用于确定道路车辆的驱动车轮的优化的扭矩分配的方法和相关的道路车辆技术

本发明专利技术提供一种用于确定道路车辆的车轮的优化的扭矩分配的方法和相关的道路车辆，所述方法包括以下步骤：确定前车轴(FA)和后车轴(RA)之间的扭矩的分配的表(ST)；确定后车轴(RA)和前车轴(FA)各自的右车轮(2、3)和左车轮(2、3)之间的扭矩分配的第二表(ST”)和第三表(ST

【技术实现步骤摘要】
用于确定道路车辆的驱动车轮的优化的扭矩分配的方法和相关的道路车辆
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本专利申请要求来自2021年8月4日提交的意大利专利申请第102021000021065号的优先权，其全部公开内容通过引用并入本文。


[0003]本专利技术涉及一种用于确定道路车辆的驱动车轮的优化的扭矩分配的方法；本专利技术还涉及一种被配置为执行所述方法的相关的道路车辆。
[0004]特别地，本专利技术在具有独立的驱动车轮的道路车辆的扭矩控制中获得了有利的但非排他性的应用，优选每个驱动车轮由相应的电动马达操作，将在下面的描述中对此明确提及，但不会因此而丧失一般性。此外，特别地，本专利技术在上述电动马达的尺寸设置方面获得了有利的但非排他性的应用。

技术介绍

[0005]已知用于限定由一个或多个动力系统传递到道路车辆的驱动车轮的扭矩的分配的算法。
[0006]在过去几年中，提供并实施了关于车辆的牵引控制、制动控制或扭矩分配控制的不同的技术方案。在这些技术中，对由所述一个或多个马达和/或主动差速器传递的扭矩的管理在道路车辆的性能和安全性方面起了关键作用。
[0007]扭矩分配通常由诸如自锁差速器的装置调整，这些装置以不同的方式将扭矩分配到相同轴的车轮；例如，根据专利申请WO2004087453A1，当沿着弯道驾驶时，控制单元在按压加速器踏板的情况下逐渐减小自锁差速器的锁定百分比(即，其“打开”自锁差速器的离合器，以便将更大量的扭矩传递到旋转得更快的驱动车轮，即传递到弯道外侧的车轮)，以便改善道路车辆的稳定性和沿着弯道的加速性能两者；特别地，自锁差速器的锁定百分比的减小与道路车辆的横向加速度、道路车辆的驾驶速度、由发动机和/或接合在变速器中的齿轮传递的扭矩成比例。
[0008]根据专利申请WO2004087453A1，当沿着弯道以基本上恒定的速度驾驶时，控制单元估计驱动车轮与路面的粘着力状态，并因此在驱动车轮与路面的粘着力状态远离粘着力限制时，取消自锁差速器的锁定百分比，在驱动车轮与路面的粘着力状态接近粘着力限制时，逐渐增加自锁差速器的锁定百分比，并且在驱动车轮与路面的粘着力状态非常接近粘着力限制时，最终将自锁差速器的锁定百分比减小到零值。
[0009]因此，已知的方案涉及试图通过寻找所传递的扭矩的理想分配来使性能和汽车安全性最大化；该原理通常被称为“扭矩矢量控制(torque vectoring)”。
[0010]随着纯电动车辆的出现，首先通常用两个独立的电动马达实现四轮驱动，车辆的每个车轴使用一个电动马达。在这种情况下，前车轴和后车轴之间的扭矩矢量控制仅仅是两个马达之间的功率分配的电子控制的问题。此外，扭矩矢量控制可以更容易地通过位于
相同轴上的两个电动马达来实现。特别地，在具有电动马达致动器的电动车辆(每个车轮使用一个电动马达致动器)的情况下，可以通过向车轮进行基本上无限次数的扭矩分配来产生向车轮传递的相同总扭矩和相同横摆力矩。由于能确定这些分配的变量的数量非常大，理想方案的可能计算需要极长的(可能是无限的)计算时间，因此，制造商需要确定能够克服这些障碍物的参数。能量效率通常是主要用于将扭矩分配到单个车轮的标准。
[0011]然而，在高性能车辆中，能量效率是重要参数，但并不总是与性能一样重要(通过直接扭矩控制和通过马达的适当尺寸设置来使性能最大化，以便不使道路车辆太重)。

技术实现思路

[0012]本专利技术的目的是提供一种用于确定道路车辆的驱动车轮的优化的扭矩分配的方法和一种相关的车辆，它们至少部分地没有上述缺点，实施和制造起来容易且经济，并且特别是使沿着赛道驾驶时的性能和/或安全性最大化。
[0013]根据本专利技术，提供了根据所附权利要求的用于确定道路车辆的驱动车轮的优化的扭矩分配的方法和相关的车辆。
附图说明
[0014]现在将参照示出本专利技术的非限制性实施方式的附图来描述本专利技术，在附图中：
[0015]图1是根据本专利技术的道路车辆的示意性平面图，该道路车辆具有四个单独且独立的马达；
[0016]图2是沿着弯道驾驶时的图1的道路车辆的示意图，突出显示了轨迹、驾驶速度和姿态角；
[0017]图3是示出用于计算最大性能点的横摆力矩图的示意图；
[0018]图4示意性示出了由根据本专利技术的方法的一部分得出的道路车辆的每个车轮的力分布图；
[0019]图5示意性示出了表示车辆在不同速度下的横向加速度和纵向加速度的最优值的图；
[0020]图6和图7分别示出了将扭矩的纵向分配和扭矩的后部分配与道路车辆的当前速度和纵向加速度相联系的两个三维表；以及
[0021]图8示意性示出了根据本专利技术的车辆的控制单元的可能逻辑图。
具体实施方式
[0022]在图1中，附图标记1表示具有两个前车轮2和两个后车轮3(因此，属于相同轴，即后车轴)的道路车辆的整体。车辆1是四轮驱动车辆，因此前车轮2和后车轮3都从一个或多个动力系统4接收扭矩。
[0023]因此，动力系统4被配置为通过相应的致动器A以至少部分(特别是完全)独立的方式向所述至少四个驱动车轮2、3传递扭矩。
[0024]特别地，动力系统4包括四个电动马达5，每个电动马达独立地操作相应的驱动车轮2、3。
[0025]电动马达5优选设置在纵向前部和后部位置并且横向地设置在中心处。所述电动
马达5中的每一个都通过与相应的前驱动车轮2或后驱动车轮3是一体的相应的驱动轴(axle shaft)7机械地连接(借助减速或传动元件6)至相应的车轮2或3。
[0026]在未在本文示出的其他非限制性情况下，动力系统4包括较少数量的电动马达，这些电动马达例如通过主动差速器(其是已知的并且因此没有详细描述)独立地将扭矩传递到每个车轮。
[0027]根据一些非限制性实施方式，作为电动马达的替代或补充，动力系统4包括热力发动机。
[0028]每个车轮2或3通过悬架8(在图1中部分示出)机械地连接至道路车辆1的车架，悬架8设有电子控制的减震器9，即设有电动致动器，该电动致动器可以改变(即，增大或减小)电子控制的减震器9的阻尼。举例来说，每个电子控制的减震器9的电动致动器可以包括调节用于在电子控制的减震器9内的油的通路的孔的尺寸的一个或多个电磁阀，或者其可以包括根据所施加的磁场改变物理特性的磁流变流体。
[0029]道路车辆1包括电子控制单元10(“ECU”)，除其他外，该电子控制单元10处理多个数据项，并且例如通过如下文更详细描述的那样作用于由电动马达5传递到驱动车轮2或3的扭矩并且在需要时与悬架8的减震器9协作来调整道路车辆1沿着直道驾驶时和沿着弯道驾驶时的行为。控制单元10在物理上可以由单独一个装置组成，或者由彼此分离并通过道路车辆1的CAN网络相互通信的不同装置组成。
[0030]特别地，道路车辆1包括被配置为检测道路车辆1的(当前、瞬时)纵向动态特性的至少一个检测装置11。术语“纵向动态特性”特别地本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于确定道路车辆(1)的车轮(2、3)的优化的扭矩分配(AWDS、RLS、RLS)的方法；所述道路车辆(1)包括用于每一个车轮(2、3)以独立地控制扭矩的致动器(A、5)；所述方法包括以下步骤：一次确定所述道路车辆(1)的前车轴(FA)和后车轴(RA)之间的扭矩分配的第一表(ST)，所述第一表(ST)提供第一曲线(DC
’
)，所述第一曲线(DC
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)表示随所述道路车辆(1)的纵向动态特性(Ax、Vx)的变化为变的第一扭矩分配系数(AWDS)；一次确定所述道路车辆(1)的所述后车轴(RA)和所述前车轴(FA)各自的右车轮(2、3)和左车轮(2、3)之间的扭矩分配的第二表(ST”)和扭矩分配的第三表(ST”)，其中所述第二表(ST”)和所述第三表(ST
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)分别提供第二曲线(DC”)和第三曲线(DC
”’
)，所述第二曲线(DC”)和所述第三曲线(DC
”’
)表示随所述道路车辆(1)的纵向动态特性(Ax、Vx)的变化而变的第二扭矩分配系数(RLS)和第三扭矩分配系数(RLS
’
)；在驾驶通过弯道时检测所述道路车辆(1)的当前纵向动态特性(Ax、Vx)；使用所述第一表(ST
’
)、所述第二表(ST”)和所述第三表(ST”)来基于所述道路车辆(1)的当前纵向速度(Vx)和当前纵向加速度(Ax)分别确定所述第一分配系数(AWDS)、所述第二分配系数(RLS)和所述第三分配系数(RLS
’
)的当前值；其中所述第一分配系数(AWDS)、所述第二分配系数(RLS)和所述第三分配系数(RLS
’
)被配置为对于所述当前纵向速度(Vx)和所述当前纵向加速度(Ax)使所述道路车辆(1)的横向加速度(Ay)最大化；所述方法的特征在于，为了计算所述第一曲线(DC
’
)、所述第二曲线(DC”)或所述第三曲线(DC
”’
)的点，所述方法包括通过施加所述道路车辆(1)的转向角和姿态角(β)并计算所述道路车辆(1)在所述条件下的最大横向加速度(Ay)来确定最大性能点(PM)的步骤；其中所述最大性能点(PM)由所述转向角的第一曲线(CIA)iso与所述姿态角的第二曲线(CIB)iso的交点来确定。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，借助横摆力矩(Mz)图执行确定最大性能点(PM)的步骤。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述两条曲线(CIA、CIB)iso的相交出现在所述车辆(1)的静止状态下，即，具有零横摆力矩(Mz)。4.根据权利要求1所述的方法，其包括第一优化步骤，在所述第一优化步骤期间迭代地处理多个最大性能点(PM)，以便计算出在给定所述道路车辆(1)的特定配置和特定扭矩分配(AWDS、RLS、RLS
’
)的情况下使所述横向加速度(Ay)最大化、特别是保持稳定性、平稳性和纵向加速度(Ax)的约束的姿态角(β)和转向角。5.根据权利要求4所述的方法，其包括第二优化步骤，在所述第二优化步骤期间迭代地改变所述第一优化步骤的所述特定扭矩分配(AWDS、RLS、RLS
’
)，以便针对每个特定分配(AWDS、RLS、RLS
’
)获得能通过相应的转向角和姿态角(β)获得的相应的最大横向加速度(Ay)；并且通过选择所述相应的最大横向加速度(Ay)中的较大者来获得总体最大横向加速度(Ay)；所述总体最大横向加速度(Ay)能通过相应的最优转向角和最优姿态角(β)获得。6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，执行所述第二优化步骤以首先确定所述第一分配表(ST)；然后确定所述第二分配表(ST”)；最后确定所述第三分配表(ST
”’
)。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，从所述前车轴(FA)和所述后车轴(RA)之间
的特定扭矩分配(AWDS)开始确定所述第一分配表(ST)，所述特定扭矩分配(AWDS)随所述道路车辆(1)的动态重量分配而变，以便确定所述道路车辆(1)的最优纵向分配(AWDS)。8.根据权利要求7所述的方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：亚历山德罗，
申请(专利权)人：法拉利股份有限公司，
类型：发明
国别省市：