何系统变化，可影响车轮对转向输入 的反应性，导致转向不足或过度转向。总之，仅有车轮电机转速控制 可能不会在转向系统中提供一致或充分的反应性。

因此，所需要的是一种系统，其能够为车辆确定期望的转弯半径， 并且能够为车轮电机的转矩和转速提供协同的控制。

发明内容

车辆操作者通过旋转车辆方向盘，由此指令转向角来实现转弯。 通常由线控转向系统中的方向盘传感器来感测转向角。当方向盘转动 表示所指令的转向半径R_D的特定量，而与之偏离实际的转向半径R时， 发生转向误差，还称为转向不足。车辆转向不足的量度标准是横摆角 速度误差K，其以弧度每秒，或度每秒的单位量度。通常，横摆角速度 误差由前轮胎和后轮胎上的静态正常负载以及轮胎的侧偏刚度所影 响。当系数K大于零，即为正数时，表示车辆转向不足，意味着车辆的 实际转弯半径大于指令的转弯半径。当系数K小于零，即为负数时，表 示车辆过度转向，意味着车辆的实际转弯半径小于指令的转弯半径。 系数K随着车辆的操作条件而变化，主要因为特定轮胎的侧偏刚度随着 操作参数而变化，所述参数包括充气压力、正常负载、制动力、和侧 力。因此，将有效系数K维持在某个期望的级别内，以提供稳定且一致 的车辆状态是重要的。

根据本发明，描述了一种方法和系统，基于操作者输入和车辆操 作来提供车轮电机的协同的转矩控制和转速控制以获得车辆所期望的 横摆力矩。本发明包括一种系统和方法，用于控制装备有转向系统、 横摆角检测和多个单独车轮电机的车辆，包括确定指令的转向角，和 基于指令的转向角和检测的横摆角速度来确定横摆角速度误差。基于 指令的转向角来识别内和外电动车轮。计算期望的车轮电机横摆角转 矩。基于所计算的期望的车轮电机横摆角转矩为每个内电动车轮计算 第一转矩，并且为每个外电动车轮计算第二转矩。基于指令的转向角， 为每个内电动车轮计算第一理想轮转速，并且为每个外电动车轮计算 第二理想轮转速。基于横摆角速度误差、第一和第二转矩、以及第一 和第二理想轮转速，计算在每个内电动车轮和每个外电动车轮处的转 矩和转速。

本发明的另一方面包括，仅当确定的横摆角速度误差小于阈值时， 基于横摆角速度误差以及第一和第二理想轮转速，控制每个内电动车 轮和每个外电动车轮的转速。

本发明的另一方面包括确定在推进转矩限制和再生制动限制之间 每个单独车轮电机的转矩控制的线性范围，并且基于用于每个单独车 轮电机的转矩控制的线性范围，确定期望的车轮电机横摆角转矩。