用于车辆后轮的车辆运动学控制系统技术方案

用于车辆的车辆运动学控制电路(100)通过有限角度范围调整车辆的一个或多个后轮(104)的轨道，使用机械连接到至少一个后轮的电发动机(102)。发动机有独立操作的至少两组相绕组(120a、120b)，每组包括至少两个相绕组(122)，每组连接到由微控制器(136)控制的发动机电桥(126)。在正常使用中，微控制器生成向连接到该电桥的相绕组的组施加合适PWM调制电压波形来以第一方式驱动发动机转子从而主动使后轮转向的发动机控制信号。故障检测电路(138)监控一个微控制器、发动机电桥驱动器电路和两组相绕组的操作以检测故障状况，在检测到故障状况的情况下使无故障发动机电桥和相关联的无故障相绕组的组中的一者被操作来以不同的第二方式驱动发动机转子。

Vehicle Kinematics Control System for Rear Wheel of Vehicle

The vehicle kinematics control circuit (100) for a vehicle adjusts the track of one or more rear wheels (104) of the vehicle in a limited angle range, and is mechanically connected to an electric motor (102) with at least one rear wheel. The engine has at least two sets of phase windings (120a, 120b) operated independently, each consisting of at least two phase windings (122), each connected to an engine bridge (126) controlled by a microcontroller (136). In normal use, the microcontroller generates an engine control signal that actively steers the rear wheel by applying a suitable PWM modulation voltage waveform to the phase windings connected to the bridge to drive the engine rotor in the first way. The fault detection circuit (138) monitors the operation of a microcontroller, an engine bridge driver circuit and two pairs of phase windings to detect the fault condition. When the fault condition is detected, one of the fault-free engine bridges and the associated fault-free phase windings is operated to drive the engine rotor in a different second way.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于车辆后轮的车辆运动学控制系统本专利技术涉及一种车辆运动学控制系统，其包括可操作以变更前轮转向车辆的至少一个后轮的轨道的电发动机。大多数道路行驶车辆，特别是客车、厢型车、货车、卡车、公共汽车等，通常由司机操作方向盘以使车辆的前轮转弯来转向。转弯的意思是改变前轮的轨道。另外，提供车辆后轮的转向的附加量结合前轮的转向来改进车辆运动学是已知的。主动运动学控制允许车辆的两个后轮的轨道都被主动地并且各个轮相互独立地调控，因此保证高转向精度。因此，这可以被用来例如在泊车、低速驱动和处于城市交通时改进敏捷性和操控性。这是通过使后轮反向转向来实现的。同时，车辆的转弯圆被减小。另一方面，后轮的同相转向可以被用于使处于高速的车辆稳定，尤其是在避让和车道变换操纵期间。附加后轮转向的优势在诸如跑车或超级跑车之类的高性能车辆中尤为明显，其中在车道变换期间车辆在高速的稳定性可以被优化而同时在低速的操纵性可以被优化。后轮的转弯是通过相对车辆底盘改变后轮的轨道来实现的，并且这可以通过将后轮毂组件的系杆(trackrod)附接到齿条与齿轮变速箱的轴向可运动齿条的端部来方便地实现，变速箱的齿轮由电发动机驱动。发动机控制器向发动机提供驱动信号，需要该驱动信号来实现齿条的期望位置以及因此实现后轮的期望轨道。为了方便，发动机的中心位置可以被限定为后轮轨道正前方的位置。两个后轮可以使用单个发动机而被一起转弯，或者可以存在为每个后轮提供的发动机。一般地，车辆会有单对后轮，虽然可以为诸如过长卡车之类的较大车辆提供多于一对后轮。当发动机失灵，后轮轨道处于偏心位置，即两个后轮与底盘主轴线不在一条线上时，可能会出现问题。这是一个低风险的失灵，因为可能来自后轮的转向角度一般远低于可被施加到前轮的转向角度，也许最多偏离正前方3度，这允许司机通过向前轮增加多一点或少一点转向角度来补偿这一失灵。然而，任何故障都可能对司机造成不寻常的感觉，因为车辆沿着道路偏斜，仿佛其处于过度转向或转向不足的永久状态中。如果发动机快速且随意地运动，对司机来说也是令人分心的并且造成车辆操控信心降低。本专利技术的目标是改善以上概述的问题。根据本专利技术的第一方面，用于车辆的车辆运动学控制电路，使用的电路通过有限角度范围调整车辆的一个或多个后轮的轨道，其中该电路包括：电发动机，使用的电发动机被机械地连接到车辆的至少一个后轮，使得发动机的转子的角运动引起后轮的轨道的角度改变，该发动机包括定子和转子以及独立可操作的至少两组相绕组，每组包括至少两个相绕组，包括至少两个发动机电桥的发动机电桥驱动器电路，该发动机电桥中的第一个被连接到相绕组的组中的一组，以及第二发动机电桥被连接到相绕组的组中不同的一组，以及一个或多个微控制器，每个微控制器生成发动机控制信号用于供应到至少一个相关联的发动机电桥，其中在正常操作中，该微控制器中的至少一个微控制器生成发动机控制信号，发动机控制信号被依次传递到至少一个相关联的发动机电桥以将合适的PWM调制电压波形施加到被连接到该电桥的相绕组的组来以第一方式驱动发动机的转子从而主动地使后轮转向，以及特征在于进一步包括：故障检测电路，该故障检测电路监控至少一个微控制器、发动机电桥驱动器电路以及至少两组相绕组的操作，从而检测故障情况，其中在检测到故障状况的情况下，该电路适应于使无故障的电发动机电桥中的一个和相关联的无故障的相绕组的组被操作来以不同的第二方式驱动发动机的转子。(一个或多个)微控制器、发动机电桥和绕组的组可以被布置为形成至少两个通道，每个通道包括一个微处理器、一个电桥和一组相绕组。如果只提供一个微处理器的话，两个通道可以共享共同的微控制器，或者可以具有它们自己的微处理器。当在一个通道检测到故障时，另一个通道可以以故障模式使用。当然，在一个通道中的部件可以和另一个通道的部件组合来产生新的无故障通道以在故障情况中使用，诸如当来自不同通道的一个微控制器和一个电桥都处于故障时。以第一方式驱动发动机的转子的意思是，发动机相绕组中流动的、使用合适的PWM调制电压波形生成的电流使得发动机的转子以固定的速度运动或者运动到由微控制器确定的固定的绝对位置来提供一定程度的主动后轮转向来帮助司机。在故障情况中以不同的第二方式驱动发动机的意思可以是，发动机转子被保持或被钳位在适当位置或者运动受到阻尼，其中后轮不再被主动转向。特别是电路可以被布置为在故障模式期间将发动机转子钳位在适当位置以防止不想要的后轮转向运动。这在后文被称为发动机的钳位，并且可以通过在围绕两个发动机相的环中使DC电流经过来实现。在替代方式中，电路可以在进入故障模式时向无故障相施加电流，该电流使得后轮被驱动到诸如正前方位置之类的预定轨道位置。在该模式中，可以施加PWM电压波形以驱动发动机直到到达预先确定的车轮轨道为止，在此之后PWM波形被停止。因此，在将发动机驱动到预定位置之后，电路可以通过使适合的DC电流经过两个相来将发动机钳位在该位置。在另一个布置中，当被以第二故障操作模式驱动时，发动机的转子的运动可以受到阻尼，而不是初始地将后轮驱动到预先确定的位置或者使用DC电压进行钳位。为提供阻尼，两个或更多个相绕组可以被短路在一起以形成闭环。在车辆被驱动时，阻尼可以允许后轮由于作用于其上的力而被动引起的一些运动，但是后轮不被主动转向而是通过阻尼来主动抵抗转向。本领域技术人员将理解如何配置微控制器来在第一(正常)驱动模式和第二(故障)模式期间为电发动机提供适合的发动机位置控制。每组相绕组可以包括可以星型或者三角型连接的三个或更多个相绕组。每组可以完全独立于另一组，比如具有自己单独的星点。因此，可以没有电流从一组相流入另一组相。在正常使用期间，这两组可以被连接作为单个较大的电桥和相绕组的组。比如，如果两组都包括三相电桥和三个相绕组，它们就可以在正常驱动中作为六相电桥和单组六相相绕组操作。为了实现这个，这两组可以被连接在共同的星点处，使得在正常操作期间可以作为单组连接相来被驱动，在进入故障模式时一组独立于其他组而被驱动。可以提供正常情况下被闭合的隔离开关，使得在正常操作期间这两组正常地互相连接，当检测到故障时开关被断开以允许一组能够完全独立于另一组而被驱动。通过给发动机提供独立的两组相绕组以及一对发动机电桥驱动器，即使当已经在相绕组或者相关联的电桥或微控制器中的一个的操作中检测到故障时发动机转子的运动也能通过使用另一组相绕组和相关联的电桥来控制以使转子受到阻尼或钳位转子。两个相绕组的组提供一些内建冗余，使得随着单点失灵之后，一个发动机电桥将仍是有功能的，即能够给发动机的运动创造一些阻尼，其帮助防止发动机以及因此后轮轨道的快速、不受控制的运动。在正常使用中，两组绕组以及对应的电桥驱动器电路可以被操作以驱动发动机，使得两者协同工作。这是有益的，因为必须在每个相绕组中流动的电流将是如果只有一个被驱动时所需要的电流的一半，所以每个相绕组中的电流相对较低。在这一布置中，在一组相绕组或者相关联的驱动器或微控制器检测到故障的情况下，系统被布置为停止使用与该故障相关联的一组同时另一组被用来使发动机的运动受到阻尼或者钳位转子。在替代方式中，在正常操作期间，一组相被用来驱动发动机，同时另一组相被保持在不对发动机提供驱动的停用状态，在检测到影响发动机驱本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于车辆的车辆运动学控制电路，使用的电路通过有限角度范围调整所述车辆的一个或多个后轮的轨道，其中所述电路包括：电发动机，使用的电发动机被机械连接到所述车辆的至少一个后轮，使得所述发动机的转子的角运动引起所述后轮的所述轨道的角度变化，所述发动机包括定子和转子以及独立可操作的至少两组相绕组，每组相绕组包括至少两个相绕组，发动机电桥驱动器电路，所述发动机电桥驱动器电路包括至少两个发动机电桥，所述发动机电桥中的第一个发动机电桥被连接到相绕组的组中的一组，以及第二发动机电桥被连接到相绕组的组中不同的组，以及一个或多个微控制器，每个微控制器生成用于供应到至少一个相关联的发动机电桥的发动机控制信号，其中在正常操作中，所述微控制器中的至少一个微控制器生成被依次传递至所述至少一个相关联的发动机电桥的发动机控制信号以对连接到该电桥的一组相绕组施加合适的PWM调制电压波形，从而以第一方式驱动所述发动机的所述转子，从而主动地使所述后轮转向，并且其特征在于，其进一步包括：故障检测电路，所述故障检测电路监控所述至少一个微控制器、所述发动机电桥驱动器电路和所述至少两组相绕组的操作，从而检测故障状况，其中在检测到故障状况的情况下，所述电路适应于使得无故障的发动机电桥和相关联的无故障的相绕组的组中的一个操作来以不同的第二方式驱动所述发动机的所述转子。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.05.04 GB 1607816.41.一种用于车辆的车辆运动学控制电路，使用的电路通过有限角度范围调整所述车辆的一个或多个后轮的轨道，其中所述电路包括：电发动机，使用的电发动机被机械连接到所述车辆的至少一个后轮，使得所述发动机的转子的角运动引起所述后轮的所述轨道的角度变化，所述发动机包括定子和转子以及独立可操作的至少两组相绕组，每组相绕组包括至少两个相绕组，发动机电桥驱动器电路，所述发动机电桥驱动器电路包括至少两个发动机电桥，所述发动机电桥中的第一个发动机电桥被连接到相绕组的组中的一组，以及第二发动机电桥被连接到相绕组的组中不同的组，以及一个或多个微控制器，每个微控制器生成用于供应到至少一个相关联的发动机电桥的发动机控制信号，其中在正常操作中，所述微控制器中的至少一个微控制器生成被依次传递至所述至少一个相关联的发动机电桥的发动机控制信号以对连接到该电桥的一组相绕组施加合适的PWM调制电压波形，从而以第一方式驱动所述发动机的所述转子，从而主动地使所述后轮转向，并且其特征在于，其进一步包括：故障检测电路，所述故障检测电路监控所述至少一个微控制器、所述发动机电桥驱动器电路和所述至少两组相绕组的操作，从而检测故障状况，其中在检测到故障状况的情况下，所述电路适应于使得无故障的发动机电桥和相关联的无故障的相绕组的组中的一个操作来以不同的第二方式驱动所述发动机的所述转子。2.根据权利要求1所述的车辆运动学控制电路，被布置为在故障状况的情况下以所述第二方式驱动所述转子的无故障电桥和相绕组，从而将所述发动机转子钳位在适当位置以防止不想要的运动。3.根据权利要求1或2所述的车辆运动学控制电路，被布置为在故障状况的情况下通过初始地对无故障相施加PWM电压波形来以所述第二方式驱动所述转子的无故障电桥和相绕组，使得所述后轮被驱动到诸如正前方位置的预定轨道位置。4.根据权利要求1所述的车辆运动学控制电路，被布置为在故障状况的情况下以所述第二方式驱动所述转子的无故障电桥和相绕组，从而使所述后轮的不想要的运动受到阻尼。5.根据权利要求1所述的车辆运动学控制电路，其中两组绕组和对应的电桥驱动器被操作以驱动所述发动机，使得二者协同工作，以及在一组相绕组或者相关联的驱动器或微控制器被检测到故障的情况下，系统被布置为停止使用与所述故障相关联的一组，同时另一组被用来使所述发动机的运动受到阻尼。6.根据权利要求1-4中任一项所述的车辆运动学控制电路，其中在正常操作期间，一组相被用来驱动所述发动机同时另一组相被保持在不提供对所述发动机的驱动的停用状态，在检测到影响所述发动机的驱动的故障的情况下，另一组绕组可操作以提供阻尼。7.根据前述权利要求中任一项所述的车辆运动学控制电路，还包括附加控制电路，在故障状态中所述附加控制电路提供所需要的信号用于另一(无故障的)电桥驱动器/相的电桥开关的操作。8.根据权利要求7所述的车辆运动学控制电路，其中所述附加控制电路向另一(无故障的)电桥驱动器...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·科克汉姆，
申请(专利权)人：TRW有限公司，
类型：发明
国别省市：英国,GB