[发明专利]机动车辆及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种机动车辆及其控制方法，尤其用于在保持在每个车轮上带有轮内马达的车辆的稳定性同时改善车辆操纵的车辆动态控制。

背景技术

已经提出并实施车辆操纵辅助系统和稳定控制技术以辅助驾驶员实现较高水平的车辆操纵性和保持稳定性以及改善驾驶舒适性。然而，因为对纵向车辆动态控制行为的直接干涉并因此干扰驾驶员，这些现有的控制技术并不是在所有的时候都可用或者在正常驾驶情况下需要。因此，非常需要一种主动的车辆动态控制系统，其能够更有效率地辅助车辆操纵并且保持高水平的车辆稳定性并且以最少不受欢迎的驾驶干涉集成在较大范围的车辆操纵场景中。

包括用以驱动车辆的内燃发动机和电动马达的混合动力电动车辆正在渗透市场。电池电动车辆(BEV)开始在市场上供应。能够从电网、车载燃料电池、内燃发动机车载发电和它们的组合获得电力。一个处于完全电动情况的车辆结构包括能够容纳于车轮总成内的轮内马达电动驱动系统。该设计消除了传统动力系组件，例如变速器、车桥、差速器、万向节、驱动轴和中央马达。其也能够与轮内主动悬架系统集成以利用主动负荷分配和行驶减震控制实现增强的动态控制性能。

发明内容

带有独立轮内马达的系统理想地适合用于由电缆驱动的车辆。这样的分配驱动装置提供了在加速和制动时的独立车轮控制，导致易于集成再生制动、ABS(防抱死制动系统)以及牵引力和稳定性控制系统。高度集成的控制系统能够在较宽的应用环境范围内提供更强并且平顺的车辆动力学性能。

一个潜在的应用在于直接驱动元件允许独立差分车轮扭矩偏置，例如一个后车轮可被加速而另一个后轮被制动。独立驱动的车轮能够提供另外的转向控制输入，例如扭矩转向。因此能够生成额外的横摆力矩通过控制车辆横摆率和侧滑运动用于车辆转向增加和稳定性补偿目的。这种方法在增强车辆稳定性方面比主动转向系统更有效，因为由左车轮和右车轮的纵向力差值导致的横摆运动受到横向车辆加速影响较不显著。

这里的论述涉及至少两个车轮的扭矩偏置控制。在大部分情况下，两个后车轮用于进行这种主动控制，因为前车轮经常用于驱动和/或转向目的，在这种情况下后车轮在产生横摆力矩方面可能更为有效。然而，本发明也应用至使用前车轮用于产生横摆力矩或控制所有四个车轮。

根据本发明的一个方面，提供一种控制电动车辆的方法，包括：基于车辆速度、侧滑角和所需横摆率确定所需横摆力矩；及确定传输至连接至车辆的第一和第二车轮以生成第一和第二纵向车轮力的第一和第二车轮扭矩，其基本上提供：分配至第一和第二车轮的总所需驱动扭矩中一部分以及所需横摆力矩。在一个实施例中，所需横摆力矩进一步基于实际横摆率和所需横摆率之间的误差以及侧滑角。电动车辆具有四个车轮和连接至第一车轮的第一电动马达以及连接至第二车轮的第二电动马达。第一电动马达不能提供驱动至第二车轮并且第二电动马达不能够提供驱动至第一车轮，即它们是独立的。在一个实施例中，第一和第二车轮为后车轮，总所需驱动扭矩分配至第一和第二车轮的部分基本上等于第一和第二纵向力乘以车轮的半径之和；所需横摆力矩的大小基本上等于第一和第二纵向力乘以轴距除以2的差值。基于用户输入确定所需横摆率、分配至车轮的总所需驱动扭矩和所需侧滑角。用户输入包括至连接至车辆的方向盘的输入、至连接至车辆的加速踏板的输入和至连接至车辆的制动踏板的输入。在一个实施例中，基于来自连接至车辆的传感器的信号估算实际横摆率和实际侧滑角；及调节第一和第二纵向力以使得实际横摆率接近所需横摆率并且实际侧滑角接近所需侧滑角。在一些实施例中，估算连接至第一和第二车轮的轮胎和正与轮胎接触的表面之间的摩擦条件。减小第一和第二力以防止车轮空转倾向和车轮锁止倾向并且所减小的大小基于估算的摩擦条件。此外，减小所需横摆力矩至车轮能够提供依照摩擦极限的程度。马达经由功率电子器件连接至电池。在一些实施例中，根据系统极限减小第一和第二纵向力。系统极限基于与电池和功率电子器件的能力相关的系统电能限制。

根据本发明的一个实施例，基于连接至车辆的传感器确定实际侧滑角和实际侧滑角的变化速度。基于实际侧滑角和实际侧滑角的变化速度是在第一范围还是第二范围内确定应用的控制目标。其中在第一范围内，控制目标有利于操纵性。在第二范围内，控制目标有利有车辆横向稳定性。基于控制目标改变控制参数以计算所需横摆力矩。在可替代实施例中，控制目标基于处于第一范围或第二范围内的实际侧滑角和实际横摆率。