專利名稱：控制協(xié)同的車輪電機的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及車輛底盤控制系統(tǒng)，并且更特別地涉及用于在 車輛操作和轉(zhuǎn)彎期間改善轉(zhuǎn)向特性而控制車輛的電動車輪。
背景技術(shù)：
車輛操作者通常期望轉(zhuǎn)彎命令和車輛反應(yīng)之間的可預(yù)測關(guān)系。， 在裝備有向驅(qū)動輪供應(yīng)普通動力的傳動系的車輛上的傳統(tǒng)的機械轉(zhuǎn)向 系統(tǒng)，通常提供在車輛的方向盤和轉(zhuǎn)彎輪之間的機械連接。轉(zhuǎn)彎輪直 接響應(yīng)于操作者對方向盤的輸入，通過所述機械連接而轉(zhuǎn)彎，不管它 們是驅(qū)動輪(例如前輪驅(qū)動)還是非驅(qū)動輪(例如后輪驅(qū)動)。另外， 通常在轉(zhuǎn)彎事件期間管理到每個車輪的動力，以使得車輛使用機械或
液壓裝置完成所指令的轉(zhuǎn)彎半徑。
裝備有單獨致動的車輪電機的車輛在轉(zhuǎn)向事件期間對于系統(tǒng)提出
了難題，例如駛過曲線。成功駛過曲線的重要方面包括控制在車輛的
內(nèi)輪和外輪之間的相對的輪轉(zhuǎn)速。這種車輛例如包括混合驅(qū)動汽車。
再生制動系統(tǒng)、防抱死制動、和牽引控制也使得在轉(zhuǎn)向事件期間控制
輪轉(zhuǎn)速變得復(fù)雜。
響應(yīng)于轉(zhuǎn)向輸入而使用差動的車輪電機轉(zhuǎn)速控制的系統(tǒng)在本領(lǐng)域
中是已知的。然而車輪電機轉(zhuǎn)速控制沒有單獨完全地考慮在車輛操作 條件或車輛操作中的變化，例如可能與轉(zhuǎn)彎事件同時發(fā)生的車輛加速。 車輛操作條件通常影響車輛轉(zhuǎn)彎，因為給定輪胎的側(cè)偏剛度通常隨操 作參數(shù)而變化。已知影響車輛轉(zhuǎn)彎的通常的操作參數(shù)包括輪胎充氣壓 力、車輛正常負載、用于制動力的操作者要求、側(cè)力、和暫停特性， 所有這些還趨向于隨著操作時間、車輛使用、和行進中車輛磨損而變 化。此外，在線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，在該系統(tǒng)中方向盤和車輛車輪之間沒 有直接的機械連接，在感測操作者輸入或轉(zhuǎn)彎輪的位置的能力方面上 或?qū)囕嗈D(zhuǎn)彎電機的反應(yīng)性的任何系統(tǒng)變化，可影響車輪對轉(zhuǎn)向輸入
的反應(yīng)性，導(dǎo)致轉(zhuǎn)向不足或過度轉(zhuǎn)向?？傊?，僅有車輪電機轉(zhuǎn)速控制 可能不會在轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中提供一致或充分的反應(yīng)性。因此，所需要的是一種系統(tǒng)，其能夠為車輛確定期望的轉(zhuǎn)彎半徑， 并且能夠為車輪電機的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速提供協(xié)同的控制。

發(fā)明內(nèi)容
車輛操作者通過旋轉(zhuǎn)車輛方向盤，由此指令轉(zhuǎn)向角來實現(xiàn)轉(zhuǎn)彎。 通常由線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的方向盤傳感器來感測轉(zhuǎn)向角。當方向盤轉(zhuǎn)動 表示所指令的轉(zhuǎn)向半徑Rn的特定量，而與之偏離實際的轉(zhuǎn)向半徑R時， 發(fā)生轉(zhuǎn)向誤差，還稱為轉(zhuǎn)向不足。車輛轉(zhuǎn)向不足的量度標準是橫擺角
速度誤差K，其以弧度每秒，或度每秒的單位量度。通常，橫擺角速度
誤差由前輪胎和后輪胎上的靜態(tài)正常負載以及輪胎的側(cè)偏剛度所影
響。當系數(shù)K大于零，即為正數(shù)時，表示車輛轉(zhuǎn)向不足，意味著車輛的 實際轉(zhuǎn)彎半徑大于指令的轉(zhuǎn)彎半徑。當系數(shù)K小于零，即為負數(shù)時，表
示車輛過度轉(zhuǎn)向，意味著車輛的實際轉(zhuǎn)彎半徑小于指令的轉(zhuǎn)彎半徑。 系數(shù)K隨著車輛的操作條件而變化，主要因為特定輪胎的側(cè)偏剛度隨著 操作參數(shù)而變化，所述參數(shù)包括充氣壓力、正常負載、制動力、和側(cè) 力。因此，將有效系數(shù)K維持在某個期望的級別內(nèi)，以提供穩(wěn)定且一致 的車輛狀態(tài)是重要的。
根據(jù)本發(fā)明，描述了一種方法和系統(tǒng)，基于操作者輸入和車輛操
橫擺;矩。本發(fā)明包括二種系統(tǒng)^方法，用^控制裝備有轉(zhuǎn)向系:充、、 橫擺角檢測和多個單獨車輪電機的車輛，包括確定指令的轉(zhuǎn)向角，和
基于指令的轉(zhuǎn)向角和檢測的橫擺角速度來確定橫擺角速度誤差。基于 指令的轉(zhuǎn)向角來識別內(nèi)和外電動車輪。計算期望的車輪電機橫擺角轉(zhuǎn)
矩?；谒嬎愕钠谕能囕嗠姍C橫擺角轉(zhuǎn)矩為每個內(nèi)電動車輪計算 第一轉(zhuǎn)矩，并且為每個外電動車輪計算第二轉(zhuǎn)矩?；谥噶畹霓D(zhuǎn)向角， 為每個內(nèi)電動車輪計算第一理想輪轉(zhuǎn)速，并且為每個外電動車輪計算 第二理想輪轉(zhuǎn)速?；跈M擺角速度誤差、第一和第二轉(zhuǎn)矩、以及第一 和第二理想輪轉(zhuǎn)速，計算在每個內(nèi)電動車輪和每個外電動車輪處的轉(zhuǎn)
矩和轉(zhuǎn)速。
本發(fā)明的另一方面包括，僅當確定的橫擺角速度誤差小于閾值時， 基于橫擺角速度誤差以及第一和第二理想輪轉(zhuǎn)速，控制每個內(nèi)電動車 輪和每個外電動車輪的轉(zhuǎn)速。本發(fā)明的另 一 方面包括確定在推進轉(zhuǎn)矩限制和再生制動限制之間 每個單獨車輪電機的轉(zhuǎn)矩控制的線性范圍，并且基于用于每個單獨車 輪電機的轉(zhuǎn)矩控制的線性范圍，確定期望的車輪電機橫擺角轉(zhuǎn)矩。
本發(fā)明的另一方面包括確定處于操作模式中的每個車輪電機，所 述操作模'式包括電動模式、再生制動模式、和自由輪轉(zhuǎn)模式之一，接 著確定車輛轉(zhuǎn)向不足的大小和方向?；谲囕v轉(zhuǎn)向不足的大小和方向 以及所確定的操作模式來確定第一轉(zhuǎn)矩的大小和第二轉(zhuǎn)矩的大小。
本發(fā)明的另一方面包括基于指令的轉(zhuǎn)向角來確定理想的車輛轉(zhuǎn)彎
半徑；并且基于所述理想的車輛轉(zhuǎn)彎半徑來計算內(nèi)和外輪轉(zhuǎn)速的理想 比例。
在讀取和理解了實施例的以下詳細描述時，本發(fā)明的這些和其它 方面對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說將變得明顯。


本發(fā)明可采用以某些部件和部件的布置的物理形式，將詳細描述 本發(fā)明的優(yōu)選實施例并且其在作為本發(fā)明的一部分的附圖中示出，并 且其中
圖l是根據(jù)本發(fā)明的車輛系統(tǒng)的示意圖； 圖2是根據(jù)本發(fā)明的控制算法的示意圖； 圖3是根據(jù)本發(fā)明的控制算法的詳細方面的示意圖；并且， 圖4是根據(jù)本發(fā)明的校準的數(shù)據(jù)曲線表示。
具體實施例方式
現(xiàn)在參考附圖，其中展現(xiàn)的目的僅僅是示出本發(fā)明而不是限制本 發(fā)明，圖l示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例構(gòu)造的示例車輛30。車輛30包括 四個電動車輪，包括前轉(zhuǎn)向輪32、 34和后輪40、 42,每一個車輪具有 驅(qū)動這四個車輪的電機52、 58、 78和80之一，并且電子控制器"控制 驅(qū)動系52、 58、 78和80。電動車輪52、 58、 78和80的每一個優(yōu)選地包 括已知的電子電機設(shè)備，可操作用于將電能轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)矩，以引 起車輛的線性運動，并且還操作用于通過經(jīng)由一般稱為再生制動的技 術(shù)將車輛的線性動量轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)動的制動轉(zhuǎn)矩來生成電能。由控制器45
響應(yīng)于傳感器50、 60、 70和76所感測并且通過線路62、 64、 66和68饋送到控制器45的信號來確定單獨的輪轉(zhuǎn)速和車輛速度的測量。
示例車輛30包括線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(未示出)，包括方向盤角度位置 傳感器、轉(zhuǎn)向致動系統(tǒng)和多個角度位置傳感器。傳感器通過信號連接 到控制器，并且轉(zhuǎn)向致動系統(tǒng)可操作地連接到控制器45。每個角度位 置傳感器可操作用于測量用于轉(zhuǎn)向的車輛車輪之一的轉(zhuǎn)向角，在本實 施例中為車輛的前輪。方向盤角度位置傳感器可操作用于測量操作者 輸入，該輸入包括指令的方向盤角度。對于未詳細描述的典型線控轉(zhuǎn) 向系統(tǒng)的機械化和控制存在其它的方面，但是對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說 是它們已知的。車輛30包括橫擺角速度傳感系統(tǒng)，可操作用于基于來 自橫擺角速度傳感器(未示出)的輸入來確定車輛的橫擺角速度。橫 擺角速度傳感器對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說通常是已知的，并且優(yōu)選地 包括可相關(guān)于即時車輛橫擺角的輸出信號。
控制器45可操作用于監(jiān)測來自上述傳感器的輸入，并且使用下文 描述的控制算法來控制轉(zhuǎn)向致動系統(tǒng)。控制器優(yōu)選地包括電子設(shè)備， 該電子設(shè)備具有至少一個微處理器、以RAM和各種ROM設(shè)備形式的記憶 儲存器、和模擬到數(shù)字信號轉(zhuǎn)換器、以及輸出驅(qū)動器，所有這些經(jīng)由 數(shù)據(jù)總線互連?？刂破鲀?yōu)選地通過信號附著到傳感器并且可操作地附 著到輸出設(shè)備以監(jiān)測和控制車輛操作。傳感器優(yōu)選地在其中包括方向 盤角度位置傳感器、橫擺角速度傳感器、和加速器踏板位置傳感器(未 示出)。通常的輸出設(shè)備包括轉(zhuǎn)向致動系統(tǒng)、節(jié)流閥/牽引控制系統(tǒng)、 和防抱死制動系統(tǒng)。控制器通過收集來自傳感器的輸入和控制輸出設(shè) 備，并且使用控制器內(nèi)部的控制算法和校準以及來自各種傳感器的輸 入，來控制車輛操作。基于來自各種傳感器的輸入使用電子控制器以 通過使用輸出設(shè)備來控制車輛操作是眾所周知的。開發(fā)、設(shè)計、執(zhí)行 和校準控制器中的多個算法的過程對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是已知的， 并且在這里不詳細〃>開。
當操作者轉(zhuǎn)動車輛的方向盤時，因此指令了轉(zhuǎn)彎，最接近轉(zhuǎn)彎半 徑中心的車輪稱為內(nèi)車輪，并且最遠離轉(zhuǎn)彎半徑中心的車輪稱為外車 輪。參考圖l，具有四個電動車輪32、 34、 40和42的車輛30示出為具有 向右轉(zhuǎn)彎的前輪32、 34。車輪34、 42是內(nèi)車輪并且車輪32、 40是外車 輪。在車輛向左轉(zhuǎn)彎的情況下，車輪32、 40是內(nèi)車輪并且車輪34、 42 是外車輪?，F(xiàn)在參考圖2-4,描述了一種用于控制車輛30的方法，該車輛裝備 有具有單獨的車輪電機52、 58、 78、 80的車輪32、 34、 40、 42，線控 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和橫擺角速度檢測。該方法優(yōu)選地通過使用預(yù)定校準閾值來 作為在控制器45中執(zhí)行的一個或多個軟件算法來執(zhí)行。通過控制器45， 這些算法能夠與所描述的控制策略相一致地且與其它正在進行的控制 策略相協(xié)調(diào)地收集來自上述傳感器的信息、執(zhí)行邏輯策略、和迫使控 制器控制各種輸出設(shè)備，其它正在進行的控制策略是已知的且不在這 里描述。優(yōu)選地，控制器45有規(guī)律地將所描述的這些算法作為正在進 行的車輛控制和操作的一部分來執(zhí)行，通常至少每3. 125毫秒一次。
再次參考圖2，該方法優(yōu)選地包括基于來自轉(zhuǎn)向傳感器的輸入來確 定指令的轉(zhuǎn)向角"(框IIO)。控制器可操作用于基于指令的轉(zhuǎn)向角為 每個轉(zhuǎn)彎事件識別包括內(nèi)電動車輪和外電動車輪的特定車輪(框112)， 如上文所述?；谥噶畹霓D(zhuǎn)向角Asw來計算指令的橫擺角速度。確定橫 擺角速度誤差K，其優(yōu)選地包括指令的橫擺角速度和車輛的橫擺角速度 之間的差，并且以弧度每秒的單位表示(框1H)?；跈M擺角速度誤 差K確定比例項P。比例項P是由熟練的實施人員確定的校準值，并且包 括在O. O和l. O之間的比例值。參考圖4示出了確定所述比例項P，其中 用x軸上的橫擺角速度誤差K和y軸上的比例項P示出了示例校準曲線。
還示出了可由熟練的實施人員校準的最小閾值系數(shù)Ktm。
將橫擺角速度誤差的絕對值與閾值系數(shù)Km相比較(框116)。當橫
擺角速度誤差的絕對值小于閾值系數(shù)K，時，車輛系統(tǒng)僅利用速度控制 算法來控制轉(zhuǎn)向(框118、 120)。用于計算理想速度比并且在轉(zhuǎn)向不 足期間控制輪轉(zhuǎn)速的優(yōu)選方法已在之前于美國專利號5， 258， 912中描 述，其名稱為Wheel Understeer Speed Control,由Ghoneim等人發(fā)表， 將其合并在此作為參考，并且在這里不詳細描述。用于計算理想速度
內(nèi)和外輪轉(zhuǎn)iwl、 ws。(，瓜度/秒)。當橫擺角速A誤差的絕對值大于
閾值系數(shù)K，時，車輛系統(tǒng)利用前述的速度控制算法和轉(zhuǎn)矩控制算法來 控制轉(zhuǎn)向，將在下文描述(框122、 124、 126、 128)。
與轉(zhuǎn)矩控制算法相協(xié)同地利用速度控制算法的轉(zhuǎn)向控制優(yōu)選地包 括首先計算期望的電動車輪橫擺力矩西(框122)。這優(yōu)選地包括確定 車輛的期望向前推進力，考慮包括加速器踏板位置、巡航控制設(shè)置、和制動踏板位置的操作者輸入。首先通過本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的控制 算法基于橫擺角速度誤差來計算總的期望橫擺力矩。計算總的期望橫 擺力矩中作為從車輪電機所指令的期望橫擺力矩麗的那 一部分，包括
控制的線性范圍。每個單獨的車輪電機的轉(zhuǎn)矩控制的線性范圍通常是 電動車輪的已知性能特征，并且包括基于車輪電機的大小和類型以及 其它因素來確定推進轉(zhuǎn)矩限制和再生制動限制，所述其它因素主要涉 及摩擦和慣性損耗、能量轉(zhuǎn)換效率、能量存儲能力、和各種環(huán)境因素 等。轉(zhuǎn)矩控制的線性范圍優(yōu)選地在車輛設(shè)計和開發(fā)期間確定，并且通
常用作為到控制器45的可校準輸入。車輪電機轉(zhuǎn)矩控制的線性范圍的 重要特征是控制器不能在操作的線性范圍外部實現(xiàn)車輪電機的轉(zhuǎn)矩控 制。因此，當超過了線性范圍時，用于控制車輪電機轉(zhuǎn)矩的算法可能 不能如預(yù)期的那樣起作用。確定車輛的期望向前推動力通常是已知的 并且不對其詳細描述。
當計算期望的電動車輪橫擺角力矩Bl (框122)，并且確定其位于
每個車輪電機的轉(zhuǎn)矩控制的線性范圍之內(nèi)時，接著基于電機的轉(zhuǎn)矩控 制的線性范圍、每個輪胎和車輪的半徑、和其它已知因素，對每個單 獨的車輪電機計算期望的車輪電機轉(zhuǎn)矩。接著計算內(nèi)和外車輪電機轉(zhuǎn) 矩T—WM卜T—WM。(框126)?；谥噶畹霓D(zhuǎn)向角，為每個內(nèi)電動車輪和 外電動車輪，分別計算第一和第二理想輪轉(zhuǎn)速WS!和WS。(框124)。這
包括基于指令的轉(zhuǎn)向角來確定理想的車輛轉(zhuǎn)彎半徑；并且基于所述理 想的車輛轉(zhuǎn)彎半徑來計算內(nèi)和外輪轉(zhuǎn)速的理想比例。用于計算理想速
度比和在轉(zhuǎn)向不足期間控制輪轉(zhuǎn)速的優(yōu)選方法已在之前于美國專利號 5, 258, 912中描述，其名稱為Wheel Understeer Speed Control,由 Ghoneim等人發(fā)表，將其合并在此作為參考，并且在這里不詳細描述。
選輸出包括理想的內(nèi)和外輪轉(zhuǎn)速WSh WS。，以弧度/秒的單位表示。反 饋控制器分別計算達到理想的內(nèi)和外輪轉(zhuǎn)速所需的轉(zhuǎn)矩T—WSt和T-WS。。 現(xiàn)在參考圖3，涉及圖2的框126,詳細描述了計算內(nèi)和外車輪電機 轉(zhuǎn)矩T—WS卜T_WS。。車輪電機轉(zhuǎn)矩的計算包括為每個內(nèi)電動車輪計算的 第一轉(zhuǎn)矩，在本實施例中包括車輪34、 42,和為每個外電動車輪計算 的第二轉(zhuǎn)矩，在本實施例中包括車輪32、 40?；谒嬎愕钠谕囕嗠姍C轉(zhuǎn)矩T—麗來計算每個轉(zhuǎn)矩。這包括計算轉(zhuǎn)矩偏移量，該轉(zhuǎn)矩偏移 量用于偏移到內(nèi)和外車輪的期望車輪電機轉(zhuǎn)矩。到內(nèi)車輪的轉(zhuǎn)矩優(yōu)選 地包括總期望車輪電機轉(zhuǎn)矩T_WM的 一 半減去轉(zhuǎn)矩偏移量 Delta —T—moment—minus。對外車輪的轉(zhuǎn)矩優(yōu)選地包括總期望車輪電才幾 轉(zhuǎn)矩的一半加上轉(zhuǎn)矩偏移量Delta-T—moment-plus (框130)。
再次參考圖3，確定車輛是處于轉(zhuǎn)向不足事件中還是過度轉(zhuǎn)向事件 中，即橫擺角速度誤差或系數(shù)K是正數(shù)還是負數(shù)(框132)。確定K的大 小。將每個車輪電機的操作模式識別為電動模式、再生制動模式、和 自由輪轉(zhuǎn)模式之一 (框134)?；贙的大小和方向以及所確定的操作 模式，計算內(nèi)電動車輪和外電動車輪的車輪電機轉(zhuǎn)矩T—WI^和T—WM。。這 在圖3的框136、 138、 140、和142中詳細示出。
再次參考圖2，基于橫擺角速度誤差、第一和第二轉(zhuǎn)矩、以及第一 和第二理想輪轉(zhuǎn)速，控制每個內(nèi)電動車輪和每個外電動車輪的電機轉(zhuǎn) 矩和轉(zhuǎn)速(框128)。這包括基于期望的車輪電機轉(zhuǎn)矩，相對于控制到 理想輪轉(zhuǎn)速(以牛頓米的單位表示)所需的第一轉(zhuǎn)矩的大小，通過按 比例地平衡第一轉(zhuǎn)矩的大小(以牛頓米的單位表示)，來控制輸出到 內(nèi)車輪的轉(zhuǎn)矩T—WI，并且基于期望的車輪電機轉(zhuǎn)矩，相對于控制到理 想輪轉(zhuǎn)速所需的第二轉(zhuǎn)矩的大小，通過按比例地平衡第二轉(zhuǎn)矩的大小， 來控制輸出到外車輪的轉(zhuǎn)矩T—WO。在示例情況下，基于橫擺角速度誤 差按比例地平衡轉(zhuǎn)矩和輪轉(zhuǎn)速包括將為達到期望的車輪電機橫擺角力 矩所計算的車輪電機轉(zhuǎn)矩與P相乘(被確定為橫擺角速度誤差的校準函
數(shù))，和將為達到速度控制所計算的轉(zhuǎn)矩與因子(1-P)相乘。 一旦確 定了輸出到外車輪的轉(zhuǎn)矩T-W0和輸出到內(nèi)車輪的轉(zhuǎn)矩T—WI,控制器可 操作用于使用已知的用于操作具有再生制動系統(tǒng)的單獨車輪電機的控 制策略，協(xié)同其它控制方案，來適當?shù)乜刂泼總€電動車輪。
當確定車輛內(nèi)的控制設(shè)備參與可以干擾即時系統(tǒng)的正確操作的車 輛推進系統(tǒng)的交替控制時，控制器可操作用于禁用包括控制系統(tǒng)的算 法。交替控制可采用響應(yīng)于操作事件實現(xiàn)防抱死制動的控制器，或參 與牽引控制的控制器的形式。在這里不詳細描述這些系統(tǒng)。然而，熟 練的車輛推進系統(tǒng)實現(xiàn)者能夠開發(fā)且實施優(yōu)先方案，該方案考慮了各 種車輛控制系統(tǒng)并且適當?shù)剡x擇符合操作者的需要和要求的方案以有 效操作和控制車輛。已經(jīng)特定地參考了優(yōu)選實施例及其修改描述了本發(fā)明。示例實施 例描述了一種方法和系統(tǒng)，用于控制具有四個獨立受控電動車輪的車 輛系統(tǒng)，以響應(yīng)于操作員的轉(zhuǎn)向指令將車輛保持在基準道路上?？梢?理解，可能存在所述方法和系統(tǒng)可對其有效操作的其它實施例。本發(fā) 明可實現(xiàn)在任何如下的車輛系統(tǒng)中，其中可利用獨立的動力系或通過 利用用于左和右車輪的單個動力系和制動調(diào)節(jié)器系統(tǒng)，例如單獨的防 旋轉(zhuǎn)制動致動器，來獨立地推動和控制左和右驅(qū)動輪。可替換的實施 例包括但不限于后輪轉(zhuǎn)向的車輛和四輪轉(zhuǎn)向的車輛。本發(fā)明可應(yīng)用于
具有四輪驅(qū)動系統(tǒng)、兩輪驅(qū)動系統(tǒng)和全4侖驅(qū)動系統(tǒng)的車輛。系統(tǒng)同樣 可應(yīng)用于具有線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的系統(tǒng)、傳統(tǒng)的才幾械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、并且可應(yīng)
用于使用中心活節(jié)鉸(center-articulation )以實現(xiàn)轉(zhuǎn)向的車輛。在 讀取和理解了說明書時，可出現(xiàn)另外的修改和替換方式。當修改和替 換方式落入本發(fā)明的范圍內(nèi)時，旨在包括所有這種范圍內(nèi)的修改和替 換方式。
權(quán)利要求
1. 控制裝備有轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、橫擺角檢測和多個單獨的車輪電機的車輛的方法，所述方法包括確定指令的轉(zhuǎn)向角；基于所述指令的轉(zhuǎn)向角識別至少一個內(nèi)電動車輪和至少一個外電動車輪；確定橫擺角速度誤差；計算期望的車輪電機橫擺力矩；為每個內(nèi)電動車輪計算第一轉(zhuǎn)矩且為每個外電動車輪計算第二轉(zhuǎn)矩；為每個內(nèi)電動車輪計算第一理想輪轉(zhuǎn)速且為每個外車輪計算第二理想輪轉(zhuǎn)速；并且基于橫擺角速度誤差、第一和第二轉(zhuǎn)矩、以及第一和第二理想輪轉(zhuǎn)速，計算每個內(nèi)電動車輪和每個外電動車輪的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l的方法，還包括當所確定的橫擺角速度誤差 小于閾值時，基于橫擺角速度誤差以及笫 一和第二理想輪轉(zhuǎn)速來控制 每個內(nèi)電動車輪和每個外電動車輪的轉(zhuǎn)速。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l的方法，其中計算期望車輪電機橫擺力矩包括矩控制的線性范圍；并且基于每個單獨車輪電機的轉(zhuǎn)矩控制的線性范圍來確定期望的車輪電機橫擺力矩。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其中為每個內(nèi)電動車輪計算第一轉(zhuǎn)矩 并且為每個外電動車輪計算第二轉(zhuǎn)矩還包括確定每個車輪電機處于包括電動模式、再生制動模式、和自由輪 轉(zhuǎn)模式之一的操作模式中；確定車輛轉(zhuǎn)向不足的大小和方向；并且基于所述車輛轉(zhuǎn)向不足的大小和方向以及所確定的操作模式來計 算第 一轉(zhuǎn)矩的大小和第二轉(zhuǎn)矩的大小。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其中為每個內(nèi)電動車輪計算第一理想 輪轉(zhuǎn)速并且為每個外電動車輪計算第二理想輪轉(zhuǎn)速基于指令的轉(zhuǎn)向角來確定理想的車輛轉(zhuǎn)彎半徑；并且基于所述理想的車輛轉(zhuǎn)彎半徑來計算內(nèi)和外輪轉(zhuǎn)速的理想比例。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l的方法，其中基于橫擺角速度誤差、第一和第 二轉(zhuǎn)矩、以及第一和第二理想輪轉(zhuǎn)速來控制每個內(nèi)電動車輪和每個外 電動車輪的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，包括基于橫擺角速度誤差來相對于達到理想輪轉(zhuǎn)速所需要的第一轉(zhuǎn)矩 的大小按比例地平衡第一轉(zhuǎn)矩的大??；并且，基于橫擺角速度誤差來相對于達到理想輪轉(zhuǎn)速所需要的第二轉(zhuǎn)矩 的大小按比例地平衡第二轉(zhuǎn)矩的大小。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l的方法，其中確定轉(zhuǎn)向角和確定橫擺角速度誤 差還包括識別在車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的故障。
8. 用于控制車輛的電動車輪的系統(tǒng)，包括多個單獨受控的車輪電機，包括至少一個用于內(nèi)車輪的車輪電機 和至少一個用于外車輪的車輪電機；轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，包括方向盤、轉(zhuǎn)向指令傳感器、和用于轉(zhuǎn)向車輛的裝置；橫擺角速度檢測器；和，電子控制器通過信號連接到轉(zhuǎn)向命令傳感器和橫擺角速度檢測 器；并且可操作地連接到多個單獨受控的車輪電機的每一個；所述電 子控制器可操作用于確定指令的轉(zhuǎn)向角；識別至少一個內(nèi)電動車輪和至少一個外電動車輪；確定橫擺角速度誤差；計算期望的車輪電機橫擺轉(zhuǎn)矩；為每個內(nèi)電動車輪計算第一轉(zhuǎn)矩；為每個外電動車輪計算第二轉(zhuǎn)矩；為每個內(nèi)電動車輪計算第一理想輪轉(zhuǎn)速； 為每個外車輪計算第二理想輪轉(zhuǎn)速；并且，基于橫擺角速度誤差、第一和第二轉(zhuǎn)矩、以及第一和第二理想輪 轉(zhuǎn)速，控制每個內(nèi)電動車輪和每個外電動車輪的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。
全文摘要
描述了一種方法和系統(tǒng)，其對于裝備有單獨的車輪電機、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和橫擺角檢測的車輛提供了協(xié)同的轉(zhuǎn)矩控制和轉(zhuǎn)速控制，以便基于操作者輸入和車輛操作對于車輛達到期望的橫擺力矩。這包括基于指令的轉(zhuǎn)向角和檢測的橫擺角速度確定指令的轉(zhuǎn)向角和橫擺角速度誤差。計算期望的車輪電機橫擺力矩?；谒谕能囕嗠姍C橫擺力矩為內(nèi)和外電動車輪計算第一和第二轉(zhuǎn)矩?；谥噶畹霓D(zhuǎn)向角為內(nèi)和外電動車輪計算第一和第二理想輪轉(zhuǎn)速?；跈M擺角速度誤差、第一和第二轉(zhuǎn)矩、以及第一和第二理想輪轉(zhuǎn)速計算在每個內(nèi)電動車輪和每個外電動車輪處的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。
文檔編號G06F7/00GK101512477SQ200680035081
公開日2009年8月19日 申請日期2006年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月22日
發(fā)明者M·A·薩爾曼, S·M·奈克 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作公司