CN111452784B - 车辆行进控制方法及车辆行进控制系统 - Google Patents

Abstract

一种车辆行进控制方法及车辆行进控制系统。方法包含：侦测第一车轮的第一转速以及第二车轮的第二转速；侦测第一车轮的第一驱动马达的第一负载电流以及第二车轮的第二驱动马达的第二负载电流；计算第一转速与第二转速的转速差异；以及计算第一负载电流与第二负载电流的负载电流差异；当负载电流差异的绝对值大于负载电流差异临界值，第一负载电流以及第二负载电流其中之一不大于负载电流极值，且转速差异的绝对值大于转速差异临界值时，降低第一车轮的第一转速以及第二车轮的第二转速。本揭露的车辆行进控制方法可省略装设各种复杂的感测器于车辆各部位的成本，且无须透过车身旋转角度与车辆加速度等复杂的矩阵运算，因此可进一步缩短反应时间。

Description

车辆行进控制方法及车辆行进控制系统

技术领域

本揭露是有关于一种车辆行进控制方法及车辆行进控制系统。

背景技术

一般车辆要做到车体翻覆稳定控制，基本上车辆系统要搜集车体各方向加速度、舵角、侧倾角度等信息。再根据车辆速度，计算车体倾斜的最终角度以确定车体翻覆的风险程度。因此，车体需要装设加速感知器、舵角感知器、陀螺仪等仪器，并需要透过复杂的角度、滤波器及姿态控制演算程序。

发明内容

本揭露的一技术态样为一种车辆行进控制方法。车辆包含车身以及位于车身两侧且相对的第一车轮及第二车轮。车辆行进控制方法包含：侦测第一车轮的第一转速以及第二车轮的第二转速；侦测第一车轮的第一驱动马达的第一负载电流以及第二车轮的第二驱动马达的第二负载电流；计算第一转速与第二转速的转速差异；以及计算第一负载电流与第二负载电流的负载电流差异；当负载电流差异的绝对值大于负载电流差异临界值，第一负载电流以及第二负载电流其中之一不大于负载电流极值，且转速差异的绝对值大于转速差异临界值时，降低第一车轮的第一转速以及第二车轮的第二转速。

于本揭露的一些实施例中，在降低第一车轮的第一转速以及第二车轮的第二转速的步骤包含：当第一负载电流不大于负载电流极值时，降低或关闭第一驱动马达对第一车轮的动力输出以降低第一车轮的第一转速，且对第二车轮施加一制动力以降低第二车轮的第二转速。

于本揭露的一些实施例中，在降低第一车轮的第一转速以及第二车轮的第二转速的步骤包含：当第二负载电流不大于负载电流极值时，降低或关闭第二驱动马达对第二车轮的动力输出以降低第二车轮的第二转速，且对第一车轮施加一制动力以降低第一车轮的第一转速。

本揭露的另一技术态样为一种车辆行进控制系统，车辆包含车身以及位于车身两侧且相对的第一车轮及第二车轮。车辆行进控制系统包含第一驱动马达、第二驱动马达、第一感测器、第二感测器以及控制器。第一驱动马达驱动第一车轮，第二驱动马达驱动第二车轮。第一感测器与第一驱动马达电性连接，其中第一感测器设置以侦测第一车轮的第一转速以及第一驱动马达的第一负载电流。第二感测器与第二驱动马达电性连接，其中第二感测器设置以侦测第二车轮的第二转速以及第二驱动马达的第二负载电流。控制器与第一驱动马达、第二驱动马达、第一感测器以及第二感测器电性连接。其中控制器设置以判断当负载电流差异的绝对值大于负载电流差异临界值，第一负载电流以及第二负载电流其中之一不大于负载电流极值，且转速差异的绝对值大于转速差异临界值时，降低第一车轮的第一转速以及第二车轮的第二转速。

于本揭露的一些实施例中，其中当第一负载电流不大于负载电流极值时，控制器设置以降低或关闭第一驱动马达对第一车轮的动力输出以降低第一车轮的第一转速，且对第二车轮施加一制动力以降低第二车轮的第二转速。

于本揭露的一些实施例中，当第二负载电流不大于负载电流极值时，控制器设置以降低或关闭第二驱动马达对第二车轮的动力输出以降低第二车轮的第二转速，且对第一车轮施加一制动力以降低第一车轮的第一转速。

于本揭露的一些实施例中，第一感测器还包含第一转速感测器，设置以侦测第一车轮的第一转速。

于本揭露的一些实施例中，第一感测器还包含第一负载电流感测器，设置以侦测第一驱动马达的第一负载电流。

于本揭露的一些实施例中，第二感测器还包含第二转速感测器，设置以侦测第二车轮的第二转速。

于本揭露的一些实施例中，第二感测器还包含第二负载电流感测器，设置以侦测第二驱动马达的第二负载电流。

于本揭露上述实施例中，透过比较第一车轮与第二车轮的转速及负载电流与经测试得出的临界值与极值之间的相对大小即可判断车辆是否即将翻覆，因此可省略装设各种复杂的感测器于车辆各部位的成本，且无须透过车身旋转角度与车辆加速度等复杂的矩阵运算去判断车辆是否有翻覆风险，因此可进一步缩短反应时间。

附图说明

图1为根据本揭露一实施例的车辆行进控制系统的示意图；

图2A及图2B为根据本揭露一实施例的车辆行进控制方法流程图；

图3至图6为图1中的车辆于不同状态时的示意图。

具体实施方式

以下将以附图说明本揭露的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本揭露。也就是说，在本揭露部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化附图起见，一些已知惯用的结构与元件在附图中将以简单示意的方式绘示。且为了清楚起见，附图中的层和区域的厚度可能被夸大，并且在附图的描述中相同的元件符号表示相同的元件。

图1为根据本揭露一实施例的车辆行进控制系统100的示意图。车辆行进控制系统100设置于车辆50中。车辆50具有车身52、第一车轮54a以及第二车轮54b。第一车轮54a与第二车轮54b相对且位于车身52的两侧。于一些实施例中，车辆50可为三轮车，而车辆行进控制系统100可设置以控制相对的两后轮上。于一些其他实施例中，车辆50可为四轮车，而车辆行进控制系统100可设置以控制相对的两前轮及/或两后轮。

车辆行进控制系统100具有第一驱动马达110a、第二驱动马达110b、第一感测器120a、第二感测器120b以及控制器130。第一驱动马达110a设置以驱动第一车轮54a，第二驱动马达110b设置以驱动第二车轮54b。

第一感测器120a与第一驱动马达110a电性连接，第二感测器120b与第二驱动马达110b电性连接。第一感测器120a具有第一转速感测器122a以及第一负载电流感测器124a。其中，第一转速感测器122a设置以侦测第一车轮54a的第一转速R1(见图2A)，第一负载电流感测器124a设置以侦测第一驱动马达110a的第一负载电流I1(见图2A)。第二感测器120b具有第二转速感测器122b以及第二负载电流感测器124b。第二转速感测器122b设置以侦测第二车轮54b的第二转速R2(见图2A)，第二负载电流感测器124b设置以侦测第二驱动马达110b的第二负载电流I2(见图2A)。

控制器130与第一驱动马达110a、第二驱动马达110b、第一感测器120a以及第二感测器120b电性连接。控制器130可计算第一转速R1以及第二转速R2之间的转速差异DR(见图2A)，并计算第一负载电流I1以及第二负载电流I2之间的负载电流差异DI(见图2A)。

于本实施例中，两控制器130彼此电性连接并各自连接至第一驱动马达110a与第一感测器120a以及第二驱动马达110b与第二感测器120b，但其并非用以限制本揭露。

本揭露的车辆行进控制系统100可通过上述的第一转速R1、第二转速R2、第一负载电流I1、以及第二负载电流I2，即时判断车辆50是否具有翻覆的风险。一般而言，在车身52倾斜且即将翻覆的过程中，车辆50的其中一车轮先离地，导致车辆50的负载电流必须完全由仍接触地面的另一车轮提供，使得接触地面的另一车轮的负载电流变大。此时，离地的车轮高速空转，导致车辆50的第一车轮54a与第二车轮54b之间的转速差异DR变大。此外，离地且空转的车轮的负载电流会下降至当驱动马达处于空载状态的负载电流极值minI(见图2A)，也就是驱动马达的最小负载电流值，因此使得负载电流差异DI变大。

具体而言，不同种类的车辆在即将翻覆的状态下皆具有对应的转速差异临界值DR-threshold(见图2A)与负载电流差异临界值DI-threshold(见图2A)。本揭露的车辆行进控制系统100透过控制器130比较转速差异临界值DR-threshold与车辆50当下的转速差异DR，并比较负载电流差异临界值DI-threshold与车辆50当下的负载电流差异DI，即时判断车辆50是否具有翻覆的风险。此外，透过各别比较第一负载电流112a及第二负载电流112b与负载电流极值minI的大小可判断是否第一车轮54a或是第二车轮54b已处于空转状态且车辆50是否即将翻覆，控制器130再透过第一驱动马达110a与第二驱动马达110b对第一车轮54a及第二车轮54b作出反馈机制以使车辆50脱离翻覆的风险并回复至稳定行驶的状态。

于本实施例中，以电动车为例，当车辆50的车速约为1～10km/hr时，第一车轮54a与第二车轮54b之间的转速差异临界值DR-threshold约为13RPM。也就是说，当第一车轮54a与第二车轮54b之间的转速差异DR的绝对值大于70RPM时，车辆50有翻覆的风险。此外，车辆50的电流差异临界值DI-threshold约为10A。也就是说，当第一驱动马达110a与第二驱动马达110b之间的负载电流差异DI的绝对值大于10A时，车辆50有翻覆的风险。此时离地轮的驱动马达的负载电流极值minI约为2A。

以下将以实施例具体说明车辆行进控制系统100使车辆50维持稳定行驶的车辆行进控制方法。

图2A及图2B为根据本揭露一实施例的车辆行进控制方法流程图。请参照图2A，车辆行进控制方法开始于步骤S1，第一转速感测器122a侦测第一车轮54a的第一转速R1，第二转速感测器122b侦测第二车轮54b的第二转速R2。接着于步骤S2中，第一负载电流感测器124a侦测第一驱动马达110a的第一负载电流I1，第二负载电流感测器124b侦测第二驱动马达110b的第二负载电流I2。于步骤S3中，控制器130判断负载电流差异DI的绝对值是否大于负载电流差异临界值DI-threshold。若判断结果为否，代表车辆50无翻覆风险，因此结束本次侦测。若判断结果为是，则执行步骤S4。

于步骤S4中，控制器130判断第二负载电流I2是否小于负载电流极值minI。若判断结果为否，则执行步骤S7(见图2B)。若判断结果为是，则执行步骤S5。于步骤S5中，控制器130判断转速差异DR的绝对值是否大于转速差异临界值DR-threshold。若判断结果为否，代表车辆50无翻覆风险，因此结束本次侦测。若判断结果为是，则执行步骤S6。于步骤S6中，由于车辆50被判断为将朝向第一车轮54a的一侧翻覆，因此第一驱动马达110a施加制动力于第一车轮54a，且第二驱动马达110b降低或关闭对第二车轮54b的动力输出。

请参照图2B，于步骤S7中，控制器130判断第一负载电流I1是否小于负载电流极值minI。若判断结果为否，代表车辆50无翻覆风险，因此结束本次侦测。若判断结果为是，则执行步骤S8。于步骤S8中，控制器130判断转速差异DR的绝对值是否大于转速差异临界值DR-threshold。若判断结果为否，代表车辆50无翻覆风险，因此结束本次侦测。若判断结果为是，则执行步骤S9。于步骤S9中，由于车辆50被判断为将朝向第二车轮54b的一侧翻覆，因此第二驱动马达110b施加制动力于第二车轮54b，且第一驱动马达110a降低或关闭对第一车轮54a的动力输出。

应理解到。上述步骤S3、步骤S4与步骤S5为判断车辆50是否即将朝向第一车轮54a的一侧翻覆所需同时成立的三个条件，而步骤S3、步骤S7与步骤S8为判断车辆50是否即将朝向第二车轮54b的一侧翻覆所需同时成立的三个条件。然而，上述的三个条件之间的判断顺序可任意调换。换句话说，只要车辆50的四个参数与经测试得出的临界值与极值之间同时满足下列三不等式(1)、(2)、(3)关系，控制器130便会根据判断结果即时执行步骤S6或步骤S9。

|DI|>DI-threshold(1)

|DR|>DR-threshold(2)

I1≦minI or I2≦minI(3)

请先回到图1，并同时参照图2A。于本实例中，车辆50行驶于平面道路上，第一车轮54a与第二车轮54b以相同转速运行。车辆50所需的负载电流由第一车轮54a与第二车轮54b共同提供，因此第一负载电流I1与第二负载电流I2大致相等或仅具有微小差异。于车辆行进控制方法的步骤S1及步骤S2中测得的参数关系为：|DI|<DI-threshold、|DR|<DR-threshold、I1>minI以及I2>minI。因此，于步骤S3中，根据|DI|<DI-threshold的关系判断得知车辆50无翻覆风险。

图3至图6为图1中的车辆50于不同状态时的示意图。请同时参照图2A与图3。于本实例中，车辆50行驶于倾斜道路上，且车身52沿着道路平面往第一车轮54a的一侧倾斜，但第一车轮54a与第二车轮54b皆落在路面上。因此，第一转速R1大致等于第二转速R2，第一负载电流I1大于第二负载电流I2，且负载电流差异DI增加。然而，于车辆行进控制方法的步骤S1及步骤S2中测得的四个参数与经测试得出的临界值与极值之间的关系为：|DI|<DI-threshold、|DR|<DR-threshold、I1>minI以及I2>minI。因此，于步骤S3中，根据|DI|<DI-threshold的关系判断得知车辆50无翻覆风险。

请同时参照图2A与图4。于本实例中，车辆50行驶于倾斜道路上，且车身52沿着道路平面往第二车轮54b的一侧倾斜，但第一车轮54a与第二车轮54b皆落在路面上。因此，第一转速R1大致等于第二转速R2，第一负载电流I1小于第二负载电流I2，且负载电流差异DI增加。然而，于车辆行进控制方法的步骤S1及步骤S2中测得的四个参数与经测试得出的临界值与极值之间关系仍为：|DI|<DI-threshold、|DR|<DR-threshold、I1>minI以及I2>minI。因此，于步骤S3中，根据|DI|<DI-threshold的关系判断得知车辆50无翻覆风险。

请同时参照图2A与图5。于本实例中，车辆50行驶于倾斜道路上，车身52向第一车轮54a的一侧倾斜且第二车轮54b已离开道路平面。车身52的倾斜角度大于倾斜道路的倾斜角度，并以第一车轮54a为平衡车辆50的支撑点。然而，当倾斜的车身52的向心力矩大于车身52重量M所提供的力矩时，车辆50便可能往第一车轮52a的一侧翻覆。于一些实施例中，车辆50也可能于平面道路上因转向过快而导致翻覆，其并非用于限制本揭露。

此时，车辆50所需的负载电流完全由第一车轮54a的第一驱动马达110a提供，且第二车轮54b已离开路面，因此第一负载电流I1远大于第二负载电流I2。步骤S3的判断结果为：|DI|>DI-threshold，因此接着执行步骤S4。于步骤S4中，由于第二车轮54b呈现较第一车轮54a更高速的空转状态，第二负载电流I2会接近于当第二驱动马达110b为空载时的最小电流，因此判断得知I2≦minI，接着执行步骤S5。此时，空转状态的第二车轮54b的第二转速R2大于第一转速R1，步骤S5的判断结果为：|DR|>DR-threshold，因此接着执行步骤S6。

于步骤S6中，由于车辆50被判断为将朝向第一车轮54a的一侧翻覆，因此控制器130会施加制动力于第一车轮54a，也就是使第一车轮54a执行煞车动作以降低第一车轮54a的第一转速R1，并使第二驱动马达110b降低或关闭对第二车轮54b的动力输出以降低第二车轮54b的第二转速R2。如此一来，车辆50朝向第一车轮54a的向心力Fa降低，车身52重量M所提供的力矩即可使车辆50恢复至第一车轮54a及第二车轮54b皆与地面接触的平稳行驶状态。

请同时参照图2A、图2B与图6。于本实例中，车辆50行驶于倾斜道路上，车身52向第二车轮54b的一侧倾斜且第一车轮54a已离开道路平面。车身52的倾斜角度大于倾斜道路的倾斜角度，并以第二车轮54b为平衡车辆50的支撑点。然而，当倾斜的车身52的向心力矩将大于车身52重量M所提供的力矩时，车辆50便可能往第二车轮54b的一侧翻覆。于一些实施例中，车辆50也可能于平面道路上因转向过快而导致翻覆，其并非用于限制本揭露。

此时，车辆50所需负载电流完全由第二车轮54b的第二驱动马达110b提供，且第一车轮54a已离开路面，因此第二负载电流I2远大于第一负载电流I1。步骤S3的判断结果为：|DI|>DI-threshold，因此接着执行步骤S4。于步骤S4中，由于第一车轮54a呈现较第二车轮54b更高速的空转状态，第一负载电流I1会接近于当第一驱动马达110a为空载时的最小电流，因此判断得知I2>minI，接着执行步骤S7。于步骤S7中，判断得知I1≦minI，接着执行步骤S8。此时，空转状态的第一车轮54a的第一转速R1大于第二转速R2，步骤S8的判断结果为：|DR|>DR-threshold，因此接着执行步骤S9。

于步骤S9中，由于车辆50被判断为将朝向第二车轮54b的一侧翻覆，因此控制器130会施加制动力于第二车轮54b，也就是使第二车轮54b执行煞车动作以降低第二车轮54b第二转速R2，并使第一驱动马达110a降低或关闭对第一车轮54a的动力输出以降低第一车轮54a的第一转速R1。如此一来，车辆50朝向第二车轮54b的向心力Fb降低，车身52重量M所提供的力矩即可使车辆50恢复至第一车轮54a及第二车轮54b皆与地面接触的平稳行驶状态。

综上所述，本揭露的车辆行进控制系统100可透过控制器130比较车辆50当下的转速差异DR是否大于转速差异临界值DR-threshold，并比较车辆50当下的负载电流差异DI是否大于负载电流差异临界值DI-threshold，且比较第一负载电流112a或第二负载电流112b是否小于负载电流极值minI，而及时判断车辆50的翻覆方向。控制器130透过第一驱动马达110a与第二驱动马达110b根据翻覆方向各别使第一车轮54a及第二车轮54b的转速下降，以使车辆50脱离翻覆的风险并回复至稳定行驶的状态。

此外，透过比较第一车轮54a与第二车轮54b的转速及负载电流与经测试得出的临界值与极值之间的相对大小即可判断车辆50是否即将翻覆，因此可省略装设各种复杂的感测器于车辆50各部位的成本，且无须透过车身52旋转角度与车辆50加速度等复杂的矩阵运算去判断车辆50是否有翻覆风险，因此可进一步缩短反应时间。

虽然本揭露已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本揭露，任何熟悉此技艺者，在不脱离本揭露的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本揭露的保护范围当视所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (11)

1.一种车辆行进控制方法，该车辆包含一车身以及位于该车身两侧且相对的一第一车轮及一第二车轮，其特征在于，该车辆行进控制方法包含：

侦测一第一车轮的一第一转速以及一第二车轮的一第二转速；

侦测该第一车轮的一第一驱动马达的一第一负载电流以及该第二车轮的一第二驱动马达的一第二负载电流；

计算该第一转速与该第二转速的一转速差异；以及

计算该第一负载电流与该第二负载电流的一负载电流差异；

当该负载电流差异的绝对值大于一负载电流差异临界值，且该转速差异的绝对值大于一转速差异临界值，当该第一负载电流不大于该负载电流极值时，对该第二车轮施加一制动力以降低该第二车轮的该第二转速。

2.根据权利要求1所述的车辆行进控制方法，其特征在于，包含：

当该第一负载电流不大于该负载电流极值时，降低或关闭该第一驱动马达对该第一车轮的动力输出以降低该第一车轮的该第一转速。

3.一种车辆行进控制方法，该车辆包含一车身以及位于该车身两侧且相对的一第一车轮及一第二车轮，其特征在于，该车辆行进控制方法包含：

侦测一第一车轮的一第一转速以及一第二车轮的一第二转速；

侦测该第一车轮的一第一驱动马达的一第一负载电流以及该第二车轮的一第二驱动马达的一第二负载电流；

计算该第一转速与该第二转速的一转速差异；以及

计算该第一负载电流与该第二负载电流的一负载电流差异；

当该负载电流差异的绝对值大于一负载电流差异临界值，且该转速差异的绝对值大于一转速差异临界值，当该第二负载电流不大于该负载电流极值时，对该第一车轮施加一制动力以降低该第一车轮的该第一转速。

4.根据权利要求3所述的车辆行进控制方法，其特征在于，当该第二负载电流不大于该负载电流极值时，降低或关闭该第二驱动马达对该第二车轮的动力输出以降低该第二车轮的该第二转速。

5.一种车辆行进控制系统，该车辆包含一车身以及位于该车身两侧且相对的一第一车轮及一第二车轮，其特征在于，该车辆行进控制系统包含：

一第一驱动马达，驱动该第一车轮；

一第二驱动马达，驱动该第二车轮；

一第一感测器，与该第一驱动马达电性连接，其中该第一感测器设置以侦测该第一车轮的一第一转速以及该第一驱动马达的一第一负载电流；

一第二感测器，与该第二驱动马达电性连接，其中该第二感测器设置以侦测该第二车轮的一第二转速以及该第二驱动马达的一第二负载电流；以及

一控制器，与该第一驱动马达、该第二驱动马达、该第一感测器以及该第二感测器电性连接，其中该控制器设置以判断当该负载电流差异的绝对值大于一负载电流差异临界值，该第一负载电流以及该第二负载电流其中之一不大于一负载电流极值，且该转速差异的绝对值大于一转速差异临界值时，该控制器设置以对该第二车轮施加一制动力以降低该第二车轮的该第二转速；或者对该第一车轮施加一制动力以降低该第一车轮的该第一转速。

6.根据权利要求5所述的车辆行进控制系统，其特征在于，其中当该第一负载电流不大于该负载电流极值时，该控制器设置以降低或关闭该第一驱动马达对该第一车轮的动力输出以降低该第一车轮的该第一转速。

7.根据权利要求5所述的车辆行进控制系统，其特征在于，其中当该第二负载电流不大于该负载电流极值时，该控制器设置以降低或关闭该第二驱动马达对该第二车轮的动力输出以降低该第二车轮的该第二转速。

8.根据权利要求5所述的车辆行进控制系统，其特征在于，其中该第一感测器还包含一第一转速感测器，设置以侦测该第一车轮的该第一转速。

9.根据权利要求5所述的车辆行进控制系统，其特征在于，其中该第一感测器还包含一第一负载电流感测器，设置以侦测该第一驱动马达的该第一负载电流。

10.根据权利要求5所述的车辆行进控制系统，其特征在于，其中该第二感测器还包含一第二转速感测器，设置以侦测该第二车轮的该第二转速。

11.根据权利要求5所述的车辆行进控制系统，其特征在于，其中该第二感测器还包含一第二负载电流感测器，设置以侦测该第二驱动马达的该第二负载电流。

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