CN112519593A

CN112519593A - 适用于四轮全向电动车的控制方法和装置

Info

Publication number: CN112519593A
Application number: CN202011434409.6A
Authority: CN
Inventors: 刘鹏飞; 张绍维; 赵亮亮; 郑学海
Original assignee: Huzhou Institute Of International Innovation Harbin University Of Technology Robot
Current assignee: Huzhou Institute Of International Innovation Harbin University Of Technology Robot
Priority date: 2020-12-10
Filing date: 2020-12-10
Publication date: 2021-03-19

Abstract

本发明提供了一种适用于四轮全向电动车的控制方法和装置，其中该方法包括：在四轮全向电动车的控制中，采集四轮全向电动车的基本信息；基于基本信息控制四轮全向电动车按照常规模式、平移模式以及原地转向模式进行行驶。应用本发明的技术方案，可以实现多种模式的驾驶，可以解决现有技术中电动车的灵活性较差的问题。

Description

适用于四轮全向电动车的控制方法和装置

技术领域

本发明涉及汽车领域，具体而言，涉及一种适用于四轮全向电动车的控制方法和装置。

背景技术

电动车，即电力驱动车，又名电驱车。电动车分为交流电动车和直流电动车。通常说的电动车是以电池作为能量来源，通过控制器、电机等部件，将电能转化为机械能运动，以控制电流大小改变速度的车辆。

现有的电动车主要以两轮前驱、机械转向为主，整车控制主要包括档位切换、速度和基本转向控制，能够满足普通乘用车的基本需求，但在部分领域（如宅配领域），存在车辆灵活性不足，面对各种狭窄道路和其它复杂路况控制困难的缺点。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种适用于四轮全向电动车的控制方法和装置，以解决现有技术中电动车的灵活性较差的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种适用于四轮全向电动车的控制方法，包括：采集四轮全向电动车的基本信息；基于基本信息控制四轮全向电动车按照常规模式、平移模式以及原地转向模式进行行驶。

可选地，基于基本信息控制四轮全向电动车按照常规模式、平移模式以及原地转向模式进行行驶包括：根据基本信息判断四轮全向电动车的驱动电机和转向电机是否在线；在四轮全向电动车的驱动电机和转向电机均在线的情况下，控制四轮全向电动车按照常规模式、平移模式以及原地转向模式进行行驶。

可选地，控制四轮全向电动车按照常规模式、平移模式以及原地转向模式进行行驶包括：在处于常规模式的情况下，控制四轮全向电动车的前轮转向角位于-40度到40度之间、后轮转向角位于-15度到15度之间，转角传动比为9:1，速度位于70千米每小时以内；在处于平移模式的情况下，控制四轮全向电动车的前轮的转向角位于90度到25度之间或位于-90度到-25度之间、后轮的转向角位于90度到25度之间或位于-90度到-25度之间，转角传动比为4:1，速度位于10千米每小时以内；在处于原地转向模式的情况下，控制四轮全向电动车的左前轮的转向角为64.6度、右前轮的转向角位于-64.6度、左后轮的转向角为64.6度、右后轮的转向角位于-64.6度，速度位于5千米每小时以内。

可选地，控制四轮全向电动车按照常规模式、平移模式以及原地转向模式进行行驶包括：检测到模式切换指令，以指示从当前模式切换到目标模式，其中，当前模式为常规模式、平移模式以及原地转向模式中的一种，目标模式为常规模式、平移模式以及原地转向模式中的一种，目标模式与当前模式不同；在四轮全向电动车不满足切换条件的情况下，提示模式切换无效，并提示切换回实际模式；在四轮全向电动车满足切换条件的情况下，从当前模式切换到目标模式。

可选地，在从当前模式切换到目标模式之后，检测四轮全向电动车的方向盘角度和车轮角度，当车轮角度和方向盘角度对应时，确定模式切换成功，动力系统工作。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种适用于四轮全向电动车的控制装置，包括：采集单元，用于采集四轮全向电动车的基本信息；控制单元，用于基于基本信息控制四轮全向电动车按照常规模式、平移模式以及原地转向模式进行行驶。

可选地，所述控制单元包括：判断模块，用于根据基本信息判断四轮全向电动车的驱动电机和转向电机是否在线；控制模块，用于在四轮全向电动车的驱动电机和转向电机均在线的情况下，控制四轮全向电动车按照常规模式、平移模式以及原地转向模式进行行驶。

可选地，所述控制模块还用于：在处于常规模式的情况下，控制四轮全向电动车的前轮转向角位于-40度到40度之间、后轮转向角位于-15度到15度之间，转角传动比为9:1，速度位于70千米每小时以内；在处于平移模式的情况下，控制四轮全向电动车的前轮的转向角位于90度到25度之间或位于-90度到-25度之间、后轮的转向角位于90度到25度之间或位于-90度到-25度之间，转角传动比为4:1，速度位于10千米每小时以内；在处于原地转向模式的情况下，控制四轮全向电动车的左前轮的转向角为64.6度、右前轮的转向角位于-64.6度、左后轮的转向角为64.6度、右后轮的转向角位于-64.6度，速度位于5千米每小时以内。

可选地，所述控制模块还用于：检测到模式切换指令，以指示从当前模式切换到目标模式，其中，当前模式为常规模式、平移模式以及原地转向模式中的一种，目标模式为常规模式、平移模式以及原地转向模式中的一种，目标模式与当前模式不同；在四轮全向电动车不满足切换条件的情况下，提示模式切换无效，并提示切换回实际模式；在四轮全向电动车满足切换条件的情况下，从当前模式切换到目标模式。

可选地，所述控制模块还用于：在从当前模式切换到目标模式之后，检测四轮全向电动车的方向盘角度和车轮角度，当车轮角度和方向盘角度对应时，确定模式切换成功，动力系统工作。

在本方案中，在四轮全向电动车的控制中，采集四轮全向电动车的基本信息；基于基本信息控制四轮全向电动车按照常规模式、平移模式以及原地转向模式进行行驶。应用本发明的技术方案，可以实现多种模式的驾驶，可以解决现有技术中电动车的灵活性较差的问题。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明的四轮全向移动电动车的控制方案的示意图；

图2示出了根据本发明的适用于四轮全向电动车的控制方法的流程图；

图3示出了根据本发明的四轮全向移动电动车的控制方案的示意图；

图4示出了根据本发明的四轮全向移动电动车的控制方案的示意图；

图5示出了根据本发明的四轮全向移动电动车的控制方案的示意图；

图6示出了根据本发明的适用于四轮全向电动车的控制方法的流程图；

图7示出了根据本发明的适用于四轮全向电动车的控制方法的流程图；

以及

图8是根据本申请实施例的一种可选的适用于四轮全向电动车的控制装置的示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

四轮全向移动电动车是指具备四轮动力驱动和四轮独立转向的电动汽车，其控制原理示意图如图1所示，控制器根据模式、档位，油门开度，刹车等信号理解驾驶员意图，根据转向电机角度、驱动电机速度、BMS等信息分析各系统状态，从而统一协调各系统协同工作，图1中CAN_H和CAN_L为CAN总线中的通信线路，M左前表示驱动左前轮的电机，其余与此类似。基于此，本申请提出了一种适用于四轮全向电动车的控制方案。如图2所示：

步骤S202，采集四轮全向电动车的基本信息。

步骤S204，基于基本信息控制四轮全向电动车按照常规模式、平移模式以及原地转向模式进行行驶。

在本方案中，在四轮全向电动车的控制中，采集四轮全向电动车的基本信息；基于基本信息控制四轮全向电动车按照常规模式、平移模式以及原地转向模式进行行驶。应用本发明的技术方案，可以实现多种模式的驾驶，可以解决现有技术中电动车的灵活性较差的问题。下文结合具体实施例详述本申请的技术方案：

该控制方案可用于控制全向电动汽车正常行驶、后轮辅助转向、原地转向和斜向行驶：

1，首先根据各车轮的旋转角度提出三种操作模式：其对应关系分别为：

模式一：常规模式，车轮前轮角度转动范围：-40°≤转向角≤40°，车轮后轮角度转动范围：-15°≤转向角≤15°，示意图如图3所示；

模式二：平移模式，车轮前轮角度转动范围：90°≥转向角≥25°，-25°≥转向角≥-90°，车轮后轮角度转动范围：90°≥转向角≥25°，-25°≥转向角≥-90°，示意图如图4所示；

模式三：原地转向模式，左前轮固定转角64.6°，右前轮固定转角：-64.6°，左后轮固定转角：64.6°，右后轮固定转角-64.6°，示意图如图5所示。

2，确定不同模式对应的方向盘角度和车轮角度的转角传动比以及车速范围，如表1所示。

表1

常规模式主要包括车子的正常行驶和后轮辅助转向，当方向盘转动角度绝对值大于225度时，触发后轮辅助转向。

3，确定各模式下电动车的运动控制策略：根据控制器采集的档位信号、油门开度信息和刹车信号确定整车的速度信息，根据方向盘角度确定当前模式下各车轮对应角度，从而实现对整车的动力控制。

其中核心的控制策略主要包括上电自检和模式切换策略，上电自检流程如图6所示，主要包括以下步骤：

步骤S61，在上电后，判断各驱动电机是否在线，若是则执行步骤S62，否则报警并显示提示信息。

步骤S62，判断转向电机是否在线，若是则执行步骤S63，否则报警并显示提示信息。

步骤S63，根据各转向电机角度判断车辆当前所处模式，如先判断是否处于模式一，若是则执行步骤S64，否则判断是否处于模式二，若是则执行步骤S64，否则判断是否处于模式三，若是则执行步骤S64，否则报警并显示提示信息。

步骤S64，获取当前档位，并判断是否为N档，若是则执行步骤S65，否则报警并显示提示信息。

步骤S65，获取方向盘角度，并判断方向盘是否正过零位，若是则执行步骤S66，否则报警并显示提示信息。

步骤S66，根据模式信息，对方向盘角度和车轮角度进行匹配，并判断车辆是否跟随方向盘角度成功，若是则执行步骤S67，否则报警并显示提示信息。

步骤S67，上电自检成功，整车Ready启动成功，动力系统工作。

模式切换逻辑如图7所示（以其它模式切换到模式一为例，其他切换与此类似，不再赘述）：

步骤S701，驾驶员手动将模式切换切换到模式一。

步骤S702，判断整车当前速度，判断是否具有模式开关切换条件，如V车是否等于0（允许存在一定误差），若是则执行步骤S707，否则执行步骤S703。

步骤S703，整车速度不为0，不具备模式切换条件，整车照常行驶。

步骤S704，提示模式开关切换无效，如仪表显示：模式标示黄灯闪烁，要求切换回整车实际模式。

步骤S705，判断驾驶员是否手动切换至之前模式，若是则执行步骤S706，否则回到步骤S704。

步骤S706，仪表显示：模式标示为绿色。

步骤S707，整车速度为0，具备模式切换条件，模式切换开始，仪表显示：模式标示黄色，车轮角度/方向盘角度变黄色，模式切换状态开启，动力系统失效。

步骤S708，获取方向盘角度，判断方向盘是否正过零位，若是则执行步骤S709，否则仪表以黄色显示模式标示、车轮角度、方向盘角度。

步骤S709，当方向盘回正时，车轮开始跟随方向盘角度，并判断车轮是否跟随方向盘角度成功，若是则执行步骤S710，否则仪表以绿色显示模式标示、方向盘角度，以黄色显示车轮角度。

步骤S710，模式切换成功，仪表以绿色显示模式标示、车轮角度、方向盘角度。

步骤S711，检测方向盘角度和车轮角度，当车轮角度和方向盘角度对应时，模式切换成功，动力系统工作。

本申请利用三种模式开关，结合控制器采集的模式开关、档位、方向盘角度、四轮角度、油门、刹车等基本信息，实现整车的全向控制；根据模式和车轮角度的匹配关系，结合传感器采集到四轮角度信息来确定整车当前所处的实际模式。

模式一为车辆的常规行驶模式，能够满足车辆的正常行驶需求，车辆根据控制策略进行模式切换，模式二和模式三能够进行斜向行驶和原地旋转，能够保证车辆的灵活性。三种模式组合和切换策略既不影响普通乘用车基本控制需求，又完美的解决了车辆灵活性不足，面对各种狭窄道路和其它复杂路况控制困难的问题。

本申请提出的控制策略应用于四轮全向电动车，在保证车子正常行驶功能不受影响的情况下，利用三种模式切换的控制策略实现了整车的全向控制，控制车辆进行正常行驶、后轮辅助转向、原地转向和斜向行驶，在不影响普通乘用车基本需求的前提下，完美解决了车辆灵活性不足，面对各种狭窄道路和其它复杂路况控制困难的问题。

需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本申请，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本申请所必须的。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到根据上述实施例的方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质（如ROM/RAM、磁碟、光盘）中，包括若干指令用以使得一台终端设备（可以是手机，计算机，服务器，或者网络设备等）执行本申请各个实施例所述的方法。

根据本申请实施例的另一个方面，还提供了一种用于实施上述适用于四轮全向电动车的控制方法的适用于四轮全向电动车的控制装置。图8是根据本申请实施例的一种可选的适用于四轮全向电动车的控制装置的示意图，如图8所示，该装置可以包括：

采集单元81，用于采集四轮全向电动车的基本信息；控制单元83，用于基于基本信息控制四轮全向电动车按照常规模式、平移模式以及原地转向模式进行行驶。

需要说明的是，该实施例中的采集单元81可以用于执行本申请实施例中的步骤S202，该实施例中的控制单元83可以用于执行本申请实施例中的步骤S204。

此处需要说明的是，上述模块与对应的步骤所实现的示例和应用场景相同，但不限于上述实施例所公开的内容。需要说明的是，上述模块作为装置的一部分可以运行在如图1所示的硬件环境中，可以通过软件实现，也可以通过硬件实现。

此处需要说明的是，上述模块与对应的步骤所实现的示例和应用场景相同，但不限于上述实施例所公开的内容。需要说明的是，上述模块作为装置的一部分可以运行在如图1所示的硬件环境中，可以通过软件实现，也可以通过硬件实现，其中，硬件环境包括网络环境。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位（旋转90度或处于其他方位），并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种适用于四轮全向电动车的控制方法，其特征在于，包括：

采集四轮全向电动车的基本信息；

基于基本信息控制四轮全向电动车按照常规模式、平移模式以及原地转向模式进行行驶。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，基于基本信息控制四轮全向电动车按照常规模式、平移模式以及原地转向模式进行行驶包括：

根据基本信息判断四轮全向电动车的驱动电机和转向电机是否在线；

在四轮全向电动车的驱动电机和转向电机均在线的情况下，控制四轮全向电动车按照常规模式、平移模式以及原地转向模式进行行驶。

3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，控制四轮全向电动车按照常规模式、平移模式以及原地转向模式进行行驶包括：

在处于常规模式的情况下，控制四轮全向电动车的前轮转向角位于-40度到40度之间、后轮转向角位于-15度到15度之间，转角传动比为9:1，速度位于70千米每小时以内；

在处于平移模式的情况下，控制四轮全向电动车的前轮的转向角位于90度到25度之间或位于-90度到-25度之间、后轮的转向角位于90度到25度之间或位于-90度到-25度之间，转角传动比为4:1，速度位于10千米每小时以内；

在处于原地转向模式的情况下，控制四轮全向电动车的左前轮的转向角为64.6度、右前轮的转向角位于-64.6度、左后轮的转向角为64.6度、右后轮的转向角位于-64.6度，速度位于5千米每小时以内。

4.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，控制四轮全向电动车按照常规模式、平移模式以及原地转向模式进行行驶包括：

检测到模式切换指令，以指示从当前模式切换到目标模式，其中，当前模式为常规模式、平移模式以及原地转向模式中的一种，目标模式为常规模式、平移模式以及原地转向模式中的一种，目标模式与当前模式不同；

在四轮全向电动车不满足切换条件的情况下，提示模式切换无效，并提示切换回实际模式；

在四轮全向电动车满足切换条件的情况下，从当前模式切换到目标模式。

5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，在从当前模式切换到目标模式之后，所述方法还包括：

检测四轮全向电动车的方向盘角度和车轮角度，当车轮角度和方向盘角度对应时，确定模式切换成功，动力系统工作。

6.一种适用于四轮全向电动车的控制装置，其特征在于，包括：

采集单元，用于采集四轮全向电动车的基本信息；

控制单元，用于基于基本信息控制四轮全向电动车按照常规模式、平移模式以及原地转向模式进行行驶。

7.根据权利要求6所述的控制装置，其特征在于，所述控制单元包括：

判断模块，用于根据基本信息判断四轮全向电动车的驱动电机和转向电机是否在线；

控制模块，用于在四轮全向电动车的驱动电机和转向电机均在线的情况下，控制四轮全向电动车按照常规模式、平移模式以及原地转向模式进行行驶。

8.根据权利要求7所述的控制装置，其特征在于，所述控制模块还用于：

9.根据权利要求7所述的控制装置，其特征在于，所述控制模块还用于：

10.根据权利要求9所述的控制装置，其特征在于，所述控制模块还用于：

在从当前模式切换到目标模式之后，检测四轮全向电动车的方向盘角度和车轮角度，当车轮角度和方向盘角度对应时，确定模式切换成功，动力系统工作。