[發明專利]機動車輛及其控制方法

有效

• 申請號: 201110141223.6
• 申請日: 2011-05-27
• 公開（公告）號: CN102275580A
• 公開（公告）日: 2011-12-14
• 發明（設計）人: 于海;梁偉;鄺明朗;瑞安·亞伯拉罕·麥吉
• 申請（專利權）人: 福特全球技術公司
• 主分類號: B60T8/1755
• 分類號: B60T8/1755;B60W30/02
• 代理公司: 北京連和連知識產權代理有限公司 11278
• 代理人: 王光輝

技術領域

本發明涉及一種機動車輛及其控制方法，尤其用于在保持在每個車輪上帶有輪內馬達的車輛的穩定性同時改善車輛操縱的車輛動態控制。

背景技術

已經提出并實施車輛操縱輔助系統和穩定控制技術以輔助駕駛員實現較高水平的車輛操縱性和保持穩定性以及改善駕駛舒適性。然而，因為對縱向車輛動態控制行為的直接干涉并因此干擾駕駛員，這些現有的控制技術并不是在所有的時候都可用或者在正常駕駛情況下需要。因此，非常需要一種主動的車輛動態控制系統，其能夠更有效率地輔助車輛操縱并且保持高水平的車輛穩定性并且以最少不受歡迎的駕駛干涉集成在較大范圍的車輛操縱場景中。

包括用以驅動車輛的內燃發動機和電動馬達的混合動力電動車輛正在滲透市場。電池電動車輛(BEV)開始在市場上供應。能夠從電網、車載燃料電池、內燃發動機車載發電和它們的組合獲得電力。一個處于完全電動情況的車輛結構包括能夠容納于車輪總成內的輪內馬達電動驅動系統。該設計消除了傳統動力系組件，例如變速器、車橋、差速器、萬向節、驅動軸和中央馬達。其也能夠與輪內主動懸架系統集成以利用主動負荷分配和行駛減震控制實現增強的動態控制性能。

發明內容

帶有獨立輪內馬達的系統理想地適合用于由電纜驅動的車輛。這樣的分配驅動裝置提供了在加速和制動時的獨立車輪控制，導致易于集成再生制動、ABS(防抱死制動系統)以及牽引力和穩定性控制系統。高度集成的控制系統能夠在較寬的應用環境范圍內提供更強并且平順的車輛動力學性能。

一個潛在的應用在于直接驅動元件允許獨立差分車輪扭矩偏置，例如一個后車輪可被加速而另一個后輪被制動。獨立驅動的車輪能夠提供另外的轉向控制輸入，例如扭矩轉向。因此能夠生成額外的橫擺力矩通過控制車輛橫擺率和側滑運動用于車輛轉向增加和穩定性補償目的。這種方法在增強車輛穩定性方面比主動轉向系統更有效，因為由左車輪和右車輪的縱向力差值導致的橫擺運動受到橫向車輛加速影響較不顯著。

這里的論述涉及至少兩個車輪的扭矩偏置控制。在大部分情況下，兩個后車輪用于進行這種主動控制，因為前車輪經常用于驅動和/或轉向目的，在這種情況下后車輪在產生橫擺力矩方面可能更為有效。然而，本發明也應用至使用前車輪用于產生橫擺力矩或控制所有四個車輪。

根據本發明的一個方面，提供一種控制電動車輛的方法，包括：基于車輛速度、側滑角和所需橫擺率確定所需橫擺力矩；及確定傳輸至連接至車輛的第一和第二車輪以生成第一和第二縱向車輪力的第一和第二車輪扭矩，其基本上提供：分配至第一和第二車輪的總所需驅動扭矩中一部分以及所需橫擺力矩。在一個實施例中，所需橫擺力矩進一步基于實際橫擺率和所需橫擺率之間的誤差以及側滑角。電動車輛具有四個車輪和連接至第一車輪的第一電動馬達以及連接至第二車輪的第二電動馬達。第一電動馬達不能提供驅動至第二車輪并且第二電動馬達不能夠提供驅動至第一車輪，即它們是獨立的。在一個實施例中，第一和第二車輪為后車輪，總所需驅動扭矩分配至第一和第二車輪的部分基本上等于第一和第二縱向力乘以車輪的半徑之和；所需橫擺力矩的大小基本上等于第一和第二縱向力乘以軸距除以2的差值。基于用戶輸入確定所需橫擺率、分配至車輪的總所需驅動扭矩和所需側滑角。用戶輸入包括至連接至車輛的方向盤的輸入、至連接至車輛的加速踏板的輸入和至連接至車輛的制動踏板的輸入。在一個實施例中，基于來自連接至車輛的傳感器的信號估算實際橫擺率和實際側滑角；及調節第一和第二縱向力以使得實際橫擺率接近所需橫擺率并且實際側滑角接近所需側滑角。在一些實施例中，估算連接至第一和第二車輪的輪胎和正與輪胎接觸的表面之間的摩擦條件。減小第一和第二力以防止車輪空轉傾向和車輪鎖止傾向并且所減小的大小基于估算的摩擦條件。此外，減小所需橫擺力矩至車輪能夠提供依照摩擦極限的程度。馬達經由功率電子器件連接至電池。在一些實施例中，根據系統極限減小第一和第二縱向力。系統極限基于與電池和功率電子器件的能力相關的系統電能限制。

根據本發明的一個實施例，基于連接至車輛的傳感器確定實際側滑角和實際側滑角的變化速度。基于實際側滑角和實際側滑角的變化速度是在第一范圍還是第二范圍內確定應用的控制目標。其中在第一范圍內，控制目標有利于操縱性。在第二范圍內，控制目標有利有車輛橫向穩定性。基于控制目標改變控制參數以計算所需橫擺力矩。在可替代實施例中，控制目標基于處于第一范圍或第二范圍內的實際側滑角和實際橫擺率。