阅读说明：本技术 用于控制车辆的方法和设备 (Method and apparatus for controlling vehicle ) 是由 C·查兹柯密斯 P·格鲁伯 A·索尔尼奥蒂 M·沙阿 M·巴斯汀 于 2018-04-26 设计创作，主要内容包括：公开了一种控制车辆的方法,所述方法包括以下步骤：考虑到车辆的操作极限,基于初始基准偏航力矩和总车轮扭矩需求来确定饱和基准偏航力矩；基于所述饱和基准偏航力矩来确定所述电动车辆的多个车轮中的每个车轮的初始扭矩分配；对于所述多个车轮中的每个车轮,检查所述车轮的初始扭矩分配是否超过所述车轮相应的车轮扭矩极限。响应于确定第一车轮的初始扭矩分配超过相应的车轮扭矩极限,并且在确定所述车辆相同侧的第二车轮的初始扭矩分配小于相应的车轮扭矩极限时,通过增加到第二个车轮的扭矩分配来修正初始扭矩分配。然后可以控制所述电动车辆,以将已修正的扭矩分配施加到所述多个车轮。还公开了用于控制车辆的设备。(Disclosed is a method of controlling a vehicle, the method including the steps of: determining a saturated reference yaw moment based on the initial reference yaw moment and the total wheel torque demand in view of operating limits of the vehicle; determining an initial torque distribution for each of a plurality of wheels of the electric vehicle based on the saturated reference yaw moment; for each of the plurality of wheels, checking whether an initial torque distribution for the wheel exceeds a respective wheel torque limit for the wheel. The initial torque distribution is modified by increasing the torque distribution to a second wheel in response to determining that the initial torque distribution for the first wheel exceeds the corresponding wheel torque limit and upon determining that the initial torque distribution for a second wheel on the same side of the vehicle is less than the corresponding wheel torque limit. The electric vehicle may then be controlled to apply the corrected torque distribution to the plurality of wheels. An apparatus for controlling a vehicle is also disclosed.)

用于控制车辆的方法和设备

技术领域

本发明涉及控制车辆，例如电动车辆。尤其是，本发明涉及用于确定车辆的多个车轮的扭矩分配的方法和设备。

背景技术

已知的电动车辆，其中所述车辆的每个车轮都具有其自己的专用电动机。此种布置允许所述车辆的车轮被彼此独立地驱动，并且允许对每个车轮施加不同的扭矩。确定如何在所述车轮之间分配可用扭矩的过程被称为扭矩分配。

已知有各种扭矩分配方法。例如，可以给不同的车轮分配扭矩，以便优化轮胎力(tyre forces)。但是，为实现此过程可能计算量太大，并且优化过程必须实时完成。

本发明在此种情况下做出。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种控制车辆的方法，所述方法包括：考虑到车辆的操作极限，基于初始基准偏航力矩和总车轮扭矩需求来确定饱和基准偏航力矩；基于所述饱和基准偏航力矩来确定所述电动车辆的多个车轮中的每个车轮的初始扭矩分配；对于所述多个车轮中的每个车轮，检查所述车轮的初始扭矩分配是否超过所述车轮相应的车轮扭矩极限；响应于确定所述多个车轮中的第一车轮的初始扭矩分配超过所述第一车轮的相应的车轮扭矩极限，以及确定在所述车辆的与所述第一车轮相同侧的所述多个车轮中的第二车轮的初始扭矩分配小于所述第二车轮的相应车轮扭矩极限时，通过增加到所述第二车轮的扭矩分配来修正所述初始扭矩分配，并控制所述电动车辆来将已修正的扭矩分配施加到所述多个车轮。

在根据所述第一方面的一些实施例中，基于所述多个车轮中的每个车轮上的垂直载荷来确定所述初始扭矩分配。例如，在根据所述第一方面的一个实施例中，通过与所述车轮上的各个垂直载荷成比例地将扭矩分配到在所述电动车辆一侧的所述多个车轮来确定所述电动车辆那一侧的初始扭矩分配。

在根据所述第一方面的一些实施例中，确定所述饱和基准偏航力矩包括：对于所述总车轮扭矩需求，确定所述基准偏航力矩是否超过所述操作极限限定的最大偏航力矩或最小偏航力矩；和响应于确定所述基准偏航力矩超过所述最大偏航力矩或最小偏航力矩，分别将所述饱和基准偏航力矩的限额定为所述最大偏航力矩或所述最小偏航力矩。

在根据所述第一方面的一些实施例中，基于可施加到所述电动车辆的每个车轮的最大扭矩和最小扭矩来确定所述电动车辆的操作极限，所述操作极限包括：最大偏航力矩、最小偏航力矩、最大总车轮扭矩、和最小总车轮扭矩。通过将所述最大扭矩施加到在所述电动车辆一侧的第一组多个车轮并且将所述最小扭矩施加到在所述电动车辆相对侧的第二组多个车轮，可获得所述最大偏航力矩；通过将所述最小扭矩施加到所述第一组多个车轮并将所述最大扭矩施加到所述第二组多个车轮，可获得所述最小偏航力矩；通过将所述最大扭矩施加到所述电动车辆的每个车轮，可获得所述最大总车轮扭矩；通过将所述最小扭矩施加到所述电动车辆的每个车轮，可获得所述最小总车轮扭矩。

根据本发明的第二方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质被布置为存储计算机程序指令，所述计算机程序指令在被执行时，执行根据所述第一方面的方法。

根据本发明的第三方面，提供了一种用于控制车辆的设备，所述设备包括：车辆控制单元、扭矩分配单元、车轮扭矩极限检查单元、和扭矩再分配单元。所述车辆控制单元被配置为控制所述电动车辆；所述扭矩分配单元被配置为考虑所述车辆的操作极限，基于初始基准偏航力矩和总车轮扭矩需求来确定饱和基准偏航力矩，并且基于所述饱和基准偏航力矩来确定所述电动车辆的多个车轮中的每个车轮的初始扭矩分配；所述车轮扭矩极限检查单元被配置为对于所述多个车轮中的每个车轮，检查所述车轮的初始扭矩分配是否超过所述车轮相应的车轮扭矩极限；其中，响应于确定所述多个车轮中的第一车轮的初始扭矩分配超过所述第一车轮相应的车轮扭矩极限，和确定在所述车辆的与所述第一车轮相同一侧的所述多个车轮中的第二车轮的初始扭矩分配小于所述第二车轮相应的车轮扭矩极限，所述扭矩再分配单元被配置为通过增加到所述第二车轮的扭矩分配来修正所述初始扭矩分配，并控制所述车辆控制单元来将已修正的扭矩分配施加到所述多个车轮。

在根据所述第三方面的一些实施例中，所述扭矩分配单元被配置为基于所述多个车轮中的每个车轮上的垂直载荷来确定所述初始扭矩分配。例如，在根据本发明的第三方面的一个实施例中，所述扭矩分配单元被配置为通过与所述车轮上的各个垂直载荷成比例地将扭矩分配到在所述电动车辆一侧的所述多个车轮来确定在所述电动车辆那一侧上的所述初始扭矩分配。

在根据所述第三方面的一些实施例中，所述扭矩分配单元被配置为对于所述总车轮扭矩需求，确定所述基准偏航力矩是否超过所述操作极限所限定的最大偏航力矩或最小偏航力矩，来确定所述饱和基准偏航力矩；并且响应于确定所述基准偏航力矩超过最大偏航力矩或最小偏航力矩，分别将所述饱和基准偏航力矩的限额设为所述最大偏航力矩或所述最小偏航力矩。

在根据所述第三方面的一些实施例中，所述扭矩分配单元被配置为基于可施加到所述电动车辆的每个车轮的最大扭矩和最小扭矩来确定所述电动车辆的操作极限，所述操作极限包括：最大偏航力矩、最小偏航力矩、最大总车轮扭矩、以及最小总车轮扭矩。通过将所述最大扭矩施加到在所述电动车辆一侧的第一组多个车轮并且将所述最小扭矩施加到在所述电动车辆相对侧的第二组多个车轮，可获得所述最大偏航力矩；通过将所述最小扭矩施加到所述第一组多个车轮并将所述最大扭矩施加到所述第二组多个车轮，可获得所述最小偏航力矩；通过将所述最大扭矩施加到所述电动车辆的每个车轮，可获得所述最大总车轮扭矩；通过将所述最小扭矩施加到所述电动车辆的每个车轮，可获得所述最小总车轮扭矩。

根据本发明的第四方面，提供了用于控制车辆的设备，所述设备包括：一个或多个处理器和计算机可读存储器。所述计算机可读存储器被布置为存储计算机程序指令，在所述一个或多个处理器执行所述计算机程序指令时，使得所述一个或多个处理器考虑到车辆的操作极限，基于初始基准偏航力矩和总车轮扭矩需求来确定饱和基准偏航力矩；基于所述饱和基准偏航力矩来确定所述电动车辆的多个车轮中的每个车轮的初始扭矩分配；对于所述多个车轮中的每个车轮，检查所述车轮的初始扭矩分配是否超过所述车轮相应的车轮扭矩极限；响应于确定所述多个车轮中的第一车轮的初始扭矩分配超过所述第一车轮相应的车轮扭矩极限，以及确定在所述车辆的与所述第一车轮相同侧的所述多个车轮中的第二车轮的初始扭矩分配小于所述第二车轮的相应车轮扭矩极限时，通过增加到所述第二车轮的扭矩分配来修正所述初始扭矩分配，并控制所述电动车辆来将已修正的扭矩分配施加到所述多个车轮。

在根据所述第四方面的一些实施例中，所述计算机程序指令被配置为使得基于所述多个车轮中的每个车轮上的垂直载荷来确定所述初始扭矩分配。例如，在根据本发明的第四方面的一个实施例中，所述计算机程序指令被配置为使得通过与所述车轮上的各个垂直载荷成比例地将扭矩分配到在所述电动车辆一侧的多个车轮来确定所述电动车辆那一侧上的初始扭矩分配。

在根据所述第四方面的一些实施例中，所述计算机程序指令被配置为通过以下方式确定所述饱和基准偏航力矩：对于所述总车轮扭矩需求，确定所述基准偏航力矩是否超过所述操作极限所限定的最大偏航力矩或最小偏航力矩；和响应于确定所述基准偏航力矩超过最大偏航力矩或最小偏航力矩，分别将所述饱和基准偏航力矩的限额设为所述最大偏航力矩或所述最小偏航力矩。

在根据所述第四方面的一些实施例中，所述计算机程序指令被配置为基于可施加到所述电动车辆的每个车轮的最大扭矩和最小扭矩来确定所述电动车辆的操作极限，所述操作极限包括：最大偏航力矩、最小偏航力矩、最大总车轮扭矩、和最小总车轮扭矩。通过将所述最大扭矩施加到在所述电动车辆一侧的第一组多个车轮并且将所述最小扭矩施加到在所述电动车辆相对侧的第二组多个车轮，可获得所述最大偏航力矩；通过将所述最小扭矩施加到所述第一组多个车轮并将所述最大扭矩施加到所述第二组多个车轮，可获得所述最小偏航力矩；通过将所述最大扭矩施加到所述电动车辆的每个车轮，可获得所述最大总车轮扭矩；通过将所述最小扭矩施加到所述电动车辆的每个车轮，可获得所述最小总车轮扭矩。

根据本发明的第五方面，提供了一种车辆，所述车辆包括所述第三方面或所述第四方面的设备。在根据所述第五方面的一些实施例中，所述车辆是电动车辆。

附图说明

现在将参考附图仅以举例的方式描述本发明的实施例，其中：

图1阐释了根据本发明实施例的电动车辆；

图2阐释了根据本发明实施例的当在车辆的相对侧上施加不同水平的扭矩时电动车辆受到的偏航力矩；

图3阐释了整个本文件中使用的符号，以指代某些车辆尺寸和作用在车辆上的力的分力；

图4阐释了根据本发明实施例的由最大偏航力矩和最小偏航力矩以及最大车轮扭矩和最小车轮扭矩限定的车辆的操作边界；

图5阐释了由于右手侧前轮胎或右手侧后轮胎的最大车轮扭矩的减小而导致的操作边界的变化；

图6阐释了由于左手侧前轮胎或左手侧后轮胎的最大车轮扭矩的减小而导致的操作边界的变化；

图7是示出根据本发明实施例的控制电动车辆的方法的流程图；

图8是示出根据本发明实施例的用于确定是否修正初始扭矩分配的方法的流程图；

图9是示出根据本发明的实施例的在任何车轮的扭矩分配将超过操作极限时，修正初始扭矩分配的方法的流程图；和

图10示意性地阐释了根据本发明实施例的用于控制电动车辆的控制单元的结构。

具体实施方式

在以下具体实施方式中，仅通过阐释的方式示出和描述了本发明的某些示例性实施例。如本领域技术人员将认识到的，可以以各种不同的方式修改所描述的实施例，所有这些都不脱离本发明的范围。因此，附图和说明书应被认为本质上是说明性的而不是限制性的。在整个说明书中，相同的附图标记表示相同的元件。

现在参考图1，阐释了根据本发明的实施例的电动车辆。在本实施例中，车辆100包括四个车轮101、102、103、104以及四个电动机111、112、113、114，每个电动机被布置成经由齿轮箱115和轴116独立地驱动车轮101、102、103、104中的相应一个车轮。车轮被布置为一对前轮101、102和一对后轮103、104。然而，在其他实施例中，其他数量的车轮和其他布置也是可能的。在一些实施例中，可以提供附加的轴，和/或车辆可以包括奇数个车轮，例如，一对后轮和单个前轮。

能够由电动机驱动的车轮可以称为“从动轮”。除了多个从动轮以外，在本发明的一些实施例中，车辆可进一步包括一个或多个非从动轮，所述非从动轮不连接至电动机，而是在所述车辆运动过程中由于与路面接触而自由旋转。例如，在本发明的另一个实施例中，前轮可以是非从动轮，而只有后轮可以由电动机驱动，反之亦然。

可以控制多个电动机111、112、113、114，以在电动车辆100上施加偏航力矩。这里，“偏航”以其常规含义使用，是指车辆绕垂直轴旋转。例如，可以控制多个电动机111、112、113、114，以向车辆100的一侧车轮施加比向车辆100的另一侧车轮所施加扭矩更高的扭矩。结果是车辆100在被施加较高扭矩的一侧受到较大的加速力。所以，车辆100受到绕垂直轴的力矩。该力矩可以被称为偏航力矩，而垂直轴可以被称为偏航轴。

图2阐释了当在车辆100的相对侧上施加不同水平的扭矩时，电动车辆100受到的偏航力矩M_z,HL。在图2中，T_w,rr表示施加至右后轮104的扭矩，T_w,lr表示施加至左后轮103的扭矩，T_w,rf表示施加至右前轮102的扭矩，T_w,lf表示施加至左前轮101的扭矩。T_w,r表示施加至车辆100的右手侧的车轮102、104的总扭矩。T_w,l表示施加至车辆100的左手侧的车轮101、103的总扭矩。T_w,mod表示施加至车辆100的四个车轮101、102、103、104的总扭矩。

继续参考图1，车辆100进一步包括：偏航率传感器120和控制单元130。偏航率传感器120被布置成测量车辆100的偏航率，控制单元130被配置为基于基准偏航率r_ref和由偏航率传感器120所获得的偏航率测量值r之间的误差，根据基准偏航率r_ref来确定车辆100的基准偏航力矩M_Z。控制单元130进一步被配置为基于基准偏航力矩M_Z和总车轮扭矩需求T_w,mod来确定扭矩分配，所述扭矩分配界定了要施加到多个车轮101、102、103、104中的每个车轮的扭矩，并且控制多个电动机111、112、113、114，以将已确定的扭矩分配到多个车轮101、102、103、104。

偏航率是绕偏航轴旋转的角速度，通常以每秒度数或每秒弧度表示。偏航率传感器120可以是任何合适类型的偏航率传感器，例如压电传感器或微机械传感器。合适的偏航率传感器的示例在本领域中是已知的，并且这里将不提供偏航率传感器120的操作的详细说明，以避免模糊本发明的构思。

取决于实施例，控制单元130可以以硬件来实现，例如使用专用集成电路(ASIC)或现场可编程门阵列(FPGA)，或者可以以软件来实现。在本实施例中，使用软件实施方式，并且控制单元130包括处理单元131和计算机可读存储器132，计算机可读存储器132被布置为存储可由处理单元131执行以确定基准偏航率的计算机程序指令。处理单元131可以包括一个或多个处理器。

控制单元130被配置为基于转向角δ和车辆速度V来确定基准偏航率，并根据已获得的后轮偏离角βr的值进行调整，后轮偏离角β_r描述了所述车辆当前的与后轴在一直线测得的偏离量。取决于实施例，所述后轮偏离角可以在与后轴116在一条直线上的点处测量，或者可以由距后轴116一定距离处的偏离角的测量值导出，例如在一些实施例中，可以通过基于一个或多个其他物理量的测量导出估计的偏离角来获得所述偏离角的当前值，而不是直接测量偏离角。例如，基于当前的转向角、偏航率、横向加速度和前向加速度来导出估计的偏离角。

图3阐释了用于指代某些车辆尺寸和施加在车辆100上的力的分力的符号。在整个本文件中使用以下定义：

β＝车辆重心处的偏离角

β_r＝后轮偏离角

u＝前向速度分量

v＝侧向速度分量

V＝车辆实际速度

r＝车辆偏航率

a＝前轴与车辆重心之间的距离

b＝后轴与车辆重心之间的距离

d_f＝半轮距(前)

d_r＝半轮距(后)

d＝平均半轮距＝(d_f+d_r)/2

R＝车轮半径

在本实施例中，采用以下符号约定：定义沿逆时针方向的旋转(即，将车辆向左转)为正的偏航力矩或偏航率；定义顺时针旋转(即，将车辆向右转)为负的偏航力矩或偏航率。应当理解，如果采用相反的符号约定，则可以根据需要修改本文公开的方程式。还应当理解，本文公开的方程式是针对四轮车辆的公式，其中每个车轮可以被独立驱动，并且如果车辆包括不同数量的从动轮，则可以根据需要修改方程式。

当将可用扭矩分配给车辆100的车轮时，控制单元130可考虑车辆100的某些操作极限。在本实施例中，基于可施加到电动车辆100的每个车轮的最大扭矩和最小扭矩来确定所述操作极限，称为最大车轮扭矩极限和最小车轮扭矩极限。对于任何给定的车轮的扭矩极限，取决于诸如能够由电动机施加的最大扭矩和最小扭矩，以及车***作条件等因素。所述车***作条件可以根据各种参数来定义，包括但不限于车轮与路面之间的摩擦系数、滑移率(slip ratio)和垂直载荷。所述操作极限是根据以下参数确定的边界来定义的：

·最大偏航力矩M_z,max，通过将所述最大扭矩施加到所述电动车辆一侧的车轮，并且将所述最小扭矩施加到所述电动车辆相对侧的车轮，可以获得最大偏航力矩M_z,max；

·最小偏航力矩M_z,min，通过将所述最小扭矩施加到一侧车轮，并且将所述最大扭矩施加到相对侧的车轮，可以在与所述最大偏航力矩相反的方向上获得所述最小偏航力矩M_z,min；

·最大总车轮扭矩T_w,max，通过将所述最大扭矩施加到所述电动车辆的每个车轮，可获得所述最大总车轮扭矩T_w,max；和

·最小总车轮扭矩T_w,min，通过将所述最小扭矩施加到所述电动车辆的每个车轮，可获得所述最小总车轮扭矩T_w,min。

最大偏航力矩M_z,max为正方向上的最大偏航力矩(即所述车辆向左转弯)，当将所述最小扭矩施加到车辆100左手侧的车轮，并且将所述最大扭矩施加到车辆100右手侧的车轮时，最大偏航力矩M_z,max将出现如下：

当施加所述最大偏航力矩时，总车轮扭矩T_w,Mz,max为：

T_w,Mz,max＝T_w,rf,max+T_w,rr,max+T_w,lf,min+T_w,lr,min

最小偏航力矩M_z,min为负方向上的最大偏航力矩(即所述车辆向右转弯)，当将所述最小扭矩施加到车辆100右手侧的车轮，并且将所述最大扭矩施加到车辆100左手侧的车轮时，最小偏航力矩M_z,min将出现如下：

当施加所述最小偏航力矩时，总车轮扭矩T_w,Mz,min为：

T_w,Mz,min＝T_w,rf,min+T_w,rr,min+T_w,lf,max+T_w,lr,max

最大车轮扭矩T_w,max是可以施加到车辆100的所有车轮的最大总扭矩，如下：

T_w,max＝T_w,rf,max+T_w,rr,max+T_w,lf,max+T_w,lr,max

当施加所述最大扭矩到每个车轮时，在车辆100上产生的偏航力矩M_z,Tw,max由下式得出：

类似地，最小车轮扭矩T_w,min是可以施加到车辆100的所有车轮的最小总扭矩，如下：

T_w,min＝T_w,rf,min+T_w,rr,min+T_w,lf,min+T_w,lr,min

当施加所述最小扭矩到每个车轮时，在车辆100上产生的偏航力矩M_z,Tw,min由下式得出：

在图4中绘制了由最大偏航力矩M_z,max和最小偏航力矩M_z,min以及最大车轮扭矩T_w,max和最小车轮扭矩T_w,min限定的本实施例中的车辆的操作边界。图4中的图阐释了在标称条件下的操作边界。所述边界可以随着所述车辆条件的变化而移动，例如在转弯期间，所述操作边界限定的形状可以因垂直载荷、电动机极限和/或车轮处的摩擦系数的变化而变化。在本实施例中，所有四个电动机111、112、113、114都能够施加相同的最大扭矩，并且能够施加相等水平的牵引力和制动扭矩。即，可以施加到每个车轮的最大扭矩大小相等，并且与可以施加到该车轮的最小扭矩符号相反，即T_w,max＝-T_w,min。再者，在本实施例中，前半轮距宽度df等于后半轮距宽度dr。因此，由于所述车辆一侧的扭矩大小相等，并且与所述车辆相对侧的总扭矩符号相反，所以在最大偏航力矩M_z,max和最小偏航力矩M_z,min的总车轮扭矩T_w,Mz,max、T_w,Mz,min都等于零。因此，所述点(T_w,Mz,max,M_z,max)和(T_w,Mz,min,M_z,min)都位于y轴，即线T_w＝0。

类似地，在本实施例中，当施加最大车轮扭矩T_w,max或最小车轮扭矩T_w,min时的总偏航力矩等于零，因为施加相等的扭矩在车辆100的两侧。因此，在图4中，所述点(T_w,max,M_z,Tw,max)和(T_w,min,M_z,Tw,min)都位于x轴，即线M_z＝0。

可以参考图5和图6进一步解释操作极限的重要性。图5阐释了当可施加到右手侧的车轮102、104中的任何一个车轮的最大扭矩减小时，例如由于右手侧的电动机112、114中的一个电动机故障而导致的操作极限如何变化。图6阐释了当可施加到左手侧的车轮101、103中的任何一个车轮的最大扭矩减小时，例如由于左手侧的电动机111、113中的一个电动机故障而导致的操作极限如何变化。当施加最大车轮扭矩T_w,max时，一个车轮的最大扭矩的减小会导致不平衡，从而导致净的正力矩或负力矩M_z,Tw,max。一个车轮的最大扭矩的减小也会导致可施加的最大偏航力矩的减小。例如，如果所述减小出现在右手侧的车轮102、104中的一个车轮时，则可以沿正方向施加的最大偏航力矩M_z,max减小。类似地，如果所述减小出现在左手侧的车轮101、103中的一个车轮时，则可以沿负方向施加的最大偏航力矩M_z,min减小。

现在参考图7，根据本发明的实施例，阐释了示出了控制电动车辆的方法的流程图。所述流程图阐释了由控制单元130执行的步骤。

在步骤S701中，控制单元130设置基准偏航率r_ref并确定基准偏航力矩M_z,HL，以便跟踪所述基准偏航率r_ref。控制单元130还以总车轮扭矩需求T_w,mod和转向角δ的形式从驾驶员接收控制输入。可以根据所述电动车辆的当前运行条件来设置基准偏航力矩M_z,HL和总车轮扭矩需求T_w,mod。例如，在一些实施例中，当检测到大的偏航率误差时，控制单元130可以自动调整总车轮扭矩需求T_w,mod。

在本实施例中，控制单元130被配置为基于转向角δ和车辆速度V设置基准偏航率r_ref，并且根据已获得的后轮偏离角βr的值进行调整。基准偏航率r_ref是被认为适于车辆操纵特性和车轮当前摩擦条件的偏航率。例如，控制单元130可以为较低的后轮偏离角设置较高的基准偏航率，并且可以为较高的后轮偏离角设置较低的基准偏航率。

在其他实施例中，可以在步骤S701中使用设置基准偏航率r_ref的不同方法，而不考虑后轮偏离角β_r。例如，在另一个实施例中，可以基于已估计的轮胎与路面之间的摩擦系数来确定基准偏航率r_ref，或者可以使用任何其他合适的方法来确定基准偏航率r_ref。设置基准偏航率r_ref和基准偏航力矩M_z,HL的方法在本领域中是已知的，并且在这里将不提供替代方法的详细说明，以避免模糊本发明构思。例如，在另一实施例中，基准偏航率r_ref可以使用类似于“"Bosch ESP Systems:5Years of Experience",van Zanten,A.,SAE TechnicalPaper 2000-01-1633,2000,doi:10.4271/2000-01-1633”所公开的方法来确定，其中考虑了包括轴距和特征速度等车辆参数，基于车辆速度和转向角来确定r_ref。

接下来，在步骤S702中，控制单元130考虑操作极限来确定动态饱和基准偏航力矩M_z,HL,sat。动态饱和基准偏航力矩M_z,HL,sat是可以在基准偏航力矩的方向上实现的最大偏航力矩，同时仍满足总车轮扭矩需求T_w,mod。在本实施例中，定义动态饱和基准偏航力矩M_z,HL,sat如下：

在其他实施例中，为了考虑安全系数，可以在最大偏航力矩或最小偏航力矩的某个百分比处设置饱和基准偏航力矩的上限。例如，在一些实施例中，可以在正方向上设置饱和基准偏航力矩的上限为0.9M_z,max,Tw,mod，而在负方向上设置饱和基准偏航力矩的上限为0.9M_z,min,Tw,mod。

一旦获得了饱和基准偏航力矩M_z,HL,sat，则在步骤S703中，控制单元130确定可以施加到车辆100的每一侧的总车轮扭矩，以便产生饱和基准偏航力矩M_z,HL,sat并满足总车轮扭矩需求T_w,mod，如下：

其中，T_w,l是车辆100左手侧的总车轮扭矩，并且T_w,r是车辆100右手侧的总车轮扭矩。

接下来，在步骤S704中，控制单元130根据扭矩分配标准，确定车辆100每一侧的多个车轮中的每个车轮的初始扭矩分配。在本实施例中，控制单元130将多个车轮上的每个车轮上的垂直载荷作为扭矩分配标准。在其他实施例中，可以使用不同的标准来确定如何在车辆100的一侧的车轮之间分配扭矩。在其他实施例中，可以在步骤S704中用于分配扭矩的替代标准的示例包括但不限于轮胎工作载荷、轮胎偏离损失和传动系统功率输入的最小化。

例如，控制单元130可以被配置为基于关于车辆重量、悬架几何形状和/或驾驶条件的信息来估计每个车轮上的垂直载荷。当车辆100转弯时，在转角外侧的车轮的垂直载荷将会增加，并且在转角内侧的车轮的垂直载荷将会减小。再者，在加速或制动期间，垂直载荷将会改变。另外，所述垂直载荷将因车辆100的空气动力的特性而改变，例如，空气动力的前端升力(aerodynamic nose lift)可减小前轮的垂直载荷。可以用必要的信息预先对控制单元130进行编程，以估计每个车轮的垂直载荷。

在本实施例中，一旦控制单元130确定了每个车轮的垂直载荷，例如通过如上所述估计垂直载荷或通过从传感器接收测量值，则控制单元130确定每个车轮T_w,lf、T_w,lr、T_w,rf、T_w,rr的初始扭矩分配如下：

在此，T_w,lf为左前轮的初始扭矩分配，T_w,lr为左后轮的初始扭矩分配，T_w,rf为右前轮的初始扭矩分配，T_w,rr为右后轮的初始扭矩分配。类似地，F_z,lf为左前轮的垂直载荷，F_z,lr为左后轮的垂直载荷，F_z,rf为右前轮的垂直载荷，F_z,rr为右后轮的垂直载荷。以这种方式，与相应的垂直载荷成比例地将车辆100的一侧的总车轮扭矩分配到那一侧的车轮之中。

接下来，在步骤S705中，控制单元130检查多个车轮101、102、103、104中的每个车轮的初始扭矩分配是否会超过该车轮对应的车轮扭矩极限。如果车轮的初始扭矩分配超过了该车轮的车轮扭矩极限，则该车轮可以被称为“饱和”。

如果发现任何车轮已饱和，则在步骤S705中确定实际上不能实现初始扭矩分配。如果是这种情况，则在步骤S706中，控制单元130通过试图将最初分配到饱和车轮的过剩扭矩重新分配到在车辆100相同一侧的一个或多个未饱和的车轮，来修正初始扭矩分配。在一个或多个车轮处于饱和的情况下，在步骤S706中重新分配的扭矩可以确保已修正的扭矩分配仍然在车辆100的那一侧提供与在车辆100的那一侧所需总车轮扭矩尽可能接近的总车轮扭矩，并且两侧的总车轮扭矩尽可能地接近总车轮扭矩需求。这又确保了已实现的偏航力矩尽可能地接近饱和基准偏航力矩M_z,HL,sat。在步骤S707中，控制单元130控制电动车辆100以将已修正的扭矩分配施加至多个车轮101、102、103、104。

相较而言，现有技术的扭矩分配方法不会将过剩扭矩重新分配到其他车轮。当车轮处于饱和状态时，这可能导致实际的总车轮扭矩显着小于所需的总车轮扭矩需求。作为示例，如果在每个车轮有4000N的垂直载荷并且在车辆100的左手侧有2000Nm的总车轮扭矩需求，则在步骤S704中初始地与垂直载荷成比例地分配扭矩，则左前轮101和左后轮103的初始扭矩分配均为1000Nm。如果左前轮101和左后轮103的单个车轮扭矩极限分别为400Nm和2200Nm，则不进行扭矩重新分配的常规扭矩分配方法将导致在左前轮101施加400Nm的车轮扭矩，并在左后轮103施加1000Nm的车轮扭矩。这将导致车辆100左手侧的总车轮扭矩1400Nm，小于左手侧的总车轮扭矩需求2000Nm。反之，当发现左前轮101处于饱和状态时，通过在步骤S706中重新分配扭矩，可以将600Nm的过剩扭矩重新分配给左后轮103，从而确保在车辆100左手侧的总车轮扭矩需求2000Nm仍可以实现。

在某些操作条件下，可能无法满足车辆100的驾驶员所要求的总车轮扭矩需求，同时也实现饱和基准偏航力矩M_z,HL,sat。例如，如果车辆100的一侧的一个或多个车轮处于饱和状态时，则可能有重新分配饱和车轮的所有过剩扭矩在非饱和车轮处的备用扭矩容量不足的情况。在那种情况下，所述车辆那一侧的总车轮扭矩会小于所述车辆那一侧的总车轮扭矩需求，并且所产生的偏航力矩将与饱和基准偏航力矩M_z,HL,sat不同。在本发明的一些实施例中，这可以在检测到大的偏航率误差时，即，当已测量的偏航率与基准偏航率之间的误差超过某个阈值时，通过修正总车轮扭矩需求T_w,mod来解决。例如，可以在计算扭矩分配之前将总车轮扭矩需求T_w,mod从驾驶员要求的水平减小，以确保仍然可以实现饱和基准偏航力矩M_z,HL,sat。

另一方面，如果在步骤S705中发现没有车轮饱和，则控制单元130直接进行到步骤S707，并且控制电动车辆100以将初始扭矩分配施加到多个车轮101、102、103、104。当所述初始扭矩分配是可接受的时，这避免了不必要地耗费处理功率和系统资源来修正扭矩分配。

现在参考图8，阐释了示出根据本发明的实施例的用于确定是否修正初始扭矩分配的方法的流程图。在图7所示的流程图的步骤S705期间，可以执行图8所阐释的步骤。然而，在其他实施例中，可以在步骤S705中使用不同的方法来代替图8所示的方法。

首先，在步骤S801中，控制单元130通过将每个车轮的初始扭矩分配与该车轮的单独车轮扭矩极限进行比较来检查每个车轮是否饱和。如果车轮的初始扭矩分配超过了该车轮的车轮扭矩极限，则称该车轮已饱和。例如，当T_w,lf＞T_w,lf,max时，则左前轮已饱和。

如果在步骤S801中发现车轮的初始扭矩分配超过该车轮的扭矩极限，则在步骤S802中，例如通过将布尔标记的值设置为与该车轮相关联为“真”，将该车轮标记为“已饱和”。在步骤S803中，控制单元130检查是否已经检查了所有车轮。如果没有，则所述控制单元重复步骤S801和S802，直到已经检查了所有车轮。

然后，在步骤S804中，控制单元检查在步骤S802中设置的标记的状态，以确定是否发现任何车轮饱和。如果都没有车轮饱和，则所述过程直接继续到步骤S707，并且控制电动机111、112、113、114以将相应的初始扭矩分配到每个车轮101、102、103、104。

另一方面，如果在步骤S804中发现任何车轮已饱和，则控制单元进入步骤S706，并计算已修正的扭矩分配。图9是示出根据本发明的实施例的在任何车轮的扭矩分配将超过操作极限时修正初始扭矩分配的方法的流程图。可以在图7所示的流程图的步骤S706的期间执行图9所示的步骤。然而，在其他实施例中，可以在步骤S706中使用不同的方法来代替图9所示的方法。

为避免混淆，将特定车轮已修正的扭矩分配以下称为2级扭矩分配(由下标L₂标记)，并将特定车轮的初始扭矩分配以下称为1级扭矩分配(由下标L₁标记)。

图9所示的过程，在步骤S901中开始，通过选择饱和车轮中的一个车轮，并检查与所选择的车轮在同一侧的所有车轮是否也都饱和。如果所述车辆一侧的所有车轮都已饱和，则控制单元130进入步骤S902，并减小那一侧上的车轮扭矩分配，以满足单独车轮扭矩极限。在本实施例中，在步骤S902中，通过将所述车辆那一侧的每个车轮的L₂扭矩分配设置为等于各自的车轮扭矩极限，来修改扭矩分配。在其他实施例中，可以将L₂扭矩分配设置为低于各自的车轮扭矩极限，例如，设置为所述车轮扭矩极限的90％。

另一方面，如果在步骤S901中发现并非一侧上的所有车轮都已饱和，则在本实施例中，已经分配给饱和车轮的过剩扭矩被重新分配给车辆同一侧的非饱和车轮中的任何车轮。这确保了那一侧上的总车轮扭矩尽可能接近并且理想地等于那一侧上的总车轮扭矩需求。在本实施例中，在步骤S903中重新分配扭矩。

在步骤S903中，控制单元130将已饱和车轮的过剩扭矩分配给同一侧的非饱和车轮。与步骤S902相同，在步骤S903中，将饱和车轮的L₂扭矩分配设置为等于该车轮的单独车轮扭矩极限。

例如，如果左前轮101已饱和并且左后轮103上有备用扭矩容量(即，左后轮103未饱和)，则将T_w,lf,L2设置为等于左前轮101的单独车轮扭矩极限T_w,lf,max。在该示例中，这使得车辆左侧的未分配扭矩的量等于T_w,lf,sat－T_w,lf,max。因此，在本实施例中，左后轮103的L₂扭矩分配被设置为等于左侧的总车轮扭矩需求和左前轮101的车轮扭矩极限(T_w,lf,sat－T_w,lf,max)，以使得车辆左侧的总扭矩等于左手侧的总车轮扭矩需求。

在牵引的情况下，确定车辆一侧(例如左手侧)的最终L₂扭矩分配的过程可以总结如下：

在制动的情况下，最终L₂扭矩分配可总结如下：

其中，在左手侧的车轮均未饱和的情况下，T_w,lf,L2＝T_w,lf,L1和T_w,lr,L2＝T_w,lr,L1表示均保留车轮的初始L₁扭矩分配。

一旦已经在所述车辆的一侧确定了最终L₂扭矩分配，则在步骤S904中，控制单元130检查是否已经处理了车辆100两侧的扭矩分配。如果是这样，则所述过程进行到步骤S707，并且控制单元130控制电动车辆100以将最终L₂扭矩分配施加到车轮101、102、103、104。

另一方面，如果尚未处理另一侧，则在步骤S905中，控制单元130检查车辆100的另一侧车轮的标记的状态，以查看另一侧的任何车轮是否都饱和。如果另一侧的任何车轮都饱和，则控制单元130返回步骤S901，并重复设置车辆另一侧的L₂扭矩分配的过程。如果另一侧的车轮均未饱和，则控制单元130保持车辆那一侧的初始L₁扭矩分配，并且如前地继续到步骤S707。

诸如图9所阐释的方法可用于将过剩的扭矩从饱和车轮再分配给车辆同一侧具有备用扭矩容量的其他车轮，从而仍可实现总车轮扭矩需求。

现在参考图10，根据本发明的实施例示意性地阐释了用于控制电动车辆的控制单元的结构。图10所示的图旨在传达对设备内信息流以及所执行操作的理解。应当理解，图10所示的结构仅出于说明目的而提供，并且不应解释为暗示特定的物理布局或物理组件之间的功能分离。例如，图10所示的某些元件可以用硬件实现，而其他元件可以用软件实现。

在本实施例中，所述设备被配置为接收总扭矩需求T_w,tot和转向角δ形式的控制输入1000，以及来自传感器系统1010的传感器输入。在本实施例中，传感器输入包括后轮偏离角β_r、车辆速度V、横向加速度a_y、纵向加速度a_x和所测得的偏航率r。在其他实施例中，取决于用于计算基准偏航力矩的方法和所需的参数，可以提供不同的传感器输入。所述设备进一步包括基准偏航率设置单元1020，基准偏航率设置单元1020被配置为基于转向角δ和车辆速度V设置来基准偏航率r_ref，并根据已获得的后轮偏离角β_r进行调整。

所述装置进一步包括基准偏航力矩设置单元1030，基准偏航力矩设置单元1030被配置为基于基准偏航率r_ref和所测量的偏航率r之间的误差和总车轮扭矩需求T_w,tot，根据基准偏航率r_ref来设置基准偏航力矩M_z。在本实施例中，基准偏航力矩设置单元1030包括反馈加前馈偏航率跟踪控制器1031，反馈加前馈偏航率跟踪控制器1031被配置为接收包括车辆速度V、纵向加速度a_x和转向角δ的前馈输入。在其他实施例中，可以仅使用反馈控制而不是如本实施例中那样使用反馈和前馈控制来设置基准偏航力矩。可以根据所选择的控制算法来选择输入参数。

所述装置进一步包括车辆控制单元1040，车辆控制单元1040被配置将扭矩分配到车辆100的不同车轮，并且车辆控制单元1050控制电动车辆100以将所确定的扭矩分配施加到多个车轮101、102、103、104。

尽管本发明的实施例是关于电动车辆描述的，但是应当理解，本文公开的原理可以容易地应用于能够控制施加到不同车轮的扭矩水平的其他类型的车辆，例如使用汽油、柴油、LPG(液化石油气)或混合动力系统的车辆。

尽管本文已经参考附图描述了本发明的某些实施例，但是应当理解，在不脱离所附权利要求所限定的本发明的范围的情况下，可以进行许多变化和修改。