專利名稱：用于電力驅(qū)動車輛的電子穩(wěn)定性控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
所公開的構(gòu)思涉及一種電子控制系統(tǒng)，該電子控制系統(tǒng)通過使車輛打滑(spin)趨勢最小化來增加車輛的穩(wěn)定性。通過應(yīng)用制動器并且還利用包括電動馬達的動力傳動系統(tǒng)的快速響應(yīng)能力提供橫擺率控制來避免潛在的轉(zhuǎn)向控制損失。
背景技術(shù)：
當(dāng)傳統(tǒng)的電子穩(wěn)定性控制系統(tǒng)檢測到轉(zhuǎn)向控制損失時，制動器被自動應(yīng)用，以協(xié)助車輛的轉(zhuǎn)向。制動力被單獨地施加到車輪，諸如施加到外前輪以應(yīng)對轉(zhuǎn)向過度，或者施加到內(nèi)后輪以應(yīng)對轉(zhuǎn)向不足。電子穩(wěn)定性控制系統(tǒng)也可以降低發(fā)動機動力，直到恢復(fù)控制。主動制動系統(tǒng)(active lateral braking system)或差速制動系統(tǒng)將不同的制動力施加給車輛的四個車輪中的每個車輪以在左車輪和右車輪之間產(chǎn)生不同的制動力。參照圖1a,示出了主動制動系統(tǒng)的一個示例。動力傳動系統(tǒng)10包括牽引發(fā)動機或牽引馬達12，牽引發(fā)動機或牽引馬達12利用提供給開放式差速器16的扭矩2 τ 1驅(qū)動驅(qū)動軸14。右車輪18被右車軸20驅(qū)動，右車軸20將扭矩τ d提供給右車輪18以將角速度ωκ賦予右車輪18。左車輪24被左車軸26驅(qū)動，左車軸26將扭矩τ d提供給左車輪24以將角速度ω J武予左車輪24。示出了制動力“被施加到左車輪24，以進行電子穩(wěn)定性控制。參照圖lb，示出了車輛30轉(zhuǎn)向過度的情形。車輛在轉(zhuǎn)向過度的路徑χ上行駛，但期望車輛按照期望的路徑y(tǒng)行駛。示出了電子穩(wěn)定性控制系統(tǒng)將制動力Tb施加給右前輪以產(chǎn)生橫擺力矩(如箭頭m所示)。在寬范圍的車輛操作條件下，施加的制動力的差異會產(chǎn)生橫擺力矩。提供給外側(cè)車輪的總的扭矩分配被限制到從馬達傳遞的扭矩的50%。如下面所總結(jié)的，通過公開的系統(tǒng)解決上述系統(tǒng)的問題和缺點。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)所公開的系統(tǒng)的一個方面，通過將制動力的施加與電力驅(qū)動牽引馬達的控制進行協(xié)調(diào)而在車輛中提供改善的穩(wěn)定性控制。電力驅(qū)動牽引馬達可被用于減小在穩(wěn)定性控制事件中減小提供給牽引車輪的扭矩所需的時間(與減小內(nèi)燃發(fā)動機的扭矩輸出所需的時間相比)。電力驅(qū)動牽引馬達通過包括差速器的動力傳動系統(tǒng)提供扭矩。可使用協(xié)調(diào)控制策略在同一車軸上提供牽引扭矩和制動扭矩兩者。制動力可被施加到車輛的一側(cè)上的車輪，同時，牽引扭矩以受控的方式被提供給車輛的另一側(cè)上的車輪。所述控制系統(tǒng)還包括:制動控制器，被配置為接收不穩(wěn)定事件信號；車輛加速度傳感器，被配置為將加速度信號提供給馬達控制器，當(dāng)沒有感測到車輛加速度時，加速度信號等于零，其中，從動車軸上的總的驅(qū)動力等于制動摩擦力和驅(qū)動摩擦力之和，從而調(diào)節(jié)總的縱向牽引力。所述控制系統(tǒng)還包括:制動控制器，被配置為接收不穩(wěn)定事件信號；車輛加速度傳感器，被配置為當(dāng)感測到負(fù)車輛加速度時將加速度信號提供給馬達控制器，其中，從動車軸上的總的驅(qū)動力小于制動摩擦力和驅(qū)動摩擦力之和，從而調(diào)節(jié)總的縱向牽引力。所述控制系統(tǒng)還包括:制動控制器，接收不穩(wěn)定事件信號；車輛加速度傳感器，當(dāng)感測到正車輛加速度時，車輛加速度傳感器將加速度信號提供給馬達控制器，其中，從動車軸上的總的驅(qū)動力大于制動摩擦力和驅(qū)動摩擦力之和，從而調(diào)節(jié)總的縱向牽引力。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種用于車輛的穩(wěn)定性控制系統(tǒng)，包括:多個傳感器，檢測車輛中的轉(zhuǎn)向控制損失并產(chǎn)生不穩(wěn)定事件信號；制動控制器，被配置為接收不穩(wěn)定事件信號并將信號提供給車輛的制動器，以將制動力施加到車輛的第一側(cè)上的制動車輪；馬達控制器，被配置為接收來自于制動控制器的扭矩增加請求信號，并增加提供給車輛的第二側(cè)上的牽引車輪的扭矩。提供給制動器的信號是提供脈沖制動力的脈沖信號。扭矩增加信號對應(yīng)于脈沖信號并以一組相應(yīng)的脈沖的形式增加提供給牽引車輪的扭矩。所述脈沖信號和一組相應(yīng)的脈沖是同步的。所述扭矩增加信號對應(yīng)于給制動器的信號，并當(dāng)制動信號提供制動力時增加提供給牽引車輪的扭矩。本發(fā)明的另一方面還提供一種用于車輛的穩(wěn)定性控制系統(tǒng)，所述車輛具有帶差速器的動力傳動系統(tǒng)，所述差速器選擇性地將扭矩提供給至少兩個車輪，所述穩(wěn)定性控制系統(tǒng)包括:多個傳感器，感測車輛中的轉(zhuǎn)向控制損失并產(chǎn)生不穩(wěn)定事件信號；制動控制器，被配置為接收不穩(wěn)定事件信號并給車輛的制動器提供信號，以將制動力施加到車輛的第一側(cè)上的制動車輪；馬達控制器，響應(yīng)于不穩(wěn)定事件信號并給電動馬達提供信號，以開始減小通過差速器提供給牽引車輪的扭矩，以恢復(fù)轉(zhuǎn)向控制，其中，馬達控制器從制動控制器接收扭矩增加請求信號，并增加通過差速器提供給車輛的第二側(cè)上的牽引車輪的扭矩，從而提供增加的直接橫擺力矩控制。提供給制動器的信號是提供脈沖制動力的脈沖信號。所述扭矩增加信號對應(yīng)于脈沖信號，并以一組相應(yīng)的脈沖的形式增加提供給牽引車輪的扭矩。脈沖信號和一組相應(yīng)的脈沖是同步的。扭矩增加信號對應(yīng)于給制動器的信號，并當(dāng)制動信號提供制動力時增加提供給牽引車輪的扭矩。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種用于車輛的穩(wěn)定性控制的方法，所述車輛具有多個傳感器、制動控制器和馬達控制器，所述方法包括:由所述多個傳感器檢測車輛中的轉(zhuǎn)向控制損失并產(chǎn)生不穩(wěn)定事件信號；由制動控制器接收不穩(wěn)定事件信號，并給車輛的制動器提供信號以將制動力施加到車輛的第一側(cè)上的制動車輪；由馬達控制器從制動控制器接收扭矩增加請求信號，并增加提供給車輛的第二側(cè)上的牽引車輪的扭矩。根據(jù)所公開的另一方面，由電動中央牽引馬達驅(qū)動開放式差速器系統(tǒng)，以增加最大的直接橫擺矢量，所述最大的直接橫擺矢量可針對前輪驅(qū)動(FWD)、后輪驅(qū)動(RWD)和全輪驅(qū)動(AWD)車輛獲得。不管車輛是沿直線行進還是轉(zhuǎn)彎行進，所述系統(tǒng)都是有效的?？墒┘域?qū)動扭矩、制動扭矩和混合的驅(qū)動和制動扭矩，以在各種路況(從干躁的公路到冰面)中獲得最大的摩擦力。
由于附圖以及下面對示出的實施例的詳細(xì)描述，使得本公開的這些和其它方面將會被更好地理解。


圖1a是現(xiàn)有技術(shù)的穩(wěn)定性控制系統(tǒng)的動力傳動系統(tǒng)、車輪和車軸的示意性透視圖；圖1b是處于轉(zhuǎn)向過度情形的具有現(xiàn)有技術(shù)的穩(wěn)定性控制系統(tǒng)的車輛的示意圖；圖2a是所公開的加強的穩(wěn)定性控制系統(tǒng)的動力傳動系統(tǒng)、車輪和車軸的示意性透視圖；圖2b是處于轉(zhuǎn)向過度情形的具有所公開的加強的穩(wěn)定性控制系統(tǒng)的車輛的示意圖；圖3是加強的電子穩(wěn)定性控制系統(tǒng)的流程圖；圖4是示出混合動力電動車輛中的加強的穩(wěn)定性控制系統(tǒng)響應(yīng)于穩(wěn)定性控制事件的一個例子的圖表；圖5是示出電池電動車輛中的加強的穩(wěn)定性控制系統(tǒng)響應(yīng)于穩(wěn)定性控制事件的一個例子的圖表。
具體實施例方式參照附圖公開了示出的實施例。然而，應(yīng)當(dāng)理解，所公開的實施例僅意在作為示例，其可以以各種形式和替代形式實現(xiàn)。這些附圖不一定按比例繪制，一些特征可能會被夸大或最小化以顯示特定組件的細(xì)節(jié)。公開的具體結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)和功能細(xì)節(jié)不應(yīng)被解釋為限制，而應(yīng)當(dāng)作為用于教導(dǎo)本領(lǐng)域技術(shù)人員如何實施本發(fā)明的代表性基礎(chǔ)。參照圖2a,示出了主動制動系統(tǒng)的一個例子。動力傳動系統(tǒng)40包括電力牽引馬達42，該電力牽引馬達42利用被提供給開放式差速器46的扭矩2 τ d驅(qū)動驅(qū)動軸44。牽引馬達42可與內(nèi)燃發(fā)動機(未示出)相結(jié)合地或獨立地提供扭矩。右車輪48被右車軸50驅(qū)動，右車軸50將扭矩τ d提供給右車輪48以將角速度ωκ賦予右車輪48。左車輪54被左車軸56驅(qū)動，左車軸56將扭矩τ d提供給左車輪54以將角速度ωL賦予左車輪54。示出了制動力τ b被施加給左車輪54以進行電子穩(wěn)定性控制。參見圖2b，示出了車輛60的轉(zhuǎn)向過度情形。車輛60在轉(zhuǎn)向過度的路徑χ上行駛，但是期望車輛按照期望的路徑y(tǒng)行駛。電子穩(wěn)定性控制系統(tǒng)被示出為將制動力Tb施加給右前輪，以產(chǎn)生橫擺力矩(如箭頭ml所示)。電子穩(wěn)定性控制系統(tǒng)還提供來自于電力牽引馬達42的增加的扭矩(由箭頭Td表示)，以將另外的橫擺力矩m2提供給左前輪54。這樣增加的驅(qū)動扭矩產(chǎn)生了增加的橫擺力矩，以協(xié)助更快速地校正轉(zhuǎn)向過度問題，并允許車輛更快速地回到所期望的路徑I。參考圖3，電子穩(wěn)定性控制系統(tǒng)64以控制流程圖公開，用于為車輛60(諸如混合動力電動汽車(HEV)，電動汽車(EV)和插電式混合動力電動汽車(PHEV)，這些車輛在動力傳動系統(tǒng)40中具有電力牽引馬達42，該電力牽引馬達在正常操作過程中提供部分或全部驅(qū)動扭矩)提供改進的橫擺力矩控制。牽引馬達42與內(nèi)燃發(fā)動機相比在響應(yīng)于扭矩命令提供扭矩方面具有更快的響應(yīng)時間。
用于HEV、EV和PHEV的車輛系統(tǒng)控制器(VSC) 64具有協(xié)調(diào)所有子系統(tǒng)的控制器(諸如牽引控制t旲塊66和制動系統(tǒng)控制I旲塊70)的權(quán)力。車輛系統(tǒng)控制器64可以減少內(nèi)燃發(fā)動機的扭矩輸出，并還可提供來自于電力牽引馬達42的扭矩，以更迅速地減小被提供給牽引車輪的扭矩。車輛系統(tǒng)控制器64還可通過使?fàn)恳刂颇K66和制動系統(tǒng)控制模塊70之間進行協(xié)作而控制同時用于產(chǎn)生橫擺力矩的制動扭矩和牽引扭矩的使用。VSC系統(tǒng)64被配置為在配備有電力牽引馬達42的HEV、EV或PHEV的極端車輛情形下當(dāng)必要時增加穩(wěn)定橫擺力矩。通過將制動摩擦力施加在車輛的一側(cè)上(與當(dāng)前的商用電子穩(wěn)定性控制系統(tǒng)類似的方式)并且同時調(diào)節(jié)電力牽引馬達42以使另外的牽引力被傳遞到車輛的另一側(cè)上的車輪，來實現(xiàn)最大的橫擺力矩。車輛系統(tǒng)控制器64與制動控制模塊70結(jié)合利用電力牽引電機42的快速響應(yīng)，使得牽引和制動摩擦力都被傳遞到單個車軸上。建議的車輛控制系統(tǒng)器64可利用開放式差速器，并且不要求，但并不排除如在一些其它類型的以牽引為基礎(chǔ)的系統(tǒng)中所使用的鎖止式差速器或限滑差速器的選擇。車輛系統(tǒng)控制器64包括傳感器72 (諸如橫擺率傳感器、橫向加速度傳感器,方向盤傳感器)。在74處提供關(guān)于車輛的信息(諸如方向盤的位置)，以在76處校準(zhǔn)橫擺力矩測定(determination)。當(dāng)測量的橫擺率超過針對給定的方向盤輸入的期望的橫擺率的閾值時，應(yīng)用單獨的車輪制動器。如果傳感器檢測到不期望的橫擺力矩時，則在76處觸發(fā)橫擺力矩測定，并且將信號發(fā)送到分區(qū)標(biāo)記(block labeled)的制動扭矩測定78，同時將信號發(fā)送到牽引控制模塊 66。在78處的制動扭矩測定將信號提供給在80處的輪胎滑移控制。輪胎滑移控制80將制動啟用信號提供給在82處的電子控制的液壓制動系統(tǒng)，該液壓控制系統(tǒng)將制動扭矩^提供給制動車輪84。制動控制模塊處于與動力傳動系統(tǒng)控制器通信的控制器局域網(wǎng)(CAN)中。發(fā)送到牽引控制模塊66的信號啟動在90處的電子穩(wěn)定性控制模式確定步驟，即，在混合動力車輛中確定車輛是否正在被電力牽引馬達、內(nèi)燃發(fā)動機或者這兩者驅(qū)動。在PHEV或電池電動汽車(BEV)中，不需要確定操作模式。在92處的電子穩(wěn)定性控制扭矩協(xié)調(diào)步驟中，由發(fā)動機和馬達提供的扭矩被協(xié)調(diào)。如果電動馬達42啟動且以低于其最大額定值的值運行時，則在94處的馬達扭矩測定步驟中提供信號，馬達扭矩測定步驟計算由馬達導(dǎo)致的扭矩增加的期望水平。一旦在94處確定馬達扭矩的增加量，則在96處查詢電池監(jiān)視電路，以核實電池中是否有充足的電力來提供所請求的扭矩增加。如果核實的結(jié)果為是，則在98處的輪胎滑移控制步驟在100處給馬達信號，以將增加的扭矩τ (1提供給牽引車輪102，以通過將另外的角速度ωκ賦予牽引車輪102來增加橫擺力矩。牽引車輪102是未被制動的車輪。在92處的電子穩(wěn)定性控制扭矩協(xié)調(diào)功能可向動力傳動系統(tǒng)控制器發(fā)送請求，以減小發(fā)動機扭矩輸出來防止其它從動車輪過度滑移。如果在電子穩(wěn)定性控制扭矩協(xié)調(diào)步驟92確定內(nèi)燃發(fā)動機正在運行，則在106處的發(fā)動機扭矩測定步驟將信號提供給在108處的發(fā)動機控制器，以減小內(nèi)燃發(fā)動機的扭矩輸出。在一個車輪制動扭矩作用的情況下，所產(chǎn)生的橫擺力矩是:
b
M I.), 2(I;
其中，F(xiàn)b是制動力，b是車軸的寬度。建議的電子穩(wěn)定性控制系統(tǒng)不需要任何另外的車輛狀態(tài)或加速度傳感器。制動控制模塊70中的電子穩(wěn)定性控制系統(tǒng)向驅(qū)動橋控制器66發(fā)送請求，該驅(qū)動橋控制器66在94處確定特定的牽引扭矩傳遞所需的馬達牽引扭矩。只有當(dāng)車輛系統(tǒng)控制器激活某特征時，驅(qū)動橋控制器66才傳遞另外的扭矩。可對命令的馬達牽引扭矩進行濾波，以恰好在將制動扭矩施加到車輛另一側(cè)的車輪上的同時將馬達扭矩施加到動力傳動系統(tǒng)上?？紤]液壓執(zhí)行機構(gòu)的延遲以及具有低電平控制的馬達的電力動力傳動系統(tǒng)，可以針對每個特定的制動控制系統(tǒng)校準(zhǔn)濾波器常數(shù)的測定。建議的機構(gòu)提供車輛速度的更好的控制。一個特定情形是產(chǎn)生純橫擺力矩(PYM)，其中，在車軸的兩個車輪上提供大小相同但是沿相反方向的制動扭矩和牽引扭矩。在PYM中，車輛速度僅被最小程度地影響。在其他情形中，系統(tǒng)可用于產(chǎn)生額外的牽引扭矩，以幫助車輛從差的表面條件中駛離。在所提出的系統(tǒng)中的橫擺力矩具有以下形式:
權(quán)利要求
1.一種用于車輛的穩(wěn)定性控制系統(tǒng)，包括: 多個傳感器，檢測車輛中的轉(zhuǎn)向控制損失并產(chǎn)生不穩(wěn)定事件信號； 馬達控制器，被配置為接收不穩(wěn)定事件信號并將信號提供給電動馬達，以改變由電動馬達提供給牽引車輪的扭矩。
2.如權(quán)利要求1所述的穩(wěn)定性控制系統(tǒng)，其中，所述馬達控制器將由電動馬達提供給牽引車輪的扭矩減小，以恢復(fù)轉(zhuǎn)向控制。
3.如權(quán)利要求2所述的穩(wěn)定性控制系統(tǒng)，還包括選擇性地將扭矩提供給牽引車輪的內(nèi)燃發(fā)動機，其中，發(fā)動機控制器被配置為與馬達控制器將由電動馬達提供給牽引車輪的扭矩減小到負(fù)水平相結(jié)合地將由內(nèi)燃發(fā)動機提供的扭矩減小。
4.如權(quán)利要求1所述的穩(wěn)定性控制系統(tǒng)，其中，制動控制器被配置為接收不穩(wěn)定事件信號，并將信號提供給車輛的制動器，以將制動力施加到車輛的第一側(cè)的制動車輪上，其中，由馬達控制器提供的信號增加提供給車輛的第二側(cè)的牽引車輪上的扭矩，并且與將制動力施加給制動車輪的制動器協(xié)作，從而提供增加的直接橫擺力矩控制。
5.如權(quán)利要求4所述的穩(wěn)定性控制系統(tǒng)，其中，給制動器的信號和給電動馬達的信號按照協(xié)調(diào)的時間順序提供。
6.如權(quán)利要求5所述的穩(wěn)定性控制系統(tǒng)，其中，所述協(xié)調(diào)的時間順序是同步的。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于電力驅(qū)動車輛的電子穩(wěn)定性控制系統(tǒng)，所述車輛具有通過差速器將扭矩提供給車軸的電動牽引馬達。牽引馬達通過開始減小提供給牽引車輪的扭矩來響應(yīng)于由車輛上傳感器感測到的不穩(wěn)定事件，以恢復(fù)轉(zhuǎn)向控制。然后牽引馬達隨著制動力的施加依次脈沖地產(chǎn)生增加扭矩，以提供加強的直接的橫擺力矩控制。
文檔編號B60W10/08GK103204160SQ20131000994
公開日2013年7月17日 申請日期2013年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月11日
發(fā)明者梁偉, 于海, 瑞恩·亞伯拉罕·麥吉, 鄺明朗, 安東尼·馬克·菲利普斯 申請人:福特全球技術(shù)公司