CN115610238A - 用于控制车辆的车轮的速度差的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本文提供了用于控制车辆的车轮的速度差的系统和方法。该车辆确定车轮转向角，其中该车轮转向角对应于该车辆的旋转中心。该车辆至少基于该车轮转向角来确定与该车辆的第一车轮和该车辆的第二车轮相关联的差动车轮速度。该车辆基于该差动车轮速度来独立地向该第一车轮和该第二车轮施加转矩。

Description

用于控制车辆的车轮的速度差的系统和方法
背景技术
有利的是提供锁止式差速器以确保每个车轮能够根据表面状况来接收车辆马达的最大转矩/动力；然而，由于动力传动系结合，锁止后的差速器会妨碍车辆的转弯响应，因为两个或所有四个驱动车轮被锁定在一起并且不能以任何变化速度转动。例如，在转弯时，采用锁止式差速器的车辆使得每个车轮的速度相同，继而给转向输入造成阻力。
在另一个方面，响应于锁止式差速器，车辆在极低摩擦表面上行驶时会因产生过度车轮滑移而降低稳定性，从而降低横向加速度势。因此，所需要的是一种改善的转弯能力，其使车辆能够利用每个车轮处的受控速度差来跟随车辆的转弯路径。
发明内容
因此，在一些实施方案中，有利的是提供一种系统，该系统控制车辆上的车轮之间的速度差并且调节对车轮的转矩以减小对转向输入的阻力。另外，在一些实施方案中，有利的是提供一种系统，该系统为车辆的车轮确定速度目标并且调节对车轮的转矩以提供驾驶时的稳定性，从而在转弯时限制或防止车轮滑移。
根据本公开，提供了采用控制电路来控制速度差的方法以及包括用于控制速度差的控制电路的车辆。速度差方法控制车辆的车轮的速度差以改善车辆的转弯操作。控制电路确定车辆的车轮转向角。车轮转向角影响车辆的旋转中心(例如，基于车辆的几何形状)。控制电路基于车轮转向角来确定车辆的第一车轮与车辆的第二车轮之间的差动车轮速度。第一车轮和第二车轮离车轮转向角所限定的旋转中心的距离不同。控制电路基于差动车轮速度来独立地向第一车轮和第二车轮施加转矩。通过独立地向第一车轮和第二车轮施加转矩，可实现改善的转弯能力，车辆保持所需的行驶路径，并且可限制或防止对转向输入的阻力。即，车辆保持车辆速度，同时车轮的单独车轮速度将基于车辆的几何形状(例如，轴距、车辆的轨迹和轮胎的转动角度)来改变。此外，本公开基于差动车轮速度和转向角来执行每个车轮的速度控制。当沿直线驾驶车辆时，车辆可从和向速度控制转变。车辆可在转变之间保持相同车辆速度，并且当处于速度控制模式时，可基于加速器踏板输入来上下调节速度。
在一些实施方案中，控制电路可通过确定第一车轮的第一目标车轮速度和第二车轮的第二目标车轮速度来确定差动车轮速度。在一些实施方案中，控制电路基于以下的一者或多者来确定第一目标车轮速度和第二目标车轮速度：1)车轮转向角、2)旋转中心、3)第一车轮离旋转中心的距离、4)第二车轮离旋转中心的距离和/或5)车辆速度。在一些实施方案中，控制电路可通过以下方式独立地向第一车轮和第二车轮施加转矩：向第一车轮施加第一转矩以实现第一目标车轮速度并且向第二车轮施加第二转矩以实现第二目标车轮速度。在一些实施方案中，第一转矩与第二转矩不同。
在一些实施方案中，车辆可包括第一马达，该第一马达被配置为向第一车轮提供第一转矩并且耦接到控制电路。在一些实施方案中，车辆还可包括第二马达，该第二马达被配置为向第二车轮提供第二转矩并且耦接到控制电路。在一些实施方案中，第一马达与第二马达不同。
在一些实施方案中，车辆可包括四个车轮。这四个车轮可包括第一车轮、第二车轮、第三车轮和第四车轮。在本公开的一些方面，控制电路可通过确定这四个车轮之间的差动车轮速度来确定差动车轮速度。在一些实施方案中，控制电路通过确定第一车轮、第二车轮、第三车轮和第四车轮中的每一者的相应目标车轮速度来确定差动车轮速度。在一些实施方案中，控制电路可通过以下方式独立地施加转矩：基于差动车轮速度来独立地向这四个车轮中的每一者施加转矩。在一些实施方案中，控制电路可通过以下方式独立地施加转矩：基于相应目标车轮速度来独立地向这四个车轮中的每一者施加转矩。
在一些实施方案中，车辆可包括四个马达，每个马达被配置为独立地向相应车轮提供转矩。在一些实施方案中，这四个马达可被配置为基于相应目标车轮速度来独立地向相应车轮提供转矩。这四个马达可各自耦接到相应马达轴，该相应马达轴被配置为向每个相应车轮提供转矩/动力。
在一些实施方案中，车辆的这四个马达中的每一者可包括电动马达。每个电动马达可包括马达轴，该马达轴被配置为向每个相应车轮提供转矩/动力。在一些实施方案中，控制电路可通过确定第一车轮的第一目标车轮速度、第二车轮的第二目标车轮速度、第三车轮的第三目标车轮速度和第四车轮的第四目标车轮速度来确定这四个车轮之间的差动车轮速度。在一些实施方案中，控制电路可监测来自耦接到这四个电动马达的马达轴的传感器的信号。每个传感器可指示相应马达轴的旋转量。在一些实施方案中，控制电路可基于所监测的信号中的相应信号来计算每个相应车轮的相应车轮速度。响应于每个相应车轮的所计算的相应车轮速度，控制电路可调节对每个相应车轮的转矩以实现每个相应目标车轮速度。
在一些实施方案中，控制电路可接收确定车辆目标速度的加速器踏板输入。在一些实施方案中，控制电路系统可通过以下方式确定差动车轮速度：基于车辆目标速度和车轮转向角来确定车辆的第一车轮与车辆的第二车轮之间的差动车轮速度。
在一些实施方案中，车辆的第一车轮定位在车辆的第一侧上的车辆前部，并且车辆的第二车轮定位在车辆的第二侧上的车辆后部。车辆的第一侧可位于车辆的第二侧的相对侧上。在一些实施方案中，控制电路可基于车轮转向角来识别转弯方向。响应于识别右转弯方向(其中车辆的第一侧是车辆的右侧)，控制电路可基于车轮转向角来将车辆的第一车轮和第二车轮之间的差动车轮速度调节到至多80％。响应于识别左转弯方向(其中车辆的第一侧是车辆的右侧)，控制电路可基于车轮转向角来将车辆的第一车轮和第二车轮之间的差动车轮速度调节到至多15％。
在一些实施方案中，控制电路可通过确定车辆的车轮转向角超过第一车轮转向角阈值来确定车轮转向角。在一些实施方案中，控制电路可通过以下方式独立地向第一车轮和第二车轮施加转矩：基于车轮转向角超过第一车轮转向角阈值来向第一车轮施加第一转矩并且基于车轮转向角超过第一车轮转向角阈值来向第二车轮施加第二转矩。在一些实施方案中，第一转矩与第二转矩不同。控制电路还可确定车辆的车轮转向角超过第二车轮转向角阈值。在一些实施方案中，控制电路可基于车辆的车轮转向角超过第二车轮转向角阈值来向第一车轮和第二车轮提供过补偿转弯因子。
在一些实施方案中，控制电路可基于车轮转向角来确定车辆的每个车轮的转弯路径。车辆的转弯路径影响车辆的车轮中的每个车轮的行驶路径。在一些实施方案中，控制电路可基于所确定的相应转弯路径来调节车辆的车轮中的每个相应车轮的差动车轮速度。可在能够向车辆的一个或多个车轮中的每个车轮分配转矩和/或制动的本文所述各种车辆中执行控制速度差。
在一些实施方案中，车辆包括独立四马达驱动系统。在一些实施方案中，车辆采用受控速度差，从而避免锁止车轮差速器，包括“锁止车轮速度”以使牵引力最大化。在一些实施方案中，车辆采用来自方向盘转角传感器的输入，根据拐角或路径半径来确定每个车轮的理想速度(从沿直线转向时的0％车轮速度差，一直到完全锁止的情况下转弯时接近80％速度差)。该实施方案的该方面允许在爬坡模式下操作时调节马达速度目标(根据加速器踏板位置而非所请求的转矩输出的马达/车轮/车辆速度控制)以保持目标车辆速度但每个车轮处于优化车轮速度以使牵引力和操作员控制均最大化并在任何转向角下跟随理想路径。在一些实施方案中，车辆可另外通过以下方式增加机动性：使一个或两个内侧车轮相对于其理想速度目标欠驱动以进一步强化车辆转弯，从而仿效切断式制动器(cutting brake)的功能。
在一些实施方案中，控制方法利用独立四马达动力传动系统来克服典型限滑和机械锁止式差速器的固有缺点(即，对转向输入的车辆偏航/转弯响应的阻力)。在一些实施方案中，在“爬坡”模式或任何其他模式下操作车辆，在该模式下驾驶员的加速器踏板请求被有效地转换为车轮/车辆速度以增强可控性，具体方式是使用来自转向角传感器的输入来单独地调整每个车轮。基于驾驶员的预期路径，可控制车轮速度以不仅从内侧车轮到外侧车轮而且从前车轮到后车轮实现适当的速度“差”。在一些实施方案中，车辆的第一侧是车辆的左侧，并且车辆的第二侧是车辆的右侧。在一些实施方案中，随着转向角增加，每个轮胎需要遵循越来越“不同”的路径直径和车轮速度。在一些实施方案中，控制该速度差产生最大潜在牵引力和驱动力，以及保持操作员的所需行驶路径。在一些实施方案中，控制该速度差可通过以下方式“过驱动”：增加外侧车轮速度(或减小内侧车轮速度或两者兼有)以通过附加外车轮转矩矢量分配或内车轮反向转矩矢量分配来引起附加偏航；仿效手动“切断式制动器”的功能；这一方式的终末或最终版本变为实际上等同于零转弯半径(或坦克转弯)。
在一些具体实施中，下文所述的技术可由车辆的处理电路执行。处理电路可被实现为车辆的一部分，包括在车辆中，和/或嵌入车辆电子器件中，以及其他可能性。在一些实施方案中，处理电路可包括车载的车辆计算机，该车载的车辆计算机可控制车辆的多个特征或能力。在一些实施方案中，处理电路可与车辆的用户输入、车辆的传感器，以及暂态或非暂态存储器(例如，存储用于操作车辆的机构的存储器)通信地连接。
附图说明
参考以下附图详细描述了根据一个或多个各种实施方案的本公开。附图仅出于举例说明的目的而提供，并且仅示出典型的或示例性实施方案。提供这些附图以有利于理解本文所公开的概念，并且这些附图不应被认为是对这些概念的广度、范围或适用性的限制。应当指出的是，为了清楚起见和便于说明，这些附图未必按比例绘制。
图1描绘了根据本公开的一些实施方案的包括处理电路、输入变量、传感器和输出变量的例示性车辆的系统图；
图2示出了根据本公开的一些实施方案的例示性车辆的顶部剖视图；
图3示出了根据本公开的一些实施方案的例示性车辆的另一个顶部剖视图，其中示出了每个车轮的转弯路径；
图4描绘了根据本公开的一些实施方案的以图形用户界面、加速器踏板输入和方向盘输入为特征的车辆的内部的例示性示例；
图5描绘了根据本公开的一些实施方案的用于参与差动速度控制的方向盘输入的示例；
图6描绘了根据本公开的一些实施方案的用于通过设定车轮的差动速度来控制车辆的车轮的速度差的过程的例示性流程图；
图7描绘了根据本公开的一些实施方案的用于通过设定目标车轮速度来控制车辆的车轮的速度差的过程的例示性流程图；并且
图8描绘了根据本公开的一些实施方案的用于通过独立地对每个车轮监测车轮速度、设定目标车轮速度并且调节转矩来控制车辆的车轮的速度差的过程的例示性流程图。
具体实施方式
图1描绘了根据本公开的若干实施方案的例示性车辆100的系统图，该例示性车辆包括处理电路122、输入变量102、104、105、传感器111至121、马达/制动器控制器124和输出变量126至132。例示性处理电路122包括处理器108和存储器110。
处理电路122可包括被配置为提供对车辆的前车轮和后车轮的控制的一个或多个模块上实现的硬件、软件或两者。在一些实施方案中，处理器108包括一个或多个微处理器、微控制器、数字信号处理器、可编程逻辑设备、现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)或它们的任何合适的组合。在一些实施方案中，处理器108跨多于一个处理器或处理单元分布。在一些实施方案中，处理电路122执行存储在存储器中的用于管理四轮机动车辆300或三轮机动车辆的指令。在一些实施方案中，存储器110是作为处理电路122的一部分的电子存储设备。例如，存储器110可被配置为存储电子数据、计算机指令、应用程序、固件或任何其他合适的信息。在一些实施方案中，存储器110包括随机存取存储器、只读存储器、硬盘驱动器、光盘驱动器、固态设备、或任何其他合适的存储器存储设备、或它们的任何组合。例如，存储器可用于发起启动例行程序。
在一些实施方案中，该系统可包括至少以下非限制性输入，包括转向输入102、加速器踏板输入104和显示输入105。在一些实施方案中，方向盘输入102可被配置为提供用于转动可转向车轮的输入。例如，转向输入可引起控制电路确定车辆的车轮转向角。车轮转向角影响沿着车辆的行驶路径的车辆的旋转中心(例如，基于车辆的几何形状)。在一些实施方案中，加速器踏板输入104可被配置为向车辆100的车轮126、128、130、132中的一个或多个车轮提供油门的输入。例如，可将加速器踏板输入传输到一个或多个马达以向车轮126、128、130、132中的一个或多个车轮提供转矩。例如，当按压加速器踏板并且接收到加速器踏板输入时。这引起在车轮处生成转矩，从而将车辆加速到一定速度，使得转矩与车辆的总阻力平衡。在一些实施方案中，车辆可具有2个马达，车辆的每一侧(例如，左侧和右侧)有一个，因此，转矩对每个车轮大致相同。在一些实施方案中，输入接口105(例如，图形用户界面)可被配置为接收并输出与车辆相关的信息，包括行驶路径和差动车轮速度。在一些实施方案中，输入接口被配置为从车辆的操作员接收输入以参与差动速度控制并且指示偏航方向。在一些实施方案中，用于参与差动速度控制的输入可与输入接口105接合或作为另一个按钮、换挡拨片或任何其他方式。
在一些实施方案中，该系统可包括障碍物检测传感器111、车轮旋转传感器112、车辆偏航传感器114、取向传感器116、速度传感器118、加速度计传感器120和方向盘传感器121。在一些实施方案中，处理电路122可通信地连接到一个或多个障碍物检测传感器111以监测车辆周围的障碍物。在一些实施方案中，处理电路122可通信地连接到一个或多个车轮旋转传感器112(例如，旋转变压器)，该一个或多个车轮旋转传感器提供指示车辆的车轮126、128、130、132中的每个车轮的车轮旋转(即，车辆的车轮旋转得有多快)的数据。在一些实施方案中，处理电路122可通信地连接到一个或多个方向盘转角传感器121，该一个或多个方向盘转角传感器提供指示车辆200的转向柱的数据以确定可转向车轮126和128的转向角。在一些实施方案中，当确定车辆的车轮转向角时，控制电路基于其离车辆的旋转中心的相应距离来确定每个车轮的转弯路径。在一些实施方案中，每个车轮下方的表面摩擦可不同，其中为实现速度差而向每个车轮施加的转矩可动态地变化。在一些实施方案中，基于车轮旋转传感器112所提供的数据，处理电路122可确定在转弯时车轮是否滑移，并且作为响应，可基于车轮位于低摩擦表面上而针对车轮滑移调节所施加的转矩。在一些实施方案中，处理电路122可通信地连接到一个或多个车辆偏航传感器114，该一个或多个车辆偏航传感器提供指示车辆旋转的数据。在一些实施方案中，处理电路122可通信地连接到一个或多个取向传感器116，该一个或多个取向传感器提供指示车辆200在3D空间中的取向的数据。例如，取向传感器116可提供指示车辆200的俯仰角、车辆200的偏航角和车辆200的侧倾角的数据。在一些实施方案中，车辆偏航或偏航速率可由一个或多个取向传感器116确定。在一些实施方案中，车辆偏航或偏航速率可由方向盘输入102确定。取向传感器116可提供指示车辆200的取向的数据。可通过计算随时间推移的取向变化来确定偏航速率。在一些实施方案中，处理电路122可通信地连接到提供车辆200的当前速度的速度传感器118。在一些实施方案中，处理电路122可通信地连接到提供车辆200的当前加速度的加速度计传感器120。在一些实施方案中，处理电路122可通信地连接到方向盘转角传感器121，该方向盘转角传感器确定车辆200的可转向车轮(例如，126和128)的车轮转向角。在一些实施方案中，响应于用方向盘传感器121确定可转向车轮的车轮转向角，处理电路122可确定车辆的车轮中的每个车轮的转弯路径。基于车辆的车轮的所确定的转弯路径，控制电路可确定车辆的车轮的差动车轮速度。例如，第一车轮可具有比第二车轮高40％的车轮速度。在一些实施方案中，可将所确定的车轮转向角与阈值角度(例如，10度)进行比较以参与差动速度控制。在一些实施方案中，在不参与差动速度控制的情况下并且响应于超过阈值角度的所确定的车轮转向角，处理电路122可独立地向车轮施加转矩以在极低摩擦表面上驾驶时改善稳定性，从而防止过度车轮滑移。在一些实施方案中，响应于参与差动车轮速度，车辆100可基于方向盘角度来自动地向车辆的车轮施加转矩(例如，而不从加速器踏板接收另外输入)。在一些实施方案中，如果车辆目标速度为50mph但方向盘角度太大而不能实现该车辆目标速度，则目标车轮速度随着方向盘角度标准化而逐渐增加以随后实现车辆目标速度。在一些实施方案中，在不参与差动速度控制的情况下，控制电路调节对车辆的车轮的转矩。例如，当车辆接收加速器踏板输入并且以5英里每小时(mph)行驶时，车辆的操作员转动方向盘，产生20度的方向盘角度，并且作为响应，控制电路自动地独立调节对每个车轮的转矩而不接收任何新的加速器踏板输入。
图1的例示性系统图100可用于分别执行图6、图7和图8的过程600、700和800的例示性步骤中的任一者或全部。图1的例示性系统100可用于根据本公开控制图2所示的车轮/马达配置中的任一者。在一些实施方案中，并非图1所示的所有部件都需要包括在车辆200中。
图2示出了根据本公开的一些实施方案的例示性车辆200的顶视图。在一些实施方案中，车辆200可以是双门轿车、四门轿车、卡车、运动型多用途车、厢式送货车、大型货车、小型货车、厢式送货车、公共汽车或任何其他类型的车辆。
在一些实施方案中，车辆200可包括左前车轮202、右前车轮204、左后车轮206和右后车轮208。在一些实施方案中，车辆200可包括马达212。马达212可连接到左前车轮202(例如，经由皮带、链条、齿轮或任何其他连接设备)。车辆200还可包括分别类似地连接到车轮204、206、208的马达214、216、218。在一些实施方案中，马达212、214、216和218可被配置为向其相应车轮202、204、206和208提供向前转矩或向后转矩。在一些实施方案中，马达212、214、216和218中的每个马达可以是不同马达。例如，第一马达212可与第二马达216不同。在一些实施方案中，车辆200可包括加速器踏板213，该加速器踏板被配置为向车辆动态控制器211提供加速器踏板输入，该车辆动态控制器被配置为将加速器踏板输入转换为转矩或目标车轮速度。在一些实施方案中，车辆200可包括方向盘215，该方向盘被配置为向车辆动态控制器211提供方向盘角度，该车辆动态控制器被配置为将车轮转向角转换为车辆的转弯。在一些实施方案中，车辆200可包括旋转变压器242，该旋转变压器附接在马达212处并且被配置为监测来自旋转变压器242的信号并将该信号发送到车辆动态控制器211。此外，车辆动态控制器211经由相应通信线(232,234,236,238)来与耦接在每个马达(212,214,216,218)处的每个旋转变压器242、244、246、248通信。
在一些实施方案中，马达212、214、216和218可以是能够生成动力的任何种类的马达(例如，燃气机、汽油-电力混合马达、电动马达、电池供电的电动马达、氢燃料电池马达)。在一些实施方案中，马达212、214、216和218可以是被配置用于车辆驾驶、推进的电池供电的电动马达，具体方式是利用封装在一起的多个电池单元来形成一个或多个电池模块或组件以存储能量并且应要求释放该能量。在一些实施方案中，马达212、214、216和218可以是连接到初级单个马达(未示出)并且被配置为分别独立地将动力从单个马达传递到车轮202、204、206和208的设备。例如，马达212、214、216和218可分别独立地将动力传递到车轮202、204、206和208，使得车轮202、204、206和208以不同速度在一个方向(例如，向前方向)上旋转，从而使车辆200能够减小对转向输入的阻力并且在极低摩擦表面上驾驶时提供稳定性以防止过度车轮滑移。在一些实施方案中，车辆可包括四个马达212、214、216和218，每个马达被配置为独立地向相应车轮202、204、206和208提供转矩。在一些实施方案中，这四个马达212、214、216和218可被配置为基于相应目标车轮速度来独立地向相应车轮202、204、206和208提供转矩。在一些实施方案中，向第一车轮提供的第一转矩与向第二车轮提供的第二转矩不同。
在一些实施方案中，车辆200可包括处理电路122。在一些实施方案中，处理电路122可包括能够控制车辆的多个特征或能力的车载的车辆计算机。在一些实施方案中，处理电路122可与车辆200的用户输入(例如，图形用户界面402)、车辆的传感器以及暂态或非暂态存储器(例如，存储用于操作车辆的指令的存储器)通信地连接。
在一些实施方案中，车辆200可包括多个传感器。例如，该多个传感器中的一些传感器可包括用于确定车辆200的速度、车辆200的前车轮202、204转动到的车轮转向角、用于确定车辆在车辆偏航模式下的旋转的车辆旋转传感器114、用于确定车辆200的车轮202、204、206和208中的每个车轮的车轮速度的车轮旋转传感器112(例如，旋转变压器242、244、246、248)以及加速度计传感器120。
在一些实施方案中，车辆200的处理电路122可以能够在有或没有用户输入的情况下直接控制车辆200的特征。在一个示例中，处理电路122可以能够致动马达212以向左前车轮202提供指定量的向前转矩，从而实现目标车轮速度。类似地，处理电路122可以能够致动马达214、216、218中的任一者以分别向车轮204、206、208提供指定量的向后或向前转矩，从而实现目标车轮速度。
在一些实施方案中，左前车轮202和右前车轮204可经由驱动轴(未示出)连接。如图2所示，所示的车辆被定位成每个车轮离车辆的旋转中心201的距离不同，该旋转中心限定车辆的例示性转弯的同心圆的中心。图2描绘了通过前车轮202和204提供转向来执行右转弯的车辆200。在一些实施方案中，左前车轮202基于指示左前车轮202与右后车轮208之间的百分比差值的查找表来接收向前转矩。然而，本领域的技术人员将认识到，可使用类似技术来执行任何转弯或运动，包括所有车轮接收相同方向上的转矩。在一些实施方案中，当车辆200沿直线行驶时，整个车辆以相同速度行驶。另一方面，当车辆200转弯(例如，接收方向盘输入)时，车辆上的不同位置(例如，车轮202、204、206、208)将基于它们离转弯的旋转中心201的距离而以不同速度行驶。在一些实施方案中，车轮的差动车轮速度以车辆速度为参照。下面转载的表1示出了基于不同方向盘角度的第一车轮与第二车轮之间的差动车轮速度的数据。在该例示性示例中，第一车轮和第二车轮位于车辆的相对侧上。例如，第一车轮是左前车轮202，并且第二车轮是右后车轮208。应当指出的是，提供表1是为了示例性目的，并且不应将其解释为限制本公开，因为可实现第一车轮、第二车轮和方向盘输入之间的各种其他关系，诸如其他线性、非线性和/或指数关系，以及本文设想的其他变型形式。
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表1
在一些实施方案中，以不同速度驱动的第一车轮和第二车轮位于车辆的相同侧上。例如，第一车轮是右前车轮204，并且第二车轮是右后车轮208。基于定位在车辆的相同侧上的第一车轮和第二车轮，确定与每个车轮的行驶路径相对应的差动车轮速度。在一些实施方案中，以不同速度驱动的第一车轮和第二车轮位于车辆的后部或车辆的前部。基于定位在车辆上的第一车轮和第二车轮，确定与每个车轮的行驶路径相对应的差动车轮速度。
在一些实施方案中，当进行右转弯时，车辆200可基于用于实现车辆的目标车轮速度的转弯路径来向左车轮250(例如，左前车轮202和左后车轮206)提供向前转矩(TF3和TF4)。在一些实施方案中，车辆可基于用于实现目标车轮速度(例如，目标车轮速度可与加速器踏板输入成比例)的车轮的转弯路径来向右车轮260(例如，右前车轮204和右后车轮208)提供向前转矩(TF1和TF2)。例如，车辆200可向右前车轮204提供向前转矩TF1，向左前车轮202提供向前转矩TF3，向左后车轮206提供向前转矩TF4，并且还可向右后车轮208提供向前转矩TF2。在一些实施方案中，车辆200可向车轮(例如，左前车轮202、右前车轮204、左后车轮206和右后车轮208)提供用于实现目标车轮速度(例如，目标车轮速度可与加速器踏板输入成比例)的转矩。在一些实施方案中，向前转矩TF1、TF2、TF3和TF4中的每一者是独立转矩并且是相应车轮转向角的函数。例如，右前车轮204可跟随与车辆的中心位置类似的行驶路径，从而与车辆速度相比可具有较低差动速度，并且因此，与左前车轮202的转矩TF3相比需要转矩TF1的较小变化，该左前车轮位于比车辆的行驶路径更大的行驶路径上。
在一些实施方案中，左前车轮202和右前车轮204可经由驱动轴(未示出)连接。在一些实施方案中，当进行右转弯时，车辆200可确定车辆的方向盘角度—例如，向右转30度。基于所确定的方向盘角度，车辆可确定车辆的车轮的差动车轮速度。例如，左前车轮202的车轮速度可与右后车轮208的车轮速度不同。车辆可向车辆的左侧250的车轮(例如，左前车轮202和左后车轮206)提供独立向前转矩(TF3和TF4)。在一些实施方案中，车辆可向车辆的右侧260的车轮(例如，右前车轮204和右后车轮208)提供向前转矩(TF1和TF2)。例如，车辆可向右前车轮204提供向前转矩TF1并且还可向右后车轮208提供向前转矩TF2。在一些实施方案中，车辆可向车辆的左侧250的车轮(例如，左前车轮202和左后车轮206)提供向前转矩(TF3和TF4)。例如，车辆200可向左前车轮202提供向前转矩TF3并且还可向左后车轮206提供向前转矩TF4。
在一些实施方案中，车辆可提供向前转矩(TF1、TF2、TF3和TF4)以便分别施加于车辆的左侧250的车轮202和206以及右侧260的车轮204和208。响应于车辆200经由211接收到方向盘输入，确定车辆的旋转中心201。旋转中心是同心圆的中心，每个同心圆代表相应车轮的行驶路径。基于方向盘角度来调节每个车轮的行驶路径(即，同心圆)。例如，方向盘角度的度数越高，用越小的转弯路径(即，越小的同心圆半径)调节车辆路径(例如，同心圆)。另一方面，如果仅进行小转弯，则用更大的转弯路径(即，更大的同心圆半径)调节车辆路径。车辆可基于方向盘输入来确定车辆的第一车轮与第二车轮之间的差动速度。例如，基于车辆识别车辆的行驶路径，车辆的车轮具有不同行驶路径。在右转弯中，左前车轮202具有比车辆中心行驶路径更大的行驶路径，因为该车轮的位置在进行右转弯的车辆的左侧，该行驶路径仍然大于车辆的右侧的右后车轮208的行驶路径，后者具有更小的行驶路径。基于以上示例，车辆确定第一车轮和第二车轮之间的差动车轮速度。在例示性图2中，箭头的长度指示要向车轮施加的转矩的量。例如，在右转弯中，左前车轮202需要增加的向前转矩TF3，而右后车轮208需要减小的向前转矩TF2。基于相应速度来确定第一车轮(例如，左前车轮202)与第二车轮(例如，右后车轮208)之间的差动车轮速度。例如，当车辆以5mph行驶时，第一车轮(例如，左前车轮202)处的车轮速度可被设定为大约6.5mph并且第二车轮(例如，右后车轮208)处的车轮速度可被设定为大约4mph。例如，在相对一致的地面上，车辆200跟随车辆路径，其中车辆的旋转中心201被定位为同心圆的中心，并且当调节车轮的每个行驶路径以减小对转向输入的阻力时，车辆保持车辆中心行驶路径。
假定保持对右侧260车轮(204和208)的向前转矩和对左侧250车轮(202和206)的向前转矩，第一车轮与第二车轮之间的差动车轮速度减小对转向输入的阻力并且在极低摩擦表面上驾驶时提供稳定性以防止过度车轮滑移。
在一些实施方案中，车辆200可在这两个转弯方向(例如，右转弯和左转弯)上以特定模式(例如，爬坡模式、偏航模式等)操作。可进入该模式或可响应于车辆的乘员请求该模式而触发该模式。在一些实施方案中，车辆200可接收方向盘输入(即，转弯)的指示。例如，车辆200可接收右转弯的指示，这将使得车辆向右转弯。在另一个示例中，车辆200可接收左转弯的指示，这将使得车辆向左转弯。图2描绘了右转弯；然而，本领域的技术人员将认识到，可使用类似的技术来执行左转弯。
前述图2只是举例说明本公开的原理，并且在不脱离本公开的范围的情况下，本领域的技术人员可做出各种修改。上述实施方案是出于举例说明而非限制的目的而呈现的。例如，可根据本公开在车辆200中使用马达212、214、216和218以及动力传动系的任何组合。在一些示例中，图2的后马达216和218可与单个前马达212组合使用。根据这种配置，车辆200包括三个马达(一个前马达和两个后马达)。在另一个示例中，单个后马达216可与图2的两个前马达212和214组合使用。根据这种配置，车辆200包括三个马达(两个前马达和一个后马达)。
图3示出了根据本公开的一些实施方案的例示性车辆的另一个顶部剖视图，其中示出了每个车轮的转弯路径。在一些实施方案中，车辆300可以是双门轿车、四门轿车、卡车、运动型多用途车、大型货车、小型货车、厢式送货车、公共汽车或任何其他类型的车辆。
在一些实施方案中，车辆300可包括左前车轮302、右前车轮304、左后车轮306和右后车轮308。在一些实施方案中，车辆300可包括马达212。马达212可连接到左前车轮302(例如，经由皮带、链条、齿轮或任何其他连接设备)。车辆300还可包括分别类似地连接到车轮304、306、308的马达214、216、218。在一些实施方案中，马达212、214、216和218可被配置为向其相应车轮302、304、306和308提供向前转矩或向后转矩。
在一些实施方案中，马达212、214、216和218可为能够生成动力的任何种类的马达(例如，燃气机、电动马达)。在一些实施方案中，马达212、214、216和218可以是连接到初级单个马达(未示出)并且被配置为分别独立地且瞬时地将动力从单个马达传递到车轮302、304、306和308的设备。
在一些实施方案中，车辆300可包括图1的处理电路122。在一些实施方案中，处理电路122可包括能够控制车辆的多个特征或能力的车载的车辆计算机。在一些实施方案中，处理电路122可与车辆的用户输入102、104、105、车辆的传感器111至120以及暂态或非暂态存储器(例如，存储用于操作车辆的机构的存储器)通信地连接。
在一些实施方案中，车辆300可包括多个传感器。例如，该多个传感器中的一些传感器可包括用于确定车辆300的速度的速度传感器118、用于确定车辆300的前车轮302、304转动的程度的方向盘转角传感器121、用于确定车辆300在车辆偏航模式下的旋转的车辆旋转传感器114、用于确定车辆300的车轮302、304、306和308中的每个车轮的滑移的车轮旋转传感器112以及用于确定车辆的加速度的加速度计传感器120。
在一些实施方案中，车辆300的处理电路122可以能够在有或没有用户输入的情况下直接控制车辆300的特征。在一个示例中，处理电路122可以能够致动马达212以向左前车轮302提供指定量的向后或向前转矩。类似地，处理电路122可以能够致动马达214、216、218中的任一者以分别向车轮304、306、308提供指定量的向后或向前转矩。
在一些实施方案中，当满足一个或多个条件时，车辆300的处理电路122可控制车辆的车轮的速度差。例如，用户可按压按钮，转动方向盘或转动杠杆以请求车辆转弯。然而，可在没有用户输入的情况下参与对车轮的速度差的控制。在一些实施方案中，作为用户请求的替代或补充，处理电路122可接收所请求的车辆300的转弯的指示。例如，车辆可接收用于右转弯或左转弯的输入。在一些实施方案中，处理电路122可确定前车轮302和304是否被对准成平行于车辆300。在一些实施方案中，为了激活对车轮的速度差的控制，车轮302和304需要从被对准成平行于车辆300的位置移动到不对准的位置。为了使车轮速度差减小对转向输入的阻力并且在车辆300转弯时提供稳定性，基于用于对抗车轮的不同转弯路径的方向盘输入，车轮302和304之间的速度差可大于10％。在一些实施方案中，车辆300的该一个或多个前车轮302和304可以是方向盘。在一些实施方案中，车辆300的该一个或多个后车轮306和308可以是方向盘。在另一个实施方案中，该一个或多个后车轮306和308以及该一个或多个前车轮302和304可以是方向盘。
在一些实施方案中，当在转弯期间操作车辆时，车辆300的处理电路122可参与对速度差的控制。在控制车辆的车轮的速度差的过程中，处理电路122可(例如，通过使用马达214和218)向右车轮360(即，右前车轮304和右后车轮308)提供向前转矩。在一些实施方案中，处理电路122可例如通过使用马达212和216来向车辆300的左车轮350(即，左前车轮302和左后车轮306)提供向前转矩。当车辆300转弯时，车辆300将保持车辆速度(例如，5mph)，但车辆300的车轮302、304、306和308中的每个车轮的单独车轮速度将基于车辆的几何形状(例如，轴距、车辆的轨迹和轮胎的转动角度)来改变。
在一些实施方案中，当车辆驶过大岩石或巨石并且其中一个车轮悬空时，可利用控制车轮之间的差动车轮速度。在一些实施方案中，响应于车辆的该多个车轮中的一个或多个车轮空转而自动地进入速度控制模式。例如，当车辆驶过大岩石或巨石并且其中一个车轮悬空时，处理电路122可自动地进入速度控制模式。处理电路122可控制每个车轮的速度以在沿直线驾驶时以相同速度旋转。处理电路122将根据转弯角度来调节差动车轮速度以使得车辆转弯更容易。
前述图3只是举例说明本公开的原理，并且在不脱离本公开的范围的情况下，本领域的技术人员可做出各种修改。上述实施方案是出于举例说明而非限制的目的而呈现的。图3进一步基于方向盘角度示出了车辆的中心围绕旋转中心201的行驶路径以及车辆的每个车轮的行驶路径。在一些实施方案中，车辆300可包括车辆旋转中心201，该车辆旋转中心是同心圆的中心，每个圆代表车辆的相应车轮的行驶路径。基于方向盘角度，处理电路122确定左前车轮302的左前行驶路径312、右前车轮304的右前行驶路径314、左后车轮306的左后行驶路径316和右后车轮308的右后行驶路径318。例如，处理电路122可基于方向盘角度来确定每个车轮行驶路径的转弯半径(从车轮到旋转中心201的距离)。
在一些实施方案中，根据本公开，可在具有轮轴的任何组合的车辆上使用车辆偏航模式。例如，车辆300可基于转向轮轴和非转向轮轴。转向轮轴可耦接到一个车轮或多个车轮，其将使车辆300在一个方向上转向。在一些实施方案中，转向轮轴可设置在车辆300的前部或后部处。例如，当用户提供用于使车辆转向的输入时，前车轮或后车轮将转动。在一些实施方案中，非转向轮轴可耦接到一个车轮或多个车轮，其将向车辆提供转矩。在一些实施方案中，车辆可提供两个轮轴(例如，转向轮轴和非转向轮轴)，如车辆300(图3)中所显示的配置所示。在一些实施方案中，车辆可提供三个或更多个轮轴。例如，三个或更多个轮轴可提供至少一个转向轮轴和两个或更多个非转向轮轴。根据这种配置，当转动该至少一个转向轮轴以使得对应车轮被对准成平行于车辆时，可进入车辆偏航模式。在一些实施方案中，该至少一个转向轮轴可包括每个车轮处的马达。在一些实施方案中，每个马达可在一个车轮上向车辆提供向前转矩，并且在附接到转向轮轴的另一个车轮处向车辆提供向后转矩。在一些实施方案中，根据本公开，两个或更多个非转向轮轴可在车辆的同一侧上提供与转向轮轴的向后转矩相对应的向后转矩，并且在车辆的同一侧上提供与转向轮轴的向前转矩相对应的向前转矩。
在一些实施方案中，可在能够向车辆的车轮分配转矩和/或制动的任何车辆中使用车轮速度差控制或任何其他模式或完全不使用任何模式。例如，车辆可向右车轮260和左车轮250提供转矩的独立分配。根据另一个示例，车辆可向右车轮260和左车轮250提供转矩和制动的独立且程度不同的分配。前述内容使驾驶员能够拥有准确速度差，当车辆沿着中心行驶路径行驶时，该准确速度差减小对转向输入控制的阻力。
图4描绘了根据本公开的一些实施方案的以图形用户界面402为特征的车辆400的内部的例示性示例。在一些实施方案中，图形用户界面402可指结合到车辆(诸如图4中的车辆400)中、耦接到该车辆或可由该车辆访问的部件。车辆400配备有可用于启用/禁用车辆系统的图形用户界面402，包括用于启用和禁用对速度差或任何其他模式的控制的选项。例如，车辆400中的用户可使用图形用户界面402来访问车辆400上的选项。车辆400还配备有加速器踏板404，该加速器踏板被配置为使得提供转矩以实现车轮(例如，左前车轮202、右前车轮204、左后车轮206和右后车轮208)的目标车轮速度(例如，目标车轮速度可与加速器踏板输入成比例)。车辆400还配备有方向盘406，该方向盘被配置为向车辆提供转向。处理电路(例如，车辆100或200的处理电路122)可使用方向盘406的旋转来确定方向盘角度。在一些实施方案中，图形用户界面402可结合到车辆400或用户装备中，该用户装备用于在使用车辆400时访问此类车辆系统。在一些实施方案中，图形用户界面402上显示的车辆系统可与车辆400的用户输入(例如，用于提供语音命令的麦克风和扬声器)通信地连接。例如，用户可提供语音命令以激活对速度差的控制并且结合到车辆400中的音频系统可转换这种命令以进入该模式。
图5示出了根据本公开的一些实施方案的车辆(例如，车辆100或200)的例示性方向盘500的前视图。在一些实施方案中，方向盘500可包括第一阈值506(例如，半转)。如果方向盘500的旋转502未达到第一阈值506，则车辆可在正常模式下操作而不控制车辆的车轮的速度差。在一些实施方案中，第一阈值506可具有相关联的假锁止(false stop)。例如，当用户将方向盘500旋转到第一阈值506时，用户可体验阻力(例如，由弹簧、棘爪或任何其他类型的机构提供)。在一些实施方案中，如果用户将方向盘500旋转超过第一阈值506(例如，通过克服假锁止阻力)，则处理电路122可开始以速度差操作车辆。
在一些实施方案中，方向盘500可包括第二阈值508(例如，2个完整转)。在一些实施方案中，第二阈值508是任选的，并且可使用其他技术激活过补偿模式。例如，第二阈值508可存在于方向盘500未机械地连接到车辆的车轮的车辆中(例如，在线控驾驶车辆中)。可在启动急转弯时触发过补偿模式，从而引起对每个车轮的阻力。作为过补偿模式的一部分，车辆可进一步向车辆的车轮施加刹车以实现差动车轮速度。在一些实施方案中，车辆在处于过补偿模式时可放大每个车轮的目标车轮速度以减小转弯半径并且增加差动速度。例如，差动车轮速度可按比例扩大到大于计算量。例如，如果左侧车轮的目标速度(例如，左前车轮202)具有比车辆速度(例如，5mph)大15％的目标车轮速度，则过补偿模式可将左前车轮202的该目标车轮速度增加到更快的目标车轮速度(例如，大30％)。类似地，如果在进行右转弯时右侧车轮(例如，右后车轮)处于车辆速度(例如，5mph)的85％，则过补偿模式可将车轮速度更进一步减小到车辆速度的70％。这种过补偿将引起左侧车轮(例如，左前车轮202)过度旋转并且右侧车轮(例如，右后车轮208)旋转不足，从而引起车辆的附加旋转。
应当理解，在正常驾驶模式中的防滑转弯期间，旋转中心由车轮的空间布置和前车轮的方向盘角度限定。当方向盘进一步远离其中心位置转动时，车辆的旋转中心更靠近车辆移动。在一些实施方案中，当采用以上讨论的过补偿模式时，对速度差的控制使旋转中心能够比单独前车轮的角度可能做到的情形(因为车轮上的阻力)更靠近车辆移动。在一些实施方案中，方向盘转动超过第一阈值的量调节车辆的转弯路径。基于调节车辆的转弯路径，调节每个车轮的转弯路径，从而为车辆的车轮调节速度差。例如，当车辆进行另外一个转弯时，为了对抗对车辆的左前车轮202和右后车轮208的增加的阻力，处理电路122基于方向盘输入来调节对每个车轮的转矩。
在一些实施方案中，方向盘转动超过第二阈值的量控制从车辆的每个车轮的路径到中心点(即，同心圆的中心，每个圆代表相应车轮的行驶路径)的位置的距离。例如，当方向盘转动超过第二阈值时，可开始向右后车轮208施加向后转矩，作为过补偿的一部分。当方向盘转动超过第二阈值的量增加时，右后车轮208上的向后转矩的相对量可相对于施加到左前车轮202的向前转矩的量增加。当方向盘转动到其最大量时，施加到右后车轮208的向后转矩可大约等于施加到左前车轮202的向前转矩。
图6描绘了根据本公开的若干实施方案的用于通过设定车轮的差动速度来控制车辆的车轮的速度差的过程600的例示性流程图。在一些实施方案中，过程600可由车辆200(图2)或300(图3)的处理电路122执行。应当指出的是，过程600或其任何步骤可在图1的系统上执行或由该系统提供。此外，过程600的一个或多个步骤可结合到本文所述的一个或多个其他步骤中或与本文所述的一个或多个其他步骤组合。
过程600在602处开始，其中处理电路122可确定车辆的车轮转向角。例如，处理电路122可使用来自方向盘转角传感器121的信号来监测车轮转向角并且监测经由方向盘406上的输入或任何其他输入进行的用户输入。例如，重新参考图3，是否满足车辆前车轮的转动量或角度(例如，车轮202和204的转动角度)。在一些实施方案中，处理电路122可使用连接到转向柱的方向盘转角传感器121来确定车轮202和204的方向盘角度。
过程600在604处继续，其中处理电路122确定方向盘角度的值是否大于阈值。例如，方向盘角度的阈值可被设定为5度或任何其他值。如果处理电路122确定方向盘角度的值大于阈值(604处“是”)，则处理电路122前进到步骤606。另一方面，如果处理电路122确定方向盘角度的值低于阈值(604处“否”)，则在610处，车辆可向第一车轮和第二车轮施加相等转矩。
过程600在606处继续，其中处理电路122可根据步骤604的结果前进。在606处，处理电路122可基于车轮转向角来确定车辆的第一车轮与车辆的第二车轮之间的差动车轮速度。在一些实施方案中，第一车轮可选自车轮202、204、206和208中的任何一个车轮，并且第二车轮是车轮202、204、206和208之一中未被选择用于第一车轮的另一个车轮。可基于每个所选择的车轮的转弯路径来确定差动车轮速度。
在一些实施方案中，当车辆转弯时，保持车辆速度并且差动车轮速度比较两个车轮速度，例如，
第一车轮速度和第二车轮速度，如以下等式2所示。在一些实施方案中，差动车轮速度比较这些车轮中的任何车轮，如以下示例性等式所示：
第1车轮和第2车轮之间的速度差＝R第1车轮/R第2车轮 (等式1)
第1车轮和第3车轮之间的速度差＝R第1车轮/R第3车轮 (等式2)
第1车轮和第4车轮之间的速度差＝R第1车轮/R第4车轮 (等式3)
其中R第1车轮是车辆的第一车轮的转弯半径，R第2车轮是车辆的第二车轮的转弯半径，R第3车轮是车辆的第三车轮的转弯半径，并且R第4车轮是车辆的第四车轮的转弯半径。
在一些实施方案中，当车辆转弯时，保持车辆速度并且通过将每个车轮速度与车辆速度比较来比较差动车轮速度，如以下示例性等式所示：
第1车轮与车辆中心之间的速度差＝R第1车轮/R车辆中心 (等式4)
第2车轮与车辆中心之间的速度差＝R第2车轮/R车辆中心 (等式5)
第3车轮与车辆中心之间的速度差＝R第3车轮/R车辆中心 (等式6)
第4车轮与车辆中心之间的速度差＝R第4车轮/R车辆中心 (等式7)
其中R第1车轮是车辆的第一车轮的转弯半径，R第2车轮是车辆的第二车轮的转弯半径，R第3车轮是车辆的第三车轮的转弯半径，R第4车轮是车辆的第四车轮的转弯半径，并且R车辆中心是车辆的中心的转弯半径。
前述等式(等式2至8)只是举例说明本公开的原理，并且在不脱离本公开的范围的情况下，本领域的技术人员可做出各种修改。上述实施方案是出于举例说明而非限制的目的而呈现的。例如，差值的任何组合可存储在查找表中，基于转弯角度来检索，并且基于转弯方向来施加到适当车轮。
在一些实施方案中，作为执行转弯的一部分，处理电路122可确定转弯方向(例如，执行右转弯或左转弯)。在一些实施方案中，处理电路122可基于车辆的转弯路径来确定第一车轮和第二车轮。例如，响应于接收到用于右转弯的车轮转向角，处理电路122确定左前车轮(202)是第一车轮并且右后车轮(208)是第二车轮。在另一个示例中，响应于接收到用于右转弯的车轮转向角，处理电路122确定左前车轮(202)是第一车轮并且右前车轮(204)是第二车轮。车轮202、204、206和208的任何可能组合可被确定为车辆的第一车轮和第二车轮。
在608处，处理电路122可基于差动车轮速度来独立地向第一车轮和第二车轮施加转矩。例如，如果差动车轮速度为40％，则调节第一车轮和第二车轮中的每一者，使得输出的转矩在第一车轮与第二车轮之间相差大约40％。如果车辆以5mph行驶，可增加向第一车轮施加的转矩以将车轮速度升高到大约6mph，同时可减小向第二车轮施加的转矩以将车轮速度降低到大约4.25mph。在一些实施方案中，基于第一车轮来确定差动速度。在另一个实施方案中，基于第二车轮来确定差动速度。在又一个实施方案中，基于车辆目标速度(例如5mph)来确定差动车轮速度。在上述实施方案中，处理电路122可致动马达212和218以向车轮202和208提供独立转矩。此外，处理电路122可致动马达214和216以向车轮204和206提供独立转矩。在一些实施方案中，响应于用户转动方向盘或响应于用户按压车辆的图形用户界面402上的选项而执行步骤606。在一些实施方案中，步骤606开始基于传感器数据的监测来独立地调节对车轮的转矩。例如，转矩独立地调节而不考虑加速器踏板输入。一般来讲，增加转矩直到实现第一车轮和第二车轮的速度差，并因此，车辆在执行转弯时减小阻力。在一些实施方案中，处理电路122继续检查车轮转向角以确定差动车轮速度。基于增加车轮转向角，处理电路122确定第一车轮和第二车轮之间的新差动车轮速度并且独立地调节向第一车轮和第二车轮施加的转矩。例如，在基于(例如，第一车轮与第二车轮之间的)第一差动速度和10度的方向盘输入来向第一车轮和第二车轮施加转矩后，处理电路122可在602处重新开始并且基于20度的方向盘输入来确定(例如，第一车轮与第二车轮之间的)第二差动速度。
图7描绘了用于通过设定目标车轮速度来控制车辆的车轮的速度差的过程700的例示性流程图。在一些实施方案中，过程700可由车辆200(图2)或300(图3)的处理电路122执行。应当指出的是，过程700或其任何步骤可在图1的系统上执行或由该系统提供。此外，过程700的一个或多个步骤可结合到本文所述的一个或多个其他步骤中或与本文所述的一个或多个其他步骤组合。
过程700在702处开始；与步骤602类似，处理电路122可确定车辆的车轮转向角。车轮转向角影响车辆的旋转中心。例如，处理电路122可使用来自方向盘转角传感器121的信号来监测车轮转向角并且监测经由方向盘406上的输入或任何其他输入进行的用户输入。在一些实施方案中，处理电路122可使用连接到转向柱的传感器来确定车轮202和204的方向盘角度
过程700在704和706处继续。这些步骤中的每一者可以任何顺序或并行地或基本上同时地执行以减小系统或方法的滞后或增加其速度。在704处，处理电路122可确定车辆的第一车轮的第一目标车轮速度。在一些实施方案中，第一车轮可选自车轮202、204、206和208中的任何一个车轮并且基于相应车轮的路径来确定第一目标车轮速度。
在706处，其中处理电路122可确定车辆的第二车轮的第二目标车轮速度。在一些实施方案中，第二车轮可选自车轮202、204、206和208中除第一车轮之外的车辆的另一个车轮并且基于相应车轮的路径来确定第二目标车轮速度。在一些实施方案中，第一车轮和第二车轮离车轮转向角所限定的旋转中心的距离不同，因此第一目标车轮速度和第二目标车轮速度不同。可基于每个所选择的车轮的转弯路径来确定不同车轮速度目标。作为执行转弯的一部分，处理电路122可确定执行了右转弯。在一些实施方案中，处理电路122可基于车辆的转弯路径来确定第一车轮和第二车轮。例如，响应于接收到用于右转弯的车轮转向角，处理电路122确定左前车轮(202)是第一车轮并且右后车轮(208)是第二车轮。在另一个示例中，响应于接收到用于右转弯的车轮转向角，处理电路122确定左前车轮(202)是第一车轮并且右前车轮(204)是第二车轮。车轮202、204、206和208的任何可能组合可被确定为车辆的第一车轮和第二车轮。
在706处，处理电路122可基于第一目标车轮速度来独立地向第一车轮施加转矩。例如，当车辆以5mph行驶时，可基于方向盘角度将第一目标车轮速度确定为6mph。在一些实施方案中，车辆在直行(即，车轮转向角为“0”并且所有车轮大致以相同速度转动)时以5mph行驶，并且响应于确定方向盘角度的变化，可增加向第一车轮施加的转矩以将车轮速度升高到6mph的第一目标车轮速度。在708处，处理电路122可基于第二目标车轮速度来独立地向第二车轮施加转矩。在一些实施方案中，可减小向第二车轮施加的转矩以将车轮速度降低到大约4.25mph。例如，响应于接收到右转弯的指示，处理电路122确定左侧车轮(202和206)是外车轮并且右侧车轮(204和208)是内车轮。在另一个示例中，响应于接收到左转弯的指示，处理电路122确定左侧车轮(202和206)是内车轮并且右侧车轮(204和208)是外车轮。在一些实施方案中，处理电路122可向车辆的左侧250车轮和车辆的右侧260车轮提供独立转矩。例如，处理电路122可致动马达212、214、216和218以向车轮202、204、206和208提供独立向前转矩。在一些实施方案中，车辆可连续地监测方向盘角度并且基于方向盘的变化来调节车辆的车轮的相应目标速度。例如，在开始转弯之后，进一步转动车辆方向盘，并且相应地调节目标车轮速度。因此，处理电路122可致动马达212、214、216和218以调节对车轮202、204、206和208的向前转矩，从而实现每个车轮的行驶路径。
在一些实施方案中，车辆200可以是在车辆的前部中具有2个马达(例如，212、214)的双马达车辆。基于这种配置，第一车轮可以是左前车轮202并且第二车轮可以是右前车轮204。在一些实施方案中，该双马达可定位在车辆的后部中(例如，216、218)。基于这种配置，第一车轮可以是左后车轮206并且第二车轮可以是右后车轮208。在又一个实施方案中，该双马达可被配置为具有向第一侧250提供动力的第一马达212和向第二侧260提供动力的第二马达214。在一些实施方案中，第一马达212与第二马达214不同。基于这种配置，第一车轮可以是左前车轮202并且第二车轮可以是右前车轮。处理电路122可致动双马达以调节对第一车轮和第二车轮的向前转矩，从而实现沿着行驶路径的车辆速度。
应当理解，过程700仅是例示性的，并且可在本公开的范围内做出各种修改。例如，在一些实施方案中，还可为第三车轮和第四车轮执行步骤704和708，如结合图8更详细解释。在一些实施方案中，车辆包括用于每个车轮的独立马达。基于独立马达，处理电路122可为每个车轮执行步骤704和708。
图8描绘了用于通过独立地对每个车轮监测车轮速度、设定目标车轮速度并且调节转矩来控制车辆的车轮的速度差的过程800的例示性流程图。在一些实施方案中，过程800可由车辆200(图2)或300(图3)的处理电路122执行。应当指出的是，过程800或其任何步骤可在图1的系统上执行或由该系统提供。此外，过程800的一个或多个步骤可结合到本文所述的一个或多个其他步骤中或与本文所述的一个或多个其他步骤组合。
过程800在802处开始，其中处理电路122接收方向盘输入。例如，车辆的操作员可旋转方向盘，该方向盘被配置为向车轮202和204提供转向输入。
过程800在804处继续，其中处理电路122确定方向盘输入是否为转弯。例如，方向盘角度的值可被确定为大于0度。如果处理电路122确定方向盘角度的值大于0度(即，方向盘输入为转弯)(804处“是”)，则处理电路122前进到步骤806。另一方面，如果处理电路122确定方向盘角度的值为零0度(804处“否”)，则在822处，处理电路122可向第一车轮和第二车轮施加相等转矩。在一些实施方案中，在822处，处理电路122可独立地向第一车轮和第二车轮施加转矩，使得它们以相同速度(例如，在速度控制模式下)旋转。
过程800在806处继续，其中处理电路122可根据步骤804的结果前进。在806处，处理电路122可确定车辆的四个车轮之间的差动车轮速度。例如，处理电路122可确定第一车轮和第二车轮之间的第一差动车轮速度、第一车轮和第三车轮之间的第二差动车轮速度以及第一车轮和第四车轮之间的第三差动车轮速度。每个差动车轮速度基于方向盘角度并且可全都不同。可基于任何相关因素(包括另一个车轮之间的比率)来确定差动车轮速度。在一些实施方案中，差动速度基于同心圆(每个同心圆代表相应车轮的行驶路径)的中心与相应车轮之间的差值。在一些实施方案中，差动车轮速度可全都与车轮之一相关(例如，作为与右前车轮相比的比率或百分比)。在一些实施方案中，差动车轮速度可全都与车辆速度/路径相关(同样作为相对值或百分比)。在一些实施方案中，可基于如使用等式1至7计算的公式来确定差动车轮速度。在一些实施方案中，差动车轮速度可基于随方向盘输入而变化的查找表。在一些实施方案中，差动车轮速度可基于随倾斜类型和车辆行驶时的表面摩擦而变化的查找表。
过程800在步骤808至814处继续。这些步骤中的每一者可以任何顺序或并行地或基本上同时地执行以减小系统或方法的滞后或增加其速度。在一些实施方案中，可作为步骤806的一部分执行步骤808至814。例如，确定差动车轮速度可包括确定每个车轮的目标车轮速度。在808处，处理电路122可确定车辆的第一车轮的第一目标车轮速度。在810处，处理电路122可确定车辆的第二车轮的第二目标车轮速度。在812处，处理电路122可确定车辆的第三车轮的第三目标车轮速度。在814处，处理电路122可确定车辆的第四车轮的第四目标车轮速度。在一些实施方案中，第一车轮、第二车轮、第三车轮和第四车轮可以是车轮202、204、206和208中的任何一个车轮。在一些实施方案中，基于相应车轮的行驶路径来确定第一目标车轮速度、第二目标车轮速度、第三目标车轮速度和第四目标车轮速度中的每一者。例如，如果不同车轮速度是与车辆速度相比的比率，则车轮的目标车轮速度等于车辆速度乘以该车轮的差动车轮速度比率。在另一个示例中，如果不同车轮速度是来自查找表的与车辆速度相比的因子，则车轮的目标车轮速度等于车辆速度乘以基于车辆的几何形状的每个车轮的因子。
在一些实施方案中，在816处，处理电路122可监测来自耦接到四个车轮的马达轴的传感器的信号以确定车轮的车轮速度。在一些实施方案中，处理电路122可监测来自旋转变压器112的信号以确定车轮速度。可通过计算随时间推移的车轮的旋转次数来确定车轮速度。在又一个实施方案中，旋转变压器可生成交流电路(AC)信号。AC信号生成电波形，当在任何给定时刻该信号的振幅或量与旋转变压器旋转的角度的正弦成比例地改变时，产生该电波形。即，可使用AC信号来识别车轮的完整旋转。基于AC信号，处理电路122可更精确地确定每个车轮的车轮速度。在一些实施方案中，处理电路122可通信地连接到一个或多个速度传感器118，该一个或多个速度传感器提供指示车辆的速度的数据。例如，图1的速度传感器118可提供指示车辆200的速度的数据。在另一个示例中，旋转变压器112可提供指示车辆200的每个车轮的速度的数据，可将该数据外推至车辆的速度，例如两个前车轮202、204的平均值或基于转向角的所有车轮速度的函数。
在一些实施方案中，过程800在818处继续，其中处理电路122可基于所监测的信号中的相应信号来计算每个相应车轮的相应车轮速度。例如，可基于该车轮的所监测的信号来计算每个车轮的车轮速度。
在一些实施方案中，过程800在820处继续，其中处理电路122可独立地调节对每个相应车轮的转矩以实现每个相应目标车轮速度。在一些实施方案中，可增加或减小向车轮施加的转矩以实现相应目标车轮速度。例如，每个车轮的目标车轮速度可不同。在一些实施方案中，处理电路122可致动马达212、214、216和218以向车轮202、204、206和208中的每个车轮提供独立向前转矩。在一些实施方案中，车辆可连续地监测方向盘角度并且基于方向盘404的变化来调节车辆200的车轮202、204、206和208的相应目标速度。在一些实施方案中，处理电路122可致动马达212、214、216和218以调节对车轮202、204、206和208的向前转矩，从而实现每个车轮的正确行驶路径。
应当理解，过程800仅是例示性的，并且可在本公开的范围内做出各种修改。例如，在一些实施方案中，可省略步骤808至814并且可响应于按压加速器踏板213而执行步骤806。还应当指出的是，可顺序地组合过程600、700和800，可组合来自过程600、700和800中的每个过程的具体步骤以建立单独过程，以及其他可能性。
可以设想，图1至图8中的每个图的步骤或描述可与本公开的任何一个或多个其他实施方案一起使用。本领域的技术人员将认识到，图1至图8中的每个图的一些系统部件、步骤或描述可为任选的并且在一些实施方案中可省略。更一般地，本公开意在是示例性的而非限制性的。此外，相对于图6至图8所述的步骤和描述可采用交替顺序或并行地完成，以进一步用于本公开的目的。例如，这些步骤中的每一者可以任何顺序或并行地或基本上同时地执行以减小系统或方法的滞后或增加其速度。此外，应当指出的是，相对于图1、图2和图3讨论的任何设备或装备可用于执行图6、图7和图8中的一个或多个步骤。
前述内容只是举例说明本公开的原理，并且在不脱离本公开的范围的情况下，本领域的技术人员可做出各种修改。上述实施方案是出于举例说明而非限制的目的而呈现的。本公开还可采用除本文明确描述的那些形式之外的许多形式。因此，应当强调的是，本公开不限于明确公开的方法、系统和装置，而是旨在包括其变型和修改，这些变型和修改在以下权利要求书的实质内。

Claims (20)

1.一种用于控制车辆的车轮的速度差的方法，所述方法包括：
确定所述车辆的车轮转向角；
至少基于所述车轮转向角来确定与所述车辆的第一车轮和所述车辆的第二车轮相关联的差动车轮速度；以及
基于所述差动车轮速度来独立地向所述第一车轮和所述第二车轮施加转矩。
2.根据权利要求1所述的方法，其中：
至少基于所述车轮转向角来确定所述差动车轮速度包括：
基于1)车轮转向角、2)旋转中心、3)所述第一车轮离所述旋转中心的距离、4)所述第二车轮离所述旋转中心的距离和/或5)车辆速度中的一者或多者来确定：
所述第一车轮的第一目标车轮速度；和所述第二车轮的第二目标车轮速度；并且
独立地向所述第一车轮和所述第二车轮施加转矩包括：
向所述第一车轮施加第一转矩以实现所述第一目标车轮速度；以及
向所述第二车轮施加第二转矩以实现所述第二目标车轮速度，其中所述第一转矩与所述第二转矩不同。
3.根据权利要求2所述的方法，其中：
所述车辆包括第一马达，所述第一马达被配置为向所述第一车轮提供所述第一转矩；并且
所述车辆包括第二马达，所述第二马达被配置为向所述第二车轮提供所述第二转矩，其中所述第一马达与所述第二马达不同。
4.根据权利要求1所述的方法，其中：
所述车辆包括四个车轮，所述四个车轮包括所述第一车轮、所述第二车轮、第三车轮和第四车轮；
确定所述差动车轮速度包括确定所述第一车轮、所述第二车轮、所述第三车轮和所述第四车轮中的每一者的相应目标车轮速度；并且
独立地施加转矩包括基于所述相应目标车轮速度来独立地向所述四个车轮中的每一者施加转矩。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述车辆包括四个马达，每个马达被配置为基于所述相应目标车轮速度来独立地向相应车轮提供转矩。
6.根据权利要求5所述的方法，其中：
所述四个马达中的每一者包括具有马达轴的电动马达；
所述方法还包括：
监测来自耦接到所述四个电动马达的所述马达轴的传感器的信号，其中每个传感器指示相应马达轴的旋转量；
基于所监测的信号中的相应信号来计算每个相应车轮的相应车轮速度；以及
响应于每个相应车轮的所计算的相应车轮速度，调节对每个相应车轮的转矩以实现每个相应目标车轮速度。
7.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括：
接收确定车辆目标速度的加速器踏板输入；并且
其中确定所述差动车轮速度包括：
基于所述车辆目标速度和所述车轮转向角来确定所述车辆的所述第一车轮与所述车辆的所述第二车轮之间的所述差动车轮速度。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述车辆的所述第一车轮定位在所述车辆的第一侧上的所述车辆的前部中，并且所述车辆的所述第二车轮定位在所述车辆的第二侧上的所述车辆的后部中，其中所述车辆的所述第一侧是所述车辆的右侧并且所述车辆的所述第二侧是所述车辆的左侧；并且所述方法还包括：
基于所述车轮转向角来识别转弯方向；
响应于识别右转弯方向，基于所述车轮转向角来将所述车辆的所述第一车轮和所述第二车轮之间的所述差动车轮速度调节到至多80％；以及
响应于识别左转弯方向，基于所述车轮转向角来将所述车辆的所述第一车轮和所述第二车轮之间的所述差动车轮速度调节到至多15％。
9.根据权利要求1所述的方法，其中：
确定所述车轮转向角包括确定所述车辆的所述车轮转向角超过第一车轮转向角阈值；以及
独立地向所述第一车轮和所述第二车轮施加转矩包括：
基于所述车轮转向角超过所述第一车轮转向角阈值来向所述第一车轮施加第一转矩；以及
基于所述车轮转向角超过所述第一车轮转向角阈值来向所述第二车轮施加第二转矩；并且
所述方法还包括：
确定所述车辆的所述车轮转向角超过第二车轮转向角阈值；以及
基于所述车辆的所述车轮转向角超过所述第二车轮转向角阈值来向所述第一车轮和所述第二车轮提供过补偿因子。
10.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括：
基于所述车轮转向角来确定所述车辆的每个车轮的转弯路径，其中所述车辆的所述转弯路径限定所述车辆的每个车轮的行驶路径；以及
基于所确定的相应转弯路径来调节所述车辆的所述车轮中的每个相应车轮的所述差动车轮速度。
11.一种用于控制所述车辆的车轮的速度差的车辆，所述车辆包括：
方向盘，所述方向盘被配置为从所述车辆的操作员接收使所述车辆转弯的输入，其中每个转弯被配置为生成所述车辆的相应车轮转向角；
控制电路，所述控制电路被配置为：
由所接收的使所述车辆转弯的输入确定所述车辆的所述车轮转向角；
至少基于所述车轮转向角来确定与所述车辆的第一车轮和所述车辆的第二车轮相关联的差动车轮速度；以及
基于所述差动车轮速度来独立地向所述第一车轮和所述第二车轮施加转矩。
12.根据权利要求11所述的车辆，其中：
所述控制电路被配置为通过以下方式至少基于所述车轮转向角来确定所述差动车轮速度：
基于1)车轮转向角、2)旋转中心、3)所述第一车轮离所述旋转中心的距离、4)所述第二车轮离所述旋转中心的距离和/或5)车辆速度中的一者或多者来确定：
所述第一车轮的第一目标车轮速度；和
所述第二车轮的第二目标车轮速度；并且
所述控制电路被配置为通过以下方式独立地向所述第一车轮和所述第二车轮施加转矩：
向所述第一车轮施加第一转矩以实现所述第一目标车轮速度；以及
向所述第二车轮施加第二转矩以实现所述第二目标车轮速度，其中所述第一转矩与所述第二转矩不同。
13.根据权利要求12所述的车辆，其中：
所述车辆包括第一马达，所述第一马达被配置为向所述第一车轮提供所述第一转矩；并且
所述车辆包括第二马达，所述第二马达被配置为向所述第二车轮提供所述第二转矩，其中所述第一马达与所述第二马达不同。
14.根据权利要求11所述的车辆，其中：
所述车辆包括四个车轮，所述四个车轮包括所述第一车轮、所述第二车轮、第三车轮和第四车轮；
所述控制电路被配置为通过确定所述第一车轮、所述第二车轮、所述第三车轮和所述第四车轮中的每一者的相应目标车轮速度来确定所述差动车轮速度；并且
所述控制电路被配置为通过以下方式独立地施加转矩：基于所述相应目标车轮速度来独立地向所述四个车轮中的每一者施加转矩。
15.根据权利要求14所述的车辆，其中所述车辆包括四个马达，每个马达被配置为基于所述相应目标车轮速度来独立地向相应车轮提供转矩。
16.根据权利要求15所述的车辆，其中：
所述四个马达中的每一者包括具有马达轴的电动马达；
所述控制电路被进一步配置为：
监测来自耦接到所述四个电动马达的所述马达轴的传感器的信号，其中每个传感器指示相应马达轴的旋转量；
基于所监测的信号中的相应信号来计算每个相应车轮的相应车轮速度；以及
响应于每个相应车轮的所计算的相应车轮速度，调节对每个相应车轮的转矩以实现每个相应目标车轮速度。
17.根据权利要求11所述的车辆，所述车辆还包括：
加速器踏板，所述加速器踏板被配置为提供确定车辆目标速度的加速器踏板输入；并且
其中所述控制电路被进一步配置为通过以下方式确定所述差动车轮速度：
基于所述车辆目标速度和所述车轮转向角来确定所述车辆的所述第一车轮与所述车辆的所述第二车轮之间的所述差动车轮速度。
18.一种用于控制车辆的车轮的速度差的方法，所述方法包括：
确定所述车辆的车轮转向角；
基于所述车轮转向角来确定所述车辆的第一车轮的第一目标车轮速度；
基于所述车轮转向角来确定所述车辆的第二车轮的第二目标车轮速度，其中所述第一车轮和所述第二车轮离旋转中心的距离不同并且其中所述第一目标车轮速度与所述第二目标车轮速度不同；以及
基于其相应第一目标车轮速度和第二目标车轮速度来独立地调节对所述第一车轮和所述第二车轮的转矩。
19.根据权利要求18所述的方法，其中所述独立地调节对所述第一车轮和所述第二车轮的转矩包括：
向所述第一车轮施加第一转矩以实现所述第一目标车轮速度；以及
向所述第二车轮施加第二转矩以实现所述第二目标车轮速度，其中所述第一转矩与所述第二转矩不同。
20.根据权利要求19所述的方法，其中：
所述车辆包括第一马达，所述第一马达被配置为向所述第一车轮提供所述第一转矩；以及
所述车辆包括第二马达，所述第二马达被配置为向所述第二车轮提供所述第二转矩，其中所述第一马达与所述第二马达不同。
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