背景技術(shù)：

在電動(dòng)車輛中，如在傳統(tǒng)車輛中那樣，維持對(duì)車輪的角速度的控制對(duì)于維持與道路表面的附著摩擦力（traction）而言是關(guān)鍵的。能夠由于過(guò)度的加速或減速（即，緊急制動(dòng)）發(fā)生附著摩擦力的喪失。當(dāng)加速時(shí)，車輪能夠從電動(dòng)馬達(dá)接收過(guò)度的扭矩。這引起與道路表面的附著摩擦力的喪失和車輪自旋。類似地，當(dāng)車輪接收過(guò)度的制動(dòng)力時(shí)，車輪喪失與道路表面的附著摩擦力?，F(xiàn)代車輛系統(tǒng)努力用車輪穩(wěn)定性控制系統(tǒng)消除附著摩擦力的喪失和車輪自旋。這些系統(tǒng)包括例如防抱死制動(dòng)、牽引力控制和穩(wěn)定性控制。

車輛傳感器確定車輛的行為的能力限制車輪穩(wěn)定性控制系統(tǒng)的有效性。在一些狀況中，車輛的傳感器提供關(guān)于車輛的行為的不準(zhǔn)確的或誤導(dǎo)的信息。甚至當(dāng)傳感器正確且準(zhǔn)確地執(zhí)行其功能時(shí)，這種狀況也能夠出現(xiàn)。例如，車輪角速度傳感器可正確地檢測(cè)車輪的角速度，但是如果車輪未維持與道路表面的附著摩擦力，則該信息不準(zhǔn)確地描述車輛的速度。關(guān)于該車輛的不準(zhǔn)確的信息能夠引起車輪穩(wěn)定性控制系統(tǒng)表現(xiàn)不佳。因此，非常期望在現(xiàn)代控制系統(tǒng)中用于收集關(guān)于車輛的準(zhǔn)確信息和使用該信息的系統(tǒng)和方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明提供一種車輪穩(wěn)定性控制系統(tǒng)，其用于優(yōu)化電動(dòng)車輛的加速和減速，同時(shí)維持車輪穩(wěn)定性。包括電動(dòng)馬達(dá)和驅(qū)動(dòng)變換器的功率系統(tǒng)針對(duì)電動(dòng)馬達(dá)確定角速度、輸入電流、輸入電壓以及輸入電流和輸入電壓之間的相位角。電子控制單元（ecu）通過(guò)使用電動(dòng)馬達(dá)的輸入電流、輸入電壓、相位角和在一些實(shí)施例中使用電氣特性來(lái)計(jì)算電動(dòng)馬達(dá)的電氣力矩。電動(dòng)馬達(dá)的電氣力矩（electricalmoment）是由輸送到電動(dòng)馬達(dá)的有功功率形成的在電動(dòng)馬達(dá)上的機(jī)械扭矩。由液壓制動(dòng)系統(tǒng)施加額外的機(jī)械扭矩。

馬達(dá)的角速度與車輪的角速度直接相關(guān)，且因此，用簡(jiǎn)單的計(jì)算，馬達(dá)的角速度能夠提供車輪的角速度的準(zhǔn)確值。在正常驅(qū)動(dòng)條件（即，非常低的輪胎滑移（slip））中，電子控制單元能夠根據(jù)馬達(dá)的角速度的角速度確定車輛的速度（即，車輪的切向速度）。因此，馬達(dá)的角速度提供在沒(méi)有車輪角速度傳感器的情況下確定車輛的速度的方式。另外，根據(jù)馬達(dá)的角速度確定馬達(dá)的加速度。

電子控制單元預(yù)加載有關(guān)于車輛的性能的信息。能夠通過(guò)測(cè)試來(lái)確定車輛的性能，所述測(cè)試能夠揭示針對(duì)該車輛類型的最優(yōu)加速度和減速度值。最優(yōu)加速度和減速度值能夠被繪制在曲線上且預(yù)加載到電子控制單元內(nèi)?；谧顑?yōu)值，電子控制單元針對(duì)馬達(dá)的當(dāng)前角速度確定用于電動(dòng)馬達(dá)的最優(yōu)加速度或減速度。ecu將用于電動(dòng)馬達(dá)的最優(yōu)加速度或減速度與用于電動(dòng)馬達(dá)的計(jì)算出的加速度或減速度相比較。ecu通過(guò)調(diào)整輸入電流或輸入電壓來(lái)調(diào)整通向電動(dòng)馬達(dá)的有功功率，使得電氣力矩被改變，因此改變馬達(dá)的加速度或減速度。ecu使馬達(dá)的加速度和減速度與最優(yōu)加速度或減速度匹配，以實(shí)現(xiàn)高性能，同時(shí)維持安全性。

在另一實(shí)施例中，本發(fā)明提供控制電動(dòng)車輛的車輪穩(wěn)定性的方法，所述方法包括確定電動(dòng)馬達(dá)的電氣特性、輸入電流、輸入電壓、輸入電壓和輸入電流之間的相位角以及角速度。該信息儲(chǔ)存在ecu中，且ecu基于電動(dòng)馬達(dá)的輸入電流、輸入電壓、相位角、角速度和在一些實(shí)施例中基于電氣特性來(lái)計(jì)算電動(dòng)馬達(dá)的電氣力矩?；陔妱?dòng)馬達(dá)的角速度計(jì)算電動(dòng)馬達(dá)的加速度或減速度。將用于加速度和減速度的最優(yōu)值與實(shí)際加速度和減速度相比較，且當(dāng)最優(yōu)值被超過(guò)時(shí)，調(diào)整電氣力矩以使實(shí)際加速度和減速度變成最優(yōu)加速度和減速度值。

通過(guò)考慮具體實(shí)施方式和附圖，本發(fā)明的其它方面將變得顯而易見(jiàn)。

附圖說(shuō)明

圖1圖示用于電動(dòng)車輛的功率系統(tǒng)。

圖2圖示電子控制單元和通信系統(tǒng)。

圖3是圖示最優(yōu)加速度和減速度曲線的圖表。

圖4圖示包含差速器和兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪的實(shí)施例。

圖5a和5b圖示兩個(gè)不同的制動(dòng)配置隨時(shí)間的電氣力矩。

具體實(shí)施方式

在詳細(xì)地解釋本發(fā)明的任何實(shí)施例之前，應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明不在其應(yīng)用方面限制于以下描述中所闡述或在以下附圖中圖示的部件的構(gòu)造和布置的細(xì)節(jié)。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)其它實(shí)施例，且能夠以各種方式被實(shí)踐或執(zhí)行。

圖1圖示用于電動(dòng)車輛的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的實(shí)施例。電池100電氣地聯(lián)接到驅(qū)動(dòng)變換器102，驅(qū)動(dòng)變換器102電氣地聯(lián)接到電動(dòng)馬達(dá)104。電動(dòng)馬達(dá)104包括馬達(dá)軸106，馬達(dá)軸106機(jī)械地聯(lián)接到驅(qū)動(dòng)輪108。電子控制單元110（ecu）連接到電池100、驅(qū)動(dòng)變換器102和電動(dòng)馬達(dá)104。在一些實(shí)施例中，馬達(dá)軸106也是驅(qū)動(dòng)軸，且在其它實(shí)施例中，馬達(dá)軸106通過(guò)傳動(dòng)裝置聯(lián)接到驅(qū)動(dòng)軸。在圖1中，馬達(dá)軸106聯(lián)接到驅(qū)動(dòng)輪108。電動(dòng)馬達(dá)104能夠是具有足夠的馬力以驅(qū)動(dòng)車輛的任何類型的電動(dòng)馬達(dá)，包括例如同步馬達(dá)。車輛的功率系統(tǒng)包括驅(qū)動(dòng)變換器102和電動(dòng)馬達(dá)104。功率系統(tǒng)與ecu110通信，且提供關(guān)于電動(dòng)馬達(dá)104的輸入電流、輸入電壓、輸入電流和輸入電壓之間的相位角、角速度以及在一些實(shí)施例中關(guān)于有功功率的信息。

在加速期間，電池100通過(guò)向驅(qū)動(dòng)變換器102供應(yīng)直流電流（dc）來(lái)向驅(qū)動(dòng)變換器102提供功率。驅(qū)動(dòng)變換器102將dc轉(zhuǎn)換成交流電流（ac）以便在電動(dòng)馬達(dá)104中使用。電動(dòng)馬達(dá)104通過(guò)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)軸106將電功率轉(zhuǎn)換成機(jī)械功率。ecu110與驅(qū)動(dòng)變換器102和電池100通信，以管理輸送向電動(dòng)馬達(dá)104和從電動(dòng)馬達(dá)104輸送的功率。在制動(dòng)期間，ecu110控制從車輛的動(dòng)量到電池100的功率轉(zhuǎn)換過(guò)程。制動(dòng)系統(tǒng)216通過(guò)由電動(dòng)馬達(dá)104和液壓制動(dòng)兩者提供的電氣力矩使車輛減速。優(yōu)選地，電動(dòng)馬達(dá)104提供大部分或全部制動(dòng)力矩，因?yàn)殡妱?dòng)馬達(dá)104和驅(qū)動(dòng)變換器102取回車輛的動(dòng)量中的一些，且將其轉(zhuǎn)換回用于儲(chǔ)存在電池100中的電能。

圖2圖示用于電動(dòng)車輛的控制和通信系統(tǒng)。ecu110包括電子處理單元202（epu）、計(jì)算機(jī)可讀的非瞬態(tài)存儲(chǔ)器204（存儲(chǔ)器）和輸入/輸出接口206。ecu110能夠包括多個(gè)且分離的部件，包括例如車輛穩(wěn)定性模塊、發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊、驅(qū)動(dòng)控制模塊和域控制單元。存儲(chǔ)器204儲(chǔ)存用于由電子處理單元202使用的信息和程序。電子處理單元202連接到存儲(chǔ)器204和輸入/輸出接口206。輸入/輸出接口206發(fā)送和接收來(lái)自車輛的傳感器的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)在車輛通信總線208（例如，can總線或flexray總線）上傳輸，或者能夠通過(guò)通向ecu110的直接連接被傳達(dá)。在一些實(shí)施例中，車輪角速度傳感器210和車輛加速度傳感器214為ecu110提供關(guān)于車輛的信息。ecu110還連接到制動(dòng)系統(tǒng)216。諸如電動(dòng)馬達(dá)104的輸入電流、輸入電壓和角速度的其它信息由驅(qū)動(dòng)變換器102直接發(fā)送到ecu110。圖1中的實(shí)施例沒(méi)有車輪角速度傳感器210，因?yàn)楦鶕?jù)電動(dòng)馬達(dá)104的角速度計(jì)算出驅(qū)動(dòng)輪108的角速度。然而，在其中一個(gè)電動(dòng)馬達(dá)104向多個(gè)驅(qū)動(dòng)輪供能的實(shí)施例中，車輪角速度傳感器210是有用的。車輛加速度傳感器214測(cè)量車輛沿行進(jìn)的縱向方向（即，ax方向）的加速度。使用車輛加速度傳感器214通過(guò)確定由于道路傾斜導(dǎo)致的加速度確定道路傾斜。也能夠通過(guò)使用其它傳感器和方法確定道路傾斜。

存儲(chǔ)器204包含關(guān)于電動(dòng)馬達(dá)104的電氣特性的信息，電子處理單元202使用該信息根據(jù)來(lái)自驅(qū)動(dòng)變換器102的信號(hào)計(jì)算電氣力矩。能夠如下針對(duì)異步馬達(dá)估計(jì)電氣力矩：

在該方程中，c表示馬達(dá)專有常數(shù)，p電表示有功功率，且n表示馬達(dá)的角速度。對(duì)于三相同步馬達(dá)而言，電氣力矩能夠被計(jì)算如下：

在這些方程中，p電表示送至電動(dòng)馬達(dá)104的有功功率，u是電動(dòng)馬達(dá)104的電壓，i是電動(dòng)馬達(dá)104的電流，是u和i之間的角度，且f是電動(dòng)馬達(dá)104的頻率。ecu110通過(guò)使用上文所示的方程計(jì)算電氣力矩。另外，ecu110根據(jù)電動(dòng)馬達(dá)104的電氣力矩和角速度通過(guò)計(jì)算角速度的微分確定電動(dòng)馬達(dá)104的加速度或減速度。ecu110能夠通過(guò)包括額外的項(xiàng)以補(bǔ)償非線性影響（例如，熱影響或摩擦）來(lái)增大這些計(jì)算的精確度。

存儲(chǔ)器204還包含關(guān)于用于如圖3中所示的車輛的最優(yōu)加速度和減速度曲線300的信息。ecu110使用最優(yōu)加速度和減速度曲線300將電動(dòng)馬達(dá)104的電氣力矩和角速度與最優(yōu)值相比較，且ecu110調(diào)整驅(qū)動(dòng)變換器102和電動(dòng)馬達(dá)104以匹配最優(yōu)加速度和減速度曲線300。

圖3中所示的最優(yōu)加速度和減速度曲線300允許基于預(yù)定的范圍計(jì)算最優(yōu)加速度和減速度。每一種類型的車輛具有取決于車輛特性（例如，重量、馬力、制動(dòng)器和輪胎）的最大加速度和減速度。最優(yōu)加速度和減速度曲線300描繪針對(duì)給定車輛及最優(yōu)滑移的給定值的最大可靠的加速度和減速度。圖3中的圖表在相同線上圖示加速度曲線和減速度曲線；然而，這些曲線能夠是不同的，且被獨(dú)立地使用。橫軸線表示如上文所述由電動(dòng)馬達(dá)104施加的電氣力矩。電氣力矩是正的，且朝向右側(cè)強(qiáng)度增大。在圖3的左側(cè)上，電氣力矩沿相對(duì)方向被施加，且朝向左側(cè)強(qiáng)度增大。左側(cè)圖示用于制動(dòng)的電氣力矩。圖表上的豎軸線表示驅(qū)動(dòng)輪108沿向前方向的加速度。隨電動(dòng)馬達(dá)104增大電動(dòng)馬達(dá)104上的電氣力矩，驅(qū)動(dòng)輪108的加速度和速度增大。如果電動(dòng)馬達(dá)104形成大于最優(yōu)加速度的電動(dòng)馬達(dá)104的加速度，則驅(qū)動(dòng)輪108將喪失附著摩擦力，且增大輪胎滑移。這由上部分離點(diǎn)（breakawaypoint）302示出。從上部分離點(diǎn)302延伸的線的彎曲部分表示當(dāng)電氣力矩增大時(shí)驅(qū)動(dòng)輪108的增大的滑移。上部分離點(diǎn)302能夠沿加速度曲線發(fā)生在任何地方。如果車輛達(dá)到上部分離點(diǎn)302，且因此進(jìn)入不穩(wěn)定的上部區(qū)域306，則車輛變得不穩(wěn)定。不同地，低于最優(yōu)加速度曲線的區(qū)域表示其中不需要最大加速度的通常驅(qū)動(dòng)狀況。

在制動(dòng)期間，如果電動(dòng)馬達(dá)104形成大于最優(yōu)減速的電氣力矩，則驅(qū)動(dòng)輪108將喪失附著摩擦力并滑移。這由下部分離點(diǎn)304示出。從下部分離點(diǎn)304延伸的線的彎曲部分表示當(dāng)電氣力矩的強(qiáng)度增大時(shí)驅(qū)動(dòng)輪108的增大的滑移。下部分離點(diǎn)304能夠沿減速度曲線在任何地方發(fā)生。如果車輛達(dá)到下部分離點(diǎn)304，且因此進(jìn)入不穩(wěn)定的下部區(qū)域308，則車輛變得不穩(wěn)定。這發(fā)生在當(dāng)施加過(guò)度的制動(dòng)力矩時(shí)。最優(yōu)減速度曲線上方的區(qū)域描繪驅(qū)動(dòng)輪108的更慢的減速度（且因此正常制動(dòng)）的區(qū)。

電動(dòng)車輛的實(shí)際加速度和減速度通過(guò)由電動(dòng)馬達(dá)104輸送的電氣力矩和角速度控制。如上文中所闡述的，過(guò)度的電氣力矩引起與道路表面的附著摩擦力的喪失。在車輛的操作期間，由ecu110防止上部分離點(diǎn)302和下部分離點(diǎn)304出現(xiàn)。ecu110將電動(dòng)馬達(dá)104限制為驅(qū)動(dòng)輪108的加速度恰好低于由上部分離點(diǎn)302表示的加速度。類似地，ecu110將電動(dòng)馬達(dá)104限制為驅(qū)動(dòng)輪108的減速度恰好低于由下部分離點(diǎn)304表示的減速度。這實(shí)現(xiàn)高性能的加速度和減速度，同時(shí)維持與道路表面的良好附著摩擦。

最優(yōu)加速度和減速度曲線300儲(chǔ)存在ecu110的存儲(chǔ)器204中。能夠在將車輛交付給消費(fèi)者之前將最優(yōu)加速度和減速度曲線300預(yù)加載到ecu110內(nèi)。如上文所述，ecu110使用最優(yōu)加速度和減速度曲線300控制車輛的穩(wěn)定性。ecu110通過(guò)將電動(dòng)馬達(dá)104的角速度與基于最優(yōu)加速度和減速度曲線300的最優(yōu)角速度相比較來(lái)實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。當(dāng)加速時(shí)，如果電動(dòng)馬達(dá)104的角速度大于由電子處理單元202計(jì)算出的最優(yōu)角速度，則ecu110減少向電動(dòng)馬達(dá)104的供能。當(dāng)減速時(shí)，如果電動(dòng)馬達(dá)104的角速度小于最優(yōu)角速度，則ecu110減少由電動(dòng)馬達(dá)104生成的用于制動(dòng)的電氣力矩。當(dāng)車輛處于運(yùn)動(dòng)中時(shí)，ecu110連續(xù)地執(zhí)行該過(guò)程。這允許ecu110使電動(dòng)馬達(dá)104的角速度嚴(yán)密地匹配由最優(yōu)加速度和減速度曲線300確定的最優(yōu)角速度。

圖4圖示帶有驅(qū)動(dòng)輪108a和108b的實(shí)施例。在該實(shí)施例中，馬達(dá)軸106聯(lián)接到差速器406。差速器406將功率傳遞到驅(qū)動(dòng)輪108a和108b，這允許驅(qū)動(dòng)輪108a和108b具有不同的角速度。該實(shí)施例包括定位成接近每一個(gè)驅(qū)動(dòng)輪的多個(gè)車輪角速度傳感器210a和210b，其測(cè)量驅(qū)動(dòng)輪108a和108b中的每一個(gè)的角速度。驅(qū)動(dòng)輪108a和108b中的每一個(gè)的角速度傳輸?shù)絜cu110，ecu110將驅(qū)動(dòng)輪108a和108b中的每一個(gè)的角速度與電動(dòng)馬達(dá)104的最優(yōu)角速度相比較。由于差速器406以已知的比率應(yīng)用電動(dòng)馬達(dá)104的電氣力矩和角速度，因此ecu110確定針對(duì)驅(qū)動(dòng)輪108a和108b的速度的范圍。基于驅(qū)動(dòng)輪108a和108b的測(cè)得的角速度，ecu110確定驅(qū)動(dòng)輪108a和108b的輪胎滑移。如本文中所述，ecu110在執(zhí)行電子穩(wěn)定性控制中使用輪胎滑移。其它實(shí)施例包括由多個(gè)電動(dòng)馬達(dá)獨(dú)立地驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)輪108a和108b。

圖5a和5b是在減速期間的電子穩(wěn)定性控制的應(yīng)用的圖示。在豎直軸線上，示出來(lái)自制動(dòng)系統(tǒng)216的驅(qū)動(dòng)輪108上的力矩。時(shí)間在水平軸線上示出。圖5a圖示電協(xié)作制動(dòng)模式500。這是其中液壓制動(dòng)器和電動(dòng)馬達(dá)104協(xié)作工作以使車輛減速的模式。圖5a展示針對(duì)在最優(yōu)減速度下的電協(xié)作制動(dòng)模式500的本發(fā)明的效果。在電動(dòng)馬達(dá)104的角速度接近和滿足由最優(yōu)減速度曲線確定的最優(yōu)角速度時(shí)，ecu110施加調(diào)制的電氣力矩504a。圖5b圖示電動(dòng)補(bǔ)償制動(dòng)模式502。在該模式中，ecu110施加調(diào)制的電氣力矩504b，以補(bǔ)償不成比例的液壓制動(dòng)扭矩。調(diào)制的電氣力矩504b被圖示為維持電動(dòng)馬達(dá)104的有效電氣力矩508恰好在穩(wěn)定區(qū)內(nèi)。

因此，除了其它特征之外，本發(fā)明提供用于基于最優(yōu)加速度和減速度曲線300和電動(dòng)馬達(dá)104的電氣力矩的確定控制車輛的穩(wěn)定性的車輪穩(wěn)定性控制系統(tǒng)。在所附權(quán)利要求中闡述本發(fā)明的各種特征和優(yōu)點(diǎn)。