用于重型车辆的基于车轮滑移的车辆运动管理制造技术

本发明专利技术涉及一种用于重型车辆的基于车轮滑移的车辆运动管理，尤其是一种用于控制重型车辆(100)的控制单元(130、140、300)，其中该控制单元被布置成获得表示车辆(100)的期望机动的加速度曲线(a

【技术实现步骤摘要】
用于重型车辆的基于车轮滑移的车辆运动管理


[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)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(甚至可能在同一轮轴上)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。WO2019072379A1公开了一个这样的示例，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，其中，中央车辆控制单元从本地MSD控制单元请求扭矩水平，后者又控制不同的致动器。例如，US20150175009 A1提供了一种在起步期间基于扭矩控制的车辆控制方法。然而，这种扭矩控制可能由于中央运动控制器和本地MSD控制器之间的控制带宽不足以及传输延迟而导致太慢从而无法对例如道路摩擦水平的突然变化做出反应。
[0006]需要改进重型车辆的车辆控制方法，以改进可起动性和更高速度的驾驶。

技术实现思路

[0007]本公开的目的在于提供在可起动性方面以及在高速运行期间促进车辆控制的控制单元和方法。该目的至少部分地由一种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车辆100的期望机动的加速度曲线a
req
和曲率曲线c
req
。该控制单元包括力生成模块，该力生成模块被配置成确定执行所述期望机动所需的全局车辆力和力矩集合。该控制单元还包括：运动支持设备协调模块，该运动支持设备协调模块被布置成协调一个或多个MSD，以通过生成一个或多个相应的车轮力来共同提供所述全局车辆力和力矩集合；和逆轮胎模型块，该逆轮胎模型块被配置成将所述一个或多个车轮力映射到与期望车轮力相对应的等效的车轮滑移。该控制单元被布置成从MSD请求车轮滑移，以在所述期望机动期间控制重型车辆。
[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的位置，此外，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，尽管操作条件会发生变化，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。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法向力，车轮不会失控旋转。相反，MSD控制将快速减小所施加的扭矩，以将车轮滑移维持在请求值，使得当车轮再次接触地面时，将维持适当的车轮速度。
[0009]力生成模块、MSD协调模块和逆轮胎模型块可以在车辆中的单个处理单元上实现或者分布在两个或多个处理单元上，可能布置在不同的车辆单元中或者甚至远离车辆。因而，提供了高度的实施灵活性。
[0010]根据多个方面，如果车辆对地速度低于第一阈值，则该控制单元被布置成请求车轮滑移作为从车辆对地速度的车轮速度偏离。
[0011]在低车辆速度下可能难以确定由对地速度归一化的将车轮速度与对地速度进行比较的相对车轮滑移测量值。这是因为：在较低的速度下，特别是在车辆静止时，可能难以跟踪较小的滑移请求(1公里/小时车辆速度下5％的正车轮滑移请求在车轮处仅为1.05公里/小时)。通过在较低速度下向MSD发送基于速度偏离的滑移请求，这一问题得以缓解。例如，要由MSD维持在低车辆速度下的期望车轮速度可以被确定为：
[0012][0013]其中，v
x
为车辆对地速度，R为车轮半径，ω
off
为车轮速度偏离，A
pe
为介于0和1之间的加速度踏板位置值。
[0014]因而，通过使用映射到基于可配置车轮速度偏离确定的马达速度请求的加速器踏板位置，可以在较低的车辆速度下获得改善的车辆控制。可以通过配置调整参数(例如，将在下面讨论的ω
off
)来调整驾驶员感觉。在车辆对地速度高于第二阈值时，如果该控制单元还被布置成请求车轮滑移作为车轮速度与车辆对地速度之间的归一化差，则所述控制可以逐渐转移到基于纯车轮滑移的请求。第二阈值可以被设置成等于第一阈值，在这种情况下，控制突然从基于速度偏离的控制变为基于速度差的控制。然而，通过使第二阈值从第一阈值偏离预定速度值，可以获得额外的益处。在这种情况下，控制单元可选地被布置成请求车轮行为，该车轮行为表示：如果车辆速度在第一阈值和第二阈值之间，则在对应于速度偏差的车轮速度与对应于关于对地速度的车轮速度差的车轮速度之间插值。
[0015]根据多个方面，至少在更高的车辆速度下，例如，高于第二阈值，由MSD维持的期望车轮速度被确定为：
[0016][0017]其中，v
x
为车辆对地速度，R为车轮半径，λ
req
为请求的车轮滑移。
[0018]该表达式相当于基于车轮滑移的控制，其中将车轮滑移确定为车轮速度和车辆对地速度之间的归一化差。基于例如车轮速度传感器和包括来自中央控制单元的车辆对地速度的常规传输，它被方便地实现以用于靠近轮端的控制。
[0019]根据多个方面，该控制单元被布置成接收指示一个或多个MSD的能力的数据，并且
验证所请求的车轮滑移在相应的MSD的能力内。这种能力报告允许更稳健的车辆控制，其中，来自MSD的请求被保持在可行的限制内。能力信息可以被力生成模块用来确保全局力保持在可行的限制内，并且还可以被运动支持设备协调模块用来确保只有可行的车轮滑移请求被发送到MSD控制单元。
[0020]根据多个方面，该控制单元还被布置成通过从行车制动器MSD请求恒定负扭矩并从一个或多个电机MSD请求车轮滑移来执行制动混合。因而，所提出的技术可以有利地与制动混合相结合，从而为包括制动混合的车辆控制提供稳健且高效的机制。特别的优点是涉及一个或多个MSD的实施方式，该一个或多个MSD包括被布置成生成正扭矩和负扭矩二者的电机。然后，该电机可以用于使用高控制带宽精确地控制车轮滑移，而其它系统可以用于施加固定扭矩制动。例如，该控制单元被可选地布置成本文档来自技高网...

【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、300)，其中，所述控制单元被布置成获得表示所述车辆(100)的期望机动的加速度曲线(a
req
)和曲率曲线(c
req
)，所述控制单元(130、140、300)包括力生成模块(310)，所述力生成模块(310)被配置成确定执行所述期望机动所需的全局车辆力和力矩的集合，所述控制单元(130、140、300)还包括运动支持设备MSD协调模块(320)，所述MSD协调模块(320)被布置成协调一个或多个MSD，以通过生成相应的一个或多个车轮力来共同提供所述全局车辆力和力矩的集合，以及逆轮胎模型块(330)，所述逆轮胎模型块(330)被配置成将所述一个或多个车轮力映射为等效的车轮滑移(λ)，其中，所述控制单元(130、140、300)被布置成请求要由所述MSD维持的所述车轮滑移(λ)，以在所述期望机动期间控制所述重型车辆。2.根据权利要求1所述的控制单元(130、140、300)，如果车辆对地速度(v
x
)低于第一阈值(v
low
)，则所述控制单元(130、140、300)被布置成请求车轮滑移(λ)作为从所述车辆对地速度(v
x
)的车轮速度偏离(ω
off
)。3.根据权利要求2所述的控制单元(130、140、300)，其中，要由MSD维持的期望车轮速度ω
w
被确定为其中，v
x
为所述车辆对地速度，R为车轮半径，ω
off
为所述车轮速度偏离，A
ped
为介于0和1之间的加速度踏板位置值。4.根据权利要求3所述的控制单元(130、140、300)，其中，所述车轮速度偏离ω
off
是根据与驾驶员偏好和/或低速偏离限制k
offsetLim
相关联的增益因子k
PedalFeel
来确定的。5.根据权利要求1
‑
4中的任一项所述的控制单元(130、140、300)，如果所述车辆对地速度(v
x
)高于第二阈值(v
high
)，则所述控制单元(130、140、300)被布置成请求车轮滑移(λ)作为所述车轮速度ω
w
和车辆对地速度(v
x
)之间的归一化差。6.根据权利要求5所述的控制单元(130、140、300)，其中，要由MSD维持的期望车轮速度ω
w
被确定为：或其中，v
x
为所述车辆对地速度，R为车轮半径，λ
req
为所请求的车轮滑移。7.根据权利要求5所述的控制单元(130、140、300)...

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