用于控制车辆装置的转向的方法与流程

1.本公开涉及一种用于控制车辆装置的转向的方法。本公开还涉及一种能够连接到这种车辆装置的控制单元。该方法和该控制单元适用于车辆，优选是电动车辆，更优选是电动前车轴推进车辆。电机也可以被定位在例如被转向的推杆车轴(pusher axle)或支持车轴(tag axle)上。虽然将主要关于使用电机的卡车来描述该方法和该控制单元，但是该方法和该控制单元也可以适用于其它类型的车辆。


背景技术：

2.在车辆领域中，特别是在通常称为卡车的轻型、中型和重型车辆的领域中，在车辆的各种控制功能性方面存在持续发展。特别地，控制功能性旨在提高车辆的驾驶性能、驾驶员的舒适性以及操作期间的安全性。
3.一种通常一直在改进的控制功能性是车辆的转向。在该特定技术领域中，在自主转向系统、线控转向系统等方面存在持续发展。特别地，这些类型的转向系统一直在努力解决控制车辆根据需要沿着道路弯道行驶的问题。自主转向系统可以例如基于检测到的车辆前方的弯道而转向。线控转向系统基于来自操作者或自主功能的输入而转向。
4.一个特定问题是，对于一些转向操作系统来说，车辆动力消耗相对高。另一个问题是，例如由于转向系统没有按照预期运行而导致车辆碰撞，因此转向系统故障增加了交通事故的风险。
5.因此，希望进一步改进车辆转向操作以降低能量消耗，并改进转向冗余。


技术实现要素：

6.本公开的目标是描述一种至少部分地克服上述缺陷的方法。这由根据权利要求1的方法来实现。
7.根据第一方面，提供了一种用于控制车辆装置的转向的方法，该车辆装置包括动力转向系统，该动力转向系统用于对布置在车辆装置的左侧和右侧上的一对可转向车轮进行转向控制；其中，所述可转向车轮中的每一个可转向车轮包括用于推进车辆装置的能够单独控制的电机，该方法包括以下步骤：确定用于在转弯操纵期间操作车辆装置的所需转向角；针对能够单独控制的电机而确定获得所需转向角所需的车轮速度差；确定通过以车轮速度差操作能够单独控制的电机而获得的车辆装置的第一动力利用值；确定通过操作动力转向系统以获得转向角而获得的车辆装置的第二动力利用值；将第一动力利用值与第二动力利用值进行比较；以及当第一动力利用值等于或大于第二动力利用值时，通过使用能够单独控制的电机中的至少一个能够单独控制的电机施加车轮速度差并且降低动力转向系统的操作能力来在转弯操纵期间控制车辆装置的转向。
8.措辞“车辆装置”应被解释为具有可转向车轮的完整车辆的任何部分。因此，车辆装置可以例如涉及包括车辆驾驶室(如果这种驾驶室存在)的牵引车辆、被牵引车辆和/或包括可转向车轮的台车。因此可转向车轮可以被布置在例如前可转向车轴上。可转向车轮
也可以被布置在车辆的所谓的推杆车轴或支持车轴上。然而，应容易理解的是，本公开的车辆装置根本不需要使用可转向机械车轴，可以在不使用机械车轴/轴的情况下将能够单独控制的电机连接到可转向车轮。
9.动力转向系统应被解释为车辆的被布置成使可转向车轮转弯的转向系统。如下文还将描述，动力转向系统可以是液压控制转向系统、气动控制转向系统或线控转向系统。因此，动力转向系统可以由车辆的操作者(即，车辆驾驶员)控制，或者自主控制。
10.此外，能够单独控制的电机的车轮速度差应被解释为使得能够单独控制的电机中的一个能够单独控制的电机与另一个能够单独控制的电机相比以不同的速度操作。可以基于速度控制和/或通过扭矩控制来获得车轮速度差。车轮速度差可以是能够单独控制的电机的所计算/所确定的车轮扭矩差，或者来自一对车轮之间的车轮滑移差。并且，可以通过单独控制一个车轮或控制这两个车轮来获得车轮速度差。这将在下文关于具体实施方式来更详细地描述。因此，当以不同速度操作能够单独控制的电机时，车辆将操作转弯操纵。
11.更进一步，措辞“动力利用值”应被解释为在转弯操纵期间的车辆的所需总动力的利用率。因此，较高的动力利用率对应于较低的能量消耗。当通过能够单独控制的电机来控制车辆的转向时，可以在降低动力转向系统的操作能力时关闭与动力转向系统相关联的各种功能性，由此可以降低能量消耗，并且由此可以增大第一动力利用值。下文将描述用于增大第一动力利用值的各种替代方案以及用于确定第一动力利用值高于第二动力利用值的实施例。
12.措辞“降低动力转向系统的操作能力”应被解释为使得动力转向系统不是车辆的转向的主要贡献者，代替地，车辆的转向主要由能够单独控制的电机的操作来处置。根据示例实施例，在降低动力转向系统的操作能力的步骤期间可以停用动力转向系统。由此，动力转向系统被完全关闭。
13.此外，还应容易理解的是，能够单独控制的电机可以各自作为用于推进车辆的电动机或作为用于产生电力的发电机来操作。因为电机是单独控制的，所以车辆的驾驶模式可以将电机中的一个电机作为电动机来操作，而将另一个电机作为发电机来操作。
14.上述方法的优点在于，实现了车辆装置的转向功能性的改进的冗余。详细地说，该方法能够实现三重冗余，即，转向可以由动力转向系统、能够单独控制的电机中的一个能够单独控制的电机或者这两个能够单独控制的电机来控制。因此，即使能够单独控制的电机中的一个能够单独控制的电机以及动力转向系统出现故障，也可以获得正确的转向。
15.又一个优点是车辆装置的转向将以最有能量效率的方式操作。本公开的发明人已经认识到，通过比较第一动力利用值和第二动力利用值，实现了能量/动力消耗的总体降低。本发明人还意外认识到，在使用能够单独控制的电机来控制转向时，可以至少部分地停用与动力转向系统相关联的各种控制功能性(诸如，液压系统、气动系统等)。由此，可以在较大程度上使用能够单独控制的电机来控制车辆装置的转向，而较少地通过使用动力转向系统来控制车辆装置的转向。
16.根据示例实施例，该方法可以进一步包括以下步骤：确定是否能够通过控制能够单独控制的电机中的至少一个能够单独控制的电机而使车辆以所需转向角操作转弯操纵；以及当能够使用能够单独控制的电机中的至少一个能够单独控制的电机以所需转向角操作车辆时，确定第一动力利用值大于第二动力利用值。
17.已经认识到的是，在大多数操作方案中，与使用动力转向系统的操作相比，较有益的是，通过单独控制的电机的操作来控制转向。因此，在此示例实施例中，当能够仅使用单独控制的电机来处置道路弯道时，第一动力利用值被确定为大于第二动力利用值。
18.根据示例实施例，能够单独控制的电机可以被电连接到电力供应源，其中，确定第一动力利用值的步骤包括以下步骤：接收指示电力供应源的当前荷电状态水平的信号；基于当前荷电状态水平，确定在转弯操纵期间的单独控制的电机中的至少一个单独控制的电机的可再生的电力水平；以及至少部分地基于所述可再生的电力水平来确定第一动力利用值。
19.电力供应源例如可以是电池。通过在操作车辆时再生电力，可以确定动力利用率降低。因此，因为再生了电力，所以车辆装置的总能量消耗将降低。因此，再生电力可以是有助于降低能量消耗(即，增大第一动力利用值)的参数。
20.根据示例实施例，当当前荷电状态水平低于预定阈值水平时，可以通过操作所述至少一个单独控制的电机以再生电力来控制车辆装置的转向。因此，电力供应源由此能够被充电。
21.根据示例实施例，该方法可以进一步包括以下步骤：接收指示在转弯操纵期间的减速的信号；以及当车辆将在转弯操纵期间减速时，操作所述至少一个电机以再生电力。
22.因此，减速水平可以设定转弯操纵期间的电力再生水平。反过来，电力再生的水平可以用作用于确定第一动力利用值的参数。通常，当增大电力再生的水平时，动力利用值增大。
23.根据示例实施例，在转弯操纵期间，可以通过以下方式来控制车辆的转向：操作单独控制的电机中的一个单独控制的电机以再生电力，并且操作单独控制的电机中的另一个单独控制的电机以增大车轮速度。由此，在转弯操纵期间，车辆可以被控制成既由电机推进，又用另一个电机再生电力。
24.根据示例实施例，该方法可以进一步包括以下步骤：确定用于在转弯操纵期间操作车辆装置的期望加速水平；确定可转向车轮中的每一个可转向车轮的车轮摩擦值，该车轮摩擦值是车轮与路面之间的摩擦值；以及基于期望加速水平和车轮摩擦值来控制车轮速度差。
25.车轮与路面之间的车轮摩擦值可以例如由传感器或被布置成与车轮制动系统有关的类似装置等确定。因此，车轮摩擦值优选是用于确定在转弯操纵期间操作单独控制的电机时的转向能力的参数。
26.特别地，车轮摩擦值可以通过估计相应车轮的电机扭矩来估计。由此，可以确定车轮力。通过估计车轮速度和车辆速度，可以确定车轮滑移。然后，车轮滑移和车轮力可以用于确定摩擦水平。
27.作为替代，可以将车轮滑移设定为极限值，由此不需要确定摩擦水平。在这种情况下，所施加的扭矩被设定为不产生高于预定滑移水平的滑移值。
28.根据示例实施例，可以基于指示加速踏板的位置的输入信号来确定期望加速水平。然而，根据另一个示例实施例，可以基于期望车辆速度和即将到来的道路轨迹来确定期望加速水平。
29.根据示例实施例，该方法可以进一步包括以下步骤：确定在转弯操纵期间的期望
车辆速度；确定用于在转弯操纵期间以期望车辆速度将车辆转向的车轮速度差；将车轮速度差与能够由能够单独控制的电机获得的最大可用车轮速度差进行比较；以及通过由能够单独控制的电机施加车轮速度差并且启用动力转向系统来在转弯操纵期间控制车辆装置的转向，以获得期望的转向半径和车辆速度。
30.由此，可以通过操作所述至少一个能够单独控制的电机以及动力转向系统来控制转弯操纵。这种驾驶方案对于能够单独控制的电机不能独自在弯道中根据需要而操作车辆的操作条件是有益的。
31.根据示例实施例，该方法可以进一步包括以下步骤：确定在转弯操纵期间的车辆装置的期望减速水平；确定能够由能够单独控制的电机获得的最大可用减速水平；以及当最大可用减速水平低于期望减速水平时，在转弯操纵期间应用车辆装置的行车制动器。
32.因此，当确定能够单独控制的电机在没有制动器辅助的情况下不能充分降低车辆速度时，在转弯操纵期间使用行车制动器是系统的又一个冗余。这种驾驶方案在电力供应源的荷电状态水平高于预定阈值水平时也可以是有益的。
33.根据示例实施例，当车辆速度高于预定速度阈值水平时，可以通过以下方式来控制车辆装置的转向：由能够单独控制的电机施加车轮速度差，并且降低动力转向系统的操作能力。因此，车辆速度可以用作用于确定第一动力利用值大于第二动力利用值的参数。
34.根据示例实施例，动力转向系统可以是液压控制转向系统、气动控制转向系统或线控转向系统中的一个。
35.根据第二方面，提供了一种能够连接到车辆装置的控制单元，该车辆装置包括布置在车辆装置的左侧和右侧上的一对可转向车轮、用于对所述一对可转向车轮进行转向控制的动力转向系统；其中，所述可转向车轮中的每一个可转向车轮包括用于推进车辆装置的能够单独控制的电机，其中，控制单元能够被电连接到所述一对可转向车轮和动力转向系统，控制单元被配置成：确定用于在转弯操纵期间操作车辆装置的所需转向角；针对能够单独控制的电机而确定获得所需转向角所需的车轮速度差；确定通过以车轮速度差操作能够单独控制的电机而获得的车辆装置的第一动力利用值；确定通过操作动力转向系统以获得转向角而获得的车辆装置的第二动力利用值；将第一动力利用值与第二动力利用值进行比较；并且当第一动力利用值等于或大于第二动力利用值时，控制单元被进一步配置成：将控制信号传输到能够单独控制的电机，该控制信号指示施加车轮速度差；并且将控制信号传输到动力转向系统以降低该动力转向系统的操作能力。
36.控制单元可以包含微处理器、微控制器、可编程数字信号处理器或另一个可编程装置。控制单元也可以包括或代替地包括专用集成电路、可编程门阵列或可编程阵列逻辑、可编程逻辑装置或数字信号处理器。当控制单元包括可编程装置(诸如，上述的微处理器、微控制器或可编程数字信号处理器)时，处理器可以进一步包括控制可编程装置的操作的计算机可执行代码。
37.第二方面的效果和特征在很大程度上类似于上文关于第一方面描述的效果和特征。因此，第一方面的每一个实施例能够与第二方面的特征组合。
38.根据第三方面，提供了一种计算机程序，该计算机程序包括程序代码构件，该程序代码构件用于当该程序在计算机上运行时，执行上文关于第一方面描述的实施例中的任一个实施例的步骤。
39.根据第四方面，提供了一种计算机可读介质，该计算机可读介质携载计算机程序，该计算机程序包括程序构件，该程序构件用于当该程序构件在计算机上运行时，执行上文关于第一方面描述的实施例中的任一个实施例的步骤。
40.第三方面和第四方面的效果和特征在很大程度上类似于上文关于第一方面描述的效果和特征。
41.当研读随附权利要求书和下文描述时，其它特征和优点将变得显而易见。本领域的技术人员将认识到，在不偏离本公开的范围的情况下，可以组合不同特征以产生与下文所述的实施例不同的实施例。
附图说明
42.通过下文对示例性实施例的说明性且非限制性的详细描述，将更好地理解上述和其它的目标、特征和优点，其中：
43.图1是图示了呈卡车的形式的车辆的示例实施例的侧视图；
44.图2是根据示例实施例的描绘图1中的车辆经受转弯操纵的俯视示意图；
45.图3图示了在进入道路的弯道之前的图1中的车辆；
46.图4a到图4c是图示了根据示例实施例的一个前可转向车轮的不同视图；
47.图5是根据示例实施例的转向系统的示意图；并且
48.图6是根据示例实施例的用于控制转向系统的方法的流程图。
具体实施方式
49.现将在下文中参照附图更全面地描述本公开，其中示例性实施例被示出在附图中。然而，本公开可以按许多不同的形式来实施，并且不应被解释为限于本文中所阐述的实施例；而是，这些实施例是为了详尽和完整而提供。在整个说明书中，相同附图标记表示相同元件。
50.特别参照图1，提供了呈卡车的形式的车辆1。车辆1包括控制单元20和转向系统500。然而，应理解的是，转向系统500可以被布置为控制单元。因此，在这种情况下，没有单独的控制单元20可能是多余的。车辆1包括被布置在车辆的前车轴102的相应的左侧和右侧上的一对可转向车轮104、106。因此，前车轴102是车辆1的位于最前方的车轴。图1所描绘的车辆1还包括被连接到第一后车轴112的一对第一后轮108、110以及被连接到第二后车轴118的一对第二后轮114、116。如在车辆1的纵向方向上所见，第一后车轴112被布置在第二后车轴118的前方。如下文还将参照图2描述的，一对第一后轮108、110和/或一对第二后轮114、116也可以被布置为可转向车轮。同样如图所描绘，车辆1包括动力转向系统30。动力转向系统30优选被布置为用于可转向车轮的转向控制的冗余转向系统。虽然图1图示了包含方向盘的动力转向系统30，但是替代地，动力转向系统30可以形成线控转向系统等的一部分。
51.为了更详细地描述车辆1，参照图2和图3。详细地，图2图示了在转弯操纵期间的车辆1及其车轮经受的力的示例实施例，并且图3图示了在发起转弯操纵之前(即，在到达道路弯道之前)的车辆1。
52.从图2开始描述，该图2是根据示例实施例的描绘图1中的车辆1经受转弯操纵的俯
视示意图。因此，一对可转向车轮104、106正在转弯并经受转向角δ。为了简化，转向角δ在图2中被图示为对于左可转向车轮104和右可转向车轮106是相同的，并且是车轮相对于车辆1的纵向轴线的角度。车辆以被表示为v的车辆速度来操作。可转向车轮104、106还包括相应的能够单独控制的电机103、105。如上所述，一对第一后轮108、110和/或一对第二后轮114、116也可以被布置为可转向车轮。在图2中，一对第二后轮114、116被描绘为可转向的，并且因此也包括相应的能够单独控制的电机103、105。因此，第一后车轴112可以被布置为可转向的推杆车轴，并且第二后车轴118可以被布置为可转向的支持车轴。然而，为了简单起见，下文将仅描述使用前可转向车轮的转向。并且，在图2中，动力转向系统被图示为电力转向系统1000。
53.如图2还描绘，能够单独控制的电机103、105被连接到电力供应源200以接收电力。电力供应源200还被布置成向能够单独控制的电机103、105传输电力。因此，电力供应源200优选被布置为车辆电池。能够单独控制的电机103、105因此被布置成推进车辆1并控制车辆1的转向，这将在下文更详细地描述。
54.如上所述，车辆1包括被布置在前车轴102上的一对可转向车轮104、106、被连接到第一后车轴112的一对第一后轮108、110以及被连接到第二后车轴118的一对第二后轮114、116。前车轴102被布置在距车辆的质心202的距离l1处，第一后车轴112被布置在距车辆的质心202的距离l2处，并且第二后车轴118被布置在距车辆的质心202的距离l3处。质心202是车辆1上的、车辆在转弯操纵期间绕着旋转的位置。质心202还是车辆1上的、能够表示影响车辆1的总的全局力的位置。在下文中，x轴是在车辆1的纵向方向上延伸的轴线，y轴在车辆1的横向方向上延伸，并且z轴在车辆1的竖直方向上延伸。在转弯操纵期间，车辆1在质心202处经受扭矩mz。并且，车辆经受全局纵向力fx和全局侧向力fy。
55.此外，当前车轴102的可转向车轮104、106经受转向角δ时，左侧上的可转向车轮104经受纵向力fx,104和侧向力fy,104，而右侧上的可转向车轮106经受纵向力fx,106和侧向力fy,106。左侧和右侧上的可转向车轮104、106的侧向力之和可以被表达为前轮侧向力。例如，当推进车辆或制动车辆时，前轮纵向力之和可以增大/减小，而前轮力差用于控制转向角。转向角δ可以通过以下方式获得：控制单独控制的电机中的一个电机或者控制两个单独控制的电机，以获得不同车轮速度。
56.此外，一对第一后轮108、110经受相应的侧向力fy,108和fy,110，并且一对第二后轮114、116经受相应的侧向力fy,114和fy,116。在图2的示例性实施例中，一对第一后轮108、110和一对第二后轮114、116的纵向力被设定为零，即，相应车轮不经受推进或制动。
57.现在转到图3，该图3是在进入道路的弯道302之前(即，在发生转弯操纵之前)的车辆的图示。如图3中可见，车辆1当前正以车辆速度v向前直线行驶。因此，在进入弯道302之前，转向角δ为零。弯道的半径被表示为r
road
。由此，该车辆可以通过合适的传感器来检测前方道路的弯道。根据示例实施例，车辆可以包括路径控制器(见图5)，该路径控制器被布置成检测前方道路，即，即将到来的转弯操纵。然而，应理解的是，下述系统和方法也可以在转弯操纵期间(即，当发生转弯操纵时)实施。并且，转弯操纵不一定需要与如图3所描绘的道路弯道相关。相反，转弯操纵也可以与例如车辆的车道改变操作相关。
58.现在转到图4a到图4c，该图4a到图4c图示了根据示例实施例的左可转向车轮104的不同视图。详细地说，图4a是左可转向车轮104的侧视图，图4b是左可转向车轮104的后视
图，并且图4c是在转弯操纵期间的左可转向车轮104的俯视图。
59.从图4a开始描述，该图4a是左可转向车轮104的侧视图。车轮104的悬架(未示出)被布置成使得车轮104设有悬架后倾角γ，该悬架后倾角γ被定义为在车辆1的纵向方向上测量的、转向轴线402相对于左可转向车轮104的竖直轴线404的角位移。路面401和转向轴线402的交点与路面401和竖直轴线404的交点之间的距离被表示为tm。通过车轮的悬架，车轮104与路面401之间的接触印迹406的施力点将位于相对于路面401与竖直轴线404的交点在纵向方向上稍偏移处。该偏移被表示为t
p
。因此，接触印迹是轮胎与地面接触的区域。车轮104与路面401之间的接触印迹406的施力点取决于悬架后倾角γ。
60.转到图4b，该图4b是左可转向车轮104的后视图。如可以看出的是，有效车轮半径r被表示为前车轴102与路面401之间的距离，并且车轮104通过倾斜的主销轴线408连接到悬架，该倾斜的主销轴线408的倾斜度被表示为τ。因此，车轮104在转弯操纵期间围绕主销轴线408旋转。此外，车轮104与路面401之间的接触印迹406的施力点位于竖直轴线404和路面401之间的交点处。车辆1、特别是可转向车轮104、106具有正的车轮悬架磨胎半径rs。车轮悬架磨胎半径rs被定义为接触印迹406的施力点与主销轴线408和路面401之间的交点403之间的距离。当主销轴线408和路面401之间的交点位于竖直轴线404的内侧时，产生正的车轮悬架磨胎半径rs，如图4b中所描绘的纵向方向上所见。例如，当使左可转向车轮104的能够单独控制的电机103减速时，由于正的磨胎半径rs，车轮将围绕主销轴线408旋转，从而导致车辆向左转弯。由此，可以产生附加的转向力矩m
steer
。
61.转到图4c，该图4c是组合的左前轮和右前轮的简化俯视图。在图4c中，提供了能够单独控制的左侧电机103和能够单独控制的右侧电机105的车轮速度差，以用于使车辆左转。特别地，与左侧车轮的车轮速度相比，在右侧车轮上提供了增大的车轮速度，以使车辆左转。如可以看出的是，车辆1在上文关于图3描述的道路弯道上被操作，其中道路弯道具有r
road
的半径。可转向车轮104因此具有转向角δ。然而，可转向车轮104将相对于转向角δ在方向α上以速度v移动。该角度α被称为滑移角α。
62.可以通过确定用于转弯操纵的可转向车轮的滑移角来确定前轮侧向力。特别地，可以基于可转向车轮的侧偏刚度和滑移角来确定前轮侧向力。因此，滑移角应被解释为限定车轮的角位置与车轮的实际角移动方向之间的差的角度。例如，如果可转向车轮相对于纵向轴线转向15度，但是可转向车轮相对于同一纵向轴线的实际移动是12度，则滑移角是3度。另一方面，轮胎的侧偏刚度是可转向车轮在侧向方向上的刚度。侧偏刚度是被定义为滑移角(或侧滑角)与轮胎侧向力之间的因子的轮胎参数。对于给定轮胎，在给定的正常载荷下，对于小的滑移角，可以认为侧偏刚度是恒定的。
63.通过上文描述，能够通过确定用于在具体道路弯道处操作车辆的所需转向角来控制车辆的运动，并将这种所需转向角与实际转向角进行比较。并且，为了确定在转弯操纵期间的操作车辆的最节省动力的模式，将第一动力利用值与第二动力利用值进行比较。更详细地，第一动力利用值是定义在转弯操纵期间通过控制能够单独控制的电机来操作车辆的动力效率的值，而第二动力利用值是定义在转弯操纵期间通过控制动力转向系统来操作车辆的动力效率的值。
64.除非指明，否则将不对上述参数进行任何更详细描述。通过确定所需纵向力差δfx(该纵向力差δfx是fx 104与fx 106之间的差)以及车轮半径r，可以确定车轮速度，并又
确定车轮扭矩。
65.根据非限制性示例，当能够单独控制的电机能够产生足够的转向扭矩m
steer
使得车辆在转弯操纵期间充分沿着弯道行驶时，第一动力利用值可以被确定为大于第二动力利用值。因此，转向扭矩m
steer
足以获得所需转向角。所需转向扭矩m
steer
可以根据如下来确定：
66.m
steer
＝δf
x
·rs
＝(f
y,104
+f
y,106
)
·
t
ꢀꢀꢀ
(1)
67.其中：
68.f
y,104
和f
y,106
＝可转向车轮104、106的前轮侧向力
69.t＝tm+t
p
70.等式(1)可以根据如下来改写：
71.m
steer
＝-2c
α
·
α
·
(tm+t
p
)
ꢀꢀꢀ
(2)
72.其中：
73.c
α
＝轮胎的侧向刚度；
74.f
y，i
＝c
α
·
α＝前轮侧向力；并且
[0075][0076]
其中
[0077]
v＝纵向车辆速度；并且
[0078]
ω＝转弯操纵期间的车辆的旋转速度。
[0079]
此外，旋转中心202处的全局车辆扭矩mz可以根据如下来确定：
[0080][0081]
其中：
[0082]
δf
x
＝f
x,104-f
x,106
[0083]fx,108
＝f
x,110
＝f
x,114
＝f
x,116
＝0
[0084]
β＝0
[0085]
w＝车辆的轮距
[0086]
其中β是车辆的侧滑角。因此，做出了如下假设：速度指向与车辆的纵向轴线相同的方向。
[0087]
此外，可转向车轮的滑移角可以根据如下来确定：
[0088][0089]fy
＝f
y,104
+f
y,106
＝2*c
∝
·
α
ꢀꢀꢀ
(6)
[0090][0091]
对于稳态操作：
[0092][0093]
[0094]
此外，在假设并且的情况下，可以得到以下表达式：
[0095][0096][0097]
由此，可以基于有效车轮半径r来确定可转向车轮的车轮扭矩差。
[0098]
以上可以通过指派控制分配来控制，由此以下表达式可以用公式表示：
[0099][0100]
其中：
[0101]
v＝bu
ꢀꢀꢀ
(13)
[0102]
其中，以下矩阵和向量被定义为
[0103][0104]
其中：
[0105]
r是有效半径；并且
[0106]
t是相应车轮的车轮扭矩。
[0107]
如果动力转向系统被停用，则转向角δ可以被设定为转向角的实际值，即，δ
actual
。因此，在转弯操纵期间，转向致动器的能力大致受限于实际转向角。
[0108]
现在参照图5，该图5示出了根据示例实施例的转向系统500。如图5中可见，转向系统500包括致动器控制模块502、车辆运动控制模块504和交通状况控制器506。致动器控制模块502包括电机控制模块508和动力转向系统控制器512。车辆运动控制模块504包括运动控制器514、利用率比较控制器515和致动器协调器模块516。最后，交通状况控制器506包括路径控制器518、车辆稳定性控制模块520和运动请求模块522。
[0109]
在图5中的示例性系统500的操作期间，路径控制器518检测车辆1的即将到来的路径，并且将维持该路径所需的转向角δ
path
传输到运动请求模块522。该信号基于路径弯道，并且在一些实施方案中基于车辆速度。此外，车辆稳定性控制模块520将车辆在即将到来的路径上的最大能够允许的旋转速度传输到运动请求模块522。运动请求模块522评估所接收的信号，并将所请求的转向角δ
ref
、所请求的旋转速度ω
req
和所请求的纵向车辆加速度a
x,req
传输到运动控制器514。
[0110]
运动控制器514评估所接收的参数，并且传输包括纵向车辆力f
x
、侧向车辆力fy、全局车辆扭矩mz以及上述的附加转向扭矩m
steer
的向量。此后，利用率比较控制器515确定通过
在转弯操纵期间使用能够单独控制的电机控制转向的车辆1的动力利用率是否比通过使用动力转向系统控制转向的动力利用率好。因此，将车辆装置的第一动力利用值与车辆装置的第二动力利用值进行比较，该第一动力利用值通过操作能够单独控制的电机而获得，该第二动力利用值通过操作动力转向系统以获得转向角而获得。
[0111]
可以确定能够单独控制的电机103、105中的至少一个电机能够在转弯操纵期间为电力供应源再生电力。在这种情况下，利用率比较控制器515可以确定第一动力利用值高于第二动力利用值。优选地，电力供应源200的荷电状态水平应处于能够接收电力的水平。根据另一个替代方案，当能够单独控制的电机独自能够足够控制车辆以在转弯操纵期间获得所需转向角时，利用率比较控制器515可以确定第一动力利用值高于第二动力利用值。在这种情况下，可以降低动力转向系统的操作能力，诸如优选地停用动力转向系统，并且可以停用例如连接到动力转向系统的控制系统(诸如，液压系统、气动系统或电气系统)，由此车辆的总动力利用率增大。
[0112]
利用率比较控制器515向致动器协调器模块516传输信号，该信号具有与用于在转弯操纵期间控制车辆的转向的最佳选项相关的信息。基于从利用率比较控制器515接收的信号，致动器协调器模块516将信号传输到电机控制模块508和/或动力转向系统控制器512中的一个或多个。详细地，致动器协调器模块516接收用于确定使用能够单独控制的电机和/或动力转向系统来控制车辆的转向的信号。如果第一动力利用值等于或大于第二动力利用值，则致动器协调器模块516将控制信号传输到电机控制模块508，以使用能够单独控制的电机103、105来控制车辆1的转向。然而，如果第二动力利用值大于第一动力利用值，则致动器协调器模块516将控制信号传输到动力转向系统控制器512，以使用动力转向系统来控制车辆1的转向。在操作条件使得能够单独控制的电机103、105不能独自在转弯操纵期间获得所需转向角的情况下，致动器协调器模块516可以将控制信号传输到电机控制模块508以及动力转向系统控制器512。因此，车辆1在转弯操纵期间的转向由能够单独控制的电机103、105以及动力转向系统来控制。当使用能够单独控制的电机来控制转向时，优选地，转向系统的优化受限于与实际转向角相对应的转向角，这也如上所述。因此，动力转向系统的操作能力被降低，优选地被停用，并且不能控制转向角。
[0113]
总的来说，参照图6，该图6是根据示例实施例的用于控制转向系统500的方法的流程图。在操作期间，确定s1用于在转弯操纵期间操作车辆的所需转向角δ
req
。针对能够单独控制的电机而确定s2获得所需转向角δ
req
所需的车轮速度差。可以基于从例如路径遵循器或从转动方向盘的操作者接收的信号来预先确定所需转向角δ
req
。确定s3通过以车轮速度差操作能够单独控制的电机而获得的车辆装置1的第一动力利用值。上文描述了用于确定第一动力利用值的各种选项。为了确定使用能够单独控制的电机103、105来控制转向是否动力效率高，还确定s4通过操作动力转向系统以获得转向角而获得的车辆装置的第二动力利用值。
[0114]
此后，将第一动力利用值和第二动力利用值彼此比较。当第一动力利用值等于或大于第二动力利用值时，通过由能够单独控制的电机中的至少一个电机施加车轮速度差并且降低动力转向系统的操作能力来在转弯操纵期间控制s6车辆装置1的转向。然而，当第二动力利用值大于第一动力利用值时，通过单独地或者与能够单独控制的电机103、105相结合地控制动力转向系统来在转弯操纵期间控制s7车辆装置1的转向。
[0115]
应理解的是，本公开不限于上文所述以及附图中所图示的实施例；而是，本领域的技术人员将认识到可以在随附权利要求书的范围内进行许多修改和变型。