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CN106314426B - 用于四轮独立驱动的汽车的转弯控制方法及系统 - Google Patents

用于四轮独立驱动的汽车的转弯控制方法及系统 Download PDF

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CN106314426B CN201510405819.0A CN201510405819A CN106314426B CN 106314426 B CN106314426 B CN 106314426B CN 201510405819 A CN201510405819 A CN 201510405819A CN 106314426 B CN106314426 B CN 106314426B
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Abstract

本发明公开一种用于四轮独立驱动的汽车的转弯控制方法，其包括：S1，采集所述汽车的车况信息参数；S2，接收驾驶员输入的转弯半径减小需求；S3，根据所述车况信息参数及所述转弯半径减小需求计算满足所述转弯半径减小需求的控制横摆力矩；及S4，根据所述车况信息参数及所述转弯半径减小需求的强弱将所述控制横摆力矩分配到所述汽车的四个车轮以使所述汽车在满足所述转弯半径减小需求的情况下转弯。本发明还公开一种用于四轮独立驱动的汽车的转弯控制系统。

Description

用于四轮独立驱动的汽车的转弯控制方法及系统
技术领域
本发明涉及于汽车，特别涉及一种用于四轮独立驱动的汽车的转弯控制方法及系统。
背景技术
随着现代道路交通系统和先进汽车技术的发展，汽车的主动性能技术日益受到重视。但国内对于高机动性车辆的研究还处于空白。
影响车辆机动性的因素很多，包括汽车总体设计外形尺寸、动力驱动的影响、汽车悬架结构以及汽车的转向性能等问题。尤其是汽车的转向性能直接决定着车辆的机动性能。
传统的二轮转向汽车低速时转向时响应慢，转向不灵活，而高速时方向稳定性差。另外，现有的车辆转向系统大都是后轮驱动，前轮转向。因此，车辆的转向范围受到了很大的限制。需要用一定的地域进行转向。有时候，因为地域太小，车辆不能一次性转好，只能退后之后再转。
而四轮转向系统(four-wheel steering，4WS)是汽车主动底盘技术的重要组成部分，可以克服传统的二轮转向的部分缺点。
现有的一种四轮转向系统包括电机差速主控制器、与电机差速主控制器双向连接的轮毂电机控制器、与轮毂电机控制器连接的轮毂电机、与轮毂电机连接的车轮、与车轮连接的轮速传感器和转角传感器。电子差速主控制器接受到各车轮转角信号，计算各车轮理想转速，并转化为控制指令发送给轮毂电机控制器，轮毂电机执行指令，实现车辆转向。
然而，这样的系统只适用于四轮转向，应用场合仍然受限，而且没有考虑车辆稳定性等问题。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明需要提供一种用于四轮独立驱动的汽车的转弯控制方法及系统。
本发明实施方式的用于四轮独立驱动的汽车的转弯控制方法，其包括：
S1，采集所述汽车的车况信息参数；
S2，接收驾驶员输入的转弯半径减小需求；
S3，根据所述车况信息参数及所述转弯半径减小需求计算满足所述转弯半径减小需求的控制横摆力矩；及
S4，根据所述车况信息参数及所述转弯半径减小需求的强弱将所述控制横摆力矩分配到所述汽车的四个车轮以使所述汽车在满足所述转弯半径减小需求的情况下转弯。
在某些实施方式中，所述汽车包括四个电机，所述四个电机用于分别驱动或回馈制动对应的所述车轮，所述电机采用轮边电机或轮毂电机。
在某些实施方式中，所述四个车轮包括前内轮、前外轮、后内轮及后外轮；所述转弯半径减小需求包括弱、中等及强三种强度；所述转弯半径减小需求在0～0.3m时，强度为弱；所述转弯半径减小需求在0.3m～0.6m时，强度为中等；所述转弯半径减小需求在0.6m～1.0m时，强度为强；当所述转弯半径减小需求为弱时，将所述控制横摆力矩分配到所述后内轮及所述后外轮；当所述转弯半径减小需求为中等时，根据后轮控制为主前轮控制为辅的策略将所述控制横摆力矩分配到所述四个车轮；及当所述转弯半径减小需求为强时，将所述控制横摆力矩分配到所述四个车轮。
在某些实施方式中，步骤S4在所述转弯半径减小需求为弱时，
保持所述前内轮及所述前外轮对应的电机扭矩不变；
分配给所述后内轮反向的1/2大小的所述控制横摆力矩；及
分配给所述后外轮正向的1/2大小的所述控制横摆力矩。
在某些实施方式中，在所述转弯半径减小需求为中等时，步骤S4包括：
S41，计算Tm3p及Tm4p，Tm3p为分配给所述后内轮反向的1/2所述控制横摆力矩时所述后内轮的假定电机扭矩，Tm4p为分配给所述后外轮正向的1/2所述控制横摆力矩时所述后外轮对应的假定电机扭矩；及
S42，根据Tm3p及Tm4p与Tm3max及Tm4max的大小将所述控制横摆力矩分配到所述四个车轮，Tm3max为所述后内轮对应的最大峰值电机扭矩，Tm4max为所述后外轮对应的最大峰值电机扭矩。
在某些实施方式中，步骤S42在|Tm3p|<＝Tm3max及|Tm4p|<＝Tm4max时，
保持所述前内轮及所述前外轮对应的电机扭矩不变；
分配给所述后内轮反向的1/2大小的所述控制横摆力矩；及
分配给所述后外轮正向的1/2大小的所述控制横摆力矩。
在某些实施方式中，步骤S42在|Tm3p|>Tm3max及|Tm4p|<＝Tm4max时，
分配给所述前内轮反向的(1-k3)/2大小的所述控制横摆力矩；
分配给所述后内轮反向的k3/2大小的所述控制横摆力矩；
分配给所述前外轮正向的(1-k3)/2大小的所述控制横摆力矩；及
分配给所述后外轮正向的k3/2大小的所述控制横摆力矩；
其中，k3小于1且取决于所述后内轮对应的最大峰值电机扭矩、传动比及传动效率；
k3＝Tm3max*i3*η3/R*lw/2/ΔM；
i3为所述后内轮对应的传动比，η3为所述后内轮对应的传动效率，R为所述车轮的滚动半径，lw为前轴或者后轴的两个所述车轮之间的距离，ΔM为所述控制横摆力矩。
在某些实施方式中，步骤S42在|Tm3p|<＝Tm3max及|Tm4p|>Tm4max时，
分配给所述前内轮反向的(1-k4)/2大小的所述控制横摆力矩；
分配给所述后内轮反向的k4/2大小的所述控制横摆力矩；
分配给所述前外轮正向的(1-k4)/2大小的所述控制横摆力矩；及
分配给所述后外轮正向的k4/2大小的所述控制横摆力矩；
其中，k4小于1，且取决于所述后外轮对应的最大峰值电机扭矩、传动比及传动效率；
k4＝Tm4max*i4*η4/R*lw/2/ΔM；
i4为所述后外轮对应的传动比，η4为所述后外轮对应的传动效率，R为所述车轮的滚动半径，lw为前轴或者后轴的两个所述车轮之间的距离，ΔM为所述控制横摆力矩。
在某些实施方式中，步骤S42在|Tm3p|>Tm3max及|Tm4p|>Tm4max时，
分配给所述前内轮反向的1/4所述控制横摆力矩；
分配给所述后内轮反向的1/4所述控制横摆力矩；
分配给所述前外轮正向的1/4的所述控制横摆力矩；及
分配给所述后外轮正向的1/4的所述控制横摆力矩。
在某些实施方式中，步骤S4在所述转弯半径减小需求为强时,
分配给所述前内轮反向的1/4所述控制横摆力矩；
分配给所述后内轮反向的1/4所述控制横摆力矩；
分配给所述前外轮正向的1/4的所述控制横摆力矩；及
分配给所述后外轮正向的1/4的所述控制横摆力矩。
根据本发明实施方式的用于四轮独立驱动的汽车的转弯控制系统，其包括：
车况信息采集系统，用于采集所述汽车的车况信息参数，
转弯设置部件，用于接收驾驶员输入的转弯半径减小需求；及
转弯控制模块，用于根据所述车况信息参数及所述转弯半径减小需求计算满足所述转弯半径减小需求的控制横摆力矩，所述转弯控制模块还用于根据所述车况信息参数及所述转弯半径减小需求的强弱将所述控制横摆力矩分配到所述汽车的四个车轮以使汽车在满足所述转弯半径减小需求的情况下转弯。
在某些实施方式中，所述汽车包括四个电机，所述四个电机用于分别驱动或回馈制动对应的所述车轮，所述电机采用轮边电机或轮毂电机。
在某些实施方式中，所述四个车轮包括前内轮、前外轮、后内轮及后外轮；所述转弯半径减小需求包括弱、中等及强三种强度；所述转弯半径减小需求在0～0.3m时，强度为弱；所述转弯半径减小需求在0.3m～0.6m时，强度为中等；所述转弯半径减小需求在0.6m～1.0m时，强度为强；所述转弯控制模块用于当所述转弯半径减小需求为弱时，将所述控制横摆力矩分配到所述后内轮及所述后外轮；所述转弯控制模块用于当所述转弯半径减小需求为中等时，根据后轮控制为主前轮控制为辅的策略将所述控制横摆力矩分配到所述四个车轮；所述转弯控制模块用于当所述转弯半径减小需求为强时，将所述控制横摆力矩分配到所述四个车轮。
在某些实施方式中，所述转弯控制模块用于当所述转弯半径减小需求为弱时,
保持所述前内轮及所述前外轮对应的电机扭矩不变；
分配给所述后内轮反向的1/2大小的所述控制横摆力矩；及
分配给所述后外轮正向的1/2大小的所述控制横摆力矩。
在某些实施方式中，所述转弯控制模块用于当所述转弯半径减小需求为中等时计算Tm3p及Tm4p，Tm3p为分配给所述后内轮反向的1/2所述控制横摆力矩时所述后内轮的假定电机扭矩，Tm4p为分配给所述后外轮正向的1/2所述控制横摆力矩时所述后外轮对应的假定电机扭矩；所述转弯控制模块还用于根据Tm3p及Tm4p与Tm3max及Tm4max的大小将所述控制横摆力矩分配到所述四个车轮，Tm3max为所述后内轮对应的最大峰值电机扭矩，Tm4max为所述后外轮对应的最大峰值电机扭矩。
在某些实施方式中，所述转弯控制模块用于在|Tm3p|<＝Tm3max及|Tm4p|<＝Tm4max时，
保持所述前内轮及所述前外轮对应的电机扭矩不变；
分配给所述后内轮反向的1/2大小的所述控制横摆力矩；及
分配给所述后外轮正向的1/2大小的所述控制横摆力矩。
在某些实施方式中，所述转弯控制模块用于在|Tm3p|>Tm3max及|Tm4p|<＝Tm4max时，
分配给所述前内轮反向的(1-k3)/2大小的所述控制横摆力矩；
分配给所述后内轮反向的k3/2大小的所述控制横摆力矩；
分配给所述前外轮正向的(1-k3)/2大小的所述控制横摆力矩；及
分配给所述后外轮正向的k3/2大小的所述控制横摆力矩；
其中，k3小于1且取决于所述后内轮对应的最大峰值电机扭矩、传动比及传动效率；
k3＝Tm3max*i3*η3/R*lw/2/ΔM；
i3为所述后内轮对应的传动比，η3为所述后内轮对应的传动效率，R为所述车轮的滚动半径，lw为前轴或者后轴的两个所述车轮之间的距离，ΔM为所述控制横摆力矩。
在某些实施方式中，所述转弯控制模块用于在|Tm3p|<＝Tm3max及|Tm4p|>Tm4max时，
分配给所述前内轮反向的(1-k4)/2大小的所述控制横摆力矩；
分配给所述后内轮反向的k4/2大小的所述控制横摆力矩；
分配给所述前外轮正向的(1-k4)/2大小的所述控制横摆力矩；及
分配给所述后外轮正向的k4/2大小的所述控制横摆力矩；
其中，k4小于1，且取决于所述后外轮对应的最大峰值电机扭矩、传动比及传动效率；
k4＝Tm4max*i4*η4/R*lw/2/ΔM；
i4为所述后外轮对应的传动比，η4为所述后外轮对应的传动效率，R为所述车轮的滚动半径，lw为前轴或者后轴的两个所述车轮之间的距离，ΔM为所述控制横摆力矩。
在某些实施方式中，所述转弯控制模块用于在在|Tm3p|>Tm3max及|Tm4p|>Tm4max时，
分配给所述前内轮反向的1/4所述控制横摆力矩；
分配给所述后内轮反向的1/4所述控制横摆力矩；
分配给所述前外轮正向的1/4的所述控制横摆力矩；及
分配给所述后外轮正向的1/4的所述控制横摆力矩。
在某些实施方式中，所述转弯控制模块用于当所述转弯半径减小需求为强时,
分配给所述前内轮反向的1/4所述控制横摆力矩；
分配给所述后内轮反向的1/4所述控制横摆力矩；
分配给所述前外轮正向的1/4的所述控制横摆力矩；及
分配给所述后外轮正向的1/4的所述控制横摆力矩。
本发明的转弯控制方法及系统适于各轮转向的转弯半径减小控制。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本发明实施方式的用于四轮独立驱动的汽车的转弯控制方法及系统应用的汽车的功能模块示意图。
图2是前轮转向主动减小转向半径原理示意图。
图3是后轮转向主动减小转向半径原理示意图。
图4是四轮转向主动减小转向半径原理示意图。
图5是本发明实施方式的用于四轮独立驱动的汽车的转弯控制方法及系统的转弯设置部件的示意图。
图6是本发明另一个实施方式的用于四轮独立驱动的汽车的转弯控制方法及系统的转弯设置部件的示意图。
图7是本发明实施方式的用于四轮独立驱动的汽车的转弯控制方法的流程示意图。
图8是本发明实施方式的用于四轮独立驱动的汽车的转弯控制方法的一个子流程示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设定进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设定之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
请参阅图1，本发明实施方式的用于四轮独立驱动的汽车的转弯控制方法及系统应用的汽车100包括四个电机控制器20、四个电机70及四个车轮90。每个电机控制器20用于独立控制对应的电机70运转。每个电机70用于独立驱动或回馈制动对应的车轮90，例如对对应的车轮90施加正向扭矩(与对应的车轮90的滚动方向相同)或反向扭矩(与车轮90的滚动方向相反)以产生驱动力或制动力。具体地，本实施方式中，电机70为轮边电机，对应的，汽车100还包括四个变速器80及四个传动轴81，每个电机70通过对应的变速器80及传动轴81连接到对应的车轮90。如此，汽车100可实现独立四轮驱动。
当然，电机70并不限于本实施方式，在其它实施方式中，电机70可为轮毂电机，如此，电机70可以直接与对应的车轮90耦合，省去变速器80及传动轴81。
四个车轮90设置在前、后轴上。另外，定义汽车100转弯侧为内侧而另一侧为外侧，例如，汽车100左转弯，则左侧为内侧，反之，右侧为外侧。如此，四个车轮90包括前内轮、前外轮、后内轮及后外轮。
转弯控制系统包括整车控制器10、车况信息采集系统、转弯设置部件40、电机控制器20及电机70。本实施方式中，整车控制器10、车况信息采集系统、转弯设置部件40及电机控制器20可通过整车的控制器局域网络(controller area network,CAN)总线进行通信。
车况信息采集系统用于采集车况信息参数，包括采集方向盘转角信号、横摆角速度信号、侧向加速度信号、纵向加速度信号、轮速信号及电机转速信号。
具体地，车况信息采集系统包括方向盘转角传感器30、偏航率传感器60、设置于每个电机70处的旋变传感器71、设置于每个车轮90上的轮速传感器91。其中，方向盘转角传感器30用于检测方向盘转角信号。偏航率传感器60包括纵向加速度传感器、侧向加速度传感器及横摆角速度传感器。横摆角速度传感器用于检测横摆角速度信号。纵向加速度传感器用于检测纵向加速度信号，侧向加速度传感器用于检测侧向加速度信号。旋变传感器71用于检测对应的电机70的旋转变化速度，即电机转速。轮速传感器91用于检测对应的车轮90的转速，即轮速。本实施方式中，对应前内轮、前外轮、后内轮及后外轮的电机转速为nm1～nm4，前内轮、前外轮、后内轮及后外轮的轮速为n1～n4。
另外，电机控制器20还通过CAN网络反馈电机70的输出，即电机扭矩。本实施方式中，对应前内轮、前外轮、后内轮及后外轮的电机扭矩为Tm1～Tm4。另外，对应前内轮、前外轮、后内轮及后外轮的传动比为i1～i4，传动效率分别为η1～η4。可以理解，可以通过实验测得不同的电机扭矩Tm1～Tm4下对应的传动比i1～i4及传动效率η1～η4的大小并存储为查找表。如此，通过测得的电机扭矩Tm1～Tm4及查找表中的传动比i1～i4及传动效率η1～η4可以得到前内轮、前外轮、后内轮及后外轮的轮端扭矩T1～T4。
动力电池50同样通过CAN总线反馈动力电池50的电荷状况。
转弯设置部件40用于供驾驶员输入转弯半径减小需求。
整车控制器10负责控制汽车100的运行，并可以包括有转弯控制模块11，转弯控制模块11用于根据车况信息参数及转弯半径减小需求计算满足转弯半径减小需求的控制横摆力矩并根据车况信息参数及转弯半径减小需求的强弱将控制横摆力矩分配到四个车轮90以在满足转弯半径减小需求的情况下完成转弯。可以理解，除转弯控制模块11外，整车控制器10还可以包括有其他的控制模块用于实现汽车100的其他功能。
具体的，请结合图2～4，汽车100在转向时,转弯半径为ρ＝v/ψ，车况信息采集系统采集汽车100的当前横摆角速度ψ0、质心侧偏角β0、转向盘转角δ、各轮轮速n1～n4和各电机转速nm1～nm4。
可以理解，基于轮速n1～n4或电机转速nm1～nm4可以计算汽车100的车速v，或整车控制器10内的车身电子稳定系统(electronic stability program,ESP)将计算的车速v发送给转弯控制器11。
如此，结合横摆角速度ψ0可以得到汽车100转弯的当前转弯半径ρ0＝v/ψ0。
另一方面，驾驶员可以通过转弯设置部件40输入转弯半径减小需求Δρ。具体的，转弯设置部件40可以设置在汽车100的方向盘附近。请参阅图5，转弯设置部件40可以包括仪表盘41，仪表盘41显示十个刻度，每个刻度为0.1m，即可设置范围为0～1.0m，表示希望转弯半径减小0～1.0m，即转弯半径减小需求Δρ为0～1.0m，通过旋钮或其他输入方式可以设置转弯半径减小需求Δρ。根据驾驶员需求和车辆能力，将Δρ划分为不同强度。Δρ在0～0.3m时，强度为弱；Δρ在0.3m～0.6m时，强度为中等；Δρ在0.6m～1.0m时，强度为强。
请参阅图6，在另外的实施方式中，转弯设置部件40与方向盘结合，汽车100转向时，驾驶员转动方向盘，方向盘转角传感器30将对应的转向盘转角发生给整车控制器10，整车控制器10分析得到转弯半径减小需求Δρ。例如，转向盘转角划分为三个区域，第一个区域是-δ1～0和0～δ1，第二个区域是-δ2～-δ1和δ1～δ2，第三个区域是-δ3～-δ2和δ2～δ3。每个区域分成不同的小等份，分别对应0～1.0m不同的Δρ。同样的，转向盘转角在-δ1～0和0～δ1时，减小转弯半径需求强度为弱，对应范围在0～0.3m；转向盘转角在-δ2～-δ1和δ1～δ2时，减小转弯半径需求强度为中等，对应范围在0.3～0.6m；转向盘转角在-δ3～-δ2和δ2～δ3时，减小转弯半径需求强度为强，对应范围在0.6～1.0m。
当然，转弯设置部件40并不限于本实施方式，在其他实施方式中，可以根据需求采用合适的形式。
如此，可以根据转弯半径减小需求Δρ计算需求的控制横摆力矩ΔM。计算过程如下：
Δρ＝v/ψdes–v/ψ0。
式中v为当前车速；ψ0为汽车100的当前横摆角速度；ψdes为目标横摆角速度；
由此推导出横摆角速度增量Δψ＝ψdes～ψ0＝Δρ×ψ02/(v～Δρ×ψ0)。
已知横摆角速度增量Δψ，可以得到控制横摆力矩ΔM与横摆角速度增量Δψ的关系式：ΔM＝F(Δψ)，再根据不同车辆由理论公式和实验数据推断得出。
将控制横摆力矩分配到四个车轮90主要根据转弯半径减小需求及车况信息参数进行,在转弯半径减小需求为弱时,将控制横摆力矩分配到后内轮及后外轮,具体的,在此情况下,前内轮、前外轮、后内轮及后外轮的目标电机扭矩如下：
Tm1＝Tm10；
Tm2＝Tm20；
Tm3＝Tm30-ΔM*R/lw/i3/η3；及
Tm4＝Tm40+ΔM*R/lw/i4/η4。
Tm10、Tm20、Tm30及Tm40分别为前内轮、前外轮、后内轮及后外轮的当前电机扭矩，Tm1、Tm2、Tm3及Tm4分别为前内轮、前外轮、后内轮及后外轮对应的目标电机扭矩。R为车轮90的滚动半径，lw为前轴或者后轴的两个车轮90之间的距离。
可以理解，对于后内轮来讲，-ΔM*R/lw/i3/η3施加后，轮端得到的扭矩为-ΔM*R/lw/i3/η3*η3/i3＝-ΔM*R/lw，轮端得到的作用力为(-ΔM*R/lw)/R＝-ΔM/lw，因此，轮端得到的控制力矩为作用力-ΔM/lw,乘以转动轴到着力点的距离矢量(即(lw/2)为：(-ΔM/lw)*(lw/2)＝-ΔM/2，其中“-”表示反向，即与车轮90的滚动方向相反。因此,后内轮得到反向的1/2大小的控制横摆力矩。同样的情况可以推得后外轮得到正向的1/2大小的控制横摆力矩。
在转弯半径减小需求为中等时,根据后轮控制为主前轮控制为辅的策略将控制横摆力矩分配到四个车轮90。
具体的，转弯控制模块11计算分配给后内轮反向的1/2大小的控制横摆力矩及分配给后外轮正向的1/2大小的控制横摆力矩时后内轮及后外轮的假定电机扭矩：
Tm3p＝Tm30-ΔM*R/lw/i3/η3；及
Tm4p＝Tm40+ΔM*R/lw/i4/η4。
其中，Tm3p、Tm4p分别为后内轮及后外轮对应的假定电机扭矩；Tm30、Tm40分别为后内轮及后外轮对应的当前电机扭矩。
接着，转弯控制模块11判断|Tm3p|和|Tm4p|与Tm3max和Tm4max的关系，其中，Tm3max和Tm4max分别为后内轮及后外轮对应的最大峰值电机扭矩。
判断结果有以下四种情况：
(1)|Tm3p|<＝Tm3max及|Tm4p|<＝Tm4max时，前内轮、前外轮、后内轮及后外轮的目标电机扭矩如下：
Tm1＝Tm10；
Tm2＝Tm20；
Tm3＝Tm30-ΔM*R/lw/i3/η3；及
Tm4＝Tm40+ΔM*R/lw/i4/η4。
也即是说，转弯控制模块11在后内轮及后外轮对应的假定电机扭矩均小于最大峰值电机扭矩时分配给后内轮反向的1/2大小的控制横摆力矩及分配给后外轮正向的1/2大小的控制横摆力矩。
(2)|Tm3p|>Tm3max&|Tm4p|<＝Tm4max时，前内轮、前外轮、后内轮及后外轮的目标电机扭矩如下：
Tm1＝Tm10–(1-k3)*ΔM*R/lw/i1/η1；
Tm2＝Tm20+(1-k3)*ΔM*R/lw/i2/η2；
Tm3＝Tm30–k3*ΔM*R/lw/i3/η3；及
Tm4＝Tm40+k3*ΔM*R/lw/i4/η4。
其中，k3＝Tm3max*i3*η3/R*lw/2/ΔM。
也即是说，转弯控制模块11分配给前内轮反向的(1-k3)/2大小的控制横摆力矩；分配给后内轮反向的k3/2大小的控制横摆力矩；分配给前外轮正向的(1-k3)/2大小的控制横摆力矩及分配给后外轮正向的k3/2大小的控制横摆力矩。其中，k3小于1且取决于后内轮对应的最大峰值电机扭矩、传动比及传动效率。
(3)|Tm3p|<＝Tm3max&|Tm4p|>Tm4max时，前内轮、前外轮、后内轮及后外轮的目标电机扭矩如下：
Tm1＝Tm10–(1-k4)*ΔM*R/lw/i1/η1；
Tm2＝Tm20+(1-k4)*ΔM*R/lw/i2/η2；
Tm3＝Tm30–k4*ΔM*R/lw/i3/η3；及
Tm4＝Tm40+k4*ΔM*R/lw/i4/η4。
其中，k4＝Tm4max*i4*η4/R*lw/2/ΔM。
也即是说，转弯控制模块11分配给前内轮反向的(1-k4)/2大小的控制横摆力矩；分配给后内轮反向的k4/2大小的控制横摆力矩；分配给前外轮正向的(1-k4)/2大小的控制横摆力矩及分配给后外轮正向的k4/2大小的控制横摆力矩。其中，k4小于1，且取决于后外轮对应的最大峰值电机扭矩、传动比及传动效率。
(4)|Tm3p|>Tm3max&|Tm4p|>Tm4max时，前内轮、前外轮、后内轮及后外轮的目标电机扭矩如下：
Tm1＝Tm10–0.5*ΔM*R/lw/i1/η1；
Tm2＝Tm20+0.5*ΔM*R/lw/i2/η2；
Tm3＝Tm30–0.5*ΔM*R/lw/i3/η3；及
Tm4＝Tm40+0.5*ΔM*R/lw/i4/η4。
也即是说，转弯控制模块11分配给前内轮反向的1/4控制横摆力矩；分配给后内轮反向的1/4控制横摆力矩；分配给前外轮正向的1/4的控制横摆力矩及分配给后外轮正向的1/4的控制横摆力矩。
当转弯半径减小需求为强时，将控制横摆力矩分配到四个车轮90。
具体的，在此情况下,前内轮、前外轮、后内轮及后外轮的目标电机扭矩如下：
Tm1＝Tm10–0.5*ΔM*R/lw/i1/η1；
Tm2＝Tm20+0.5*ΔM*R/lw/i2/η2；
Tm3＝Tm30–0.5*ΔM*R/lw/i3/η3；及
Tm4＝Tm40+0.5*ΔM*R/lw/i4/η4。
也即是说，转弯控制模块11分配给前内轮反向的1/4控制横摆力矩；分配给后内轮反向的1/4控制横摆力矩；分配给前外轮正向的1/4的控制横摆力矩及分配给后外轮正向的1/4的控制横摆力矩。
本实施方式中，整车控制器10内的车身电子稳定系统(electronic stabilityprogram,ESP)根据采集到的各轮滑移率S、当前质心侧偏角β、当前横摆角速度φ及当前横向加速度ay等信号实时进行车身稳定控制，保证汽车100的安全。转弯控制器11需要接受ESP发送的限扭信号并进行响应，以保证汽车的行驶安全。ESP信号优先级大于转弯控制器信号。
当然，在其他实施方式中，也可以根据需要省去ESP。
请参阅图7，本发明实施方式的用于四轮独立驱动的汽车的转弯控制方法，包括：
S1，采集汽车100的车况信息参数；
S2，接收驾驶员输入的转弯半径减小需求；
S3，根据车况信息参数及转弯半径减小需求计算满足转弯半径减小需求的控制横摆力矩；及
S4，根据车况信息参数将控制横摆力矩分配到四个车轮90以使汽车100在满足转弯半径减小需求的情况下转弯。
请参阅图8，具体的，步骤S4包括：
S41，计算分配给后内轮反向的一半控制横摆力矩及分配给后外轮正向的一半控制横摆力矩时后内轮及后外轮对应的假定电机扭矩；
S42，根据后内轮及后外轮对应的假定电机扭矩与最大峰值电机扭矩的大小将所述控制横摆力矩分配到四个车轮90；
S43，在后内轮及后外轮对应的假定电机扭矩均小于最大峰值电机扭矩时分配给后内轮反向的1/2大小的控制横摆力矩及分配给后外轮正向的1/2大小的控制横摆力矩；
S44，在后内轮对应的假定电机扭矩大于最大峰值电机扭矩及后外轮对应的假定电机扭矩小于最大峰值电机扭矩时分配给前内轮反向的(1-k3)/2大小的控制横摆力矩；分配给后内轮反向的k3/2大小的控制横摆力矩；分配给前外轮正向的(1-k3)/2大小的控制横摆力矩及分配给后外轮正向的k3/2大小的控制横摆力矩，其中，k3小于1且取决于后内轮对应的最大峰值电机扭矩、传动比及传动效率。
S45，在后内轮对应的假定电机扭矩小于最大峰值电机扭矩及后外轮对应的假定电机扭矩大于最大峰值电机扭矩时分配给前内轮反向的(1-k4)/2大小的控制横摆力矩；分配给后内轮反向的k4/2大小的控制横摆力矩；分配给前外轮正向的(1-k4)/2大小的控制横摆力矩及分配给后外轮正向的k4/2大小的控制横摆力矩。其中，k4小于1，且取决于后外轮对应的最大峰值电机扭矩、传动比及传动效率。
S46,在后内轮及后外轮对应的假定电机扭矩均大于最大峰值电机扭矩时分配给前内轮反向的1/4控制横摆力矩；分配给后内轮反向的1/4控制横摆力矩；分配给前外轮正向的1/4的控制横摆力矩及分配给后外轮正向的1/4的控制横摆力矩。
本实施方式的车身控制方法中未展开的其它部分，可参以上实施方式的转弯控制系统的对应部分，在此不再详细展开。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (20)

1.一种用于四轮独立驱动的汽车的转弯控制方法，其特征在于，包括：
S1，采集所述汽车的车况信息参数；
S2，接收驾驶员输入的转弯半径减小需求；
S3，根据所述车况信息参数及所述转弯半径减小需求计算满足所述转弯半径减小需求的控制横摆力矩；及
S4，根据所述车况信息参数及所述转弯半径减小需求的强弱将所述控制横摆力矩分配到所述汽车的四个车轮以使所述汽车在满足所述转弯半径减小需求的情况下转弯。
2.如权利要求1所述的用于四轮独立驱动的汽车的转弯控制方法，其特征在于，所述汽车包括四个电机，所述四个电机用于分别驱动或回馈制动对应的所述车轮，所述电机采用轮边电机或轮毂电机。
3.如权利要求2所述的用于四轮独立驱动的汽车的转弯控制方法，其特征在于，所述四个车轮包括前内轮、前外轮、后内轮及后外轮；所述转弯半径减小需求包括弱、中等及强三种强度；所述转弯半径减小需求在0～0.3m时，强度为弱；所述转弯半径减小需求在0.3m～0.6m时，强度为中等；所述转弯半径减小需求在0.6m～1.0m时，强度为强；当所述转弯半径减小需求为弱时，将所述控制横摆力矩分配到所述后内轮及所述后外轮；当所述转弯半径减小需求为中等时，根据后轮控制为主前轮控制为辅的策略将所述控制横摆力矩分配到所述四个车轮；及当所述转弯半径减小需求为强时，将所述控制横摆力矩分配到所述四个车轮。
4.如权利要求3所述的用于四轮独立驱动的汽车的转弯控制方法，其特征在于，步骤S4在所述转弯半径减小需求为弱时，
保持所述前内轮及所述前外轮对应的电机扭矩不变；
分配给所述后内轮反向的1/2大小的所述控制横摆力矩；及
分配给所述后外轮正向的1/2大小的所述控制横摆力矩。
5.如权利要求3所述的用于四轮独立驱动的汽车的转弯控制方法，其特征在于，在所述转弯半径减小需求为中等时，步骤S4包括：
S41，计算Tm3p及Tm4p，Tm3p为分配给所述后内轮反向的1/2所述控制横摆力矩时所述后内轮的假定电机扭矩，Tm4p为分配给所述后外轮正向的1/2所述控制横摆力矩时所述后外轮对应的假定电机扭矩；及
S42，根据Tm3p及Tm4p与Tm3max及Tm4max的大小将所述控制横摆力矩分配到所述四个车轮，Tm3max为所述后内轮对应的最大峰值电机扭矩，Tm4max为所述后外轮对应的最大峰值电机扭矩。
6.如权利要求5所述的用于四轮独立驱动的汽车的转弯控制方法，其特征在于，步骤S42在|Tm3p|&lt;＝Tm3max及|Tm4p|&lt;＝Tm4max时，
保持所述前内轮及所述前外轮对应的电机扭矩不变；
分配给所述后内轮反向的1/2大小的所述控制横摆力矩；及
分配给所述后外轮正向的1/2大小的所述控制横摆力矩。
7.如权利要求5所述的用于四轮独立驱动的汽车的转弯控制方法，其特征在于，步骤S42在|Tm3p|&gt;Tm3max及|Tm4p|&lt;＝Tm4max时，
分配给所述前内轮反向的(1-k3)/2大小的所述控制横摆力矩；
分配给所述后内轮反向的k3/2大小的所述控制横摆力矩；
分配给所述前外轮正向的(1-k3)/2大小的所述控制横摆力矩；及
分配给所述后外轮正向的k3/2大小的所述控制横摆力矩；
其中，k3小于1且取决于所述后内轮对应的最大峰值电机扭矩、传动比及传动效率；
k3＝Tm3max*i3*η3/R*lw/2/ΔM；
i3为所述后内轮对应的传动比，η3为所述后内轮对应的传动效率，R为所述车轮的滚动半径，lw为前轴或者后轴的两个所述车轮之间的距离，ΔM为所述控制横摆力矩。
8.如权利要求5所述的用于四轮独立驱动的汽车的转弯控制方法，其特征在于，步骤S42在|Tm3p|&lt;＝Tm3max及|Tm4p|&gt;Tm4max时，
分配给所述前内轮反向的(1-k4)/2大小的所述控制横摆力矩；
分配给所述后内轮反向的k4/2大小的所述控制横摆力矩；
分配给所述前外轮正向的(1-k4)/2大小的所述控制横摆力矩；及
分配给所述后外轮正向的k4/2大小的所述控制横摆力矩；
其中，k4小于1，且取决于所述后外轮对应的最大峰值电机扭矩、传动比及传动效率；
k4＝Tm4max*i4*η4/R*lw/2/ΔM；
i4为所述后外轮对应的传动比，η4为所述后外轮对应的传动效率，R为所述车轮的滚动半径，lw为前轴或者后轴的两个所述车轮之间的距离，ΔM为所述控制横摆力矩。
9.如权利要求5所述的用于四轮独立驱动的汽车的转弯控制方法，其特征在于，步骤S42在|Tm3p|&gt;Tm3max及|Tm4p|&gt;Tm4max时，
分配给所述前内轮反向的1/4所述控制横摆力矩；
分配给所述后内轮反向的1/4所述控制横摆力矩；
分配给所述前外轮正向的1/4的所述控制横摆力矩；及
分配给所述后外轮正向的1/4的所述控制横摆力矩。
10.如权利要求3所述的用于四轮独立驱动的汽车的转弯控制方法，其特征在于，步骤S4在所述转弯半径减小需求为强时,
分配给所述前内轮反向的1/4所述控制横摆力矩；
分配给所述后内轮反向的1/4所述控制横摆力矩；
分配给所述前外轮正向的1/4的所述控制横摆力矩；及
分配给所述后外轮正向的1/4的所述控制横摆力矩。
11.一种用于四轮独立驱动的汽车的转弯控制系统，其特征在于，包括：
车况信息采集系统，用于采集所述汽车的车况信息参数，
转弯设置部件，用于接收驾驶员输入的转弯半径减小需求；及
转弯控制模块，用于根据所述车况信息参数及所述转弯半径减小需求计算满足所述转弯半径减小需求的控制横摆力矩，所述转弯控制模块还用于根据所述车况信息参数及所述转弯半径减小需求的强弱将所述控制横摆力矩分配到所述汽车的四个车轮以使汽车在满足所述转弯半径减小需求的情况下转弯。
12.如权利要求11所述的用于四轮独立驱动的汽车的转弯控制系统，其特征在于，所述汽车包括四个电机，所述四个电机用于分别驱动或回馈制动对应的所述车轮，所述电机采用轮边电机或轮毂电机。
13.如权利要求11所述的用于四轮独立驱动的汽车的转弯控制系统，其特征在于，所述四个车轮包括前内轮、前外轮、后内轮及后外轮；所述转弯半径减小需求包括弱、中等及强三种强度；所述转弯半径减小需求在0～0.3m时，强度为弱；所述转弯半径减小需求在0.3m～0.6m时，强度为中等；所述转弯半径减小需求在0.6m～1.0m时，强度为强；所述转弯控制模块用于当所述转弯半径减小需求为弱时，将所述控制横摆力矩分配到所述后内轮及所述后外轮；所述转弯控制模块用于当所述转弯半径减小需求为中等时，根据后轮控制为主前轮控制为辅的策略将所述控制横摆力矩分配到所述四个车轮；所述转弯控制模块用于当所述转弯半径减小需求为强时，将所述控制横摆力矩分配到所述四个车轮。
14.如权利要求13所述的用于四轮独立驱动的汽车的转弯控制系统，其特征在于，所述转弯控制模块用于当所述转弯半径减小需求为弱时,
保持所述前内轮及所述前外轮对应的电机扭矩不变；
分配给所述后内轮反向的1/2大小的所述控制横摆力矩；及
分配给所述后外轮正向的1/2大小的所述控制横摆力矩。
15.如权利要求13所述的用于四轮独立驱动的汽车的转弯控制系统，其特征在于，所述转弯控制模块用于当所述转弯半径减小需求为中等时计算Tm3p及Tm4p，Tm3p为分配给所述后内轮反向的1/2所述控制横摆力矩时所述后内轮的假定电机扭矩，Tm4p为分配给所述后外轮正向的1/2所述控制横摆力矩时所述后外轮对应的假定电机扭矩；所述转弯控制模块还用于根据Tm3p及Tm4p与Tm3max及Tm4max的大小将所述控制横摆力矩分配到所述四个车轮，Tm3max为所述后内轮对应的最大峰值电机扭矩，Tm4max为所述后外轮对应的最大峰值电机扭矩。
16.如权利要求15所述的用于四轮独立驱动的汽车的转弯控制系统，其特征在于，所述转弯控制模块用于在|Tm3p|&lt;＝Tm3max及|Tm4p|&lt;＝Tm4max时，
保持所述前内轮及所述前外轮对应的电机扭矩不变；
分配给所述后内轮反向的1/2大小的所述控制横摆力矩；及
分配给所述后外轮正向的1/2大小的所述控制横摆力矩。
17.如权利要求15所述的用于四轮独立驱动的汽车的转弯控制系统，其特征在于，所述转弯控制模块用于在|Tm3p|&gt;Tm3max及|Tm4p|&lt;＝Tm4max时，
分配给所述前内轮反向的(1-k3)/2大小的所述控制横摆力矩；
分配给所述后内轮反向的k3/2大小的所述控制横摆力矩；
分配给所述前外轮正向的(1-k3)/2大小的所述控制横摆力矩；及
分配给所述后外轮正向的k3/2大小的所述控制横摆力矩；
其中，k3小于1且取决于所述后内轮对应的最大峰值电机扭矩、传动比及传动效率；
k3＝Tm3max*i3*η3/R*lw/2/ΔM；
i3为所述后内轮对应的传动比，η3为所述后内轮对应的传动效率，R为所述车轮的滚动半径，lw为前轴或者后轴的两个所述车轮之间的距离，ΔM为所述控制横摆力矩。
18.如权利要求15所述的用于四轮独立驱动的汽车的转弯控制系统，其特征在于，所述转弯控制模块用于在|Tm3p|&lt;＝Tm3max及|Tm4p|&gt;Tm4max时，
分配给所述前内轮反向的(1-k4)/2大小的所述控制横摆力矩；
分配给所述后内轮反向的k4/2大小的所述控制横摆力矩；
分配给所述前外轮正向的(1-k4)/2大小的所述控制横摆力矩；及
分配给所述后外轮正向的k4/2大小的所述控制横摆力矩；
其中，k4小于1，且取决于所述后外轮对应的最大峰值电机扭矩、传动比及传动效率；
k4＝Tm4max*i4*η4/R*lw/2/ΔM；
i4为所述后外轮对应的传动比，η4为所述后外轮对应的传动效率，R为所述车轮的滚动半径，lw为前轴或者后轴的两个所述车轮之间的距离，ΔM为所述控制横摆力矩。
19.如权利要求15所述的用于四轮独立驱动的汽车的转弯控制系统，其特征在于，所述转弯控制模块用于在在|Tm3p|&gt;Tm3max及|Tm4p|&gt;Tm4max时，
分配给所述前内轮反向的1/4所述控制横摆力矩；
分配给所述后内轮反向的1/4所述控制横摆力矩；
分配给所述前外轮正向的1/4的所述控制横摆力矩；及
分配给所述后外轮正向的1/4的所述控制横摆力矩。
20.如权利要求15所述的用于四轮独立驱动的汽车的转弯控制系统，其特征在于，所述转弯控制模块用于当所述转弯半径减小需求为强时,
分配给所述前内轮反向的1/4所述控制横摆力矩；
分配给所述后内轮反向的1/4所述控制横摆力矩；
分配给所述前外轮正向的1/4的所述控制横摆力矩；及
分配给所述后外轮正向的1/4的所述控制横摆力矩。
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