用于高级车辆运动管理的逆轮胎模型制造技术

提供了一种用于高级车辆运动管理的逆轮胎模型，尤其是一种用于控制重型车辆(100)的控制单元(130、140)，其中控制单元该被布置成：获得表示将由车辆(100)的至少一个车轮(210)生成的期望的车轮力(Fx,Fy)的输入数据，并且将该输入数据转换成将由车轮(210)维持的相应的等效的车轮速度或车轮滑移，以基于车轮(210)的逆轮胎模型(f

【技术实现步骤摘要】
用于高级车辆运动管理的逆轮胎模型


[0001]本公开涉及用于重型车辆的车辆运动管理，即，对诸如行车制动器和推进设备之类的运动支持设备的协调控制。
[0002]本专利技术可以应用于重型车辆，例如卡车、公共汽车和建筑机械。虽然将主要针对货物运输车辆(例如半挂车和卡车)来描述本专利技术，但本专利技术不限于这种特定类型的车辆，而是也可以用在其它类型的车辆中，例如轿车。

技术介绍

[0003]车辆在机械、气动、液压、电子和软件方面变得越来越复杂。现代重型车辆可能包括各种不同的物理设备，例如内燃机、电机、摩擦制动器、再生制动器、减震器、空气波纹管和动力转向泵。这些物理设备通常被称为运动支持设备(MSD)。MSD可以是能够单独控制的，例如，使得可以在一个车轮处施加摩擦制动(即，负扭矩)，而车辆上的另一车轮(甚至可能位于同一轮轴上)同时被用于通过电机产生正扭矩。
[0004]最近提出的例如在中央车辆单元计算机(VUC)上执行的车辆运动管理(VMM)功能依赖于MSD的协调组合，以操作车辆以便获得所期望的运动效果，同时维持车辆稳定性、成本效率和安全性。WO2019072379 A1公开了一个这种示例，其中，选择性地使用车轮制动器来辅助重型车辆的转弯操作。
[0005]控制各种MSD的常用方法是在致动器级别使用扭矩控制，而不考虑任何车轮滑移。然而，这种方法并非没有性能限制。例如，如果出现车轮过度滑移的情况(其中，一个或多个车轮以不受控的方式滑移)，则诸如牵引力控制和防抱死制动功能之类的安全功能会介入并请求扭矩超控(torque override)，以使滑移回到受控状态。这些安全功能通常由单独的控制单元操作。如果致动器的主要控制和与致动器相关的滑移控制功能被分配给不同的控制单元，则它们之间的通信所涉及的延迟可能会限制滑移控制性能。此外，相关致动器和在用于实现滑移控制的多个控制单元中做出的滑移假设可能不一致，这又会导致次优性能。
[0006]需要以更好的方式处理车轮滑移的、改进的车辆控制方法。

技术实现思路

[0007]本公开的目的在于提供控制单元和方法，该控制单元和方法促进了基于滑移或车轮速度请求而不是惯用扭矩请求的车辆控制，该速度或滑移请求是基于改进的轮胎行为模型获得的。该目的至少部分地由用于控制重型车辆的控制单元实现。该控制单元被布置成获得表示将由车辆的至少一个车轮生成的期望的车轮力的输入数据，并且将该输入数据转换成将由车轮维持的相应等效的车轮速度或车轮滑移，以基于车轮的逆轮胎模型生成所期望的车轮力。该控制单元被布置成根据车轮的当前操作条件获得逆轮胎模型，并且基于等效的车轮速度或车轮滑移来控制重型车辆。
[0008]因而，不是按照惯例从不同的致动器请求扭矩，而是将车轮滑移请求发送到车轮端部处的车轮扭矩致动器，然后，这些车轮扭矩致动器的任务是在所请求的车轮滑移下维
持操作。通过这种方式，MSD的控制移动到更靠近车轮端部，其中，由于控制回路延迟的减少和更快的处理(通常可在更靠近车轮端部处获得)，更高的带宽控制是可能的。由此，尽管有可变的操作条件，但MSD能够更快地对例如道路摩擦等的变化做出反应，因而提供更稳定的车轮力。与传统的基于扭矩的控制相比，这种MSD控制方法既提高了重型车辆的可起动性，也提高了在高速驾驶情况下的机动性。例如，如果车轮暂时离开地面或由于道路颠簸而受到显著降低的竖直力，车轮不会失控旋转。相反，MSD控制将快速减小所施加的扭矩，以将车轮滑移维持为请求值，使得当车轮再次接触地面时，将维持适当的车轮速度。
[0009]进一步的优点在于调整逆轮胎模型以应对车轮的当前操作条件的变化，因为这提高了期望的车轮力与等效的车轮速度或车轮滑移之间的映射的准确性和稳健性。这样，当操作条件发生变化时，逆轮胎模型将被调整以更好地对当前操作条件进行建模。因而，随着给定车轮的操作条件发生变化，车轮力和车轮滑移(或车轮速度)之间的映射也会发生变化，以补偿操作条件的变化。
[0010]除了车轮滑移或车轮速度之外，该控制单元还可以被布置成分配(即，请求)将在车辆上的一个或多个转向轮处维持的转向角。该转向角将对车轮侧滑产生影响。因此，通常有利的是联合处理转向和车轮扭矩(滑移或速度)，因为这通常会在稳健性和效率方面改善整体车辆控制。
[0011]根据多个方面，表示所述期望的车轮力的数据包括期望的车轮扭矩和车轮滚动半径。这意味着逆轮胎模型接口可以适应输出请求扭矩的功能，例如传统车辆控制功能，其与车轮半径一起代表或表示期望的车轮力。
[0012]根据多个方面，当前操作条件包括车辆或车轮对地速度向量。通过了解车轮对地速度，就可以控制车轮旋转速度以将车轮滑移维持在期望的水平。车轮对地速度也对车轮力和车轮滑移之间的映射有影响。例如，地面和车轮之间的接触面可能会根据车辆速度而变化。
[0013]根据多个方面，当前操作条件包括车轮的法向载荷或作用在车轮上的竖直力。给定车轮的法向载荷与摩擦系数一起决定了可实现的最大车轮力。因而，优选调整逆轮胎模型以考虑法向载荷的变化。通过测量或以其它方式确定法向载荷，可以使逆轮胎模型更准确。
[0014]根据多个方面，当前操作条件包括车轮的估计的或以其它方式确定的轮胎刚度。在从低车轮滑移到中等车轮滑移的线性区域中，轮胎刚度对逆轮胎模型有很大影响。通过考虑轮胎刚度的变化，可以获得更准确的逆轮胎模型。可选地，针对与给定车轮上的轮胎相关的因素(例如磨损、老化、温度、充气压力等)来校正轮胎刚度。轮胎刚度可以仅是纵向滑移刚度(该纵向滑移刚度可以用作缩放横向滑移刚度的基础)，或者是包括纵向和横向滑移刚度二者的向量。
[0015]根据多个方面，当前操作条件包括与车轮相关联的轮胎道路摩擦系数。轮胎道路摩擦系数也对车轮力和车轮滑移之间的映射有影响，尤其因为它对可实现的最大轮胎力有影响。估计的道路摩擦参数可以用于调适轮胎力曲线以限制所允许的峰值力并且还改变逆轮胎模型的峰值力滑移位置。
[0016]根据多个方面，当前操作条件包括车轮的最小所需横向力。这意味着可以要求以给定车轮的最小横向力生成能力进行操作。例如，如果车辆正在转弯，则可能需要生成一定
量的横向力以便成功完成转弯。由于对横向力有要求，所以可能需要将车轮速度限制为低于所请求的车轮滑移的车轮滑移。类似地，当前操作条件可选地包括车轮的最大容许横向滑移角。在最小所需横向力和最大容许横向滑移角的情况下，所生成的纵向滑移请求被限制在其中使用最大容许横向滑移角保证最小横向力能力的搜索空间内。尽管二者都是可选参数，但它们可以有利地用于以安全的方式请求纵向力，该安全的方式使得不会导致例如横摆不稳定性等问题。车辆控制器可以使用最小所需横向力参数来确保足够的横向力能力仍能够通过(negotiate)具有特定加速度曲线和曲率曲线的给定路径。车辆在整个机动过程中的最大纵向速度通常受到侧倾稳定性和道路摩擦的限制。为了了解在进行转弯机动的车辆单元可以支持的横向加速度范围，可能有必要了解横向力能力。因而，能够指定最小所需横向力能力是一个优点。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于控制重型车辆(100)的控制单元(130、140)，其中，所述控制单元被布置成：获得表示将由所述车辆(100)的至少一个车轮(210)生成的期望的车轮力(Fx,Fy)的输入数据，并且将所述输入数据转换成将由所述车轮(210)维持的、相应的等效的车轮速度或车轮滑移，以便基于所述车轮(210)的逆轮胎模型(f
‑1)生成所述期望的车轮力(Fx,Fy)，其中，所述控制单元(130、140)被布置成根据所述车轮(210)的当前操作条件来获得所述逆轮胎模型，并且其中，所述控制单元(130、140)被布置成基于所述等效的车轮速度或车轮滑移来控制所述重型车辆(100)，并且将对于所述等效的车轮速度或车轮滑移的请求发送到运动支持设备控制器。2.根据权利要求1所述的控制单元(130、140)，其中，所述控制单元还被布置成分配一个或多个被转向轮的转向角(δ
req
)。3.根据权利要求1或2所述的控制单元(130、140)，其中，表示所述期望的车轮力(Fx,Fy)的所述数据包括所期望的车轮扭矩(Treq)和车轮滚动半径(R)。4.根据权利要求1或2所述的控制单元(130、140)，其中，所述当前操作条件包括车辆水平力分布(Fx,Fy,Mz)和/或车轮对地速度向量(Vx,Vy)。5.根据权利要求1或2所述的控制单元(130、140)，其中，所述当前操作条件包括所述车轮(210)的法向载荷(Fz)。6.根据权利要求1或2所述的控制单元(130、140)，其中，所述当前操作条件包括所述车轮(210)的所估计的轮胎刚度(Cest)。7.根据权利要求1或2所述的控制单元(130、140)，其中，所述当前操作条件包括与所述车轮相关联的轮胎道路摩擦系数(μ)。8.根据权利要求1或2所述的控制单元(130、140)，其中，所述当前操作条件包括所述车轮(210)的最小所需横向力能力(Fy,min)。9.根据权利要求1或2所述的控制单元(130、140)，其中，所述当前操作条件包括所述车轮(210)的最大容许横向滑移角(α)。10.根据权利要求1或2所述的控制单元(130、140)，其中，所述逆轮胎模型(f
‑1)被配置成提供所述车轮(210)的剩余横向力能力(Fy,rem)。11.根据权利要求1或2所述的控制单元(130、140)，其中，所述逆轮胎模型(f
‑1)被配置成：在与所述车轮(210)的所述期望的车轮力和...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿迪耶，
申请(专利权)人：沃尔沃卡车集团，
类型：发明
国别省市：