[發明專利]使用輪內系統控制車輛的系統和方法

有效

• 申請號: 201210280781.5
• 申請日: 2012-06-29
• 公開（公告）號: CN103085871B
• 公開（公告）日: 2017-03-01
• 發明（設計）人: 黃盛郁
• 申請（專利權）人: 現代自動車株式會社
• 主分類號: B62D6/00
• 分類號: B62D6/00;B60L15/32;B62D101/00;B62D113/00;B62D125/00;B62D137/00
• 代理公司: 北京尚誠知識產權代理有限公司11322
• 代理人: 龍淳

相關申請的交叉引用

本申請要求于2011年10月31日在韓國知識產權局提交的韓國專利申請第10-2011-0112247號的優先權和權益，其全部內容引入本文以供參考。

技術領域

本發明涉及一種使用輪內系統控制車輛的系統和方法。更具體地，本發明涉及一種使用輪內系統控制車輛的方法，其通過使用阿克曼趨勢轉向原理可以使旋轉半徑最小化且具有轉向穩定性。

背景技術

輪內系統通常具有安裝在車輛的各個車輪內的電動機，并直接控制各個車輪的驅動。輪內系統通常被用于使用電動機作為動力源的車輛中，例如混合動力車、燃料電池車、和電動車。

通常，設置這種類型的轉向裝置，用于控制車輛的行駛方向。轉向裝置將動力從齒輪裝置轉移至車輛的前輪，并且包括轉向橫拉桿和轉向節臂用于支撐左輪與右輪之間的相關位置。

轉向裝置通常遵循阿克曼趨勢轉向原理。可在由轉向角和輪胎角生成的齒條行程之間建立阿克曼幾何條件，并且可在阿克曼幾何條件下如下面所述地定義阿克曼角和阿克曼率。

可將阿克曼角定義為當前輪和后輪的法線通過旋轉中心時外輪的輪胎角，并且可將阿克曼率定義為理論阿克曼角與實際駕駛中生成的實際輪胎角之間的比率(％)。可通過圖1示出的式計算阿克曼角和阿克曼率。

如果阿克曼率為100％是理想的，但實際上根據基于其它連接部件的限制條件的轉向角，將阿克曼率設計為40-80％。如果未適當地應用阿克曼率，可能出現例如輪胎滯后(tire?drag)或轉向傳感退化的一些問題。

在傳統技術的情況中，如圖1所示，在車輛轉向時向車輛施加離心力。向車輛的輪胎施加側向反力，并且發生輪胎滑移來抵消離心力。當發生輪胎滑移時，不能滿足阿克曼幾何條件，因為由于輪胎滑移，樞軸中心(O)移動到上面的位置(O’)。結果在傳統技術中發生輪胎滯后并且轉向傳感退化。而且，如圖2所示，傳統技術存在問題，即由于正常轉向時轉向角非常小，所以在車輛正常轉向時阿克曼率下降。

另一方面，當車輛需要以最小旋轉半徑轉向時，大的外輪角對使旋轉半徑最小化是更有利的。在這種情況下，轉向角應該更大以使旋轉半徑最小化，并且當轉向角變大時，如圖2所示，阿克曼率則增加。

然而，根據圖1所示的阿克曼率式，當內輪角大于外輪角時，阿克曼率具有較大的值。結果，在傳統技術中，難以通過保持轉向穩定性來使旋轉半徑最小化，因為為了增加阿克曼率外輪角應當更小，而這不利于使旋轉半徑最小化。

上述在該背景技術部分公開的信息僅用于增強對本發明背景的理解，因此其可能含有不構成在該國本領域普通技術人員已經知曉的現有技術的信息。

發明內容

本發明致力于提供一種使用輪內系統控制車輛的系統和方法，其具有經由阿克曼函數改善轉向穩定性并使旋轉半徑最小化的優點。

本發明的示例性實施方式提供一種使用輪內系統控制車輛的系統和方法，該輪內系統控制安裝在車輛的各個車輪內的電動機。具體地，控制單元可配置成基于車輛駕駛信息確定車輛的轉向模式并且相應于轉向模式計算車輛的當前阿克曼率。然后控制單元可基于當前阿克曼率生成控制命令，并使用控制命令分別控制各個車輪的電動機。

當轉向模式處于轉向穩定改善模式(即第一模式)時，可通過將車輛的當前偏航率(yaw?rate)與取決于車輛的當前阿克曼率的目標偏航率進行比較來生成控制命令。當轉向模式處于轉向半徑最小化模式(即第二模式)時，可通過計算當前阿克曼率的最小轉向半徑并將當前阿克曼率的最小轉向半徑與100％阿克曼率的最小轉向半徑進行比較來生成控制命令。

在本發明的一些示例性實施方式中，駕駛信息可包括轉向角、轉向角速度、車輛速度、和偏航率中的至少一種。可通過考慮齒條齒輪轉向傳動比、輪胎角、轉向角、和車輛數據中的至少一種來計算當前阿克曼率，并且可基于車輛的當前阿克曼率、轉向角、和車輛速度中的至少一種計算目標偏航率。另外，可基于齒條齒輪轉向傳動比、輪胎角、轉向角、和車輛數據中的至少一種計算當前阿克曼率的最小轉向半徑。

根據本發明的示例性實施方式，可通過保持高阿克曼率來改善車輛的轉向穩定性，并且可通過使用輪內電動機獨立地控制各個車輪的扭矩來使旋轉半徑最小化。此外，可通過獨立地控制各個車輪的扭矩來改善車輛的駕駛性能。

附圖說明

圖1為示出用于計算阿克曼角和阿克曼率的式的示意圖。

圖2為示出轉向角與阿克曼率之間的關系的圖。