CN104044588A - 基于车辆速度和道路坡度的牵引力控制的逐步化 - Google Patents

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CN104044588A CN201410092372.1A CN201410092372A CN104044588A CN 104044588 A CN104044588 A CN 104044588A CN 201410092372 A CN201410092372 A CN 201410092372A CN 104044588 A CN104044588 A CN 104044588A
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Abstract

本发明涉及基于车辆速度和道路坡度的牵引力控制的逐步化。牵引力控制系统和方法利用基于车辆速度和道路坡度的最大驱动扭矩和/或再生制动扭矩的逐步撤出和逐步引入。

Description

基于车辆速度和道路坡度的牵引力控制的逐步化
技术领域
本公开内容涉及用于控制通过驱动模块传输的动力的牵引力控制系统和方法。该牵引力控制系统和方法利用基于车辆速度和道路坡度的最大驱动扭矩和/或再生制动扭矩的逐步撤出（phase-out）和逐步引入（phase-in）。
背景技术
当今的高性能机动车辆通常配备有一种系统，该系统利用各种传感器来检测车辆的动态状况、驾驶者的意图和/或车辆周围的环境信息，以促动可用的促动器进行适当的控制动作，来帮助对车辆的牵引力和爬坡性能以及混合动力车辆中的能量消耗进行控制。虽然已知系统通常对于它们的期望作用是有效的，但是我们已经注意到一些问题，这些问题是一类具有被用来全时驱动第一组车轮的主传动系统以及被用来分时驱动第二组车轮的次传动系统的车辆所特有的。更具体地，虽然在现有技术中已经知道使用次传动系统来抢先地施加驱动扭矩，以防止与主传动系统关联的车轮的滑动，但是我们已经确定，应该根据包括车辆正在工作的地形以及特定车辆动态状况在内的特定情况，逐步引入或者逐步撤出能够向与次传动系统关联的车轮传输的最大扭矩。
发明内容
这部分提供本公开内容的总的概述，并且不是其全部范围或者其全部特征的全面公开。
在一个形式中，本教导提供一种用于控制向一组车轮的动力传输的方法。所述方法包括：提供用于为所述一组车轮提供动力的驱动模块；确定所述驱动模块正在其上操作的表面的坡度；确定所述驱动模块正在所述表面上操作的速度；确定向所述一组车轮传输的最大驱动扭矩，所述最大驱动扭矩是在所确定的速度位于所确定的速度的预定范围内并且所确定的坡度位于所确定的坡度的预定范围内时，至少部分地基于所确定的坡度和所确定的速度来确定的；以及向所述一组车轮传输动力，使得向所述一组车轮中每个车轮施加的旋转动力不超过所述最大驱动扭矩。
在又一形式中，本教导提供一种驱动模块，该驱动模块包括差动总成、电力推进电机、一对输出构件、一对车轴以及控制器。所述电力推进电机被配置为驱动所述差动总成。所述输出构件至少部分地由所述差动总成驱动。每个车轴能驱动地联接至所述输出构件中的相应一个输出构件。所述控制器控制通过所述车轴传输的最大驱动扭矩。所述控制器被配置为：确定所述驱动模块正在其上操作的表面的坡度；确定所述驱动模块正在所述表面上操作的速度；确定向所述一组车轮传输的最大驱动扭矩，所述最大驱动扭矩是在所确定的速度位于所确定的速度的预定范围内并且所确定的坡度位于所确定的坡度的预定范围内时，至少部分地基于所确定的坡度和所确定的速度来确定的；以及控制从所述驱动模块输出的旋转动力的传输，使得通过所述车轴传输的旋转动力不超过所述最大驱动扭矩。
在再一形式中，本教导提供一种用于控制向一组车轮的动力传输的方法。所述方法包括：提供用于为所述一组车轮提供动力的驱动模块；确定所述驱动模块正在其上操作的表面的坡度；确定所述驱动模块正在所述表面上操作的速度；确定向所述一组车轮传输的最大再生制动扭矩，所述最大再生制动扭矩是在所确定的速度位于所确定的速度的预定范围内并且所确定的坡度位于所确定的坡度的预定范围内时，至少部分地基于所确定的坡度和所确定的速度来确定的；以及操作所述驱动模块中的电机来向所述一组车轮传输旋转动力，使得向所述一组车轮中每个车轮施加的再生制动扭矩不超过所述最大再生制动扭矩。
从本文中提供的描述中，可应用性的其它方面将变得明显。本发明内容中的描述和特定示例仅仅旨在用于说明而不旨在限制本公开内容的范围。
附图说明
本文描述的附图仅用于说明所选择的实施例而非全部可能的实现方式，并且不旨在限制本公开内容的范围。
图1是具有根据本公开内容的教导构造的驱动模块的示例性车辆的示意图；
图2和图3是示出转变速度(Tn)和坡度(M)之间的关系对由根据本公开内容的教导的驱动模块提供的最大推进扭矩的影响的图；
图4是示出转变速度(Tn)和坡度(M)之间的关系对由根据本公开内容的教导的驱动模块提供的最大再生制动扭矩的影响的图；以及
图5是根据本公开内容的教导的方法的流程图形式的示意图。
在附图的几个图中，相应的附图标记表示相应的部件。
具体实施方式
参考附图的图1，通过附图标记10大致地表示示例性车辆，该示例性车辆具有根据本公开内容的教导构造的电力驱动模块12。电力驱动模块12能够用来驱动一对车轮14。在所提供的特定示例中，驱动模块12用来选择性地驱动后车轮14（即驱动模块能够在部分时间基础上操作的次传动系统的一部分)，而常规的内燃机16和传输部18用来在全部时间基础上驱动一组前车轮20。然而，将理解，本公开内容的教导具有对各种不同车辆构造的应用，因此要理解，本文中讨论的和附图中示出的特定示例仅仅是示例性的。在这点上，本领域技术人员将理解，本公开内容的教导可应用于具有被选择性地驱动的车轮的其它类型车辆。
驱动模块12能够如在共同未决的美国申请No.13/182,153中描述的那样配置，该美国申请的公开内容通过引用并入本文，仿佛本文中完全详细地阐明那样。简要地说，驱动模块12能够包括电力推进电机30和一对输出构件34，电力推进电机30用来驱动差动总成32，一对输出构件34至少部分地由差动总成32驱动并且驱动相应的车轴36，从而驱动后车轮14。驱动模块12能够进一步包括控制器40，控制器40能够被配置为控制驱动模块12的操作。控制器40能够联接至推进电机30、电源（例如电池44）以及车辆数据网络46。车辆数据网络46能够是用于传输车辆10内的车辆数据的任何类型的系统或者网络，如控制器区域网(CAN)或本地互连网络(LIN)。电池44能够是任何类型的电池并且能够被再充电，例如经由交流发电机、发电机和/或再生制动被再充电。如本文中使用的，术语“控制器”指专用集成电路(ASIC)、电子电路、运行一个或多个软件或固件程序的处理器（共享的、专用的或者组合的处理器）及存储器、组合逻辑电路和/或提供所描述的功能的其它合适的部件。控制器40能够从车辆数据网络接收数据，该数据关于：a)包括车辆10的速度在内的当前车辆动态情况，b)车辆10正在其上操作的表面（例如路面），c)控制车辆10的驾驶者输入，以及d)车辆10正在其中操作的环境。控制器40能够使用从车辆数据网络46接收的数据控制驱动模块12的操作，从而调整向后车轮14传输的扭矩。
例如，控制器40能够在全轮驱动、抢先模式中操作，在该模式中驱动模块12被操作为将扭矩抢先地施加至后车轮14，以防止前车轮20的滑动。控制器40在抢先模式中的操作可能在以下情况中特别有利：车辆10将需要从几乎静止或者零速度情况下加速或者当车辆10在诸如低摩擦表面、柔软表面或者道路斜坡之类的特定情况中操作时加速。
另外参考图2，控制器40能够被配置为控制驱动模块12内的一个或多个配件（例如推进电机30）的操作，使得如果车辆10正在其上操作的表面的坡度(mn)和车辆10的速度(sn)位于预定的第一范围内（即mmin≤mn≤mmax并且smin≤sn≤smax），则部分地基于坡度(mn)和车辆的速度(sn)确定抢先模式中向后车轮14传输的最大驱动扭矩。更具体地，控制器40能够被配置为：基于车辆10的速度(sn)来限制（如果车辆10的速度(sn)位于速度的预定第一范围(smin≤sn≤smax)内）驱动模块12向后车轮14输出的扭矩（即最大驱动扭矩），并且能够根据车辆10正在其上操作的表面的坡度(mn)来改变（如果车辆速度和坡度位于它们各自的预定第一范围内（即smin≤sn≤smax并且mmin≤mn≤mmax））对特定车辆速度(sn)的最大驱动扭矩。
当车辆速度大于所确定的速度的预定第一范围时（即当sn>smax时），最大驱动扭矩能够被设置为预定最小值，如零(0)牛顿-米。
位于坡度的预定第一范围内(mmin≤mn≤mmax)的每个坡度(mn)能够与最大驱动扭矩等于零(0)牛顿-米时的转变速度(Tn)关联。如果车辆10以转变速度(Tn)操作或者高于转变速度操作，则转变速度(Tn)能够被认为是控制器40逐步撤出对后车轮14的辅助动力的点。如果车辆10以转变速度(Tn)操作或者低于转变速度(Tn)操作，则转变速度(Tn)还能够被认为是控制器40逐步引入对后车轮14的辅助动力的点。如果车辆10正在爬坡，则转变速度(Tn)能够随着坡度(mn)在所确定的坡度的预定第一范围内(mmin≤mn≤mmax)增加而增加。类似地，如果车辆10正在下坡，则转变速度(Tn)能够随着坡度(mn)在所确定的坡度的预定第一范围内(mmin≤mn≤mmax)增加而减小。
在所提供的特定示例中，最大驱动扭矩的最大值(Vmax)和转变速度(Tn)之间的扭矩转变对坡度的预定范围内(mmin≤mn≤mmax)的每个坡度(mn)是相同的。可替代地，最大驱动扭矩的最大值(Vmax)和转变速度(Tn)之间的扭矩转变能够随着坡度(mn)在坡度的预定范围内(mmin≤mn≤mmax)增加而变得更加缓慢，如图3所示。在图3的示例中，从最大驱动扭矩的最大值(Vmax)起的扭矩转变对坡度的预定范围内(mmin≤mn≤mmax)的所有坡度而言都在预定的转变速度(st)处发生。
重新参考图1和图2，将理解，能够按照各种不同的方式确定车辆10的速度(sn)。例如，车辆的速度(sn)能够直接从车辆数据网络46获得。或者可以由控制器40基于（完全地或者部分地）驱动模块12内诸如推进电机30的输出轴、输出构件34中的一个或多个输出构件和/或车轴36中的一个或多个车轴之类的配件的转速来计算。
还将理解，能够按照各种不同方式确定车辆10在其上操作的表面的坡度(mn)。例如，坡度(mn)能够由传感器（例如被配置为检测车辆10的倾斜度并且响应性地生成传感器信号的传感器）获取或者基于从GPS信号获取的信息来计算。
最大驱动扭矩能够经由诸如计算或者查找表之类的任何期望的方式确定。
我们已经确定，至少部分地基于车辆10正在其上操作的表面的坡度(mn)和车辆10的速度(sn)逐步引入或者逐步撤出由驱动模块12向后车轮14施加的再生制动扭矩也是可能的。
参考图1和图4，控制器40能够被配置为控制驱动模块12内的一个或多个配件（例如推进电机30）的操作，使得如果车辆10正在其上操作的表面的坡度(mn)和车辆10的速度(sn)位于预定的范围内，则部分地基于坡度(mn)和车辆的速度(sn)来确定在制动模式中向后车轮14传输的最大再生制动扭矩。更具体地，控制器40能够被配置为基于车辆10的速度(sn)来限制（如果车辆10的速度(sn)位于速度的预定第二范围内）驱动模块12向后车轮14输出的再生制动扭矩（即最大再生制动扭矩），并且能够根据车辆10正在其上操作的表面的坡度(mn)来对特定车辆速度(sn)改变最大再生制动扭矩（如果车辆速度和坡度位于它们各自的预定（第二）范围内）。将理解，坡度(mn)的预定第二范围不需要等于用于确定最大驱动扭矩的坡度(mn)的预定第一范围，和/或车辆速度(sn)的预定第二范围不需要等于用于确定最大驱动扭矩的车辆速度(sn)的预定第一范围。
当车辆速度小于所确定的速度的预定范围时（即当sn<smin时），最大再生制动扭矩能够被设置为预定的最小值，如零(0)牛顿-米。
坡度的预定第二范围内(mmin≤mn≤mmax)的每个坡度(mn)能够与最大再生制动扭矩等于预定的最小制动转矩（如零(0)牛顿-米）时的转变速度(Tn)关联。如果车辆10以该转变速度(Tn)操作或者低于该转变速度(Tn)操作，则该转变速度(Tn)能够被认为是控制器40已经最大程度地逐步撤出后车轮14处的再生制动的点。如果车辆10以该转变速度(Tn)操作或者高于该转变速度(Tn)操作，则该转变速度(Tn)还能够被认为是控制器40逐步引入后车轮14处的再生制动的点。如果车辆10正在爬坡，则转变速度(Tn)能够随着坡度(mn)在所确定的坡度的预定第二范围内(mmin≤mn≤mmax)增加而增加。类似地，如果车辆10正在下坡，则转变速度(Tn)能够随着坡度(mn)在所确定的坡度的预定第二范围内(mmin≤mn≤mmax)增加而减小。
在图5中，示意性示出根据本公开内容的教导的用于控制向一组车轮的动力传输的方法。控制能够进行至框100，在这里提供用于为该组车轮提供动力的驱动模块。控制能够进行至框102，在这里，控制能够确定驱动模块正在其上操作的表面的坡度。控制能够进行至框104，在这里，控制能够确定驱动模块正在该表面上操作的速度。控制能够进行至框106，在这里，控制能够确定a)向该组车轮传输的最大驱动扭矩和/或b)最大再生制动扭矩。如果确定最大驱动扭矩，则能够在所确定的速度位于所确定的速度的预定第一范围内并且所确定的坡度位于所确定的坡度的预定第一范围内时，至少部分地基于所确定的坡度和所确定的速度确定最大驱动扭矩。类似地，如果确定最大再生制动扭矩，则能够在所确定的速度位于所确定的速度的预定第二范围内并且所确定的坡度位于所确定的坡度的预定第二范围内时，至少部分地基于所确定的坡度和所确定的速度确定最大再生制动扭矩。如上所述，所确定的速度的预定第一范围可以等于或者不同于所确定的速度的预定第二范围，和/或所确定的坡度的预定第一范围可以等于或者不同于所确定的坡度的预定第二范围。控制能够进行至框108，在这里，控制能够操作驱动模块的配件（如推进电机）来传输或者控制给该组车轮的动力。例如，驱动模块的推进电机能够被控制为向该组车轮传输动力，使得向该组车轮中的每个车轮施加的旋转动力不超过最大驱动扭矩。作为另一示例，驱动模块的推进电机能够被控制为向该组车轮传输动力，使得向该组车轮中的每个车轮施加的再生制动扭矩不超过最大再生制动扭矩。
为了说明和描述目的已经提供实施例的前述描述。其不旨在是全面的或者限制本公开内容。特定实施例的单独配件或特征通常不限于那个特定实施例，而在可行时是可互换的并且能够在所选择的实施例中使用，即使没有被具体地示出或者被描述。其还可以以多种方式变化。这种变化不被认为偏离本公开内容，并且所有这种变形旨在被包括在本公开内容的范围内。

Claims (23)

1.一种用于控制向一组车轮的动力传输的方法，所述方法包括：
提供用于为所述一组车轮提供动力的驱动模块；
确定所述驱动模块正在其上操作的表面的坡度；
确定所述驱动模块正在所述表面上操作的速度；
确定向所述一组车轮传输的最大驱动扭矩，所述最大驱动扭矩是在所确定的速度位于所确定的速度的预定范围内并且所确定的坡度位于所确定的坡度的预定范围内时，至少部分地基于所确定的坡度和所确定的速度来确定的；以及
向所述一组车轮传输动力，使得向所述一组车轮中每个车轮施加的旋转动力不超过所述最大驱动扭矩。
2.如权利要求1所述的方法，其中当所确定的速度大于所确定的速度的预定范围时，将所述最大驱动扭矩设置为预定最小值。
3.如权利要求2所述的方法，其中所述预定最小值是零(0)牛顿-米。
4.如权利要求1所述的方法，其中所述最大驱动扭矩下降至零(0)牛顿-米时的转变速度(Tn)随着所确定的坡度在所确定的坡度的预定范围内增加而增加。
5.如权利要求4所述的方法，其中对于所确定的坡度的预定范围内的每个所确定的坡度，所述最大驱动扭矩的最大值和所述转变速度(Tn)之间的扭矩转变是相同的。
6.如权利要求4所述的方法，其中所述最大驱动扭矩的最大值和所述转变速度(Tn)之间的扭矩转变随着所确定的坡度在所确定的坡度的预定范围内增加而变得更加缓慢。
7.如权利要求4所述的方法，其中对于坡度的预定范围内的所有所确定的坡度，从所述最大驱动扭矩的最大值起的转变在预定的转变速度处发生。
8.一种用于被配置为驱动一对车轮的驱动模块的控制器，所述控制器被配置为：
确定所述驱动模块正在其上操作的表面的坡度；
确定所述驱动模块正在所述表面上操作的速度；
确定向所述一组车轮传输的最大驱动扭矩，所述最大驱动扭矩是在所确定的速度位于所确定的速度的预定范围内并且所确定的坡度位于所确定的坡度的预定范围内时，至少部分地基于所确定的坡度和所确定的速度来确定的；以及
控制从所述驱动模块输出的旋转动力的传输，使得从所述驱动模块输出的所述旋转动力不超过所述最大驱动扭矩。
9.一种驱动模块，包括：
差动总成；
电力推进电机，配置为驱动所述差动总成；
一对输出构件，至少部分地由所述差动总成驱动；
一对车轴，每个车轴能驱动地联接至所述输出构件中的相应一个输出构件；以及
控制器，用于控制通过所述车轴传输的最大驱动扭矩，所述控制器配置为：确定所述驱动模块正在其上操作的表面的坡度；确定所述驱动模块正在所述表面上操作的速度；确定向所述一组车轮传输的最大驱动扭矩，所述最大驱动扭矩是在所确定的速度位于所确定的速度的预定范围内并且所确定的坡度位于所确定的坡度的预定范围内时，至少部分地基于所确定的坡度和所确定的速度来确定的；以及控制从所述驱动模块输出的旋转动力的传输，使得通过车轴传输的所述旋转动力不超过所述最大驱动扭矩。
10.如权利要求9所述的驱动模块，其中当所确定的速度大于所确定的速度的预定范围时，所述最大驱动扭矩由所述控制器设置为预定最小值。
11.如权利要求10所述的驱动模块，其中所述预定最小值是零(0)牛顿-米。
12.如权利要求9所述的驱动模块，其中所述最大驱动扭矩下降至零(0)牛顿-米时的转变速度(Tn)随着所确定的坡度在所确定的坡度的预定范围内增加而增加。
13.如权利要求12所述的驱动模块，其中对于所确定的坡度的预定范围内的每个所确定的坡度，所述最大驱动扭矩的最大值和所述转变速度(Tn)之间的扭矩转变是相同的。
14.如权利要求12所述的驱动模块，其中所述最大驱动扭矩的最大值和所述转变速度(Tn)之间的扭矩转变随着所确定的坡度在所确定的坡度的预定范围内增加而变得更加缓慢。
15.如权利要求12所述的驱动模块，其中对于坡度的预定范围内的所有所确定的坡度，从所述最大驱动扭矩的最大值起的转变在预定的转变速度处发生。
16.一种用于控制向一组车轮的动力传输的方法，所述方法包括：
提供用于为所述一组车轮提供动力的驱动模块；
确定所述驱动模块正在其上操作的表面的坡度；
确定所述驱动模块正在所述表面上操作的速度；
确定向所述一组车轮传输的最大再生制动扭矩，所述最大再生制动扭矩是在所确定的速度位于所确定的速度的预定范围内并且所确定的坡度位于所确定的坡度的预定范围内时，至少部分地基于所确定的坡度和所确定的速度来确定的；以及
操作所述驱动模块中的电机来向所述一组车轮传输旋转动力，使得向所述一组车轮中每个车轮施加的再生制动扭矩不超过所述最大再生制动扭矩。
17.如权利要求16所述的方法，其中当所确定的速度小于所确定的速度的预定范围时，将所述最大再生制动扭矩设置为预定最小值。
18.如权利要求17所述的方法，其中所述预定最小值是零(0)牛顿-米。
19.如权利要求16所述的方法，其中所述最大再生制动扭矩下降至零(0)牛顿-米时的转变速度(Tn)随着所确定的坡度在所确定的坡度的预定范围内增加而增加。
20.如权利要求19所述的方法，其中对于所确定的坡度的预定范围内的每个所确定的坡度，所述最大驱动扭矩的最大值和所述转变速度(Tn)之间的扭矩转变是相同的。
21.如权利要求19所述的方法，其中所述最大再生制动扭矩的最大值和所述转变速度(Tn)之间的扭矩转变随着所确定的坡度在所确定的坡度的预定范围内增加而变得更加缓慢。
22.如权利要求19所述的方法，其中对于坡度的预定范围内的所有所确定的坡度，从所述最大再生制动扭矩的最大值起的转变在预定的转变速度处发生。
23.如权利要求16所述的方法，其中所述最大再生制动扭矩下降至零(0)牛顿-米时的转变速度(Tn)随着所确定的坡度在所确定的坡度的预定范围内增加而减小。
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