专利名称：控制车辆的方法及车辆的制作方法
技术领域：
本发明涉及控制车辆的方法及车辆，更为具体地，涉及增强车辆稳定性和性能的车辆控制系统。
背景技术：
本领域技术人员已知对内侧车轮施加制动扭矩来克服转向不足的问题以及对外侧车轮施加制动扭矩来克服过度转向的问题。如此应用制动器导致车辆纵向驱动力的损失。为了克服这种纵向性能的损失，已知增加发动机扭矩以补偿纵向驱动力的损失。然而， 内燃发动机在提供要求的扭矩时会有延时，从而对车辆的整体性能有不良影响。内燃发动机的不精确扭矩控制和延时会干扰正常车辆稳定性事件或致使其效率过低。
发明内容
本发明公开了一种在转弯时控制车辆系统和方法，其中当探测到转向不足时对车辆内侧车轮施加制动扭矩并在探测到过度转向时对外侧车轮施加制动扭矩。过度转向为实际横摆率的大小高于所需横摆率的大小超过第一阈值横摆率的情况，转向不足为实际横摆率的大小低于所需横摆率的大小超过第二阈值横摆率的情况。响应于施加制动扭矩以增加指令给连接至车辆第一车桥的电动马达的电能以便补偿所施加的制动扭矩。在一个实施例中，第一车桥为前桥，车辆为前轮驱动车辆，且施加制动扭矩的内侧车轮连接至车辆的第一车桥或第二车桥。在替代实施例中，第一车桥为后桥，车辆为后轮驱动车辆，且施加制动扭矩的内侧车轮连接至后桥。本发明应用于混合动力电动车辆(HEV)(其也可具有连接至第一车桥的内燃发动机)、电动车辆(EV)、燃料电池车辆(FCV)、或能够以电动马达直接驱动的任何车辆。基于来自传感器(例如加速计、横摆率传感器、转向角传感器、)的数据以及估算的变量(例如车速)，确定所需横摆率以及所需和实际侧滑角。该方法还包括确定克服过度转向或转向不足情况(如果探测到任一种的话)的横摆控制力矩。横摆控制力矩基于所需值和实际值的误差。确定施加的制动扭矩的大小以提供横摆控制力矩。在施加制动扭矩的车轮在空转的情况下，减少施加至该车轮的制动扭矩并向车辆同侧的其它车轮施加制动扭矩。根据本发明，提供了一种在转弯时控制车辆的方法，包含当探测到转向不足时向车辆内侧车轮施加制动扭矩；响应于施加制动扭矩，增加提供给连接至车辆第一车桥的电动马达的电能。根据本发明实施例，对电动马达增加的电能基本上补偿制动扭矩。根据本发明实施例，车辆为具有连接至第一车桥的内燃发动机的混合动力电动车辆，内燃发动机提供大部分驱动扭矩，电动马达提供补偿驱动扭矩。根据本发明实施例，还包含确定横摆控制力矩以修正转向不足，其中制动扭矩的大小基于确定的横摆控制力矩。
根据本发明实施例，还包含确定施加制动扭矩的内侧车轮是否空转；减少施加至该内侧车轮的制动扭矩；以及对另一内侧车轮施加制动扭矩。根据本发明实施例，还包含当探测到过度转向时，对车辆的外侧车轮施加制动扭矩。根据本发明实施例，还包含确定横摆控制力矩以修正过度转向，其中制动扭矩的大小基于确定的横摆控制力矩。本发明能够增强车辆稳定性和性能。
图1显示了混合动力电动车辆(HEV)的示意图。图2A显示了处于所需转弯路径和过度转向路径及转向不足路径上的HEV。图2B显示了在过度转向的情况下对HEV前桥增加的扭矩如何影响横摆率。图2C显示了在转向不足的情况下对HEV后桥增加的扭矩如何影响横摆率。图3为说明了本发明实施例的流程图。图4为根据本发明实施例的控制图。图5、6为比较电动马达和内燃发动机的补偿控制的图表。
具体实施例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，示意性显示了混合动力电动车辆(HEV) 10的一个实施例，其具有通过短轴与车辆连接的后轮12。前轮14连接至前桥20。差速器及主减速齿轮组22连接至前桥 20。车辆动力系统通过变速器M连接至差速器22。变速器M通过离合器观连接至前桥马达观。前桥马达观通过离合器32连接至内燃发动机34。图1中所示装置中的前桥马达观可称为集成起动机发电机(ISG)，因为其可用于旋转发动机34用于起动。并非所有动力系组件均可在HEVlO的宽度内首尾相连。在图1所示的实施例中，链条传动30设置在发动机34和前桥马达观之间使得发动机34沿第一轴线旋转而前桥马达观和变速器M沿基本上与第一轴线平行的第二轴线旋转。图1中的配置简单说明了一个HEV配置。有许多不脱离本发明的范围的配置HEV的替代方式。HEVlO显示了内燃发动机34连接至前轮的设置。在另一实施例中，发动机34连接至后桥。前桥马达观可运转为马达向相关联的车桥提供扭矩，或者运转为发电机从相关联的车桥吸收扭矩(例如在与车桥相关联的车轮上提供制动力)。继续参考图1，车轮12和14设置有牵引传感器36，其连接至E⑶38。在一个实施例中，牵引传感器36为防抱死制动系统(ABS)的一部分。ABS比较车速与车轮转速。当二者相差超过预定量时，确定车轮在空转。ABS只是一个简单的示例，可使用任何合适的牵引传感器。取决于其运转模式，电池40连接至前桥马达观以提供电能或吸收电能。电池40 也可通过传感器电连接至ECU38以检测电池的荷电状态、电池状况等。在一个实施例中，电池40为高压电池以有助于从电池汲取较大能量或存储在电池中。在一个实施例中，E⑶38连接至横摆率传感器42、连接至方向盘的传感器44、以及多个其它传感器46 (例如车速传感器、温度传感器、变速器传感器、压力传感器、及加速度传感器)。在不带有横摆率传感器42的实施例中，可基于来自其它传感器46的信号估算横摆率。图1中显示了 HEV。在替代实施例中，车辆为电动车辆(EV)。在这种实施例中，不包括下列组件离合器26、链条传动30、离合器32、及发动机34。在一些实施例中，还不包括变速器对。在图1中，说明了轮距t、轴距L、重心至前桥的距离If、以及重心至后桥的距离 Ir。在图2A中，显示了转弯动作期间的车辆50(HEV或EV)。通过驾驶员对方向盘(未显示)的转向输入使得连接至前桥52的车轮转弯。根据驾驶员旋转方向盘的量，可确定车辆50的所需路径56。图2A中显示了过度转向路径58和转向不足路径60的示例。为了使车辆沿所需路径56而非过度转向路径58的轨迹运动，可应用连接至外侧前车轮的制动器。尽管这种动作可用于修正转向，车辆的前向运动会有明显降低。为了克服该问题，增加提供给前桥52的扭矩这样车辆10同时提供驾驶员要求的驱动和转向。发动机34、前桥马达观、或二者的组合可用于提供增加的扭矩。然而，来自前桥马达观的扭矩增加比来自发动机的扭矩增加快得多且更为精确。发动机34受到进气歧管充气延时，其会妨碍发动机迅速增加发动机扭矩的能力。由于在车辆稳定性控制和车辆驱动力/牵引力补偿中扭矩调节的迅速和精确十分重要，因此电动马达较为优选。如果扭矩控制要求不精确或迅速满足(这在仅使用基于发动机的技术时较为常见)，会对性能产生不良影响，其会导致车辆失去稳定性并导致客户不满意。为了对确认车辆50处于过度转向路径58上快速作出响应，增加前桥马达观产生的扭矩。在一个示例中，当接收到增加扭矩的指令时，前桥马达观运转为马达，或者完全不运转为马达。在这种情况下，指令前桥马达观提供正向扭矩。在另一示例中，当接收到增加扭矩的指令时，前桥马达正运转为发电机。在这种情况下， 指令前桥马达观减少发电。如果要求比减少发电所能实现的更高的扭矩增加，指令前桥马达观从运转为发电机改变为运转为马达。如果要求进一步的扭矩增加，还可增加发动机扭矩以提供所需的扭矩。同时，电动马达作为马达运转或发电以补偿动力系统总输出扭矩和驾驶员需求之间的误差。如图2C中所示，在确定了转向不足的情况下，应用与内侧后车轮相关联的制动器。这克服了转向不足的问题，但降低了车辆10的纵向驱动力。通过增加由前桥马达观提供的扭矩克服了这种纵向驱动力的降低。由于前桥马达观与发动机34相比响应迅速得多，采用前桥马达观。前桥马达观不仅可快速响应扭矩增加的指令，而且其可对扭矩增加的指令的更新迅速起作用这样提供的实际扭矩可迅速对要求的扭矩的改变起作用。在一些情况下，仅有前桥马达观最大扭矩能力不足，例如在接收到补偿扭矩的指令之前指令前桥马达28向前桥20提供接近其最大扭矩能力极限的扭矩。在这种情况下，可增加前桥马达28和发动机34的扭矩以实现所需扭矩增加。如上所述及图5中所示，发动机34难以快速起作用。当然，当前桥马达观出于其极限时可能无法完全实现扭矩的迅速增加。然而，前桥马达观可快速提升并降低扭矩以至少部分弥补发动机34的缓慢反应。术语“内侧车轮”和“外侧车轮”在向左转弯时分别指的是左车轮和右车轮，而在向右转弯时分别指的是右车轮和左车轮。本发明可应用于多种情况。在所有示例中，基于驾驶员和传感器输入确定所需横摆控制力矩Mdes。在转向不足时，产生转弯方向的横摆力矩；在过度转向时，产生与转弯方向相反的横摆力矩。
权利要求
1.一种在转弯期间控制车辆的方法，包含当探测到过度转向时对所述车辆的外侧车轮施加制动扭矩；响应于施加所述制动扭矩增加提供给连接至所述车辆的第一车桥的电动马达的电能。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述车辆为具有连接至所述第一车桥的电动马达的前轮驱动车辆，且施加所述制动扭矩的所述外侧车轮连接至所述车辆的所述第一车桥和第二车桥中的一个。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述车桥为具有连接至所述第一车桥的电动马达的后轮驱动车辆，所述第一车桥为后桥，且施加所述制动扭矩的所述外侧车轮连接至所述后桥。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，提供给所述电动马达的所述电能基本上补偿所述制动扭矩。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包含确定横摆控制力矩以修正过度转向，其中所述制动扭矩的大小基于所述确定的横摆控制力矩；确定施加所述制动扭矩的所述外侧车轮是否空转；减少提供给所述外侧车轮的制动扭矩；以及对另一外侧车轮施加制动扭矩。
6.一种车辆，包含第一车桥；连接至所述第一车桥的电动马达；以及电连接至所述电动马达、制动器、以及车辆传感器的电子控制单元，其中，所述电子控制单元确定转弯期间车辆轨道是否沿着驾驶员要求的轨道；当探测到转向不足时，指令向所述车辆的内侧后车轮施加制动扭矩；以及响应于施加所述制动扭矩指令所述电动马达增加提供给连接至所述车辆的所述第一车桥的所述电动马达的扭矩，并至少部分补偿由于所述制动扭矩而引起的前向驱动力的减少。
7.根据权利要求6所述的车辆，其特征在于，当探测到过度转向时，所述电子控制单元指令向所述车辆的外侧后车轮施加制动扭矩。
8.根据权利要求6所述的车辆，其特征在于，所述车辆传感器至少包含连接至方向盘的方向盘转角传感器、以及横摆传感器和加速传感器中的至少一个、以及转向角传感器。
9.根据权利要求6所述的车辆，其特征在于，还包含连接至所述第一车桥的内燃发动机。
10.根据权利要求9所述的车辆，其特征在于，大部分车辆驱动扭矩由所述内燃发动机提供，所述电动马达提供补偿扭矩，且确定所述补偿扭矩的大小以提供驾驶员要求的扭矩、 车轮空转扭矩、以及车辆稳定性控制扭矩中的较小者。
11.根据权利要求6所述的车辆，其特征在于，当探测到转向不足时，所述电子控制单元指令向所述车辆的内侧前车轮施加制动扭矩。
全文摘要
本发明公开了一种在转弯期间控制车辆的系统和方法，其中在探测到转向不足时对车辆内侧车轮施加制动扭矩，并在探测到过度转向时对车辆外侧车轮施加制动扭矩。响应于施加制动扭矩，增加指令给连接至车辆第一车桥的电动马达的电能以补偿施加的制动扭矩。本发明能够增强车辆稳定性和性能。
文档编号B60T8/171GK102248936SQ20111010304
公开日2011年11月23日 申请日期2011年4月25日 优先权日2010年5月18日
发明者于海, 卢建波, 瑞安·亚伯拉罕·麦克吉, 约瑟夫·友庆·向, 邝明朗 申请人:福特全球技术公司