CN102275580B

CN102275580B - 机动车辆及其控制方法

Info

Publication number: CN102275580B
Application number: CN201110141223.6A
Authority: CN
Inventors: 于海; 梁伟; 邝明朗; 瑞安·亚伯拉罕·麦吉
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2010-06-10
Filing date: 2011-05-27
Publication date: 2016-03-16
Anticipated expiration: 2031-05-27
Also published as: CN102275580A; US20110307129A1; US8521349B2; DE102011076589A1

Abstract

本发明公开一种机动车辆及其控制方法。该控制方法包括：确定所需横摆率和所需驱动扭矩；基于车辆速度和所需横摆率确定所需横摆力矩；及确定通过四个车轮传输的纵向力以基本上提供所需驱动扭矩和所需横摆力矩；及基于确定的纵向力指令扭矩至连接至四个车轮的四个独立的轮内马达。本发明的一个优点在于，电动传动系提供更为集成的牵引力和横摆辅助操纵性和稳定性控制。

Description

机动车辆及其控制方法

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。

根据本发明另一方面，提供一种机动车辆，包括：分别连接至车辆的第一、第二、第三和第四车轮的第一、第二、第三和第四电动马达；车辆传感器，根据车辆传感器可确定实际横摆率和侧滑角。基于车辆用户输入装置，电子控制单元估算所需横摆率、所需驱动扭矩和所需侧滑角，电子控制单元基于实际横摆率和所需横摆率之间的差值以及实际侧滑角和所需侧滑角之间的差值估算实际横摆率和实际侧滑角的误差值，电子控制单元基于误差值确定施加至车辆的所需横摆力矩；并且电子控制单元确定在四个车轮的每一个处提供所需纵向力以基本上提供所需驱动扭矩和所需横摆力矩。电子控制单元确定实际侧滑角的变化速度并且电子控制单元基于实际侧滑角和实际侧滑角的变化速度是在第一范围值还是第二范围值确定应用第一控制目标还是第二控制目标，其中第一控制目标有利于操纵性并且第二控制目标有利于横向稳定性。车辆进一步包括连接至电动马达并且电子连接至电子控制单元的电池。电子控制单元确定在四个车轮的每一个处提供所需纵向力的所需马达扭矩，确定电池的系统极限，基于所需纵向力和电池的系统极限确定在四个车轮的每一个处提供的实际纵向力，并且指令电动马达根据确定的实际纵向力提供扭矩。

根据本发明的再一方面，提供一种控制电动车辆的方法，包括：确定所需横摆率和所需驱动扭矩；基于车辆速度和所需横摆率确定所需横摆力矩；及确定通过四个车轮传输的纵向力以基本上提供所需驱动扭矩和所需横摆力矩；及基于确定的纵向力指令扭矩至连接至四个车轮的四个单独的轮内马达。

根据本发明一个实施例，在不稳定倾向变得明显或车辆变得不稳定之前采取减轻措施，这是对试图克服车辆不稳定的改进。

本发明的一个优点在于，电动传动系提供更为集成的牵引力和横摆辅助操纵性和稳定性控制。因为指令控制至电动马达，扭矩输送响应快速并且准确。此外，其以电动马达替代了昂贵的主动差分装置。

另一个优点在于，因为应用制动扭矩至后车轮中一个同时应用牵引力扭矩至另一个后车轮的能力，能够获得较大的横摆控制力矩以实现较高水平的车辆横向动力学控制。

由于应用再生制动的能力，相较于带有马达/泵驱动的现有系统(例如电动稳定程序或主动转向)，本发明的实施例减少了能量消耗。

另一个优点在于，能够获得增大的横摆控制力矩而不会劣化纵向驾驶性能。驾驶员不可能意识到已经采取主动控制措施。驾驶经历使得方便的操纵和舒适驾驶。

附图说明

图1示意性地说明了一种类型的电动车辆的组件。

图2显示了车轮上的力和合力矩的自由体受力图。

图3A-C显示了车辆经历所需转向路径、过度转向路径和转向不足路径以及用于克服过度的过度转向和过度的转向不足的横摆控制。

图4为根据本发明的实施例的层状独立车轮扭矩控制(IWTC，independentwheeltorquecontrol)的示意图。

图5显示了反映在不稳定和稳定区域内的不同车辆行为和为了操纵性控制(横摆率跟踪控制)和稳定性控制(侧滑约束控制)选择不同控制目的的车辆状态图。

具体实施方式

如本领域技术人员已知，参考任一附图所说明并描述的实施例的多个特征可与一个或多个其它附图中所说明的特征相结合来得到未明确说明并描述的替代实施例。所说明的特征的组合为典型应用提供了代表性实施例。然而，对于特定应用或实施方案，可能需要对与本发明教导相一致的特征进行多种组合和修改。本领域技术人员可了解到与本发明相一致的类似应用或实施方案，例如其中以与附图中实施例所示略微不同的顺序设置组件。本领域技术人员可认识到本发明的教导可用在其它应用或实施方案中。

在图1中，显示了仅使用电池的电动车辆10的简单示意图。车辆10具有四个车轮：前车轮1、2和后车轮3、4，其均装备有电动马达14。驾驶员输入16(其在一个实施例中为至方向盘、加速踏板和制动踏板的输入)提供至电子控制单元(ECU)20。ECU20经由功率电子器件24控制电能在马达14和电池组22之间流动。

在图2中，图形化地显示了作用车辆10上的多种力和力矩。前车轮1、2从正前方位置偏离角度δ。显示在车轮1-4处力的向量指定为Fx1、Fy1等。车身侧滑角为β并且单个车轮侧滑角为α。轮距t为前车轮或后车轮之间的距离。重心在图2上指示为C.G。绕重心的横摆速度指示为r。轴距为前车轮中心和后车轮中心之间的距离。轴距为前部l_f(其为从前车轮至重心的距离)和后部l_r(其为从后车轮至重心的距离)之和。

关于图2，至后车轮的驱动扭矩T_{dr_rear}与应用于后车轮3、4处的力之和相关：

T_{dr_rear}＝(F_x3+F_x4)R_w

其中Rw为车轮半径并且车辆3和4处的纵向力F_x3和F_x4分别能够为正值或负值，分别提供驱动或制动。横摆力矩能够由在两个后车轮之间差异分配的驱动扭矩产生：

M_{c} = (F_{x 3} - F_{x 4}) \frac{t}{2}

其中t为轮距。通过知道所需横摆力矩和后车轮的驱动力矩，能够确定所需的纵向力F_x3和F_x4。

由于通过连接至车轮的电动马达应用至车轮(轮胎连接至其上)的扭矩，在轮胎和路面之间产生纵向力，纵向力在电能供应至马达时可为驱动力或者在从马达汲取电能时为制动扭矩。再一选择是用于应用至马达的扭矩，但是在其可导致车辆向前移动的相反的方向上。

在图3A中，车辆10显示为基于前车轮转向的所需路径上。另外，显示了转向不足和过度转向路径。在图3B中说明了通过施加横摆力矩克服过度转向的情况。在一个示例中，向车轮3提供的正向力显著大于提供至车轮4的正向力。由于不平衡，这个示例在车辆10上施加了力矩。在另一示例中(显示在第一之下或图3B中)，车轮3上的正向力和车轮4上的负向力在车辆10上施加了力矩。另一选择显示在图3B的底部，其中仅施加负向力(制动)至车轮4。类似地，根据图3C中所示的选择克服了转向不足。在能够独立施加制动(而不是正向力)的车辆结构中，图3B和3C中所示的负向力为仅有的用于施加力矩以克服过度转向或转向不足的可能。这些选择导致减少的前向驱动力。然而，在带有连接至每个车轮的轮内马达的实施例中，存在更多的选择以提供所需的横摆力矩；并且在同时提供车辆的前向驱动时能够实现所需的横摆力矩。

在图4中，显示了控制图，其中在框40处探测至方向盘、加速踏板和制动踏板的驾驶员输入。驾驶员输入被传输至控制算法的框42处以生成所需的横摆率和所需的侧滑角。跳至图4的右侧，车辆装备有传感器44。基于来自车辆传感器(例如加速度计)的信息，在框46处估算实际横摆率和侧滑角。横摆率和侧滑角的实际值和所需值被提供至比较器48，其提供横摆率和侧滑角的输出误差。这些横摆误差被提供至可变增益调适反馈控制器50。增益系数为车辆状态的函数并且基于来自控制目标仲裁(controlobjectivearbitration)56和驱动力限制合成(actuationlimitsynthesis)58(其将在下面描述)的输入。可变前馈控制器52和可变增益调适反馈控制器50在54处组合进框60，在该处确定驱动限制。对驱动力的限制可取决于电力约束，例如电池荷电状态或超过电池的充电或放电极限。框60的输出为M_c，提供所需横摆力矩以确定差分的车轮纵向力。在框62处，车辆的扭矩管理系统基于来自加速踏板的输入计算。确定所需的总驱动扭矩Tdr并且将其传送至车轮纵向轮胎力分配和仲裁框64。基于M_c、T_dr和其它车辆参数确定F_x3、F_x4、F_x3和F_x4。根据一个实施例，在框66中确定侧滑控制和路面条件。在其它实施例中，基于先前值和当前车辆状态条件估算这些条件。这些被用于进一步限制至车轮的指令。在框66中，确定被指令以控制四个马达的扭矩T₁、T₂、T₃、和T₄并且将它们传送至框68。在框66和68之间存在反馈循环以解决马达输送比所请求的更多或更少的扭矩并且集中在所指令的扭矩上。

如上所述，存在将要提供的纵向驱动力的情况和驾驶员所请求的纵向驱动力被部分浪费以提供所需操纵特性的情况。在框56(控制目标仲裁)处确定哪个函数应该占主导。在框58处，估算马达的驱动力的限制。

在图5中，说明了本发明的一个实施例，其中有利于操纵性和有利于车辆稳定性的区域显示在实际车辆侧滑角相对实际车辆侧滑角的变化速度的图上。在这两个车辆状态参数的第一范围内，在围绕等于零的参数的中部，车辆操纵性是有利的。车辆处于非常稳定区域。在这个区域内没有影响到车辆的横向性能并且尽可能地在系统极限内，根据第一控制目标操纵性是有利的。通过横摆控制力矩控制车辆横摆率以紧密跟踪所需的横摆率。在两个车辆参数的第二范围内，车辆处于稳定区域。然而，根据第二控制目标，车辆稳定性是有利的，其会导致减小车辆的横向性能。必须约束车辆侧滑动态以避免进一步进入不稳定区域。通过这样做，将会影响车辆的横向性能，即横摆率跟踪的精确度将减小。然而，这种稳定部分地有利有避免进入不稳定区域。在第三范围内，车辆不稳定。然而，根据本发明的实施例，应用车辆稳定性控制以试图离开不稳定区域并且再次获得对车辆的控制。

在可替代实施例中，基于轴上的实际横摆率和实际侧滑角生成类似于图5的图。

再次参考图4，关于一个特别例子论述了控制算法的高级描述，其中后车轮用于提供控制。从车辆状态和驾驶员转向输入得出车辆操纵参数。基于所需控制目标，能够生成前馈控制指令以根据阿克曼转向特性或线性转向特性跟踪。更重要地，执行IWTC反馈控制算法以计算最佳的直接横摆控制力矩。由于系统限制，最佳横摆控制力矩可以系统驱动力极限和工况极限均不违反系统保持意图和车辆操纵稳定性的考量的方式调整。之后，所需横摆控制力矩M_c被用于计算轮胎力F_x3和F_x4以适当地输送动力系牵引扭矩指令T_dr和IWTC指令M_c。接下来，车轮侧滑控制器通过释放车轮扭矩T₃和T₄调节车轮滑移比率以实现前面所需的车轮力指令。IWTC扭矩仲裁模块和侧滑控制模块一起将所需横摆控制力矩转换为参考扭矩以便两个轮内马达执行。这种车轮侧滑控制器也负责摩擦条件估算以及车轮力饱和状态反馈。该信息被发送至控制目标仲裁模块和驱动力限制合成模块以确定关于瞬时主要控制目标的控制参数选择。

通过利用先进的控制技术，这种辅助横摆力矩能够被用于增强操纵能力或限制过度的横向车辆动力学。当在低至中等速度范围驾驶时，其需要使用这种额外的横摆控制力矩以补偿车辆转向不足以使得车辆操纵特性接近阿克曼转向系统或线性车辆转向特性，尤其是在高摩擦力路面上。其甚至使得实现牵引转向，即通过产生纯横摆力矩静止转向车辆而没有任何纵向运动。在出现大转向输入和/或处于高速度下，车辆横向稳定性变得更加重要。从系统获得的横摆控制力矩可用作为反向横摆力矩以校正过度的车辆转向不足或过度转向倾向而不影响车辆纵向性能。当在低摩擦力路面条件下驾驶时该校正效果部分有用。

用于增加操纵性和稳定性控制的本发明的IWTC技术的潜力受到可用主动横摆控制力矩限制，主动横摆控制力矩相应地受到系统/组件性能、车辆动力学约束和环境约束限制。在一个示例中，F_rm为受到系统组件、再生能力和摩擦力限制的最大可用后轮胎力的绝对值。主动横摆力矩控制控制扭矩的总可用范围为：-F_rmT≤M_c≤F_rmT。总可用IWTC主动横摆力矩由电动车辆瞬时功能极限、电池充电极限(荷电状态(SOC)和温度的函数)、电池放电极限、电动车辆控制模块和马达扭矩极限的限制。其也受到地面摩擦条件限制。开始IWTC不会引起任何车轮不稳定(空转或锁止)或车辆不稳定。最后，车轮打滑控制器被集成进IWTC控制系统内以提供地面摩擦力估算。摩擦力极限的反馈用于调节车轮打滑在所需和稳定范围内。当车辆不稳定已经出现时，例如车辆旋转，由于进一步使用纵向轮胎力危害几乎耗尽的后车轮的横向轮胎力预留并且恶化稳定性，不会应用IWTC控制行为。在这种情况下，基于稳定性控制系统的摩擦制动力(类似于背景技术中的系统)被用于在极限车辆操纵情况时使已经不稳定的车辆恢复正常。关于安全控制，提出的应用至后车轮的IWTC操纵辅助系统更为有效地在变得不稳定之前约束车辆横向动力学而不是将已经不稳定的车辆带回至其稳定的范围。

设定线性车辆模型，稳态车辆侧偏特性能够通过下面的等式描述：

δ = \frac{\frac{L}{R}}{1 + \frac{F_{xf}}{C_{αf}}} + [(\frac{W_{f}}{C_{αf}} - \frac{W_{r}}{C_{αr}}) - (\frac{W_{f}}{C_{αf}} \frac{F_{xf}}{C_{αf}} - \frac{W_{r}}{C_{αr}} \frac{F_{xr}}{C_{αr}})] \frac{V^{2}}{R}

其中，C_αf和C_αr为轮胎侧偏刚度，W_f和W_r为分别在前车桥和后车桥处的车辆重量分配。V为纵向车辆速度，L为轴距。车辆转向特性相对于车辆速度、加速度和摩擦条件非线性改变。当车辆以低速度行驶时，需要使得车辆转向特性尽可能接近于参考转向特性(阿克曼转向系统或线性转向特性)以便舒适地车辆操纵。当在高速范围内驾驶时，反馈至驾驶员的速度对于操纵是重要的。约束车辆横向动力学以获得车辆稳定性也是重要的。最后，IWTC系统能够应用主动横摆力矩M_c以辅助操纵努力这样：

δ = \frac{L}{R} + k_{des} \frac{V^{2}}{R}

其中，L/R为阿克曼转向角并且k_des为基于控制目标确定的所需转向特性增益。

总体上，在不同道路条件上的车辆操纵保持与驾驶员的指令相一致。换句话说，在维持所需车辆运动(速度、加速度等)的同时，IWTC控制系统通过最小化横摆率误差r_des-r和车身侧滑角误差β_des-β(对于给定转向输入δ和车辆状态)跟踪所需的车辆动力学。控制目标函数能够表达为最小化：

J = {&Integral;}_{0}^{\infty} ((Z - Z_{des}) Q (Z - Z_{des}) + M_{c}^{2} R) dt

假定多种路面条件、干扰和不确定车辆动力学。在上面的等式中，Z＝[β，r]^T以及Z_des＝[β_des，r_des]^T。Q、R为正定矩阵。不同的Q、R矩阵的值将用在不同的控制区域、操纵性控制区域或稳定性控制区域内。控制参考、所需值基于用户输入，根据瞬时控制目标(例如转向辅助、稳定性控制或两者的一些组合)生成Z_des＝[β_des，r_des]^T。瞬时控制目标基于车辆状态确定。控制方法(例如线性二次型调节器(LQR)、H_∞控制或其它合适的控制算法)可应用以最小化控制目标函数。

在上述大量论述中，后车轮用于提供所需的车辆控制。然而，在下面考虑了应用下面假想的其它情况：

由于应用主动IWTC车轮扭矩会对横向轮胎力有影响；通过在IWTC控制架构中提出的反馈控制器补偿相关于驾驶员意图的车辆牵引力和横摆状况的未建模的牵引力和车辆横摆变化。

主动IWTC横摆控制力矩的应用受限于轮胎-路面摩擦极限、车辆动力学和稳定极限以及车辆系统扭矩和功率极限。

对于轮内马达、全轮驱动的车辆配置存在多种控制自由度。这里的参考控制指令仅为它们中的潜在应用情况的子集。基于车轮扭矩分配与车辆动力学稳定性和操纵控制系统(像AFS和ESP等)的最优化组合能够进一步执行额外的应用策略。

这里的描述考虑了前车轮转向情况。但是本发明不排除所有车轮能够在转向操纵中转向的情况。

另一个具体的例子是仅前车轮、纯横摆力矩控制。为了实现纯横摆力矩控制同时维持车辆驾驶性对驾驶员透明，主动地调节前轮内马达的扭矩。假定初始前车轮扭矩为T_d1(在左前车轮)和T_d2(在右前车轮)。为了得到横摆控制力矩主动车轮前馈/参考控制扭矩计算为：

Δ T_{d 1} = \frac{M_{c} \cos δ_{2}}{[\frac{l_{f}}{R_{w}} \sin (δ_{1} - δ_{2}) + \frac{t}{R_{w}} \cos δ_{1} \cos δ_{2}]}

Δ T_{d 2} = \frac{M_{c} \cos δ_{1}}{[\frac{l_{f}}{R_{w}} \sin (δ_{2} - δ_{1}) - \frac{t}{R_{w}} \cos δ_{1} \cos δ_{2}]}

其中T_di为在第i个车轮处的轮内马达驱动扭矩；i＝1，2，3，4分别指示左前、右前、左后和右后车轮；M_c为通过IWTC技术实现的目标纯横摆控制扭矩；δ_j为前车轮转向角，其中j＝1，2指示左前车轮和右前车轮；R_w为有效车轮半径；t为轮距；l_f为从两个前车轮总成的中点至重心的距离。

左前车轮处的新车轮扭矩为右前车轮处的新车轮扭矩为控制能力(即最大可用的M_c大小)主要由T_d1和T_d2的大小、两个轮内马达处正和负扭矩极限和以及在当前驾驶条件下的电源和扭矩极限来确定。

当通过前车轮中的一个和在该前车轮中一个相对一侧的后车轮中的一个的组合输送主动纯横摆控制力矩，下面的主动控制扭矩指令为：

Δ T_{d 1} = \frac{M_{c}}{[\frac{l_{f}}{R_{w}} \sin δ_{1} + \frac{t}{R_{w}} \cos δ_{1}]}

Δ T_{d 4} = \frac{- M_{c} \cos δ_{1}}{[\frac{l_{f}}{R_{w}} \sin δ_{1} + \frac{t}{R_{w}} \cos δ_{1}]}

或可替代地：

Δ T_{d 2} = \frac{- M_{c}}{[\frac{l_{f}}{R_{w}} \sin δ_{2} + \frac{t}{R_{w}} \cos δ_{2}]}

Δ T_{d 3} = \frac{M_{c} \cos δ_{2}}{[\frac{l_{f}}{R_{w}} \sin δ_{2} + \frac{t}{R_{w}} \cos δ_{2}]}

对于在车辆相同侧的前车轮和后车轮输送纯横摆控制力矩，下面的主动控制扭矩指令计算为：

Δ T_{d 1} = \frac{M_{c}}{\frac{l_{f}}{R_{w}} \sin δ_{1}}

Δ T_{d 3} = \frac{- M_{c} \cos δ_{1}}{\frac{l_{f}}{R_{w}} \sin δ_{1}}

或可替代地：

Δ T_{d 2} = \frac{- M_{c}}{\frac{l_{f}}{R_{w}} \sin δ_{2}}

Δ T_{d 4} = \frac{M_{c} \cos δ_{2}}{\frac{l_{f}}{R_{w}} \sin δ_{2}}

尽管已经详细描述了最佳实施例，本领域技术人员可以发现本发明的权利要求范围内的多种可选设计和实施例。尽管已经描述了关于一个或多个期望特性的多种实施例可能具有优点或相较于其他实施例更为优选，本领域技术人员应该意识到，取决于具体应用和执行，为了达到期望系统属性可对一个或多个特性妥协。这些属性包括，但不限于成本、强度、耐用性、寿命周期成本、可销售性、外观、装配、尺寸、适用性、重量、可制造性、易于组装等。这里论述的实施例在一个或多个属性上相对于其他实施例或现有技术应用不令人满意也未超出本发明范围之外。

Claims

1.一种机动车辆，包含：

分别连接至所述机动车辆的第一、第二、第三和第四车轮的第一、第二、第三和第四电动马达；

车辆传感器，根据所述车辆传感器可确定实际横摆率和侧滑角；

连接至电子控制单元的车辆用户输入装置，其中所述电子控制单元设置用以基于所述车辆用户输入装置估算所需横摆率、所需驱动扭矩和所需侧滑角；

所述电子控制单元设置用以基于所述实际横摆率和所需横摆率之间的差值以及实际侧滑角和所需侧滑角之间的差值估算实际横摆率和实际侧滑角的误差值；

所述电子控制单元设置用以基于所述误差值确定施加至所述机动车辆的所需横摆力矩；

并且所述电子控制单元设置用以确定在所述四个车轮的每一个处提供的所需纵向力以提供所述所需驱动扭矩和所述所需横摆力矩；

所述电子控制单元设置用以确定实际侧滑角的变化速度，以及

所述电子控制单元设置用以基于所述实际侧滑角和所述实际侧滑角的变化速度是在第一范围值还是第二范围值确定将第一控制目标还是第二控制目标应用到扭矩管理系统中，其中当车辆操纵性将是有利的，所述电子控制单元设置用以驱动应用所述第一控制目标，当车辆横向稳定性将是有利的，所述电子控制单元设置用以确定应用所述第二控制目标。

2.如权利要求1所述的机动车辆，其特征在于，还包含：

连接至所述电动马达并且电子连接至所述电子控制单元的电池，其中所述电子控制单元设置用以确定在所述四个车轮的每一个处提供所述所需纵向力的所需马达扭矩，所述电子控制单元设置用以确定所述电池的系统极限；所述电子控制单元设置用以基于所述所需纵向力和所述电池的所述系统极限确定在所述四个车轮的每一个处提供的实际纵向力；并且所述电子控制单元设置用以指令所述电动马达以根据所述确定的实际纵向力提供扭矩。

3.一种控制电动车辆的方法，包含：

确定所需横摆率和所需驱动扭矩；

基于用户输入确定所需侧滑角；

基于来自连接至所述车辆的传感器估算实际横摆率和实际侧滑角；

基于所述所需侧滑角和所述实际侧滑角之间的差值确定侧滑角误差并且基于所述所需横摆率和所述实际横摆率之间的差值确定横摆率误差；

基于车辆速度和所述所需横摆率确定所需横摆力矩；及

确定通过四个车轮传输的纵向力以提供所述所需驱动扭矩和所述所需横摆力矩；

仲裁第一控制目标和第二控制目标的选择，其中当车辆操纵性将是有利的时，选择第一控制目标，当车辆稳定性将是有利的时，选择第二控制目标；及

调节确定的所述纵向力以使得从所述纵向力的差值获得的实际横摆力矩接近所述所需横摆力矩，其中所述所需横摆力矩基于所述横摆率误差、所述侧滑角误差、以及第一控制目标和第二控制目标两者中的任意一个的选择；

基于确定的所述纵向力和选择的控制目标指令扭矩至连接至所述四个车轮的四个独立的轮内马达。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述指令至所述四个独立轮内马达的扭矩还基于电池的荷电状态、电池的最大充电率、电池的最大放电率和道路摩擦极限中至少一个施加的限制。

5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，

探测至少两个所述车轮的车轮锁止倾向，其中确定的所述纵向力进一步基于车轮空转倾向和车轮锁止倾向以便防止车轮空转倾向和车轮锁止倾向。