CN108367682B - 用于机动车辆的控制系统和方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于控制电力推进马达(230)以驱动车辆(200)的车轮(290)的机动车辆控制系统(210C，220)，所述控制系统(210C，220)被配置成至少部分地根据至少一个从动车轮(290)所经历的滑移量而以第一模式和第二模式中的一者操作，在第一模式中，控制系统(210C，220)被配置成使至少一个电力推进马达(230)产生预定量的驱动扭矩，在第二模式中，控制系统(210C，220)被配置成使至少一个电力推进马达(230)以预定的速度旋转，其中，控制系统(210C，220)被配置成在至少一个从动车轮(290)所经历的滑移量低于预定滑移量的情况下以第一模式操作并且在至少一个从动车轮(290)所经历的滑移量超过预定滑移量的情况下以第二模式操作。

Description

用于机动车辆的控制系统和方法
技术领域
本公开涉及控制电力推进马达的机动车辆控制系统和方法。本发明的各方面涉及车辆、方法、载体介质、计算机程序产品、非暂时性计算机可读载体介质、以及处理器。
背景技术
已知的是提供用于控制机动车辆的推进马达的控制器。现代的(无刷的)马达、特别是诸如开关磁阻马达和永磁直流(DC)马达的同步马达由功率电子器件通过响应于对马达的角度位置的估算而控制换流来控制。在控制器内，局部速度控制算法可以使用马达位置信息来估算马达速度。实质上，换流控制器使定子(或转子，一些机械在定子中结合有固定场，其他机械在转子中具有恒定场(或永磁体))磁场相对于转子(定子)上的磁场对准。场的大小和(未)对准在马达中产生扭矩。在标准的换流方法中，当马达转动时，偏移保持在固定的角度处。可以制定另外两种方法：1)局部速度控制器可以使用闭环速度控制算法——比如比例-积分-微分(PID)——算法来实现控制马达扭矩；或者2)可以建立使定子(转子)磁场的绝对位置朝向位置偏差将产生扭矩的位置、例如受步进马达控制的位置固定以及使定子(转子)磁场的绝对位置从该位置固定的位置需求。
可以采用电机来提供驱动扭矩以及制动扭矩，从而实现再生制动功能。已知的用于机动车辆电动马达的控制器利用与常规的防抱死制动系统(ABS)控制器类似的控制结构。在这些控制结构中，调节(释放并再次施加)制动扭矩，以作为对指示车轮在道路上滑移的车轮速度的突然下降的响应。
图1示出了用于控制车辆的车轮190的已知装置。控制器110C接收指示车辆的加速器踏板的行进量的信号155和指示车轮190的速度的信号156。控制器110C计算应当由电机130产生以在图示示例中经由齿轮箱140驱动车轮的扭矩量。控制器110C向逆变器120发送信号151，逆变器120向电机130递送电力以使电机130产生所需的扭矩。逆变器120包括用于控制向电机130递送的电力的控制器。
控制器110C监测车轮速度信号156并将信号156与由控制器110C计算的车辆基准速度值进行比较。基准速度值是车辆速度的估算值。计算车辆基准速度值的方法是已知的，并且包括取最快转动的车轮的速度或者第二快转动的车轮的速度来计算车辆的车轮速度的平均值。然后，考虑车轮190的滑移量以及所产生的用以使逆变器能够使电机130产生所需的滑移量的车轮扭矩信号151来计算车轮扭矩值的变化以控制滑移量并防止过度的滑移。控制车轮190以避免过度的滑移所需的实际扭矩不是直接已知的，这是因为其取决于可变的表面性质，并且因此反馈环试图通过改变扭矩来控制车轮速度，直到实现期望的速度(滑移)为止。因此，控制器110C实现试图防止过度的车轮滑移的扭矩控制功能。
图2是在具有图1的车轮控制装置的车辆的制动期间作为时间的函数的车轮速度(上方轨迹)和对应的作为时间的函数的制动扭矩(下方轨迹)的曲线图的示例。为了实现再生制动，电机130被操作成发电机，以产生负(制动)扭矩。在时间t1处，由于车轮在表面摩擦系数相对较低的表面上通过，因而车轮速度表现出急剧下降，并且发生制动扭矩的减小。控制器110C通过减小由扭矩信号151指示的负扭矩量来响应车轮速度的这种改变，从而导致车轮速度缓慢地增大回到较接近车辆1的由于对道路的(有限的)附着而产生的地面速度的速度。当车轮速度恢复到与车辆速度相似的速度时，即当车轮停止滑移时，可以重新应用再生制动扭矩。可以看出，由于控制器110C在制动期间持续地尝试保持对车轮速度的控制，因而发生车轮速度的振荡。这可能会导致与用户的驾驶体验相关联的噪音、振动和不平顺性(NVH)以及车辆的不良减速。
本发明的目的是解决与现有技术相关联的缺点。
发明内容
本发明的各方面和各实施方式提供了一种控制系统、车辆、方法、载体介质、计算机程序产品、非暂时性计算机可读载体介质、以及处理器。可以参照所附权利要求来理解本发明的各实施方式。
在寻求保护的本发明的一个方面中，提供了一种用于控制电力推进马达以驱动车辆的车轮的机动车辆控制系统，该控制系统被配置成至少部分地根据至少一个从动车轮所经历的滑移量而以第一模式和第二模式中的一者操作，
在第一模式中，控制系统被配置成使至少一个电力推进马达产生预定量的驱动扭矩，
在第二模式中，控制系统被配置成使至少一个电力推进马达以预定的速度旋转，
其中，控制系统被配置成在至少一个从动车轮所经历的滑移量低于预定滑移量的情况下以第一模式操作并且在至少一个从动车轮所经历的滑移量超过预定滑移量的情况下以第二模式操作。
可选地，在第二模式中，控制系统可以被配置成通过控制马达的换流以迫使马达的磁场以期望的速度旋转而使至少一个电力推进马达以预定的速度旋转。例如，换流速度可以被设定为等于与磁场的旋转速度——磁场的旋转速度等于预定的速度——相对应的速度，从而使电力推进马达的转子以预定的速度旋转。
可选地，电力推进马达是同步马达，例如开关磁阻马达或永磁直流马达。有利地，这种马达的转子的旋转速度通常等于磁场的旋转速度。
在实施方式中，以第一模式控制马达是根据对电力推进马达的转子的角位置的估算来执行的。与此相反，当控制系统以第二模式操作时，换流优选地与转子位置无关。
本发明的各实施方式的优点在于：可以防止或显著减少车轮速度的不期望的振荡，车轮速度的不期望的振荡是在控制系统仅以可以被称为扭矩控制模式的第一模式操作的情况下可能发生的。应当理解的是，可以被称为扭矩控制模式的第一模式与可以被称为速度控制模式的第二模式之间的切换可以快速地进行，从而使得能够实现高效的牵引力控制。在一些实施方式中，控制系统可以包括动力传动系控制器。在一些实施方式中，控制系统可以包括牵引力控制系统控制器。
控制系统可以被配置成根据指示车辆在地面上的行驶速度的基准速度信号和至少一个车轮速度信号来计算至少一个从动车轮的滑移量，该系统被配置成根据滑移量而以第一模式或第二模式操作。
控制系统可以被配置成接收指示车轮与行驶表面之间的表面摩擦系数的信息，控制系统被配置成根据指示表面摩擦系数的信息来设定预定滑移量。
其中，控制系统可以被配置成根据控制系统是正在对车轮施加正扭矩还是正在对车轮施加负扭矩来计算预定滑移量。
可选地，在控制系统正在向车轮施加正扭矩的情况下，预定滑移量被设定为第一值，在控制系统正在对车轮施加负扭矩的情况下，则预定滑移量被设定为第二值。
因此，在一些实施方式中，在控制系统正在使车辆加速的情况下，预定滑移量被设定为第一值。相比之下，在控制系统正在使车辆减速的情况下，预定滑移量被设定为第二值。
控制系统可以被配置成接收指示车轮与行驶表面之间的表面摩擦系数的信息包括控制系统被配置成接收指示车辆所正在被操作的驾驶模式的信息。
可选地，控制系统被配置成接收指示驾驶模式的信息包括控制系统被配置成接收指示用于选择车辆的驾驶模式的用户可操作驾驶模式控制输入的状态的信息。
替代性地，控制系统可以被配置成接收指示已经由自动驾驶模式选择装置、可选地由该控制系统或一个或更多个其他的车辆控制器或控制系统自动选择的驾驶模式的信息。
可选地，驾驶模式是车辆的至少一个子系统的控制模式。
可选地，驾驶模式是选自发动机管理系统、传动系统、转向系统、制动系统和悬架系统的至少一个子系统的控制模式。
可选地，控制系统可以被进一步被配置成启用以多个子系统控制模式中的选定的一个子系统控制模式对车辆子的该系统或车辆子系统中的每个车辆子系统的控制，子系统控制模式中的每个子系统控制模式均对应于一种或更多种不同的行驶表面。
控制系统可以被配置成控制多个电力推进马达，所述多个电力推进马达中的每个电力推进马达均被配置成驱动车辆的相应的车轮。
控制系统可以被配置成接收来自电力推进马达的换流反馈信号，其中，当控制系统以第二模式操作时，控制系统被配置成至少部分地根据换流反馈信号来控制马达以预定的速度旋转。
在寻求保护的本发明的另一方面中，提供了一种车辆，该车辆包括车身、多个车轮、用于驱动所述车轮的动力传动系、用于制动所述车轮的制动系统、以及根据前述方面的控制系统。
在寻求保护的本发明的一方面中，提供了一种借助于控制系统来控制电力推进马达以驱动车辆的至少一个车轮的方法，该方法包括：至少部分地根据至少一个车轮所经历的滑移量而使控制系统以第一模式和第二模式中的一者操作，
由此，在第一模式中，所述方法包括使至少一个电力推进马达产生预定量的驱动扭矩，以及
在第二模式中，所述方法包括使至少一个电力推进马达以预定的速度旋转，
由此，控制系统被配置成在车轮滑移量低于预定滑移量的情况下以第一模式操作并且在车轮滑移量超过预定滑移量的情况下以第二模式操作。
在寻求保护的本发明的另一方面中，提供了一种载有用于控制车辆执行前述方面的方法的计算机可读代码的非暂时性计算机可读载体介质。
在寻求保护的本发明的一个方面中，提供了一种能够在处理器上执行以实现前述方面的方法的计算机程序产品。
在寻求保护的本发明的一个方面中，提供了一种加载有前述方面的计算机程序产品的非暂时性计算机可读介质。
在寻求保护的本发明的另一方面中，提供了一种设置成实现前述方面的方法或计算机程序产品的处理器。
应当理解的是，本文中所描述的一个或多个控制器可以包括具有一个或更多个电子处理器的控制单元或计算设备。该系统可以包括单个控制单元或电子控制器，或者替代性地，控制器的不同功能可以体现在、驻留在不同的控制单元或控制器中。如本文中所使用的，术语“控制单元”将被理解为包括用于提供规定的控制功能的单个控制单元或控制器以及共同操作的多个控制单元或控制器。可以提供一组指令，该组指令在被执行时使所述计算设备实现本文中所描述的控制技术。该组指令可以嵌入到所述一个或更多个电子处理器中。替代性地，可以将该组指令设置为要在所述计算设备上执行的软件。控制器可以以在一个或更多个处理器上运行的软件来实现。一个或多个其他的控制器可以以在一个或更多个处理器上、可选地与前述控制器在相同的一个或更多个处理器上运行的软件来实现。其他装置也是有用的。
在寻求保护的本发明的一方面中，提供了一种用于控制电力推进马达以驱动车辆的车轮的机动车辆控制系统，该控制系统被配置成至少部分地根据至少一个从动车轮所经历的滑移量而以第一模式和第二模式中的一者操作，
在第一模式中，控制系统被配置成使至少一个电力推进马达产生预定量的驱动扭矩，
在第二模式中，控制系统被配置成使至少一个电力推进马达以预定的速度旋转，
其中，控制系统被配置成在至少一个从动车轮所经历的滑移量低于预定滑移量的情况下以第一模式操作并且在至少一个从动车轮所经历的滑移量超过预定滑移量的情况下以第二模式操作，并且其中，控制系统配置在车轮的速度超过由速度控制信号所指示的速度的情况下确定车轮所经历的滑移量超过所述预定量。
有利地，这种系统可以提供牵引力控制，该牵引力控制能够比现有技术的牵引力控制系统更快地校正加速期间的牵引力损失。
本发明的一些实施方式提供了一种用于控制电力推进马达以驱动车辆的车轮的机动车辆控制系统，该控制系统被配置成至少部分地根据至少一个从动车轮所经历的滑移量而以第一(扭矩控制)模式或第二(速度控制)模式操作。在至少一个从动车轮所经历的滑移量低于预定滑移量的情况下，系统使至少一个电力推进马达产生预定量的驱动扭矩。也就是说，控制系统以扭矩控制模式(第一模式)操作。相比之下，在至少一个从动车轮所经历的滑移量超过预定滑移量的情况下，控制系统被配置成以第二模式操作。在第二模式中，控制系统使至少一个电力推进马达以预定的速度旋转。也就是说，控制系统以“速度控制模式”操作。本发明的一些实施方式的优点在于：由于控制系统在滑移量超过预定滑移量的情况下切换至速度控制模式，因而车轮所经历的滑移量会是有限的并且不会变得过大。在一些实施方式中，通过将车轮在速度控制操作模式下的旋转速度设定为至少根据车辆在地面上的速度而确定的值，可以将车轮所经历的滑移量限制为预定的上极限值。
在本申请的范围内，明确的意图在于：在前面段落、权利要求书和/或以下描述和附图中阐述的各种方面、实施方式、示例和替代方案、特别是其各个特征可以独立地或以任何组合来取用。也就是说，除非这些特征不兼容，否则可以以任何方式和/或组合来组合所有实施方式和/或任何实施方式的特征。尽管原来并未以下面这种方式要求保护，但是申请人保留更改任何原始提交的权利要求或相应地提交任何新的权利要求的权利，包括修改任何原始提交的权利要求以从属于任何其他权利要求和/或合并任何其他权利要求的任何特征的权利。
为了避免歧义，应当理解的是，关于本发明的一个方面所描述的特征可以单独地或者与一个或更多个其他特征适当地组合而被包括在本发明的任何其他方面内。
附图说明
现在将参照附图仅通过示例来描述本发明的一个或更多个实施方式，在附图中：
图1是已知的车辆推进马达控制装置的示意图；
图2是在具有图1的车轮控制装置的车辆中的再生制动期间作为时间的函数的车轮速度的曲线图(上方轨迹)和对应的作为时间的函数的制动扭矩的曲线图(下方轨迹)；
图3(A)示出了根据本发明的实施方式的车辆推进马达控制装置205的示意图，并且图3(b)示出了安装有图3(A)中所示的装置的车辆的示意图；
图4是在具有图3的车轮控制装置的车辆中的再生制动期间作为时间的函数的车轮速度的曲线图；以及
图5是在具有图3的车轮控制装置的车辆中的加速时间段期间作为时间的函数的车轮速度的曲线图。
具体实施方式
图3(A)是根据本发明的实施方式的车辆推进马达控制装置205的示意图。图3(A)的实施方式的与图1的装置190类似的特征用相同的附图标记加上100表示。图3(b)是安装有装置205的车辆200的示意图。应当理解的是，图3(A)中示出的装置205分别在车辆200的左前车轮290F和右前车轮290F’处以及分别在左后车轮290和右后车轮290’处重复设置为共用共同的控制器210C的相应的装置205F、205F’、205、205’。在所示实施方式中，电机230是具有被配置成产生旋转磁场的定子绕组的永磁直流(DC)电机，但是将理解的是，本发明可以使用其他类型的电机来实现，特别地但非排他性地，本发明可以使用其他类型的同步电机来实现。
在一些实施方式中，控制器210C可以被称为动力传动系控制器210C。在一些实施方式中，控制器210C可以被称为马达控制器。
控制器210C被配置成接收指示车辆200的加速器踏板280的行进量的信号255和指示车辆200的每个车轮290F、290F’、290、290’的速度的信号256F、256F’、256、256’。控制器210C还从制动控制器212C接收指示需要由马达控制装置205、205’、205F、205F’提供以满足驾驶员制动力需求的制动扭矩量的信号257。制动力需求由制动控制器212C至少部分地根据由制动控制器212C接收的指示车辆200的制动踏板282的行进量的信号258来确定。
现在将描述控制器210C的与单个马达控制装置205的控制相关的操作。可以通过扩展的方式来理解其余装置205’、205F、205F’的控制。
马达控制装置205具有用于控制机械的各个定子绕组的逆变器220、布置成驱动左后车轮290的永磁直流电机230和变速箱240。将理解的是，本发明可以利用其他类型的电机来实现，并且对于其他类型的电机而言，逆变器可以替代地控制转子绕组，并且在他励马达的情况下还可以控制场(定子或转子)绕组。
电机230被配置成向逆变器220提供指示电机230的位置(并且因此还指示电机230的旋转速度)的换流反馈信号231。
控制器210C监测车轮速度信号256并且将信号256与由制动控制器212C计算出的车辆基准速度值进行比较。基准速度值是车辆速度的估算值并且例如由制动控制器212C设定为车辆200的最快转动的车轮290F、290F’、290、290’的速度。应当理解的是，在车辆减速的情况下，最快转动的车轮通常指示车辆的真实速度，而在车辆加速的情况下，最慢的车轮通常指示车辆的真实速度。在一些实施方式中，可以利用例如使用加速度计、雷达、视觉系统或GPS的其他方法来提供真实车辆速度的估算值。
控制器210C计算向逆变器220发送的两个参数。第一参数是呈扭矩指令信号251形式的各个扭矩指令，扭矩指令信号251指示待由相应的电机230产生的扭矩量。这由控制器210C单独地针对每个车轮来确定以满足驾驶员扭矩需求。第二参数是呈速度指令信号253形式的速度指令，速度指令信号253根据车辆200正在加速或者正在减速而指示相应的最大容许车轮速度或最小容许车轮速度(在车辆200正在加速的情况下，速度指令信号指示最大容许车轮速度，而在车辆200正在减速的情况下，速度指令信号指示最小容许车轮速度)。
在车辆正在加速的情况下，通过预定的加速滑移值S1计算速度指令信号253以指示超过相应车轮的地面速度的车轮速度(考虑到转弯)。在车辆正在减速的情况下，通过预定的减速滑移值S2计算速度指令信号253以指示小于车轮的地面速度的车轮速度(考虑到转弯)。在本实施方式中，值S1和S2被设定为相同的滑移值。给定车轮的地面速度由控制器根据作为车辆在地面上的速度的指示的车辆基准速度来确定。
在本实施方式中，滑移值S1、S2根据在给定时刻处给定车轮与行驶表面之间的表面摩擦系数μ的估算值来设定。应当理解的是，μ的估算值由制动控制器212C保存并传送至控制器210C。估算表面μ的方法是众所周知的。在本实施方式中，制动控制器212C根据车辆基准速度值、单个车轮速度和在给定时刻施加到车轮的扭矩量来计算μ的值。
逆变器220被设置成参照换流信号231来监测电机230的速度并且将该速度与由速度指令信号253所指示的速度值进行比较。如果逆变器220确定车辆200正在加速，并且换流信号231指示马达速度与小于等于由速度指令信号253所指示的速度的车轮速度相对应，则逆变器220将电机230控制成产生与由扭矩需求信号所指示的扭矩量相对应的扭矩量。然而，如果车轮速度在任何时候超过由速度指令信号253所指示的速度，则逆变器220将电机230的控制从扭矩控制模式切换至速度控制模式。在速度控制模式中，除非为了将电机230控制成保持基本上等于由速度指令信号所指示的速度的基本上恒定的速度而由电机230产生的扭矩量需要超出由扭矩需求信号所指示的扭矩量，否则逆变器220将电机230控制成保持基本上等于由速度指令信号所指示的速度的基本上恒定的速度。
当在速度控制模式下操作时，控制器210C控制逆变器220将换流速度(或换流频率)设定成与期望的速度相匹配，而不参照马达的实际位置。这可以被称为使换流“步进”。将理解的是，对于诸如永磁直流电机230的同步电机而言，将马达的换流速度控制成与期望的速度相匹配将对由马达产生的磁场施加期望的旋转速度(在所示实施方式中，旋转磁场通过对定子上的绕组进行激励而产生，但是将理解的是，对于其他类型的电机，旋转磁场可以通过对转子上的绕组进行激励而产生)。
由于转子的旋转速度与磁场的旋转速度之间的差异导致转子与磁场之间的偏移增加，因而永磁直流电机230的转子与磁场的旋转速度一致，并且因此车轮与磁场的旋转速度一致。这种偏移导致扭矩沿减少转子与磁场之间的偏移的方向作用在转子上。作用于转子上的扭矩随着旋转磁场与转子之间的偏移的增加而增大，因此，如果转子比由定子产生的磁场旋转得更慢，则施加至转子的扭矩将增大，直到该扭矩足以使转子与磁场以相同的速度旋转为止。
应当理解的是，在用于推进马达的常规的控制方法中，通过控制换流来产生如由扭矩控制信号所指示的目标扭矩。这通常通过基本上连续地估算转子的位置并控制换流来保持磁场位置与转子位置之间的目标偏移来实现。目标偏移通常将对应于产生目标扭矩所需的偏移。并未采用通过直接控制换流来迫使磁场以期望的速度旋转，这是因为：在需要比马达额定产生的扭矩多的扭矩来使转子以通过换流控制而实现的旋转速度旋转的情况下，对换流强加速度可能导致过量的载荷施加至转子。对换流强加速度如果导致使车轮失去牵引力的较高的扭矩需求则还可能导致非常显著的滑移。
本发明人已经认识到，当过度的车轮滑移已经发生时，可以直接控制换流速度，而不会引起过量的载荷施加至电机或引起过度的滑移，这是因为：过度的车轮滑移的初始出现是与在滑移的车轮处施加的扭矩的下降相关联的，并且扭矩的下降持续进行，直到不再出现过度的滑移为止。因此，直接控制与已滑移的车轮相关联的电机的换流速度以使车轮返回到较接近对于瞬时车辆速度而言在车轮不滑移的情况下车轮进行转动时的速度不会导致电机需要过大的扭矩。此外，这种方法可以使车轮的滑移快速地减少回到可接受的量，从而提高车辆的稳定性。
应当理解的是，在正常行驶于μ的值基本上一致的表面上时，每个车轮的速度将接近车辆基准速度，并且每个车轮的速度将不会达到由速度指令信号所指示的速度(无论高于还是低于基准速度)。
以制动情景为例，电机230可以由逆变器220控制成操作为发电机以产生所需的(负)制动扭矩。逆变器220将尝试根据扭矩指令信号251使电机230产生所需量的制动扭矩。然而，如果参照换流信号231所确定的车轮290的速度低于由速度指令信号253所指示的速度，则逆变器220切换至通过将换流速度设定为使磁场以与由速度指令信号253所指示的速度大致相等的速度旋转的值来控制电机的速度。这在初始时使电机向滑移的车轮施加正的扭矩以使该车轮的速度增大回到由速度指令信号253所指示的速度。此时，车轮能够抓持行驶表面并在最佳的滑移值S2处产生制动效果。随着车辆减速，车辆的基准速度下降，并且由速度指令信号253所指示的速度也下降。
还应当指出的是，与常规的摩擦制动器不同，可以由马达自动地(固有地)施加额外的扭矩以使车轮回到期望的滑移水平，而不依赖于与道路的附着。这例如在需要侧向稳定性并且滑移水平的较大偏差将会损害车辆的安全性的情况下会是重要的。
如果在控制器210C以速度控制模式操作时车轮290遇到表面μ值较高的表面，则制动扭矩(由逆变器220测得)自然将增大。如果制动扭矩达到与扭矩指令信号251相对应的值，则逆变器220返回至扭矩控制模式并控制电机230产生与扭矩指令信号251相对应的扭矩量。类似地，如果用户在以速度控制模式操作时减少对制动踏板的压力，则扭矩指令信号251可以减小到低于在速度控制模式中提供的值的值(由逆变器220测得)，于是逆变器将返回至扭矩控制模式。
图4是在类似于图2中所示的用于已知的马达控制装置的制动情景下作为时间的函数的车轮速度的曲线图。在从时间t0开始的制动操作期间，逆变器220最初以扭矩控制模式操作，从而使电机230产生与由扭矩指令信号251所指示的扭矩量相对应的制动扭矩量。在已经经历时间段P1之后的时间t1处，车轮290的速度低于由速度指令信号253所指示的速度。逆变器检测到车轮速度的下降并且切换至速度控制操作模式，在该速度控制操作模式中，控制逆变器而通过控制换流以使得由定子产生的磁场以与由速度指令信号253所指示的速度相对应的速度旋转来使车轮290保持与由速度指令信号253所指示的速度相对应的速度。因此，逆变器220通过与如上所述的值S1相同的预定滑移值S2使电机230保持比车辆基准速度低的速度。
重要的是，在一些实施方式中，通过控制逆变器220来设定换流速度以使得磁场以期望的速度旋转而实现的电机速度控制允许比常规的ABS(基于扭矩的)控制架构更快地校正过度的滑移。因此，马达控制装置205的性能与已知的车辆控制系统的性能相比表现出实质的改进。
图5是在车辆200正在加速而非制动的情景下作为时间的函数的车轮速度的示例曲线图。在从时间t0开始的加速时段期间，驾驶员通过压下加速器踏板280来增加所需的扭矩量。作为响应，逆变器220最初以扭矩控制模式操作，从而使电机230产生与由扭矩指令信号251所指示的扭矩相对应的驱动扭矩量。在经历时间段P1之后的时间t1处，车辆在时间段P2期间横穿表面μ相对较低的区域。车轮290的速度升高到高于由速度指令信号253所指示的速度。逆变器220检测车轮速度的增加并切换至速度控制模式，在该速度控制模式下，逆变器通过控制换流以使得由定子产生的磁场以与由速度指令信号253所指示的速度相对应的速度旋转而使车轮290保持处于与由速度指令信号253所指示的速度相对应的速度。因此，逆变器220通过如上所述的预定滑移值S1使电机230保持比车辆基准速度高的速度。
这种装置的独特优点在于：当车轮290的速度高于由速度控制信号253所指示的速度时，电机230以速度控制模式进行的控制必然导致通过电机230向车轮290施加负扭矩。这导致车轮的速度迅速降低到由速度指令信号所指示的速度，从而减少发生过度滑移的时间量。
实现速度控制模式的替代方法将会是：逆变器220利用由换流信号231所提供的马达位置信息来执行局部速度控制算法，以估算电机230的速度。可以使用诸如比例-积分-微分(PID)算法之类的内部闭环控制算法来控制马达扭矩并实现局部速度控制器。然而，这种方法与如上所述的换流速度的直接控制相比可能对车轮滑移的发生产生较慢的响应。
在一些实施方式中可以采用更复杂的控制方法。例如，在一些实施方式中，由逆变器220实现的速度控制环可以通过使用由磁性对准提供的刚度直接地控制或影响转子位置来进一步改进。
在该配置中，优选地借助于全状态反馈结构来实现的是，以固有地执行换流功能并控制柔顺耦合的动力传动系、车轮、轮胎的整个旋转状态以及相对于道路的非线性滑移特性的方式直接控制绕组中的电流，从而调整磁通。
在这种形式中，以下主要信息来源被组合在一起而形成车辆在路面上的运动的全状态估算以及柔顺元件的内部动向状态(例如发动机支架或悬架运动)：
·马达转子位置
·车轮速度传感器或位置传感器
·可能从GPS信号自动校准的车辆惯性测量值
·其他车辆移动检测器，比如雷达、视觉和地图匹配技术
基于这种状态估算，确定马达换流——即由功率电子器件施加至马达绕组的电流——以用于最佳的镇静(composure)和驱动器(或自治系统)控制。
可以应用包括预测(前瞻性测量)或预期(根据来自车载地图或非车载地图的现有知识)的扩展来覆盖不平坦(越野)表面、可变形表面和不同的表面特征。
TR模式
在一些实施方式中，车辆200可以具有驾驶模式控制器，该驾驶模式控制器被配置成实现地形响应(TR)(RTM)系统，其中，驾驶模式控制器根据选定的驾驶模式来控制一个或更多个车辆系统或子系统的设定，诸如与动力传动系控制器210C、传动系统(如果存在的话)、诸如电动助力转向系统(EPAS)之类的转向系统(如果存在的话)相关联的设定，经由制动控制器212C对制动系统的设定以及对悬架系统(在存在的情况下)的设定。驾驶模式可以由驾驶员借助于驾驶模式选择器盘来选择。替代性地，驾驶模式可以由驾驶模式控制器自动选择。驾驶模式还可以被称为地形模式、地形响应模式或控制模式。
在实施方式中，提供四种驾驶模式：适用于在相对较硬、平滑的行驶表面——在该行驶表面上，在行驶表面与车辆的车轮之间存在相对较高的表面摩擦系数——上行驶的“公路上”驾驶模式或“特殊程序关闭”(SPO)模式；适用于在沙地地形上行驶的“沙地”驾驶模式(SAND)；适用于在草地、砾石或雪地上行驶的“草地、砾石或雪地”(GGS)驾驶模式、适用于在岩石表面缓慢驾驶的“爬岩”(RC)驾驶模式；以及适用于在泥泞的车辙地形驾驶的“泥浆及车辙”(MR)驾驶模式。其他驾驶模式可以另外提供或替代地提供。
应当理解的是，动力传动系控制器210C可以被配置成至少部分地根据如下所述的选定驾驶模式来确定行驶表面的表面μ的值：驾驶模式控制器正在使车辆以该选定驾驶模式运行。因此，在一些实施方式中，可以根据选定驾驶模式来确定预定的滑移值。
在本说明书的整体描述和权利要求书中，词语“包括”和“包含”以及这些词语的变型、例如“包括有”和“包含有”意味着“包括但不限于”，而不意在(并且不)排除其他部分、添加物、部件、整数或步骤。
在本说明书的整体描述和权利要求书中，除非上下文另有要求，否则单数涵盖复数。特别地，在使用不定冠词时，除非上下文另有要求，否则说明书应当被被理解为考虑复数以及单数。
结合本发明的特定方面、实施方式或示例描述的特征、整数、特性、复合物、化学部分或组应当被理解为适用于本文所描述的任何其他方面、实施方式或示例，除非与此不兼容。

Claims (22)

1.一种用于控制电力推进马达以驱动车辆的车轮的机动车辆控制系统，所述控制系统被配置成至少部分地根据至少一个从动车轮所经历的滑移量而以第一模式和第二模式中的一者操作，
在所述第一模式中，所述控制系统被配置成使至少一个电力推进马达产生预定量的驱动扭矩，
在所述第二模式中，所述控制系统被配置成通过控制所述马达的换流以迫使所述马达的磁场以期望的速度旋转而使所述至少一个电力推进马达以预定的速度旋转，
其中，所述控制系统被配置成在所述至少一个从动车轮所经历的滑移量低于预定滑移量的情况下以所述第一模式操作并且在所述至少一个从动车轮所经历的滑移量超过所述预定滑移量的情况下以所述第二模式操作。
2.根据权利要求1所述的控制系统，其中，所述电力推进马达是同步马达。
3.根据权利要求2所述的控制系统，其中，所述电力推进马达是开关磁阻马达或永磁直流(DC)电动马达。
4.根据权利要求1所述的控制系统，其中，根据对所述电力推进马达的转子的角位置的估算而以所述第一模式执行对所述马达的控制。
5.根据任一前述权利要求所述的控制系统，所述控制系统被配置成根据指示所述车辆在地面上的行驶速度的基准速度信号和至少一个车轮速度信号来计算至少一个从动车轮的滑移量，所述系统被配置成根据所述滑移量而以所述第一模式或所述第二模式操作。
6.根据权利要求1至4中的任一项所述的控制系统，所述控制系统被配置成接收指示所述车轮与行驶表面之间的表面摩擦系数的信息，所述控制系统被配置成根据指示所述表面摩擦系数的信息来设定所述预定滑移量。
7.根据权利要求6所述的控制系统，其中，所述控制系统被配置成接收指示所述车轮与行驶表面之间的表面摩擦系数的信息包括所述控制系统被配置成接收指示操作中的所述车辆所处的驾驶模式的信息。
8.根据权利要求7所述的控制系统，其中，所述控制系统被配置成接收指示驾驶模式的信息包括所述控制系统被配置成接收指示用于选择所述车辆的驾驶模式的用户可操作驾驶模式控制输入的状态的信息。
9.根据权利要求7或权利要求8所述的控制系统，其中，所述驾驶模式是所述车辆的至少一个子系统的控制模式。
10.根据权利要求9所述的控制系统，其中，所述驾驶模式是选自发动机管理系统、传动系统、转向系统、制动系统和悬架系统当中的至少一个子系统的控制模式。
11.根据权利要求7或权利要求8所述的控制系统，所述控制系统还被配置成启用以多个子系统控制模式中的选定的一个子系统控制模式对车辆子系统或车辆子系统中的每个车辆子系统的控制，所述子系统控制模式中的每个子系统控制模式均对应于一种或更多种不同的行驶表面。
12.根据权利要求1至4中的任一项所述的控制系统，其中，所述预定滑移量根据所述控制系统是正在对所述车轮施加正扭矩还是正在对所述车轮施加负扭矩来计算。
13.根据权利要求1至4中的任一项所述的控制系统，其中，所述预定滑移量在所述控制系统正在对所述车轮施加正扭矩的情况下被设定为第一值并且在所述控制系统正在对所述车轮施加负扭矩的情况下被设定为第二值。
14.根据权利要求1至4中的任一项所述的控制系统，所述控制系统被配置成控制多个电力推进马达，所述多个电力推进马达中的每个电力推进马达均被配置成驱动所述车辆的相应的车轮。
15.根据权利要求1至4中的任一项所述的控制系统，其中，所述控制系统被配置成在所述车轮的速度超过由速度控制信号所指示的速度的情况下确定所述车轮所经历的滑移量超过所述预定量。
16.一种车辆，包括车身、多个车轮、用于驱动所述车轮的动力传动系、用于制动所述车轮的制动系统、以及根据任一前述权利要求所述的控制系统。
17.一种借助于控制系统来控制电力推进马达以驱动车辆的至少一个车轮的方法，所述方法包括：至少部分地根据所述至少一个车轮所经历的滑移量而使所述控制系统以第一模式和第二模式中的一者操作，
由此，在所述第一模式中，所述方法包括：使所述至少一个电力推进马达产生预定量的驱动扭矩，以及
在所述第二模式中，所述方法包括：通过控制所述马达的换流以迫使所述马达的磁场以期望的速度旋转而使所述至少一个电力推进马达以预定的速度旋转，
由此，所述控制系统被配置成在车轮滑移量低于预定滑移量的情况下以所述第一模式操作并且在车轮滑移量超过所述预定滑移量的情况下以所述第二模式操作。
18.一种载有用于控制车辆执行根据权利要求17所述的方法的计算机可读代码的非暂时性计算机可读载体介质。
19.一种能够在处理器上执行以实施根据权利要求17所述的方法的计算机程序产品。
20.一种加载有根据权利要求19所述的计算机程序产品的非暂时性计算机可读介质。
21.一种设置成实现根据权利要求17所述的方法或根据权利要求19所述的计算机程序产品的处理器。
22.一种用于控制电力推进马达以驱动车辆的车轮的机动车辆控制系统，所述控制系统被配置成至少部分地根据至少一个从动车轮所经历的滑移量而以第一模式和第二模式中的一者操作，
在所述第一模式中，所述控制系统被配置成使至少一个电力推进马达产生预定量的驱动扭矩，
在所述第二模式中，所述控制系统被配置成使所述至少一个电力推进马达以预定的速度旋转，
其中，所述控制系统被配置成在所述至少一个从动车轮所经历的滑移量低于预定滑移量的情况下以所述第一模式操作并且在所述至少一个从动车轮所经历的滑移量超过所述预定滑移量的情况下以所述第二模式操作，并且其中，所述控制系统被配置成在所述车轮的速度超过由速度控制信号所指示的速度的情况下确定所述车轮所经历的滑移量超过所述预定量。
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