电动车辆的速度限制制造技术

本发明专利技术提供用于控制具有电动驱动器的车辆的速度的控制器和方法。在一个实施例中，一种方法涉及确定在底面上行进的车辆的稳态平均扭矩以及加速或减速期间的扭矩。基于稳态平均扭矩、加速或减速期间的扭矩、车辆与有效负载的重量、所测得的由车辆的电动驱动器产生的再生电流、车辆与有效负载的重量、施加到接地部件的扭矩、车辆的加速度以及车辆的速度，车辆的速度得到控制，其中车辆的电动驱动器向车辆的至少一个接地部件施加扭矩以便在地面上行进。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及控制电动车辆，尤其涉及控制和限制电动车辆速度。
技术介绍
已知各种各样的用于运送人的运输装置和方法。通常，此类运输装置依赖于静 态稳定性并且在对于底面放置它们的接地构件的所有预见状况下针对稳定性而设 计。例如，作用于汽车重心的重力矢量在车轮的各接地点之间穿过并且汽车的悬架 将所有车轮一直保持在地面上从而使得汽车稳定。尽管如此，仍然存在使稳定的运输装置变为不稳定的状况(例如，增速和急转弯)。也称为平衡运输装置的动态稳定运输装置是一种具有控制系统的运输装置，该 控制系统在运输装置运行时有效地维持运输装置的稳定性。控制系统通过不断地感 测运输装置的方向、确定维持稳定所必要的校正动作、以及命令车轮马达做出校正 动作来维持运输装置的稳定性。如果运输装置丧失维持稳定的能力，比如由于组件 失效或缺少足够动力，则驾驶者可能经历突然失去平衡。对于维持稳定轨迹的车辆，转向控制和对车辆前行的控制之间的耦合并不 是所关注的问题。在典型路况下，依靠在整个转弯过程中车轮与地面接触来维 持稳定性。然而，在平衡运输装置中，施加到一个或多个车轮的任何扭矩影响运输装置的稳定性。转向和平衡控制机构之间的耦合是美国专利No. 6789640 的一个主题，该专利通过引用结合于此。专利技术概述在一个方面，本专利技术以用于控制具有电动驱动器的车辆的速度的计算机化方法 为特征。该方法涉及确定在底面上行进的车辆的稳态平均扭矩以及加速与减速期间 的扭矩。该方法还涉及基于稳态平均扭矩、加速与减速期间的扭矩、所测得的由车 辆的电动驱动器产生的致动器电流来控制车辆速度，其中车辆的电动驱动器向车辆5的至少一个接地部件施加扭矩以便在底面上行进。控制车辆速度还基于车辆与有效 负载的重量、向接地部件施加的扭矩、车辆的加速度以及车辆的速度来控制。在一些实施例中，控制车辆速度涉及确定加速补偿平均电流。在一些实施例中， 控制车辆速度涉及确定使车辆加速或减速所需的致动器电流量。在一些实施例中， 基于车辆的速度和底面的斜率来确定使车辆加速或减速所需的致动器电流量。在一 些实施例中，确定加速补偿平均电流涉及从所测量的车辆致动器电流中减去由加速 或减速所产生的致动器电流。在一些实施例中，车辆是具有通过调制车辆的俯仰(pitch)组件来控制的最大 车辆允许速度的动态稳定运输装置。在一些实施例中，俯仰控制器基于加速补偿平 均电流来调制最大车辆允许速度。在一些实施例中，该方法还涉及如果再生电流增 大则减小车辆的最大允许速度。在一些实施例中，该方法还涉及如果再生电流减小 则增大车辆的最大允许速度。在一些实施例中，至少主要通过操作电动驱动器来实 现车辆的加速与减速。在一些实施例中，当所测得的电流超过总电流阈值时控制车 辆的速度。在一些实施例中，总电流阈值以用户的经验水平为基础。在一些实施例 中，车辆是静态稳定运输装置。在一些实施例中，车辆与有效负载的重量是估值。 在一些实施例中，车辆与有效负载的重量是测量值。在另一方面，本专利技术以用于控制具有电动驱动器的车辆的速度的控制器为特征。该控制器包括确定在底面上行进的车辆的稳态平均扭矩以及加速与减速期间的扭矩的扭矩模块。该控制器还包括从扭矩模块接收稳态平均扭矩和加速与减速期间的扭矩并输出期望车辆速度命令(例如俯仰角)的速度模块。期望俯仰角基于稳态平均扭矩、加速与减速期间的扭矩、车辆与有效负载的重量、所测得的由车辆的电动驱动器产生的电流、由电动驱动器所施加的扭矩以及车辆的速度，其中车辆的电 动驱动器向车辆的至少一个接地部件施加扭矩以便在底面上行进。在一些实施例中，当加速补偿平均电流低于闳值时控制器控制车辆的速度。在 一些实施例中，控制器包括用于控制车辆俯仰的俯仰控制器模块以基于车辆速度命 令(例如期望俯仰角)来调制车辆速度。在又一方面，本专利技术以具有电动驱动器的车辆为特征。车辆包括支承有效负载 的平台。车辆还包括耦合到平台的接地模块，该接地模块包括用于在底面上行进的 至少一个接地部件。车辆还包括用于向至少一个接地部件施加扭矩的电动驱动器。 车辆还包括用于向电动驱动器供电的电源。车辆还包括基于车辆与有效负载的重量 和底面的斜率来限制接地部件的速度的控制器。在一些实施例中，车辆包括确定车辆的稳态平均扭矩和加速与减速期间的扭矩 的扭矩模块。在一些实施例中，车辆包括速度模块，该速度模块基于稳态平均扭矩、 加速与减速期间的扭矩、所测得的由电动驱动器产生的电流、车辆与有效负载的重 量、由电动驱动器所施加的扭矩以及车辆的速度来输出期望车辆速度命令。在一些实施例中，车辆包括基于车辆速度命令控制车辆速度的速度控制器。在 一些实施例中，在车辆中，车辆速度命令是车辆的期望俯仰角，并且速度控制器是 基于期望俯仰角来控制车辆俯仰以控制车辆速度的俯仰控制器。在一些实施例中， 车辆是动态稳定运输装置并且最大车辆允许速度通过调制车辆的俯仰组件来控制。附图简述根据附图并参考以下详细描述将更容易地理解本专利技术的上述特征，在附图中 附图说明图1是如美国专利No. 6302230所详细描述的运输装置的示意图，本专利技术可有 利地对其应用。图2是针对本专利技术的说明性实施例的用于动态地控制车辆在前后平面中的稳 定性的控制回路的框图。图3是示出根据本专利技术的说明性实施例的传感器、动力和控制的框图。图4示出显示对其可有利地应用本专利技术的系统体系结构中的横摆(yaw)命令 的基本输入与输出的框图。图5A示出用于控制对根据本专利技术实施例的个人运输装置的输入的把手倾斜 (handlebar lean)设备。图5B示出控制杆挠曲耦合到接地模块的用于控制对根据本专利技术实施例的个人 运输装置的输入的把手倾斜设备。图5C示出具有分开把手的用于控制对根据本专利技术实施例的个人运输装置的输 入的又一把手倾斜设备。图5D示出用于控制对根据本专利技术实施例的个人运输装置的输入的旋转把手设备。图6是根据本专利技术实施例的用于组合横摆输入和侧倾(roll)信息的混频器块 的框图。图7示出根据本专利技术实施例的个人运输装置。图8示出根据本专利技术各个实施例的横摆控制系统的示意性框图。图9示出根据本专利技术实施例的指令横摆与把手倾角的函数关系。图10是根据本专利技术实施例的把手倾斜枢轴的分解图。图11示出根据本专利技术实施例的用于向把手提供关于把手倾斜枢轴的定心扭矩的恒应力扭转衬套的视图。图12是根据本专利技术实施例的供人类运输装置使用的数字水准仪的俯视图。 图13A是压板被去除的个人运输装置的平台的俯视图，其指示根据本专利技术各个实施例的踏力压力传感器的放置。图13B示出本专利技术实施例中用于检测驾驶者左右脚的放置的两个踏板。 图14是具有刚性车轮的理想化平衡运输装置在平面上匀速运动的示意图。 图15是提供驱动器接口组件的细节的框图。图16是根据本专利技术实施例的平衡和正常运动期间的车轮马达控制的示意图。图17示出示例性平衡运输装置的各种速度限制参数之间的关系。图18A是理想化车轮沿零斜率的表面匀速运动的示意图。图18B是理想化车轮沿负斜率的表面匀速运动的示意图。图19是本专利技术实施例的动力驱动器模块的框图。图20是根据本专利技术说明性实施例的马达的电动模型。图21是根据本专利技术实施例的具有负载的串联电池的电路图。图22是示出根据本专利技术说明性实施例的用于估计电池参数的方法的流本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于控制具有电动驱动器的车辆的速度的方法，所述方法包括：　确定在底面上行进的所述车辆的稳态平均扭矩和加速或减速期间的扭矩；以及　基于以下控制所述车辆的速度：　所述稳态平均扭矩；　所述车辆加速或减速期间的所述扭矩； 　所测得的由所述车辆的电动驱动器产生的致动器电流，所述电动驱动器向所述车辆的至少一个接地部件施加扭矩以便在所述底面上行进；　所述车辆与有效负载的重量；　施加到所述接地部件的所述扭矩；　所述车辆的加速度；以及　所 述车辆的速度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：JM史蒂文斯，D鲁宾逊，
申请(专利权)人：塞格威股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]