專利名稱：用于機(jī)動(dòng)車輛的控制器和控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于機(jī)動(dòng)車輛的一種控制器和一種控制方法，并且特別地涉及至少具有左輪和右輪的機(jī)動(dòng)車輛的控制，該左輪被左馬達(dá)驅(qū)動(dòng)并且該右輪被右馬達(dá)驅(qū)動(dòng)。根據(jù)這種機(jī)動(dòng)車輛，通常通過(guò)沿著相同方向驅(qū)動(dòng)左馬達(dá)和右馬達(dá)而實(shí)現(xiàn)車輛的線性運(yùn)動(dòng)，而通常通過(guò)沿著相反方向驅(qū)動(dòng)左馬達(dá)和右馬達(dá)而實(shí)現(xiàn)車輛的自旋(spinning)。這種機(jī)動(dòng)車輛的一個(gè)典型的示例是電動(dòng)輪椅。
背景技術(shù)：
通常利用能夠被獨(dú)立地驅(qū)動(dòng)的左輪和右輪實(shí)現(xiàn)機(jī)動(dòng)車輛例如電動(dòng)輪椅的運(yùn)動(dòng)。車輛的基本上向前的和反向的運(yùn)動(dòng)是通過(guò)沿著相同方向驅(qū)動(dòng)左輪和右輪而產(chǎn)生的，而車輛的轉(zhuǎn)彎是通過(guò)以不同的速度驅(qū)動(dòng)左輪和右輪而實(shí)現(xiàn)的。實(shí)際上甚至可以通過(guò)沿著相反方向驅(qū)動(dòng)左輪和右輪而在無(wú)顯著線性運(yùn)動(dòng)的情況下使得車輛自旋。利用被連接到每一個(gè)輪子的馬達(dá)例如電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)動(dòng)車輛的這種左輪和右輪是已知的。通常提供控制電路響應(yīng)于來(lái)自用戶接口(例如操縱桿)的命令信號(hào)并且使得適當(dāng)?shù)碾妷罕皇┘拥矫恳粋€(gè)馬達(dá)以引起用戶請(qǐng)求的運(yùn)動(dòng)。進(jìn)一步已知的是，電動(dòng)機(jī)的性能，特別地它用以引起相關(guān)聯(lián)的輪子旋轉(zhuǎn)的速度，不僅依賴于被施加到馬達(dá)的電壓，而且還依賴于該馬達(dá)所經(jīng)受的負(fù)載。當(dāng)負(fù)載增加時(shí)，例如當(dāng)車輛正在爬坡時(shí)，對(duì)于給定的電源電壓而言，增加的負(fù)載將引起馬達(dá)更加緩慢地轉(zhuǎn)彎。為了抵消這種效果，已知的是使得機(jī)動(dòng)車輛例如電動(dòng)輪椅包括實(shí)現(xiàn)被稱作頂補(bǔ)償?shù)募夹g(shù)的馬達(dá)控制電路。根據(jù)這項(xiàng)技術(shù)，該馬達(dá)控制電路在它們的瞬時(shí)電壓和電流消耗方面監(jiān)視左和右馬達(dá)。據(jù)此，馬達(dá)控制電路能夠確定馬達(dá)速度(主要地根據(jù)所施加的電樞電壓確定)和馬達(dá)扭矩(主要地根據(jù)電樞電流確定)。馬達(dá)控制電路然后能夠識(shí)別其中由于電樞電流的增加而在馬達(dá)上的負(fù)載增加(導(dǎo)致更高的馬達(dá)扭矩)的狀況。能夠根據(jù)等式
=‘廣(ImXRJ)
估計(jì)真實(shí)馬達(dá)速度，其中kemf是反電動(dòng)勢(shì)常數(shù)、Vm是被施加到馬達(dá)的電壓、Im是馬達(dá)汲取的電流并且凡是馬達(dá)繞組(電樞)的電阻。在這個(gè)真實(shí)馬達(dá)速度和請(qǐng)求的馬達(dá)速度之間的差異然后被計(jì)算并且校正被應(yīng)用，從而例如當(dāng)真實(shí)馬達(dá)速度由于負(fù)載的增加而下降時(shí)， 馬達(dá)控制電路通過(guò)增加被供應(yīng)到該馬達(dá)的電壓而進(jìn)行補(bǔ)償以維持請(qǐng)求的速度。然而，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)基于這種補(bǔ)償?shù)姆答仚C(jī)制能夠使得機(jī)動(dòng)車輛例如電動(dòng)輪椅當(dāng)轉(zhuǎn)彎時(shí)是相當(dāng)不穩(wěn)定的。當(dāng)車輛是前輪驅(qū)動(dòng)車輛時(shí)，這個(gè)效果是特別非常明顯的，如對(duì)于電動(dòng)輪椅而言經(jīng)常是這種情形。對(duì)于前輪驅(qū)動(dòng)車輛的這種轉(zhuǎn)彎不穩(wěn)定性的原因在于以下事實(shí)，即， 前輪驅(qū)動(dòng)車輛的質(zhì)量(主要地由用戶的重量和為車輛供以動(dòng)力的重載電池的重量構(gòu)成)的尾隨中心(trailing centre)引起在內(nèi)側(cè)輪上的驅(qū)動(dòng)扭矩增加，并且因此減速。這具有以下效果，即，在用戶沒(méi)有請(qǐng)求轉(zhuǎn)彎半徑的這種改變的情況下，車輛的轉(zhuǎn)彎半徑降低。更加緊湊的轉(zhuǎn)彎半徑導(dǎo)致作用于車輛上的更高的向心力(因?yàn)橄蛐牧εc轉(zhuǎn)彎半徑成反比)并且這進(jìn)一步增加了在內(nèi)側(cè)輪上的驅(qū)動(dòng)扭矩，導(dǎo)致甚至更為緊湊的轉(zhuǎn)彎半徑。因此產(chǎn)生了真正的惡性循環(huán)，對(duì)于車輛的用戶而言，這能夠具有嚴(yán)重的后果。應(yīng)該指出，這個(gè)轉(zhuǎn)彎不穩(wěn)定性問(wèn)題在實(shí)踐中還影響到直線行駛。雖然車輛的用戶可能試圖直線行駛，但是將總是存在小的向左或者向右偏離(相應(yīng)于非常大的轉(zhuǎn)彎半徑)并且轉(zhuǎn)彎方向中的任何小的偏移(還被稱作自旋需求)將引起具有正反饋的更為緊湊的轉(zhuǎn)彎。 用戶必須以人工方式補(bǔ)償并且一直地努力保持車輛直線行駛。所產(chǎn)生的“魚尾狀左右擺動(dòng) (fish tai 1 ing)”對(duì)于用戶而言是一種不理想的現(xiàn)象。當(dāng)在弧面上行駛時(shí)，對(duì)于前輪車輛而言也產(chǎn)生了相關(guān)的問(wèn)題。在前輪后面的、車輛的質(zhì)量中心的位置引起上坡輪子負(fù)載增加，并且因此減速，旋轉(zhuǎn)車輛上坡。對(duì)于實(shí)現(xiàn)“門整形(gate shaping)算法”的前輪驅(qū)動(dòng)輪椅而言，這個(gè)效果(被稱作“弧面轉(zhuǎn)向”)能夠是特別地有問(wèn)題的，因?yàn)楫?dāng)自旋需求增加時(shí)，這趨向于減緩輪椅，并且因此對(duì)于尋求避免這個(gè)轉(zhuǎn)向效果的用戶而言，可得到僅僅小的校正窗口。能夠在由美國(guó)紐約的Curtis Instruments公司制作的“enAble40 Powerchair Control System (enAble40動(dòng)力椅控制系統(tǒng))”手冊(cè)中；在美國(guó)專利5，033，000和5，307， 888中；和在美國(guó)專利申請(qǐng)公開(kāi)2010/0007299A1中找到關(guān)于本發(fā)明的一些背景技術(shù)信息。相應(yīng)地，提供一種用于控制這種機(jī)動(dòng)車輛的、改進(jìn)的技術(shù)將是令人期望的。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)第一方面，本發(fā)明提供一種用于至少具有左輪和右輪的機(jī)動(dòng)車輛的控制器， 所述左輪被左馬達(dá)驅(qū)動(dòng)并且所述右輪被右馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，該控制器被布置成從機(jī)動(dòng)車輛的用戶輸入設(shè)備接收控制信號(hào)，該控制器包括馬達(dá)監(jiān)視電路，該馬達(dá)監(jiān)視電路被配置為監(jiān)視分別地來(lái)自所述左馬達(dá)和所述右馬達(dá)的輸出信號(hào)，并且依賴于所述輸出信號(hào)檢測(cè)在所述左馬達(dá)和所述右馬達(dá)之間的加載失衡；和馬達(dá)控制電路，該馬達(dá)控制電路被配置為在檢測(cè)到所述加載失衡時(shí)對(duì)所述左馬達(dá)和所述右馬達(dá)中的較輕地加載的馬達(dá)應(yīng)用減慢校正(slowing correction)。根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)，一種用于機(jī)動(dòng)車輛的控制器包括監(jiān)視來(lái)自每一個(gè)馬達(dá)的輸出信號(hào)并且依賴于那些輸出信號(hào)能夠檢測(cè)在馬達(dá)之間的加載失衡的發(fā)生的馬達(dá)監(jiān)視電路。當(dāng)檢測(cè)到這種加載失衡時(shí)，馬達(dá)控制電路然后向兩個(gè)馬達(dá)中的較輕地加載的馬達(dá)應(yīng)用減慢校正。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，馬達(dá)中的、比另一個(gè)被更大地加載的一個(gè)馬達(dá)的檢測(cè)將通常通過(guò)對(duì)于該被更大地加載的馬達(dá)增加電力而作出響應(yīng)。這是由于以下事實(shí)，即，每一個(gè)馬達(dá)通常被單獨(dú)地監(jiān)視并且依賴于它的自身加載狀況而將校正應(yīng)用于每一個(gè)馬達(dá)。例如在電動(dòng)輪椅的情形中，增加在一個(gè)馬達(dá)上的負(fù)載將導(dǎo)致更高的電壓被施加到該馬達(dá)，從而尋求匹配它的真實(shí)速度輸出與用戶請(qǐng)求的速度輸出。然而，本發(fā)明的發(fā)明人意識(shí)到，利用這個(gè)已知方案，上述控制問(wèn)題(例如轉(zhuǎn)彎不穩(wěn)定性和弧面轉(zhuǎn)向)不能被完全地解決，并且已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，由于提供馬達(dá)控制電路而顯著地改進(jìn)了這種機(jī)動(dòng)車輛的可控性，該馬達(dá)控制電路被配置為監(jiān)視兩個(gè)馬達(dá)并且當(dāng)檢測(cè)到加載失衡時(shí)向被較輕地加載的馬達(dá)應(yīng)用減慢校正。存在其中馬達(dá)控制電路能夠確定適當(dāng)?shù)臏p慢校正的多種方式，但是在一個(gè)實(shí)施例中，所述控制信號(hào)確定機(jī)動(dòng)車輛的需求轉(zhuǎn)彎半徑并且所述馬達(dá)控制電路被配置為應(yīng)用所述減慢校正以保持所述需求轉(zhuǎn)彎半徑。將會(huì)理解，來(lái)自機(jī)動(dòng)車輛的用戶輸入設(shè)備的控制信號(hào)將確定用戶希望機(jī)動(dòng)車輛采取的需求轉(zhuǎn)彎半徑。當(dāng)然，當(dāng)用戶希望直線行進(jìn)時(shí)，這個(gè)需求轉(zhuǎn)彎半徑能夠是極大的。通過(guò)當(dāng)在左和右馬達(dá)之間發(fā)生加載失衡時(shí)確定減慢校正從而保持需求轉(zhuǎn)彎半徑，機(jī)動(dòng)車輛的控制特性得以改進(jìn)，因?yàn)檐囕v以更加準(zhǔn)確地反映用戶的希望的方式而響應(yīng)于用戶命令。存在其中能夠?qū)⒖刂菩盘?hào)轉(zhuǎn)換成機(jī)動(dòng)車輛的運(yùn)動(dòng)的各種方式，但是在實(shí)施例中所述控制信號(hào)確定左馬達(dá)需求速度和右馬達(dá)需求速度，所述左馬達(dá)依賴于所述左馬達(dá)需求速度受到控制并且所述右馬達(dá)依賴于所述右馬達(dá)需求速度受到控制。因此通過(guò)分別地為左和右馬達(dá)中的每一個(gè)建立需求速度，可以只是依賴于它們相應(yīng)的需求速度而控制左和右馬達(dá)。在一個(gè)實(shí)施例中，馬達(dá)控制電路被配置為通過(guò)降低所述左馬達(dá)需求速度和所述右馬達(dá)需求速度之一而應(yīng)用所述減慢校正。因此，可以通過(guò)降低相應(yīng)于被較輕地加載的馬達(dá)的需求速度而響應(yīng)于加載失衡的檢測(cè)應(yīng)用減慢校正。在其它實(shí)施例中，所述控制器包括左反饋控制環(huán)，其中所述左反饋控制環(huán)包括左馬達(dá)速度反饋單元，該左馬達(dá)速度反饋單元被配置為依賴于來(lái)自所述左馬達(dá)的所述輸出信號(hào)而產(chǎn)生反饋?zhàn)篑R達(dá)速度；右反饋控制環(huán)，其中所述右反饋控制環(huán)包括右馬達(dá)速度反饋單元，該右馬達(dá)速度反饋單元被配置為依賴于來(lái)自所述右馬達(dá)的所述輸出信號(hào)而產(chǎn)生反饋右馬達(dá)速度；并且所述馬達(dá)控制電路包括比較電路，該比較電路用于依賴于在所述左馬達(dá)需求速度和所述反饋?zhàn)篑R達(dá)速度之間的差而控制所述左馬達(dá)，和用于依賴于在所述右馬達(dá)需求速度和所述反饋右馬達(dá)速度之間的差而控制所述右馬達(dá)。依賴于來(lái)自那些馬達(dá)的輸出信號(hào)在左和右馬達(dá)中的每一個(gè)中產(chǎn)生反饋馬達(dá)速度提供了一種反饋機(jī)構(gòu)，該反饋機(jī)構(gòu)用于馬達(dá)控制電路以穩(wěn)定的方式控制左和右馬達(dá)中的每一個(gè)，從而依賴于在反饋馬達(dá)速度和用于該馬達(dá)的需求速度之間的差而控制每一個(gè)馬達(dá)。 這使得馬達(dá)控制電路能夠依賴于對(duì)于它們的當(dāng)前性能的測(cè)量而調(diào)節(jié)左和右馬達(dá)的性能。在這種實(shí)施例中，所述馬達(dá)控制電路可以被配置為通過(guò)增加所述反饋?zhàn)篑R達(dá)速度和所述反饋右馬達(dá)速度之一而應(yīng)用所述減慢校正。因此，為了向馬達(dá)之一應(yīng)用減慢校正，這可以如此得以實(shí)現(xiàn)，即通過(guò)增加該馬達(dá)的反饋馬達(dá)速度，從而馬達(dá)控制電路的比較電路確定該馬達(dá)(從比較電路的觀點(diǎn))當(dāng)前比已經(jīng)請(qǐng)求它轉(zhuǎn)彎的速度更快地轉(zhuǎn)彎，并且因此降低馬達(dá)速度。來(lái)自左馬達(dá)和右馬達(dá)的輸出信號(hào)能夠采取多種形式，但是在實(shí)施例中，分別地來(lái)自所述左馬達(dá)和所述右馬達(dá)的所述輸出信號(hào)包括分別地左馬達(dá)電流消耗和右馬達(dá)電流消耗。在被電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的機(jī)動(dòng)車輛中，每一個(gè)馬達(dá)的電流消耗指示該馬達(dá)經(jīng)受的負(fù)載，并且因此分別地監(jiān)視左和右馬達(dá)的電流消耗使得加載失衡能夠得以檢測(cè)。在這樣的一些實(shí)施例中，所述左馬達(dá)速度反饋單元包括左IR補(bǔ)償單元，左IR補(bǔ)償單元被配置為依賴于所述左馬達(dá)電流消耗產(chǎn)生所述反饋?zhàn)篑R達(dá)速度，并且所述右馬達(dá)速度反饋單元包括右IR補(bǔ)償單元，右IR補(bǔ)償單元被配置為依賴于所述右馬達(dá)電流消耗產(chǎn)生所述反饋右馬達(dá)速度。用于左和右馬達(dá)中的每一個(gè)的IR補(bǔ)償單元分別地允許控制器補(bǔ)償在每一個(gè)馬達(dá)中的電樞電阻并且因此即使當(dāng)在該馬達(dá)上的負(fù)載改變時(shí)也在所期望的水平上維持每一個(gè)馬達(dá)的輸出速度。為了避免“正反饋”的控制問(wèn)題，能夠?qū)崿F(xiàn)利用這種方法的僅僅局部補(bǔ)償。
在一些實(shí)施例中，所述馬達(dá)監(jiān)視電路進(jìn)一步包括馬達(dá)速度確定電路，該馬達(dá)速度確定電路被配置為依賴于分別地來(lái)自所述左馬達(dá)和所述右馬達(dá)的所述輸出信號(hào)而使用完全補(bǔ)償確定實(shí)際左馬達(dá)速度和實(shí)際右馬達(dá)速度。分別地確定左馬達(dá)和右馬達(dá)的實(shí)際速度使得馬達(dá)監(jiān)視電路能夠允許馬達(dá)控制電路依賴于它的被確定的實(shí)際速度控制每一個(gè)馬達(dá)并且因此可以實(shí)現(xiàn)每一個(gè)馬達(dá)的、更加穩(wěn)定的速度性能。在一些實(shí)施例中，馬達(dá)控制電路被配置為依賴于所述實(shí)際左馬達(dá)速度和所述實(shí)際右馬達(dá)速度而確定所述減慢校正。以此方式確定減慢校正，即將實(shí)際左馬達(dá)速度和實(shí)際右馬達(dá)速度這兩者加以考慮地，使得減慢校正能夠得以確定從而機(jī)動(dòng)車輛的總體運(yùn)動(dòng)被加以考慮，特別地機(jī)動(dòng)車輛的轉(zhuǎn)彎半徑。在一些實(shí)施例中，所述反饋?zhàn)篑R達(dá)速度以因子CL增加，因子CL由公式
CL =1^!- -VLpeedback給出，其中VLf-和VR_ba。k分別地是所述反饋
左馬達(dá)速度和所述反饋右馬達(dá)速度，并且其中VLral和VRral分別地是所述實(shí)際左馬達(dá)速度和所述實(shí)際右馬達(dá)速度。在一些實(shí)施例中，所述反饋右馬達(dá)速度以因子CR增加，因子CR由公式
W ‘ PX
= ^dv FM -服給出，其中VLFradba。k和VI Fradba。k分別地是所述反
饋?zhàn)篑R達(dá)速度和所述反饋右馬達(dá)速度，并且其中VLral和VRral分別地是所述實(shí)際左馬達(dá)速度和所述實(shí)際右馬達(dá)速度。在這樣的一些實(shí)施例中，所述馬達(dá)控制電路被配置為將用于所述左馬達(dá)的所述減慢校正限制為所述實(shí)際右馬達(dá)速度的量值(magnitude)并且將用于所述右馬達(dá)的所述減慢校正限制為所述實(shí)際左馬達(dá)速度的量值。在一個(gè)馬達(dá)的、具有小的值的實(shí)際馬達(dá)速度下，另一馬達(dá)需要的減慢校正可能變得不可能地大并且將一個(gè)馬達(dá)的減慢校正限制為另一馬達(dá)的實(shí)際馬達(dá)速度的量值避免了這個(gè)問(wèn)題。在一些實(shí)施例中，所述馬達(dá)控制電路被配置為當(dāng)所述機(jī)動(dòng)車輛的實(shí)際速度小于預(yù)定速度時(shí)減小所述減慢校正。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明的技術(shù)在機(jī)動(dòng)車輛的較高速度下是特別地適用的，并且當(dāng)在機(jī)動(dòng)車輛的、較低的總體速度下減小所應(yīng)用的減慢校正時(shí)，產(chǎn)生了更加穩(wěn)定的行駛體驗(yàn)。在一些實(shí)施例中，所述機(jī)動(dòng)車輛是前輪驅(qū)動(dòng)車輛。特別地，馬達(dá)控制電路然后可以被配置成僅僅當(dāng)所述前輪驅(qū)動(dòng)車輛向前移動(dòng)時(shí)應(yīng)用所述減慢校正。如以上所討論的那樣， 當(dāng)該車輛向前行駛時(shí)在驅(qū)動(dòng)輪后面的前輪驅(qū)動(dòng)車輛的質(zhì)量中心的位置產(chǎn)生了對(duì)本發(fā)明所提供的穩(wěn)定化的需要。相反，在其它實(shí)施例中，該機(jī)動(dòng)車輛是后輪驅(qū)動(dòng)車輛并且然后馬達(dá)控制電路可以被配置成僅僅當(dāng)所述后輪驅(qū)動(dòng)車輛向后移動(dòng)時(shí)應(yīng)用所述減慢校正。加載失衡可以具有多個(gè)原因，但是在實(shí)施例中，所述加載失衡由于增加在所述左輪和所述右輪之一上的加載的以下現(xiàn)象中的一個(gè)或者多個(gè)而出現(xiàn)(a)在所述左輪和所述右輪中的至少一個(gè)和機(jī)動(dòng)車輛在其上行駛的表面之間的摩擦；(b)當(dāng)機(jī)動(dòng)車輛轉(zhuǎn)彎時(shí)機(jī)動(dòng)車輛的腳輪所需的重對(duì)準(zhǔn)；(C)機(jī)動(dòng)車輛的用戶的重量；(d)機(jī)動(dòng)車輛在其上行駛的斜坡； (e)向心力；和(f)在非平坦障礙物上爬升或者下降。本發(fā)明的實(shí)施例包括用于在采取輪椅的形式的機(jī)動(dòng)車輛中使用的控制器。從第二方面來(lái)看，本發(fā)明提供一種機(jī)動(dòng)車輛，包括至少左輪和右輪，所述左輪被左馬達(dá)驅(qū)動(dòng)并且所述右輪被右馬達(dá)驅(qū)動(dòng)；被配置為發(fā)出用于機(jī)動(dòng)車輛的控制信號(hào)的用戶輸入設(shè)備；和用于根據(jù)依賴于所述控制信號(hào)而控制所述左輪和所述右輪的驅(qū)動(dòng)的第一方面的控制器。在一些實(shí)施例中，所述機(jī)動(dòng)車輛是輪椅。從第三方面來(lái)看，本發(fā)明提供一種控制至少具有左輪和右輪的機(jī)動(dòng)車輛的方法， 所述左輪被左馬達(dá)驅(qū)動(dòng)并且所述右輪被右馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，該方法包括以下步驟從機(jī)動(dòng)車輛的用戶輸入設(shè)備接收控制信號(hào)；監(jiān)視分別地來(lái)自所述左馬達(dá)和所述右馬達(dá)的輸出信號(hào)；依賴于所述輸出信號(hào)檢測(cè)在所述左馬達(dá)和所述右馬達(dá)之間的加載失衡；和，在檢測(cè)到所述加載失衡時(shí)向所述左馬達(dá)和所述右馬達(dá)中的被較輕地加載的馬達(dá)應(yīng)用減慢校正。從第四方面來(lái)看，本發(fā)明提供一種包括計(jì)算機(jī)程序的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，當(dāng)在計(jì)算設(shè)備上執(zhí)行時(shí)，該計(jì)算機(jī)程序引起至少具有左輪和右輪的機(jī)動(dòng)車輛根據(jù)第三方面的方法而受到控制，所述左輪被左馬達(dá)驅(qū)動(dòng)并且所述右輪被右馬達(dá)驅(qū)動(dòng)。從第五方面來(lái)看，本發(fā)明提供一種用于至少具有左輪和右輪的機(jī)動(dòng)車輛的控制器，所述左輪被左馬達(dá)驅(qū)動(dòng)并且所述右輪被右馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，該控制器被布置成從機(jī)動(dòng)車輛的用戶輸入設(shè)備接收控制信號(hào)，該控制器包括馬達(dá)監(jiān)視裝置，該馬達(dá)監(jiān)視裝置用于監(jiān)視分別地來(lái)自所述左馬達(dá)和所述右馬達(dá)的輸出信號(hào)，并且用于依賴于所述輸出信號(hào)檢測(cè)在所述左馬達(dá)和所述右馬達(dá)之間的加載失衡；和馬達(dá)控制裝置，該馬達(dá)控制裝置用于在檢測(cè)到所述加載失衡時(shí)向所述左馬達(dá)和所述右馬達(dá)中的被較輕地加載的馬達(dá)應(yīng)用減慢校正。根據(jù)將結(jié)合附圖閱讀的以下示意性實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明，本發(fā)明以上的和其它的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將是明顯的。


圖1示意地示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的機(jī)動(dòng)車輛；
圖2更加詳細(xì)地示意地示出圖1所示的馬達(dá)控制電路；
圖3示出由圖1的馬達(dá)控制電路采取的一系列步驟；
圖4是示出半徑誤差隨著操縱桿角度的變化的模擬的曲線圖5是示出所應(yīng)用的反饋校正隨著操縱桿角度的變化的模擬的曲線圖6是示出輪椅速度測(cè)量隨著操縱桿角度的變化的模擬的曲線圖；并且
圖7是可以在本發(fā)明的實(shí)施例中使用的通用計(jì)算設(shè)備的示意表示。
具體實(shí)施例方式圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的機(jī)動(dòng)車輛的框圖。為了以下討論的目的，將使用其中該機(jī)動(dòng)車輛是電動(dòng)輪椅的示例。在圖1的示例中，電動(dòng)輪椅具有底盤10，兩個(gè)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)輪即左輪12和右輪14被連接到該底盤。此外，一對(duì)腳輪16、18也被設(shè)置在底盤上，腳輪旋轉(zhuǎn)以遵循輪椅的行進(jìn)方向。在所示意的示例中，輪椅是前輪驅(qū)動(dòng)輪椅，從而腳輪16、18通常遵循驅(qū)動(dòng)輪12、14所引導(dǎo)的方向(當(dāng)然除了當(dāng)輪椅處于反向時(shí))。該兩個(gè)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)輪12、14中的每一個(gè)均獨(dú)立地被馬達(dá)驅(qū)動(dòng)。在所示意的實(shí)施例中，左輪12被馬達(dá)20驅(qū)動(dòng)并且右輪14被馬達(dá)22驅(qū)動(dòng)。為了使得車輛向前或者向后移動(dòng)，兩個(gè)輪子被沿著相同的方向驅(qū)動(dòng)。 為了使得車輛在行駛時(shí)向左或者向右轉(zhuǎn)彎，輪子被沿著相同的方向但是被以不同的速度驅(qū)動(dòng)。通過(guò)沿著相反方向驅(qū)動(dòng)該兩個(gè)輪子12、14，這引起輪椅原地自旋，實(shí)現(xiàn)輪椅的、更為緊湊的轉(zhuǎn)彎也是可能的。雖然在圖IA中驅(qū)動(dòng)輪被設(shè)置在輪椅的前部處并且腳輪16、18被朝后設(shè)置，但是將會(huì)理解，在可替換的實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)輪可以處于后部并且腳輪可以處于前部。實(shí)際上，在進(jìn)一步的實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)輪可以被設(shè)置在輪椅的中部，具有還設(shè)置腳輪和其它固定的非驅(qū)動(dòng)輪以穩(wěn)定輪椅底盤10的選擇。如在圖1中所示，控制單元30被設(shè)置在輪椅底盤10上，控制單元30被耦合到輸入控制模塊32，輪椅的用戶能夠經(jīng)由輸入控制模塊32輸入行駛命令。 雖然控制單元30和輸入控制模塊32在這里被示為單獨(dú)的元件，但是將會(huì)理解，在一些實(shí)施例中，這些部件可以被結(jié)合到單一外殼中。還如在圖1中所示，輸入控制模塊32在該示例中是操縱桿，操縱桿提供直觀的用戶友好接口。應(yīng)該指出，前輪驅(qū)動(dòng)輪椅例如在圖1中示意的前輪驅(qū)動(dòng)輪椅將通常使得它的操縱桿被靠近輪椅的前部安裝以方便用戶。僅僅為了示意清楚起見(jiàn)，在圖1中定位操縱桿32。在輪椅上的全部電氣部件均從車載電池(未被示意)接收電力，該電池通常是能夠在輪椅的操作期間提供被用于驅(qū)動(dòng)馬達(dá)20、22的相對(duì)大電流的重載可充電電池?？刂茊卧?0從用戶輸入設(shè)備32接收控制信號(hào)，基于該控制信號(hào)，它產(chǎn)生確定馬達(dá) 20、22的操作的馬達(dá)控制信號(hào)。在所示意的實(shí)施例中，操縱桿32是為控制單元30提供指示向前分量和自旋分量的數(shù)字控制信號(hào)的比例操縱桿。另外，控制單元30被如此配置，使得用戶請(qǐng)求的自旋依賴于請(qǐng)求的速度而受到限制。在操作中，控制單元30接收控制信號(hào)，并且控制信號(hào)被傳送到需求信號(hào)發(fā)生器 34,需求信號(hào)發(fā)生器34將控制信號(hào)轉(zhuǎn)換成分別地被傳送到左馬達(dá)控制單元50和右馬達(dá)控制單元60的左馬達(dá)需求速度和右馬達(dá)需求速度。左馬達(dá)控制單元50和右馬達(dá)控制單元60產(chǎn)生分別地用于左馬達(dá)20和右馬達(dá)22 的直接控制信號(hào)。在所示意的實(shí)施例中，這些直接控制信號(hào)具有被施加到每一個(gè)馬達(dá)的電壓的形式，越高的電壓使得馬達(dá)越快地轉(zhuǎn)動(dòng)，馬達(dá)的速度也依賴于它正在經(jīng)受的電流負(fù)載。 左馬達(dá)控制單元50和右馬達(dá)控制單元60每一個(gè)均形成反饋環(huán)的部分，其中左馬達(dá)控制單元50從左馬達(dá)20接收反饋信號(hào)并且右馬達(dá)控制單元60從右馬達(dá)22接收反饋信號(hào)。通常來(lái)自馬達(dá)20、22的反饋信號(hào)包括每一個(gè)相應(yīng)的馬達(dá)的瞬時(shí)電流和電壓測(cè)量。每一個(gè)馬達(dá)控制單元執(zhí)行被稱作頂補(bǔ)償?shù)募夹g(shù)，其中根據(jù)公式
Speed = keyrf — (Iyri XRv,))
估計(jì)每一個(gè)馬達(dá)的速度，其中kemf是反電動(dòng)勢(shì)常數(shù)、Vm是被施加到馬達(dá)的電壓、Im是馬達(dá)汲取的電流并且Rm是馬達(dá)繞組的電阻(還被稱作電樞電阻)。Rffl的值被編程為選擇的值并且馬達(dá)汲取的電流被監(jiān)視。當(dāng)電流改變時(shí)，被施加到馬達(dá)的電壓改變，其目的在于在用戶輸入指示恒定速度應(yīng)該得以維持時(shí)保持速度恒定。這是利用比較器實(shí)現(xiàn)的，該比較器比較根據(jù)以上頂補(bǔ)償公式計(jì)算的反饋速度與當(dāng)前地要求的速度(通過(guò)用戶控制確定的)。應(yīng)該指出，在實(shí)踐中，在頂補(bǔ)償中使用的Rm的值通常僅僅是真實(shí)電樞電阻的預(yù)定比例(例如70%)。這使得由馬達(dá)形成的反饋環(huán)，IR補(bǔ)償和比較器能夠在穩(wěn)定的狀況中操作?？刂茊卧?0還包括校正控制單元70，校正控制單元70也從馬達(dá)20和馬達(dá)22這兩者接收反饋信號(hào)。校正控制單元70的典型實(shí)施例是作為在輪椅的控制單元中的嵌入處理器的一個(gè)部分。在下面參考圖7給出了這種處理器的進(jìn)一步的說(shuō)明。將在下面更加詳細(xì)地描述校正控制單元70的操作，然而首先考慮作為輪椅運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)的一些數(shù)學(xué)知識(shí)是有用的?？梢匀缦赂鶕?jù)左和右馬達(dá)20、22的速率(分別地，VL和VR)定義輪椅的速度和自旋
權(quán)利要求
1.一種用于至少具有左輪和右輪的機(jī)動(dòng)車輛的控制器，所述左輪被左馬達(dá)驅(qū)動(dòng)并且所述右輪被右馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，所述控制器被布置成從所述機(jī)動(dòng)車輛的用戶輸入設(shè)備接收控制信號(hào)，所述控制器包括馬達(dá)監(jiān)視電路，所述馬達(dá)監(jiān)視電路被配置為監(jiān)視分別地來(lái)自所述左馬達(dá)和所述右馬達(dá)的輸出信號(hào)，并且依賴于所述輸出信號(hào)檢測(cè)在所述左馬達(dá)和所述右馬達(dá)之間的加載失衡； 禾口馬達(dá)控制電路，所述馬達(dá)控制電路被配置為在檢測(cè)到所述加載失衡時(shí)對(duì)所述左馬達(dá)和所述右馬達(dá)中的被較輕地加載的馬達(dá)應(yīng)用減慢校正。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制器，其中所述控制信號(hào)確定所述機(jī)動(dòng)車輛的需求轉(zhuǎn)彎半徑并且所述馬達(dá)控制電路被配置為應(yīng)用所述減慢校正以保持所述需求轉(zhuǎn)彎半徑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制器，其中所述控制信號(hào)確定左馬達(dá)需求速度和右馬達(dá)需求速度，所述左馬達(dá)依賴于所述左馬達(dá)需求速度受到控制并且所述右馬達(dá)依賴于所述右馬達(dá)需求速度受到控制。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的控制器，其中所述馬達(dá)控制電路被配置為通過(guò)降低所述左馬達(dá)需求速度和所述右馬達(dá)需求速度之一而應(yīng)用所述減慢校正。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的控制器，其中所述控制器包括左反饋控制環(huán)，其中所述左反饋控制環(huán)包括左馬達(dá)速度反饋單元，所述左馬達(dá)速度反饋單元被配置為依賴于來(lái)自所述左馬達(dá)的所述輸出信號(hào)而產(chǎn)生反饋?zhàn)篑R達(dá)速度；右反饋控制環(huán)，其中所述右反饋控制環(huán)包括右馬達(dá)速度反饋單元，所述右馬達(dá)速度反饋單元被配置為依賴于來(lái)自所述右馬達(dá)的所述輸出信號(hào)而產(chǎn)生反饋右馬達(dá)速度；并且所述馬達(dá)控制電路包括比較電路，所述比較電路用于依賴于在所述左馬達(dá)需求速度和所述反饋?zhàn)篑R達(dá)速度之間的差而控制所述左馬達(dá)，和用于依賴于在所述右馬達(dá)需求速度和所述反饋右馬達(dá)速度之間的差而控制所述右馬達(dá)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的控制器，其中所述馬達(dá)控制電路被配置為通過(guò)增加所述反饋?zhàn)篑R達(dá)速度和所述反饋右馬達(dá)速度之一而應(yīng)用所述減慢校正。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的控制器，其中分別地來(lái)自所述左馬達(dá)和所述右馬達(dá)的所述輸出信號(hào)包括分別地左馬達(dá)電流消耗和右馬達(dá)電流消耗。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的控制器，其中所述左馬達(dá)速度反饋單元包括左IR補(bǔ)償單元， 所述左IR補(bǔ)償單元被配置為依賴于所述左馬達(dá)電流消耗產(chǎn)生所述反饋?zhàn)篑R達(dá)速度，并且所述右馬達(dá)速度反饋單元包括右IR補(bǔ)償單元，所述右IR補(bǔ)償單元被配置為依賴于所述右馬達(dá)電流消耗產(chǎn)生所述反饋右馬達(dá)速度。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制器，其中所述馬達(dá)監(jiān)視電路進(jìn)一步包括馬達(dá)速度確定電路，所述馬達(dá)速度確定電路被配置為依賴于分別地來(lái)自所述左馬達(dá)和所述右馬達(dá)的所述輸出信號(hào)而使用完全補(bǔ)償確定實(shí)際左馬達(dá)速度和實(shí)際右馬達(dá)速度。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的控制器，其中所述馬達(dá)控制電路被配置為依賴于所述實(shí)際左馬達(dá)速度和所述實(shí)際右馬達(dá)速度而確定所述減慢校正。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的控制器，其中所述反饋?zhàn)篑R達(dá)速度以因子CL 增力卩，所述因子CL 由公式CL =—給出，這里VLFMdba。k和VI Fradba。k分別地是所述反饋?zhàn)篑R達(dá)速度和所述反饋右馬達(dá)速度，并且這里VLMal和VRral分別地是所述實(shí)際左馬達(dá)速度和所述實(shí)際右馬達(dá)速度。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的控制器，其中所述反饋右馬達(dá)速度以因子CR增加，所述yw VL因子 CR 由公式CR 二、al FeM - VRmdback 給出，這里 VLFMdba。k 和 VRFMdba。k分別地是所述反饋?zhàn)篑R達(dá)速度和所述反饋右馬達(dá)速度，并且這里VLral和VRreal分別地是所述實(shí)際左馬達(dá)速度和所述實(shí)際右馬達(dá)速度。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的控制器，其中所述馬達(dá)控制電路被配置為將用于所述左馬達(dá)的所述減慢校正限制為所述實(shí)際右馬達(dá)速度的量值并且將用于所述右馬達(dá)的所述減慢校正限制為所述實(shí)際左馬達(dá)速度的量值。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制器，其中所述馬達(dá)控制電路被配置為當(dāng)所述機(jī)動(dòng)車輛的實(shí)際速度小于預(yù)定速度時(shí)減小所述減慢校正。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制器，其中所述機(jī)動(dòng)車輛是前輪驅(qū)動(dòng)車輛。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的控制器，其中所述馬達(dá)控制電路被配置成僅僅當(dāng)所述前輪驅(qū)動(dòng)車輛向前移動(dòng)時(shí)才應(yīng)用所述減慢校正。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制器，其中所述機(jī)動(dòng)車輛是后輪驅(qū)動(dòng)車輛。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的控制器，其中所述馬達(dá)控制電路被配置成僅僅當(dāng)所述后輪驅(qū)動(dòng)車輛向后移動(dòng)時(shí)才應(yīng)用所述減慢校正。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制器，其中所述加載失衡由于增加在所述左輪和所述右輪之一上的加載的以下現(xiàn)象中的一個(gè)或者多個(gè)而出現(xiàn)(a)在所述左輪和所述右輪中的至少一個(gè)和所述機(jī)動(dòng)車輛在其上行駛的表面之間的摩擦；(b)當(dāng)所述機(jī)動(dòng)車輛轉(zhuǎn)彎時(shí)所述機(jī)動(dòng)車輛的腳輪所需的重對(duì)準(zhǔn)；(c)所述機(jī)動(dòng)車輛的用戶的重量；(d)所述機(jī)動(dòng)車輛在其上行駛的斜坡；(e)向心力；和(f)在非平坦障礙物上爬升或者下降。
20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制器，用于在采取輪椅的形式的機(jī)動(dòng)車輛中使用。
21.一種機(jī)動(dòng)車輛，包括至少左輪和右輪，所述左輪被左馬達(dá)驅(qū)動(dòng)并且所述右輪被右馬達(dá)驅(qū)動(dòng)； 被配置為發(fā)出用于所述機(jī)動(dòng)車輛的控制信號(hào)的用戶輸入設(shè)備；和用于依賴于所述控制信號(hào)而控制所述左輪和所述右輪的驅(qū)動(dòng)的、根據(jù)前面權(quán)利要求中任一項(xiàng)的控制器。
22.根據(jù)權(quán)利要求19所述的機(jī)動(dòng)車輛，其中所述機(jī)動(dòng)車輛是輪椅。
23.—種控制至少具有左輪和右輪的機(jī)動(dòng)車輛的方法，所述左輪被左馬達(dá)驅(qū)動(dòng)并且所述右輪被右馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，所述方法包括以下步驟從所述機(jī)動(dòng)車輛的用戶輸入設(shè)備接收控制信號(hào)； 監(jiān)視分別地來(lái)自所述左馬達(dá)和所述右馬達(dá)的輸出信號(hào)； 依賴于所述輸出信號(hào)檢測(cè)在所述左馬達(dá)和所述右馬達(dá)之間的加載失衡；和在檢測(cè)到所述加載失衡時(shí)向所述左馬達(dá)和所述右馬達(dá)中的被較輕地加載的馬達(dá)應(yīng)用減慢校正。
24. 一種用于至少具有左輪和右輪的機(jī)動(dòng)車輛的控制器，所述左輪被左馬達(dá)驅(qū)動(dòng)并且所述右輪被右馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，所述控制器被布置成從所述機(jī)動(dòng)車輛的用戶輸入設(shè)備接收控制信號(hào)，所述控制器包括馬達(dá)監(jiān)視裝置，所述馬達(dá)監(jiān)視裝置用于監(jiān)視分別地來(lái)自所述左馬達(dá)和所述右馬達(dá)的輸出信號(hào)，并且用于依賴于所述輸出信號(hào)檢測(cè)在所述左馬達(dá)和所述右馬達(dá)之間的加載失衡； 和馬達(dá)控制裝置，所述馬達(dá)控制裝置用于在檢測(cè)到所述加載失衡時(shí)，向所述左馬達(dá)和所述右馬達(dá)中的被較輕地加載的馬達(dá)應(yīng)用減慢校正。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于機(jī)動(dòng)車輛的控制器和控制方法。提供了一種用于至少具有左輪和右輪的機(jī)動(dòng)車輛的控制器，其中左輪被左馬達(dá)驅(qū)動(dòng)并且右輪被右馬達(dá)驅(qū)動(dòng)。該控制器被布置成從機(jī)動(dòng)車輛的用戶輸入設(shè)備接收控制信號(hào)。該控制器包括被配置為監(jiān)視分別地來(lái)自左馬達(dá)和右馬達(dá)的輸出信號(hào)并且依賴于該輸出信號(hào)檢測(cè)在左馬達(dá)和右馬達(dá)之間的加載失衡的馬達(dá)監(jiān)視電路。該馬達(dá)控制電路被配置成在檢測(cè)到加載失衡時(shí)向左馬達(dá)和右馬達(dá)中的被較輕地加載的馬達(dá)應(yīng)用減慢校正。
文檔編號(hào)B60L15/20GK102201765SQ201110071890
公開(kāi)日2011年9月28日 申請(qǐng)日期2011年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月24日
發(fā)明者J·D·路易斯, M·J·特羅威爾 申請(qǐng)人:Pg驅(qū)動(dòng)技術(shù)有限公司