CN104590051A - 用于双桥驱动电动车辆的车辆动态控制协调系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于双桥驱动电动车辆的车辆动态控制协调系统。一种电动车辆(HEV/BEV/EV)包括：动态牵引力控制(DTC)系统，被配置为执行DTC过程；电动机因制动而增强动态车轮扭矩控制(eDWT-B)系统，被配置为执行eDWT-B过程。控制器根据车辆标准选择DTC过程和eDWT-B过程的组合来控制车辆操作。

Description

用于双桥驱动电动车辆的车辆动态控制协调系统

技术领域

本发明涉及一种双桥驱动电动车辆构造。

背景技术

电动推进车辆(EV/HEV/BEV)已经在车辆电气化和混合化技术方面得到了发展，以提高操控性、燃料经济性和能量灵活性并减少排放。车辆动力系和传动系电气化为车辆动态控制提供机会，以实现主动/被动车辆稳定性提高和性能扩展。利用快速和精确的电动机扭矩控制能力，已经提出将电驱动组件用于牵引力控制和车辆横向动态控制，并观测到车辆操纵性能和稳定性的增强。

发明内容

在实施例中，提供一种系统。所述系统包括动态牵引力控制(DTC)子系统和电动机因制动而增强动态车轮扭矩控制(eDWT-B)子系统。所述系统还包括控制器，所述控制器被配置为利用DTC子系统和eDWT-B子系统的组合来操作车辆。

控制器可根据车辆标准选择DTC子系统和eDWT-B子系统的组合来控制车辆操作。在这种情况下，控制器可选择所述组合，使得只要选择的组合仍满足车辆标准，则在控制车辆操作时，DTC子系统就比eDWT-B子系统具有更大的影响。控制器可选择所述组合，使得当车辆标准是车辆稳定性比车辆操控性具有较高优先级时，在控制车辆操作时，eDWT-B子系统比DTC子系统具有更大的影响。控制器可选择所述组合，使得当车辆标准是车辆操控性比车辆稳定性具有较高优先级时，在控制车辆操作时，DTC子系统比eDWT-B子系统具有更大的影响。

所述组合可以是DTC子系统单独控制车辆操作、eDWT-B子系统单独控制车辆操作以及DTC子系统和eDWT-B子系统联合控制车辆操作中的一种。在所述组合为DTC子系统和eDWT-B子系统联合控制车辆操作的情况下，在控制车辆操作时，DTC子系统和eDWT-B子系统中的一个可比另一个具有更大的影响。

车辆可以是双桥驱动电动车辆，例如，混合动力电动车辆(HEV)、电池电动车辆(BEV)和纯电动车辆(EV)。

在另一实施例中，提供一种方法。所述方法包括：根据车辆标准选择动态牵引力控制(DTC)过程和电动机因制动而增强动态车轮扭矩控制(eDWT-B)过程的组合来控制车辆操作。所述方法还包括：根据选择的DTC过程和eDWT-B过程的组合控制车辆的前桥、后桥和制动系统中的至少一个。

选择所述组合，使得只要选择的组合仍满足车辆标准，则在控制车辆操作时，DTC过程就比eDWT-B过程具有更大的影响。

选择所述组合，使得当车辆标准是车辆稳定性比车辆操控性具有较高优先级时，在控制车辆操作时，eDWT-B过程比DTC过程具有更大的影响。

选择所述组合，使得当车辆标准是车辆操控性比车辆稳定性具有较高优先级时，在控制车辆操作时，DTC过程比eDWT-B过程具有更大的影响。

所述车辆操作是期望的横摆控制力矩。

在又一实施例中，提供一种车辆，所述车辆包括：前电动机和后电动机，被配置为分别向前桥和后桥提供推进扭矩；制动系统，被配置为向前桥和后桥提供制动扭矩；动态牵引力控制(DTC)系统，被配置为控制前电动机和后电动机在前桥和后桥之间提供推进扭矩；电动机因制动而增强动态车轮扭矩控制(eDWT-B)系统，被配置为控制制动系统向驱动桥提供制动扭矩；控制器，被配置为根据车辆标准选择DTC系统和eDWT-B系统的组合来控制车辆操作。

所述控制器选择所述组合，使得只要选择的组合仍满足车辆标准，则在控制车辆操作时，DTC系统就比eDWT-B系统具有更大的影响。

所述控制器选择所述组合，使得当车辆标准是车辆稳定性比车辆操控性具有较高优先级时，在控制车辆操作时，eDWT-B系统比DTC系统具有更大的影响。

所述控制器选择所述组合，使得当车辆标准是车辆操控性比车辆稳定性具有较高优先级时，在控制车辆操作时，DTC系统比eDWT-B系统具有更大的影响。

所述车辆操作是期望的横摆控制力矩。

所述车辆是双桥驱动电动车辆。

附图说明

图1示出了根据本发明的实施例的使用车辆动态控制协调系统的示例性双桥驱动电动车辆构造的框图；

图2示出了根据本发明的实施例的具有车辆动态控制协调系统的示例性双桥驱动电动车辆构造的框图；

图3A和图3B示出了描述根据本发明的实施例的车辆动态控制协调系统的操作的流程图。

具体实施方式

在此公开了本发明的详细实施例；然而，应当理解的是，公开的实施例仅为可以以各种和替换的形式实施的本发明的示例。附图不一定按比例绘制；可夸大或者最小化一些特征，以显示特定组件的细节。因此，在此公开的具体结构和功能性细节不应当被解释为限制，而仅仅作为用于教导本领域技术人员不同地使用本发明的代表性基础。

现在参照图1，示出了根据本发明的实施例的使用车辆动态控制协调系统的示例性双桥驱动电动车辆构造10的框图。车辆构造10包括：前桥12和后桥14，前桥12和后桥14被独立地驱动；前电动机16和发动机18，用于推进前桥12；后电动机20，用于推进后桥14。高电压(HV)电池21向电动机16和20提供电力，使得电动机16和20分别用于推进前桥12和后桥14。车辆构造10还包括车辆系统控制器(VSC)22。VSC 22被配置为产生指示将被施加到前桥12的驱动扭矩的前桥扭矩命令24。VSC 22被配置为产生指示将被施加到后桥14的驱动扭矩的后桥扭矩命令26。

电动双驱动构造(诸如车辆构造10)的目的是以优化的系统操作效率在混合动力车辆或电动车辆平台中实现全轮驱动(AWD)功能。在混合动力车辆系统中，这样的构造还使得来自辅助动力装置(即，电动机16和20)的动力辅助能够减小主动力装置(即，发动机18)的尺寸。在满足了来自驾驶员的车辆操控性请求的同时，显著地提高了混合动力车辆动力传动系统的燃料经济性。

如描述和示出的，车辆构造10代表具有电动机致动的后驱动桥14和混合动力推进的前驱动桥12的混合动力电动双驱动桥系统。电动机16和20可分别向驱动桥12和14提供推进扭矩和再生制动扭矩。假设前桥12为配备有动力分流/MHT(模块化混合动力动力传动系)或其他类型的混合动力动力产生系统的主驱动桥。

在为了简化的目的而忽略详细的机械连接关系时，在驱动轴处输出的前桥扭矩用公式表示为：

τ_{fa_dft}＝τ_{eng_dft}+τ_mf

其中，τ_{eng_dft}是在前桥驱动轴处输出的总的发动机扭矩，并且τ_mf是在前桥驱动轴处的前电动机扭矩。假设发动机扭矩和电动机扭矩在驱动轴处相加。

在后桥处，后电动机是在后桥驱动轴处产生τ_mr的纯电动扭矩源，这样，在驱动轴处输出的后桥扭矩用公式表示为：

τ_{ra_dft}＝τ_mr

根据本发明的实施例的车辆动态控制协调系统集中在车辆系统控制上。为此目的定义的操控性具有如下系统要求：

τ_{drv_whl}＝τ_{fa_dft}+τ_{ra_dft}

其中，τ_{drv_whl}是由驾驶员最初需求并由其他主动/被动安全控制系统(诸如ACC、CMB、TRC、ABS等)补充修改的总的车轮扭矩。在此假设两个驱动桥12和14均配备有开放式差速器(open differential)。然而，驱动桥12和14可配备有一些主动/被动扭矩矢量控制装置。

当发动机18关闭时，车辆以电动车辆(EV)模式操作，并且推进功率的单一来源是电池21，电池21根据下面的公式提供功率来推进车辆：

P_batt＝P_drv+P_loss

其中，P_batt是正值时放电和负值时充电的电池功率，P_drv是等效的驱动功率需求，并且P_loss是总的车辆操作功率损耗，其包括机械扭矩传递损耗、电功率产生和传输损耗以及发动机功率产生损耗。

当发动机18开启时，发动机18和电池21两者根据下面的公式同时提供功率来推进车辆：

P_eng+P_batt＝P_drv+P_loss

其中，P_eng是发动机功率输出，该发动机功率输出为正值时供应动力并且在发动机制动期间具有负值。

在正常的行驶状况下，车辆系统控制器(VSC)22中的能量管理控制(EMC)功能和车轮扭矩控制(WTC)功能确定发动机的开/关状态以及动力分流和车轮扭矩分配状态，使得操控性要求首先满足于优化的系统操作状态，优化的系统操作状态在行驶循环中瞬时且累积地最小化系统功率损耗P_loss，同时满足一定的电池电量维持或消耗限制。这样，实现了最高的燃料经济效益。

除面向正常的操控性和燃料经济性的车辆控制之外，车辆动态增强是车辆构造10的AWD车辆平台要实现的另一控制目标。为此，针对双驱动桥电动车辆，已经提出了两种基于动力系/传动系电气化的车辆动态控制技术。这两种车辆动态控制技术是：(1)动态牵引力控制(DTC)；(2)电动机因制动而增强动态车轮扭矩控制(eDWT-B，electric motor enhanced dynamic wheeltorque control by brake)。

动态牵引力控制(DTC)车辆动态控制的目的在于使车辆牵引力使用最大化并提高车辆机动性和稳定性保持。DTC系统包括实现AWD驱动牵引力优化的牵引力控制器。在车辆加速或减速期间，可通过前桥和后桥之间的电功率分配而持续地划分车辆驱动扭矩请求或再生制动扭矩请求，使得车辆具有前轮驱动模式、后轮驱动模式和全轮驱动模式的选择。

DTC车辆动态控制具有两个控制目标。第一个控制目标是通过在两个驱动桥之间主动地划分车轮扭矩来实现能够由路面支持的操控性的最高水平。当在一个车桥处的车轮失去牵引力时，更多或整个车轮扭矩请求被分配到另一驱动桥，以利用来自地面的可用摩擦支持。同时，通过基于电动机的再生制动降低旋转车桥(spinning axle)处的驱动扭矩请求，以使不稳定的车桥/车轮回到稳定的轮胎力/滑动区。回收的电能可对HV电池进行充电或被直接传输至另一车桥来辅助推进。结果，期望在该牵引力控制事件中驱动扭矩没有减小且功率损耗最低。相同的控制和致动方案还应用于车辆制动事件。也就是说，在制动期间，当观察到一个驱动桥存在车轮抱死趋势时，使电动机扭矩增加，以降低再生制动效果并补偿可能的发动机制动效果。降低的制动需求附加到具有增加的电动机再生制动扭矩的另一车桥，以利用来自地面的可用摩擦能力。在第二车桥处增加的再生能量也可帮助支持第一车桥处的动力增加。

在车辆转弯期间，当车辆轮胎在摩擦圆内运转的同时其纵向力增加时，同一轮胎的横向力通常减小。当进行主动车轮扭矩划分时，在不同车桥处的纵向轮胎力的状况相应地改变。这样，车辆横摆动态状态也改变。这是因为在一个车桥处的横向力随着在该车桥处的车轮扭矩请求的降低而增加，并且在另一车桥处的横向力随着其车轮扭矩请求的增加而减小。该效果通过两个驱动桥之间的主动车轮扭矩分配而帮助实现直接横摆力矩控制。因此，DTC车辆动态控制的第二个控制目标是通过利用从主动车轮扭矩再分配获得的横摆力矩调整来调节用于车辆动态可驾驶性和稳定性增强(不包括车辆操控性)的车辆横摆/侧倾动态状态。

电动机因制动而增强动态车轮扭矩控制(eDWT-B)车辆动态控制实现了与来自基于制动的车辆稳定性控制系统(例如，ESP(电子稳定程序)，不包括车辆操控性)的横摆力矩控制能力相同的水平。稳定性和可驾驶性增强的实现基于通过独立的制动器启动的纯横摆控制力矩的产生和基于电动机的操控性补偿。在转向事件中，制动扭矩可施加在车辆一侧的任一车轮处。同时，eDWT-B请求运用来自电气化的动力系统/传动系统的另外的推进扭矩来补偿由制动器启动引入的牵引力损耗和潜在的转速降低。因此，这导致纯横摆控制力矩。对于稳定性控制，内侧车轮中的至少一个可制动，以产生正转向横摆控制力矩(pro-turning yaw control moment)来抵消过度的转向不足趋势。外侧车轮中的至少一个可制动，以产生反转向横摆控制力矩(counter-turning yaw control moment)来抵消过度的转向过度运动。在这两种情况下，电动机牵引扭矩增加，在相反侧的车轮处的牵引力得到补偿，以平衡牵引动力。类似地，对于可驾驶性和舒适性的提高，内侧车轮中的至少一个制动，以产生正转向横摆控制力矩来增强车辆转向机敏性。在横摆干扰抑制控制应用中，运用制动力的车轮取决于干扰横摆力矩的方向。车辆推进扭矩在相反侧的车轮处适当地增加，以补偿牵引力损耗。

除确保操控性之外，还帮助最大化轮胎摩擦饱和事件中的横摆控制力矩，这是通过基于制动的横摆控制策略不能实现的。因为电动机的快速响应时间和精确的扭矩控制而期望显著地提高控制性能(如及时性和精确性)。这是一个优势，因为在基于相对慢的制动的横摆力矩控制环的瞬态控制阶段期间，在不具备基于快速而精确的内环电动机的牵引力补偿控制的情况下，是不能避免牵引力变化和牵引力损耗的。

如上述通过电气化的动力系/传动系的车辆动态控制技术所阐明的，DTC车辆动态控制和eDWT-B车辆动态控制两者能够在车辆动态操纵行为期间帮助驾驶员实现更高水平的车辆可驾驶性并保持稳定性(没有甩尾或推头)以及提高驾驶舒适性。除提高操控性和燃料经济性的优点之外，期望混合动力电动车辆能够提供更好的车辆操纵性能和稳定性保持。

然而，存在下面的问题。在正常的电动车辆(EV/HEV/BEV)操作中，操控性是主要要求，而燃料消耗最小化的燃料经济性是次要要求。在满足驾驶员扭矩需求的同时，根据最优确定的有效的车辆操作状态来确定车桥之间的车轮扭矩分配。该系统优化目标被定义为：

$J=\underset{0}{\overset{T_f}{\∫}}{\stackrel{\·}{m}}_f\left(t\right)\mathrm{dt}+{\left|\right|e_{\mathrm{Tdrv}}\left|\right|}_1$

其中，是发动机燃料流量，e_Tdrv＝τ_{drv_whl}-(τ_{fa_dft}+τ_{ra_dft})，T_f是行驶循环的持续时间。

当车辆表现出越来越多的转向不足或转向过度的趋势时，危害车辆的机动性。车辆的机动性在此被定义为汇总了路径跟踪、可驾驶性和中级水平的转向过度/转向不足补偿要求的车辆性能指标。在车辆的操控性仍然得到保证的同时，必须一起优化燃料经济性要求和机动性要求，而确定车桥之间的车轮扭矩分配状态。根据设计规范，即使与车轮扭矩分配优化相关的车辆动态控制可能会提高长期的燃料经济性，机动性要求也会危害瞬时和短期的燃料经济性目标。此外，当观察到过度的车辆转向不足/转向过度趋势或严重的侧倾动态时，车辆动态必须被抑制，以维持车辆横摆/侧倾的稳定性。在这种情况下，车辆稳定性要求在控制上具有超过操控性要求、燃料经济性要求和机动性要求的最高优先级。

将参考横摆率表示为r_d，参考侧滑角表示为β_d，横摆控制力矩表示为m_zc，并且将车辆动态控制状态矢量定义为X＝[q₁(r_d-r),q₂(β_d-β)]^T，其中，r和β分别为测量的或估计的车辆横摆率和侧滑角。此外，定义Z＝[X^T,R·m_zc]^T。那么，与控制事件相关的车辆动态控制的新的系统优化目标是：

$J=\underset{0}{\overset{T_f}{\∫}}{\stackrel{\·}{m}}_f\left(t\right)\mathrm{dt}+{\left|\right|e_{\mathrm{Tdrv}}\left|\right|}_1+{\left|\right|Z\left|\right|}_2$ 或 $J=\underset{0}{\overset{T_f}{\∫}}{\stackrel{\·}{m}}_f\left(t\right)\mathrm{dt}+{\left|\right|e_{\mathrm{Tdrv}}\left|\right|}_1+{\left|\right|Z\left|\right|}_{\∞}$

根据上述分析，会期望设计一种能够针对不同的车辆行驶状况优先考虑不同的车辆操作要求以及使不同的车辆操作要求同步的控制策略。当机动性要求或稳定性要求获得优先级时，DTC车辆动态控制和eDWT-B车辆动态控制两者能够辅助横摆力矩控制，以控制车辆横摆/侧倾动态状态。然而，不同的技术具有其具体的控制以及实现特性和约束。即使它们的控制执行不是互相排斥的，其致动也必须顺序地协调，以确保满意和优化的控制性能。

DTC车辆动态控制是在车辆动态控制和燃料经济性方面对VSC-WTC的进一步优化。在一些状况下，机动性会危害燃料经济性，但是优化的DTC通过优化的车轮扭矩分配而具有进一步提高燃料经济性的潜力。由于能量再循环能力而使得DTC的致动在没有或有极少的额外能量消耗的情况下精细并持续地进行车轮扭矩再分配。然而，其可用性和有效性受到下面的系统和环境的约束。

首先，通过纵向牵引力再分配对每个车桥处的轮胎横向力进行修改而间接获得横摆控制力矩。用于控制的总的可用横摆力矩受限于：当前扭矩分配状态；驾驶员转向输入；道路摩擦状况；以及车辆纵倾状态和侧倾状态。第二，前桥混合动力驱动和后桥电动驱动之间的车轮扭矩分配能力还受限于：HV电池的荷电状态和功率极限；车辆操作模式、模式切换瞬态；以及动力传动系操作模式和模式转换。

另一方面，eDWT-B车辆动态控制的执行直接利用差速器制动施加纵向轮胎力来产生横摆控制力矩，而不损害操控性(通过牵引力补偿)。应用策略具有更好的稳定性保持，从而使得其相比于DTC在横摆力矩控制方面更强大。可利用车桥之间的补偿电动机扭矩和车轮制动扭矩的不同组合而灵活地实现期望的横摆控制力矩。其应用范围更广泛、受动力传动系和电气系统状态的约束较少并且不受当前扭矩分流状态的约束。通常，其执行保证了可用性和有效性。然而，eDWT-B中的制动应用引入额外的电力消耗，从而危害燃料经济性控制目标。除非在稳定性控制事件中或者当机动性被高度重视时，否则eDWT-B的执行不利于燃料经济性考虑。

基于上述分析，会期望具有一种管理DTC车辆动态控制和eDWT-B车辆动态控制的激活和执行的控制策略，以在避免致动约束的同时利用它们各自的控制特性。利用这样的控制策略，能够以满意的设计规范并且对燃料经济性的危害最小或者不危害燃料经济性的情况下实现车辆稳定性要求和机动性要求。此外，这样的控制策略被期望用于为不同的行驶循环提供最佳的可实现的燃料经济性，同时提供满意的车辆操纵性能。

根据本发明的实施例的车辆动态控制协调系统操作以提供这种期望的控制策略。车辆动态控制协调系统的控制策略协调电动双驱动桥车辆的两个基于车辆电气化的动态控制过程(即，DTC车辆动态控制和eDWT-B车辆动态控制)。控制策略相对于稳定性和机动性实现了优化的系统操作和扩展的应用范围，同时满足了车辆操控性目标和燃料经济性目标。

根据本发明的实施例的车辆动态控制协调系统的控制策略协调不同的车辆操作要求(操控性/燃料经济性与机动性和稳定性)之间的优先次序，使得在不同行驶情况下的整体车辆操作满足期望的设计规范。此外，控制策略管理DTC车辆动态控制和eDWT-B车辆动态控制之间的控制执行，使得整体车辆控制动作确保稳定的车辆行为并满足特定的车辆机动性性能要求。

现在参照图2，示出了根据本发明的实施例的具有车辆动态控制协调系统30的车辆构造10的框图。协调系统30包括处于最高策略层的车辆动态控制和稳定性控制(VDC)模块32。VDC模块32持续地计算目标车辆横摆率和侧滑角以及侧倾状态。VDC模块32还基于假设的车辆状态和外部输入将这些目标参考信号映射为对未来的预测。同时，VDC模块32使用基于反馈控制或模型的预测控制方法在未来有限的预测时域和控制时域中确定期望的横摆控制力矩。当执行推荐的横摆力矩控制命令33时，该高层参考控制命令从VDC模块32被发送到协调系统30的较低层的控制模块，其控制目标是调节车辆横摆状态、侧滑状态和侧倾状态以实现最佳的机动性能和最佳的稳定性保持。

协调系统30还包括处于较低策略层的e-VDC控制单元34。e-VDC控制单元34是VSC 22的一部分。e-VDC控制单元34包括DTC车辆动态控制算法36和eDWT-B车辆动态控制算法38。这样，DTC控制算法和eDWT-B控制算法均存在于e-VDC控制单元34的功能块中，其中，主动车轮扭矩划分(即，DTC车辆动态控制)或制动和电动机扭矩的网络应用(即，eDWT-B车辆动态控制)或者它们的任何组合(即，DTC车辆动态控制和eDWT-B车辆动态控制的任何组合)被致动以实现推荐的横摆控制力矩。

控制策略的激活和选择高度依赖于在不同的车辆行驶状况下的当前车辆系统控制目标。为此，e-VDC控制单元34还包括仲裁控制器40。仲裁控制器40的控制仲裁功能块被设计用于使e-VDC控制单元34管理控制的激活和策略的选择，从而在对燃料消耗最小化目标没有危害或危害最小的情况下最佳地管理车辆的机动性和稳定性。下面详细地描述仲裁控制器40的仲裁功能的详细算法。

如图2中所示，e-VDC控制单元34的输出包括：(i)发给车辆构造10的ABS/ESP制动模块44的期望的车轮制动扭矩命令42；(ii)在车桥处的期望的动力系/传动系扭矩划分状态命令46，即，期望的前桥驱动轴扭矩和期望的后桥驱动轴扭矩。

具有车轮扭矩控制(WTC)的VSC 22管理车辆动力传动系和电功率单元的状态，以根据e-VDC扭矩分配命令传递请求的前桥驱动轴扭矩和后桥驱动轴扭矩。在正常的行驶状况下，VSC-WTC功能确定车桥之间的车轮扭矩分配，以满足操控性并优化系统操作效率/燃料经济性。当要满足特定的机动性或稳定性要求时，e-VDC确定的车轮扭矩分配施加额外的约束用于VSC-WTC动力传动系的优化。VSC-WTC自身仍具有使动力传动系和电气系统状态优化的自由度，但是要确保在每个驱动桥处车轮扭矩的合适传递。这样的约束优化会危害燃料经济性目标。因此，e-VDC控制单元34中的控制仲裁管理DTC车辆动态控制和eDWT-B车辆动态控制的致动，从而可实现机动性/稳定性和燃料经济性目标之间的最佳权衡。

现在参照图3A和图3B(同时继续参照图2)，图3A和图3B示出了描述包括e-VDC控制仲裁逻辑的操作的车辆动态控制协调系统30的操作的流程图50。

根据控制逻辑流程，协调系统30的VDC模块32首先计算并命令高层车辆动态控制。具体地讲，参照框52，期望的目标横摆率和侧滑角均在映射的控制时域h_proj和预测的控制时域h_pred中进行计算。映射时域是通过假设固定的外部输入(没有主动e-VDC控制动作)来映射车辆状态的未来时标。预测时域是利用基于模型的预测反馈控制策略来预测车辆状态和e-VDC控制的未来时标。在下面的分析中，变量τ用于指示未来的时间。

基于车速、转向角、道路摩擦状况等计算参考车辆横摆率r_d(τ)和参考侧滑角β_d(τ)(τ∈0～h_proj)。它们与车辆状态映射一起被映射到未来，其中，假设不可用的未来信息被固定为其当前值。如果h_proj＝0，则不执行映射。而是只获得瞬时参考横摆率和侧滑角。同时，映射的车辆横摆率r(τ)和侧滑角β(τ)(τ∈0～h_proj)也根据假设持续不变的车辆状态和外部输入的车辆模型进行计算。

VDC模块32根据映射的横摆率误差ε_r(τ)和映射的侧滑角误差ε_β(τ)将映射的面向稳定性的横摆控制力矩计算为：

$m_{\mathrm{sc}}^{\mathrm{proj}}\left(\mathrm{\τ}\right)=f_{\mathrm{sc}}^1({\mathrm{\ϵ}}_r\left(\mathrm{\τ}\right),{\mathrm{\ϵ}}_{\mathrm{\β}}\left(\mathrm{\τ}\right),{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{veh}}\left(\mathrm{\τ}\right))$

其中，下标“sc”表示稳定性控制，ε_r(τ)＝r_d(τ)-r(τ)和ε_β(τ)＝β_d(τ)-β(τ)(τ∈0～h_proj)以及φ_veh(τ)是映射到未来的集总的车辆状态。

VDC模块32还根据基于模型的预测反馈控制策略(其中，横摆控制力矩在未来有限的控制时域h_pred内被优化)计算映射的面向稳定性的横摆控制力矩。预测的横摆控制力矩被定义为：

$m_{\mathrm{sc}}^{\mathrm{pred}}\left(\mathrm{\τ}\right)=f_{\mathrm{sc}}^2({\mathrm{\ϵ}}_r\left(\mathrm{\τ}\right),{\mathrm{\ϵ}}_{\mathrm{\β}}\left(\mathrm{\τ}\right),{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{veh}}\left(\mathrm{\τ}\right)),\mathrm{\τ}\∈0~h_{\mathrm{pred}}$

相关的预测的车辆状态被定义为：

${\mathrm{\φ}}_{\mathrm{veh}}^{\mathrm{sc}}\left(\mathrm{\τ}\right)=f_{\mathrm{sc}}^3({\mathrm{\ϵ}}_r\left(\mathrm{\τ}\right),{\mathrm{\ϵ}}_{\mathrm{\β}}\left(\mathrm{\τ}\right),{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{veh}}\left(\mathrm{\τ}\right),h_{\mathrm{pred}}),\mathrm{\τ}\∈0~h_{\mathrm{pred}}$

类似地，VDC模块32根据映射的车辆横摆率误差和映射的车辆状态将映射的面向机动性的横摆控制力矩计算为：

$m_{\mathrm{mc}}^{\mathrm{proj}}\left(\mathrm{\τ}\right)=f_{\mathrm{mc}}^1({\mathrm{\ϵ}}_r\left(\mathrm{\τ}\right),{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{veh}}\left(\mathrm{\τ}\right)),\mathrm{\τ}\∈0~h_{\mathrm{proj}}$

下标“mc”表示机动性控制。

VDC模块32根据基于模型的预测反馈控制策略(优化机动性横摆控制力矩)将预测的面向机动性的横摆控制力矩计算为：

$m_{\mathrm{mc}}^{\mathrm{pred}}\left(\mathrm{\τ}\right)=f_{\mathrm{mc}}^2({\mathrm{\ϵ}}_r\left(\mathrm{\τ}\right),{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{veh}}\left(\mathrm{\τ}\right)),\mathrm{\τ}\∈0~h_{\mathrm{pred}}$

相关的预测的车辆状态被定义为：

${\mathrm{\φ}}_{\mathrm{veh}}^{\mathrm{mc}}\left(\mathrm{\τ}\right)=f_{\mathrm{mc}}^3({\mathrm{\ϵ}}_r\left(\mathrm{\τ}\right),{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{veh}}\left(\mathrm{\τ}\right),h_{\mathrm{pred}}),\mathrm{\τ}\∈0~h_{\mathrm{pred}}$

参照判定块54，下一步是确定是否启用eDWT-B车辆动态控制来辅助可驾驶性控制或横摆稳定性控制。稳定性要求(当存在时)是要满足的优先级最高的要求。判定逻辑之后是判定块56中指示并如下进行描述的控制条件I。

控制条件I：eDWT-B的启用条件是所有下列条件的AND逻辑：

1.T_{sc_hist}≥H_{sc_hist}

2. $\left|m_{\mathrm{sc}}^{\mathrm{proj}}\left(0\right)\right|>M_{\mathrm{sc}}^1$

3.T_{sc_proj}≥H_{sc_proj}

$T_{\mathrm{sc}\_\mathrm{proj}}={\∫}_0^{h_{\mathrm{proj}}}{C}_{\mathrm{sc}\_\mathrm{ind}1}\left(\mathrm{\τ}\right)\mathrm{d\τ},\mathrm{\τ}\∈0~h_{\mathrm{proj}}$

4.T_{sc_pred}≥H_{sc_pred}

$T_{\mathrm{sc}\_\mathrm{pred}}={\∫}_0^{h_{\mathrm{pred}}}{C}_{\mathrm{sc}\_\mathrm{ind}2}\left(\mathrm{\τ}\right)\mathrm{d\τ},\mathrm{\τ}\∈0~h_{\mathrm{pred}}$

当h_proj＝0或h_pred＝0时，将控制条件I中的相应的条件3或4从AND逻辑中移除。

DTC车辆动态控制基于通过横摆率误差和车辆侧滑误差确定的第一横向机动性(路径跟踪和横摆/侧倾补偿)阈值而被激活。需求的前-后扭矩分流比是根据对燃料经济性目标和机动性目标两者的优化而获得的。确保了操控性。机动性要求(当存在时)次于操控性要求。机动性要求将与燃料经济性要求一起被优化。参照判定块58，DTC车辆动态控制的激活通过如下的控制条件II来确定。

控制条件II：机动性控制标准-I是所有下列条件的AND逻辑：

1.T_{mc_hist}≥H_{mc_hist}

2. $\left|m_{\mathrm{mc}}^{\mathrm{proj}}\left(0\right)\right|>M_{\mathrm{mc}}^1$

3.T_{mc_proj}≥H_{mc_proj}

$T_{\mathrm{mc}\_\mathrm{proj}}={\∫}_0^{h_{\mathrm{proj}}}{C}_{\mathrm{mc}\_\mathrm{ind}1}\left(\mathrm{\τ}\right)\mathrm{d\τ},\mathrm{\τ}\∈0~h_{\mathrm{proj}}$

4.T_{mc_pred}≥H_{mc_pred}

$T_{\mathrm{mc}\_\mathrm{pred}}={\∫}_0^{h_{\mathrm{pred}}}{C}_{\mathrm{mc}\_\mathrm{ind}2}\left(\mathrm{\τ}\right)\mathrm{d\τ},\mathrm{\τ}\∈0~h_{\mathrm{pred}}$

当h_proj＝0或h_pred＝0时，将控制条件II中的相应的条件3或4从AND逻辑中移除。

当启用eDWT-B车辆动态控制并激活DTC车辆动态控制时，有益的是，监测DTC是否能够根据当前车辆状态和映射到未来的车辆状态处理从当前时间到未来的短时间段的横摆控制。参照判定块60，这通过如下的控制条件III来确定。

控制条件III：DTC能力确定。首先，执行未来控制横摆力矩和车辆状态的确定。如果启用eDWT-B车辆动态控制，那么

$m_c^{\mathrm{pred}}\left(\mathrm{\τ}\right)=m_{\mathrm{sc}}^{\mathrm{pred}}\left(\mathrm{\τ}\right)$ 和 ${\mathrm{\φ}}_{\mathrm{veh}}\left(\mathrm{\τ}\right)={\mathrm{\φ}}_{\mathrm{veh}}^{\mathrm{sc}}\left(\mathrm{\τ}\right)$

否则

$m_c^{\mathrm{pred}}\left(\mathrm{\τ}\right)=m_{\mathrm{mc}}^{\mathrm{pred}}\left(\mathrm{\τ}\right)$ 和 ${\mathrm{\φ}}_{\mathrm{veh}}\left(\mathrm{\τ}\right)={\mathrm{\φ}}_{\mathrm{veh}}^{\mathrm{mc}}\left(\mathrm{\τ}\right).$

然后，如下计算未来DTC横摆力矩控制潜能：

$m_{\mathrm{DTC}}^{+/-}\left(\mathrm{\τ}\right)=f_{\mathrm{DTC}}({\mathrm{\φ}}_{\mathrm{veh}}\left(0\right),{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{veh}}\left(\mathrm{\τ}\right)),\mathrm{\τ}\∈0~h_{\mathrm{DTC}}$

其中，是表示DTC估计的正的和负的最大可实现的横摆控制力矩的一对值，并且

T_DTC≥H_DTC

$T_{\mathrm{DTC}}={\∫}_0^{h_{\mathrm{DTC}}}{C}_{\mathrm{DTC}\_\mathrm{ind}}\left(\mathrm{\τ}\right)\mathrm{d\τ},\mathrm{\τ}\∈0~h_{\mathrm{DTC}}$

其中，与的符号相同地使用的正值或负值。

当h_DTC＝0时，仅计算瞬时DTC横摆力矩控制能力。

参照判定块62，当已经确定DTC车辆动态控制不足以处理控制事件时，eDWT-B车辆动态控制的激活还取决于下面的控制条件IV。

控制条件IV：机动性控制标准II是所有下列条件的AND逻辑：

1.T_{mc_pred}≥H_{mc_pred_dtc}，其中，T_{mc_pred}是利用以阈值和取代和的C_{mc_ind2}而计算的。

2.T_{sc_pred}≥H_{sc_pred}，其中，T_{sc_pred}按照与控制条件I相同的方法计算。

在成功的横摆控制事件结束时，期望恢复正常的车辆系统控制状态，使得控制目标能够更多地集中在燃料经济性上。参照判定块64，DTC车辆动态控制的取消依赖于下面的控制条件V。

控制条件V：DTC退出条件：

1. $\left|m_{\mathrm{mc}}^{\mathrm{proj}}\left(0\right)\right|>m_{\mathrm{mc}}^7$

2.T_{mc_proj}<H_{mc_proj_out}，其中，T_{mc_proj}是利用以阈值和取代和的C_{mc_ind2}而计算的。

3.T_{mc_pred}<H_{mc_pred_out}，其中，T_{mc_pred}是相对于阈值和而计算的。

类似地，基于当前车辆控制请求和未来车辆控制请求做出决定，以确定是否有必要维持eDWT-B工作的存在，使得接下来的控制工作能够返回到DTC模式或正常模式，以进行更好的燃料经济性优化。参照判定块66，eDWT-B车辆动态控制的取消依赖于下面的控制条件VI。

控制条件VI：eDWT-B退出条件：

1. $\left|m_{\mathrm{sc}}^{\mathrm{proj}}\left(0\right)\right|>m_{\mathrm{sc}}^5$

2.T_{sc_proj}<H_{sc_proj_out},其中，T_{sc_proj}利用具有阈值和的C_{sc_ind2}来计算。

3.T_{sc_pred}<H_{sc_pred_out},其中，T_{mc_pred}相对于阈值和计算。

如上所述，已经提出e-VDC控制仲裁策略，旨在协调车辆动态控制，尤其是与车轮扭矩分配相关的车辆系统控制和车辆动态控制功能。控制策略能够根据设计规范按各要求(稳定性、操控性、机动性和燃料经济性)之间的自适应优先顺序在不同的行驶状况下调节控制优化标准。此外，控制策略能够实现两个电动/混合动力车辆动态控制功能(即，DTC车辆动态控制和eDWT-B车辆动态控制)之间的平滑控制协调和同步，使得整体车辆操纵性能在各种行驶情况下持续地优化。控制策略的益处可包括：(1)提高了在安全性、机敏性、牵引力和舒适性方面的车辆动态控制性能；以及(2)在实现第一益处的同时使得对燃料经济性目标的危害最小化。

如上所述，控制策略包括下列特征：控制和协调，以使e-VDC和VSC控制同步进行，实现提高的车辆动态控制性能和改进的燃料经济性目标；控制和协调，以对两个e-VDC功能(DTC和eDWT-B)的激活进行仲裁，实现持续和优化的车辆动态控制过程；eDWT-B车辆动态控制启用确定；DTC车辆动态控制激活确定；确定DTC是否足以进行横摆力矩控制；当DTC不足以进行横摆力矩控制时激活eDWT-B；DTC停用确定；eDWT-B禁用确定。

虽然上面描述了示例性实施例，但是这些实施例不意在描述了本发明所有可能的形式。更确切地，说明书中所使用的词语是描述性词语而非限制性词语，并且应该理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可进行各种改变。此外，实现的各实施例的特征可以组合，以形成进一步的实施例。

Claims (8)

1.一种车辆动态控制协调系统，包括：

动态牵引力控制(DTC)子系统；

电动机因制动而增强动态车轮扭矩控制(eDWT-B)子系统；

控制器，被配置为利用DTC子系统和eDWT-B子系统的组合来操作车辆。

2.如权利要求1所述的系统，其中：

控制器根据车辆标准选择DTC子系统和eDWT-B子系统的组合来控制车辆操作。

3.如权利要求2所述的系统，其中：

控制器选择所述组合，使得只要选择的组合仍满足车辆标准，则在控制车辆操作时，DTC子系统就比eDWT-B子系统具有更大的影响。

4.如权利要求2所述的系统，其中：

控制器选择所述组合，使得当车辆标准是车辆稳定性比车辆操控性具有较高优先级时，在控制车辆操作时，eDWT-B子系统比DTC子系统具有更大的影响。

5.如权利要求2所述的系统，其中：

控制器选择所述组合，使得当车辆标准是车辆操控性比车辆稳定性具有较高优先级时，在控制车辆操作时，DTC子系统比eDWT-B子系统具有更大的影响。

6.如权利要求1所述的系统，其中：

所述组合是DTC子系统单独控制车辆操作、eDWT-B子系统单独控制车辆操作以及DTC子系统和eDWT-B子系统联合控制车辆操作中的一种。

7.如权利要求6所述的系统，其中：

DTC子系统和eDWT-B子系统联合控制车辆操作的组合包括在控制车辆操作时一个子系统比另一个子系统具有更大的影响。

8.如权利要求2所述的系统，其中：

当车辆标准是燃料经济性比车辆稳定性和车辆操控性中的每个具有较高优先级时，禁止控制器根据车辆标准选择DTC子系统和eDWT-B子系统的组合来控制车辆操作。