CN111746299A - 用于电动车辆的基于模糊逻辑的牵引控制 - Google Patents

用于电动车辆的基于模糊逻辑的牵引控制 Download PDF

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Abstract

提供了用于电动车辆的基于模糊逻辑的牵引控制。所述系统检测每个车轮的车轮滑移率。所述系统接收输入扭矩命令。所述系统基于每个车轮的车轮滑移率和目标车轮滑移率确定每个车轮的滑移误差。所述系统使用基于模糊逻辑的控制选择技术从最小二次调节器、滑动模式控制器、基于环路‑成型控制器和模型预测控制器中的一个选择牵引控制技术。所述系统为每个车轮产生补偿扭矩值。所述系统基于通过基于模糊逻辑的控制选择技术和每个车轮的滑移误差产生补偿扭矩值选择牵引控制技术。所述系统基于补偿扭矩值传输命令以致动车辆的驱动单元。

Description

用于电动车辆的基于模糊逻辑的牵引控制
背景技术
车辆,例如汽车,可以包括传感器。传感器可以确定车辆的速度或加速度。
发明内容
至少一个方面涉及一种控制电动车辆的牵引的系统。所述系统可以包括牵引控制系统,所述牵引控制系统包括一个或多个处理器和存储器。所述牵引控制系统可以识别电动车辆的状态以及与电动车辆的多个车轮中的一个或多个车轮接触的道路的状况。所述牵引控制系统可以检测电动车辆的多个车轮中的每个车轮的车轮滑移率。所述牵引控制系统可以从电动车辆的车辆控制单元接收输入扭矩命令。所述牵引控制系统可以确定多个车轮中的每个车轮的滑移误差。所述牵引控制系统可以基于多个车轮中的每个车轮的车轮滑移率和多个车轮中的每个车轮的目标车轮滑移率来确定滑移误差。所述牵引控制系统可以将电动车辆的状态和道路状况输入到基于模糊逻辑的控制选择技术中。所述牵引控制系统使用基于模糊逻辑的控制选择技术从最小二次调节器、滑动模式控制器、基于环路-成型控制器或模型预测控制器中的一个选择牵引控制技术。所述牵引控制系统可以为所述多个车轮中的每个车轮产生补偿扭矩值。所述牵引控制系统可以基于通过基于模糊逻辑的控制选择技术选择的牵引控制技术和多个车轮中的每个车轮的滑移误差产生补偿扭矩值。所述牵引控制系统可以将与多个车轮中的每个车轮的补偿扭矩值相对应的一个或多个命令传输到电动车辆的多个车轮的一个或多个驱动单元,以控制电动车辆的牵引。
至少一个方面涉及一种控制电动车辆的牵引的方法。所述方法可以通过具有一个或多个处理器和存储器的牵引控制系统执行。所述方法可以包括牵引控制系统检测电动车辆的多个车轮中的每个车轮的车轮滑移率。所述方法可以包括牵引控制系统从电动车辆的车辆控制单元接收输入扭矩命令。所述方法可以包括牵引控制系统识别电动车辆的状态和与电动车辆的多个车轮中的一个或多个车轮接触的道路状况。所述方法可以包括牵引控制系统确定多个车轮中的每个车轮的滑移误差。所述方法可以包括牵引控制系统基于多个车轮中的每个车轮的车轮滑移率和多个车轮中的每个车轮的目标车轮滑移率来确定滑移误差。所述方法可以包括牵引控制系统将电动车辆的状态和道路状况输入到基于模糊逻辑的控制选择技术中。所述方法可以包括牵引控制系统使用基于模糊逻辑的控制选择技术从最小二次调节器、滑动模式控制器、基于环路-成型控制器或模型预测控制器中的一个选择牵引控制技术。所述方法可以包括牵引控制系统为多个车轮中的每个车轮产生补偿扭矩值。所述方法可以包括牵引控制系统基于通过基于模糊逻辑的控制选择技术选择的牵引控制技术和多个车轮中的每个车轮的滑移误差产生补偿扭矩值。所述方法可以包括牵引控制系统将与多个车轮中的每个车轮的补偿扭矩值相对应的一个或多个命令传输到电动车辆的多个车轮的一个或多个驱动单元,以控制电动车辆的牵引。
至少一个方面涉及一种电动车辆。所述电动车辆可以包括牵引控制系统,所述牵引控制系统包括一个或多个处理器和存储器。所述牵引控制系统可以检测电动车辆的多个车轮中的每个车轮的车轮滑移率。所述牵引控制系统可以从电动车辆的车辆控制单元接收输入扭矩命令。所述牵引控制系统可以确定多个车轮中的每个车轮的滑移误差。所述牵引控制系统可以基于多个车轮中的每个车轮的车轮滑移率和多个车轮中的每个车轮的目标车轮滑移率来确定滑移误差。所述牵引控制系统可以识别电动车辆的状态和与电动车辆的多个车轮中的一个或多个车轮接触的道路的状况。牵引控制系统可以将电动车辆的状态和道路状况输入到基于模糊逻辑的控制选择技术中。牵引控制系统使用基于模糊逻辑的控制选择技术从最小二次调节器、滑动模式控制器、基于环路-成型控制器或模型预测控制器中的一个选择牵引控制技术。牵引控制系统可以为多个车轮中的每个车轮产生补偿扭矩值。牵引控制系统可以基于通过基于模糊逻辑的控制选择技术选择的牵引控制技术和多个车轮中的每个车轮的滑移误差产生补偿扭矩值。牵引控制系统可以将与多个车轮中的每个车轮的补偿扭矩值相对应的一个或多个命令传输到电动车辆的多个车轮的一个或多个驱动单元,以控制电动车辆的牵引。
这些和其它方面和实施例将在下面详细讨论。前述信息和以下详细描述包括各个方面和实施例的说明性示例,并且提供了用于理解所要求保护的方面和实施例的性质和特征的概览或框架。附图提供了对各个方面和实施例的说明和进一步理解,并且被并入本说明书中并构成本说明书的一部分。
附图说明
附图不是按比例绘制的。在各个附图中,相同的附图标记和名称表示相同的元件。为了清楚起见,不是每个部件都标记在每幅图中。在附图中:
图1描绘了示出根据实施例的用于控制电动车辆的牵引的示例性系统的框图;
图2描绘了根据实施例的用于控制电动车辆的牵引的系统的图示;
图3描绘了根据实施例的控制电动车辆的牵引的示例性过程的流程图;
图4描绘了根据实施例的用于控制电动车辆的牵引的系统的示例性操作;
图5描绘了示出根据实施例的控制电动车辆的牵引的示例性方法的流程图;以及
图6是示出可用于实施包括例如图1-5在内的本文描述和示出的系统、操作、过程和方法的元件的计算机系统的结构的框图。
具体实施方式
以下是与控制电动车辆的牵引的方法、装置和系统相关的各种概念和实施例的更详细的描述。以上介绍并在下面更详细讨论的各种概念可以以多种方式中的任何一种来实施。
本技术方案的系统和方法涉及使用模糊逻辑牵引控制技术选择器来控制电动车辆的牵引。电动车辆可以具有全轮驱动功能,由此车辆的四个车轮中的每一个由单独的驱动单元(例如,电动马达)驱动。为了提供牵引控制,所述技术方案的系统可以接收多个输入。所述输入可以包括例如估算的车轮滑移率、期望的车轮滑移率和来自车辆控制单元(“VCU”)的驾驶员输入扭矩命令。系统可以处理这些输入以产生包括用于每个独立的驱动单元的补偿扭矩值的输出。所述技术方案可以通过以下方式提供改进的牵引控制系统:1)提供改进的补偿扭矩命令,所述命令为四驱动单元全轮驱动的电动车辆的每个车轮定制;2)提供基于模糊逻辑的控制器选择器,所述控制器选择器设计和构造成在车辆运行期间在不同的牵引控制技术(例如,最小二次调节器、滑动模式控制器、基于环路-成型控制器、模型预测控制器)之间适应性地切换,以便基于当前场景使用最优控制技术;3)提供对牵引控制技术的改进;以及4)通过提供一种车辆力矩保护器来提高安全性,所述车辆力矩保护器可以调节由独立的马达扭矩之间的差异产生的垂直力矩。
全轮驱动("AWD")可以提供比仅具有后轮驱动或仅具有前轮驱动的车辆更好的牵引和操纵。AWD系统可以将来自驱动单元的动力分配给车辆中的两个驱动轴。在一个驱动轴失去牵引的场景下,通过将驱动力分配给另一个驱动轴,具有AWD的车辆仍然可以以适当的牵引运行。另外,AWD车辆在转弯时可以维持接近中性转向,而FWD和RWD更可能分别转向不足和转向过度。具有不同类型驱动单元的车辆可包括AWD系统,包括例如汽油/柴油发动机、电动马达、以及混合驱动单元,所述混合驱动单元是汽油/柴油发动机和电动马达的组合。
为了控制和改善AWD系统中作用于独立的车轮上的牵引,所述技术方案可以通过向联接到独立的车轮的单独驱动单元提供扭矩补偿命令来控制每个独立的车轮的车轮滑移。为不同类型的驱动单元提供车轮滑移控制的控制系统可以基于驱动单元的电气或机械特性而高度定制。结果,当应用于由电动马达组成的AWD车辆时,为具有汽油/柴油发动机或混合驱动单元的AWD车辆开发的车轮滑移控制技术表现很差。此外,为了改善作用在车轮上的牵引,所述技术方案可以适应地切换到用于电动车辆的当前场景的适当的牵引控制技术,从而通过不强制牵引控制系统对所有操作场景使用单个牵引控制技术来移除限制。通过在不同的牵引控制技术之间适应地切换,所述技术方案可以改善车轮上的牵引活动,同时减少由于不必要的计算资源利用或传送到驱动单元的不必要的功率而浪费的功率消耗。
图1描绘了示出用于控制电动车辆的牵引的示例性系统的框图。系统100可以包括至少一个牵引控制系统102。牵引控制系统102可以指或包括一个或多个处理器、一个或多个计算设备、一个或多个处理电路、一个或多个处理芯片、或者一个或多个数据处理系统。牵引控制系统102可以包括至少一个接口104、至少一个车辆状态识别器106、至少一个滑移激活部件108、至少一个滑移检测器部件110、至少一个控制器选择器部件112、至少一个目标车轮滑移生成器114、至少一个扭矩补偿器部件116、至少一个命令生成器部件126、至少一个力矩调节器部件128和至少一个数据存储库130。扭矩补偿器部件116可以配置有一种或多种牵引控制技术,包括例如模型预测控制器(“MPC”)118、最小二次调节器(“LQR”)120、滑动模式控制器(“SMC”)122和基于环路-成型控制器124。牵引控制系统102可以包括硬件或硬件和软件的组合,例如通信总线、电路、处理器、通信接口等。牵引控制系统102或其一个或多个部件可以使用C代码或其他编程语言来编程。牵引控制系统102可以被闪存(flashed)在一个或多个芯片、芯片板、微处理器或其他计算设备上。牵引控制系统102可以位于相应的车辆140(例如,主车辆)上或相应的车辆140内。数据存储库130可以存储、管理、维护或引用一个或多个数据结构、数据文件或索引。例如,数据存储库130可以包括或存储目标值132、车轮滑移映射134、函数136或规则138。目标值132可以指或包括期望的车轮滑移值、目标车轮滑移值或阈值。车轮滑移映射134可以包括基于操作场景或其它函数的期望车轮滑移率。功能136可以指例如MPC 118、LQR 120、SMC 122或LSC 124的功能,或牵引控制系统102用于控制电动车辆140的牵引的其他功能。规则138可以包括基于模糊逻辑的规则,以为特定的操作场景选择牵引控制技术的类型。牵引控制系统102的每个部件可以使用硬件或软件和硬件的组合来实施。牵引控制系统102的每个部件可以包括逻辑电路(例如,中央处理单元或CPU),逻辑电路响应于从存储器单元(例如,存储器615或存储设备625)获取的命令并对命令进行处理。牵引控制系统102的每个部件可以包括或使用微处理器或多核处理器。多核处理器可以包括单个计算部件上的两个或多个处理单元。牵引控制系统102的每个部件可以基于这些处理器中的任何一个,或者能够如本文所述地操作的任何其它处理器。每个处理器可以利用命令级并行性、线程级并行性、不同级别的高速缓存等。例如,牵引控制系统102可以包括至少一个逻辑设备,例如具有至少一个处理器以通过网络进行通信的计算设备或服务器。
牵引控制系统102的部件和元件可以是单独的部件、单个部件或牵引控制系统102的一部分。例如,接口104、车辆状态识别器106、滑移激活部件108和扭矩补偿器部件116(以及牵引控制系统102的其他部件或元件)可以包括硬件和软件的组合,例如,例如配置为启动停止命令、启动运动命令以及发送或接收定时数据的一个或多个处理器。
牵引控制系统102的一个或多个部件可以被托管在车辆140上或车辆140内。牵引控制系统102的一个或多个部件可以位于车辆140的外部或远离车辆140,并且与车辆通信至少一定的时间段。例如,数据存储库130上示出的数据的部分可以位于远程服务器上,例如在服务器云中,远程服务器维护功能136或车轮滑移映射134,并且可以由牵引控制系统102(例如,通过网络)在各种时间(例如,在更新过程期间每12小时或24小时)访问。牵引控制系统102的部件可以彼此连接或通信地联接。牵引控制系统102的各种部件之间的连接可以是有线的或无线的,或者是其任意组合。对应系统或部件可以托管在其他车辆上以实现车辆之间的通信或协调。
车辆140可以使用网络进行通信,所述网络可以包括例如因特网、局域网、广域网、近场通信、城域网或其他区域网络的计算机网络,以及卫星网络或例如语音或数据移动电话通信网络的其他计算机网络,及其组合。网络可以包括或构成车辆间通信网络,例如,包括牵引控制系统102及其部件的部件子集,以用于车辆间数据传输。例如,网络可以包括点对点网络、广播网络、电信网络、异步传输模式网络、同步光网络或同步数字分层网络。网络可以包括至少一个无线链路,例如红外信道或卫星宽带。网络的拓扑可以包括总线型、星型或环型网络拓扑。网络可以包括移动电话或数据网络,其使用任何协议或多种协议在车辆或其他设备之间通信,包括高级移动协议、时分或码分多址协议、全球移动通信系统协议、通用分组无线服务协议或通用移动电信系统协议,并且相同类型的数据可以通过不同协议传输。
系统100可以包括一个或多个车辆140或与一个或多个车辆140对接。车辆140可以指任何类型的车辆或机动车,例如汽车、卡车、有篷货车、运动型多功能车、摩托车、自驾车辆或驾驶员辅助车辆。车辆140可以是由包括一个或多个电池电芯(例如,锂离子电池电芯)的电池组供电的电动车辆。车辆140可以包括车载计算单元。车载计算单元可以包括一个或多个硬件、软件或固件。车载计算单元可以包括数字部件或电路,包括例如图6中描绘的一个或多个部件。
车载计算单元可以包括例如车辆控制单元(“VCU”)148或与例如车辆控制单元148对接。VCU 148可以指或包括电子控制单元(“ECU”)或能够提供线控驱动功能的车载计算单元。VCU 148可以包括或指汽车计算机,并且可以包括处理器或微控制器、存储器、嵌入式软件、输入/输出和通信链路。VCU 148可以包括执行功能的硬件和软件。例如,ECU的类型包括电子/发动机控制模块(ECM)、动力系控制模块(PCM)、变速器控制模块(TCM)、制动控制模块(BCM或EBCM)、中央控制模块(CCM)、中央定时模块(CTM)、通用电子模块(GEM)、车身控制模块(BCM)、悬架控制模块(SCM)、控制单元或控制模块。其它例子包括域控制单元(DCU)、电动转向控制单元(PSCU)、人机接口(HMI)、远程信息处理控制单元(TCU)、速度控制单元(SCU)、电池管理系统(BMS)。例如,车辆140的车载计算单元可以查询车辆140的一个或多个部件或模块以确定车辆140的状态,状态可以包括例如车辆的位置或GPS位置、车辆的速度、车辆的加速度、车辆的转角、车辆的取向、车辆的油门、制动状态或制动量、车轮滑移、车轮滑移率、驾驶员扭矩输入或其他信息。
车辆140可以包括一个或多个传感器142或与一个或多个传感器142对接。传感器142可以联接到车辆140或与车辆140关联。传感器142可以向牵引控制系统102提供信息。传感器142可以是车辆140的一部分,或者远程于车辆140。传感器142可以包括例如六自由度惯性测量单元(6-DOF inertia measurement unit)、轮速传感器、轮胎压力传感器或转向角传感器。车辆140的传感器142可以包括加速度计、陀螺仪、重量传感器或近距离传感器,传感器可以收集、检测或确定车辆动态信息,例如取向数据、速度或重量。IMU传感器可以是使用加速度计、陀螺仪或磁力计的组合来测量和报告车辆的比力、角速率以及有时测量和报告车身的取向的电子设备。
一个或多个车辆140可以包括被设计、构造、配置或操作以检测用于控制牵引的车辆动态信息的传感器。传感器142可以包括检测例如汽车总布置、车辆动力系信息、制动系统信息、转向信息、悬架信息以及车轮和轮胎信息的传感器。传感器142可以确定电动车辆140的独立的车轮中的每一个的速度、纵向车辆速度、转向角、驾驶模式、车辆状态或路面参数。车载计算单元或传感器可以基于空气动力学信息来检测或识别车辆动力学信息,所述空气动力学信息例如车辆中的阻力系数、空气动力学、压力中心、下压力、地面效应。车载计算单元或传感器142可以检测或识别与车辆的几何形状相关的车辆动态信息,例如转向几何、轴道、外倾角、后倾角、侧倾中心、磨胎半径、转向比、束角或轴距。车载计算单元或传感器可以检测或识别与车辆质量相关的车辆动力学信息,例如质量中心、惯性矩、侧倾力矩、簧上质量、簧下质量或重量分布。车载计算单元或传感器可以检测或识别与车辆运动相关的车辆动力学信息,例如车身挠曲、车身侧倾、颠簸转向、方向稳定性、临界速度、噪声、振动、不平顺性、纵摇、乘坐质量、侧倾、速度摆动、转向不足、转向过度、升离转向过度、摆尾、重量转移、负载转移、横摆。车载计算单元或传感器可以检测或识别与轮胎信息相关的车辆动力学信息,例如外倾推力、力圈、接触印痕、侧偏力、接地压力、气动轨迹、径向力变化、松弛长度、滚动辅助、自动对准扭矩、滑移角、滑移、转向比、轮胎负载灵敏度。车载计算单元或传感器可以检测或识别与道路或停车区域的表面相关的车辆动力学信息,例如倾斜转弯、横向坡度、排水坡度、倾斜、超高、道路滑溜、分体式摩擦、表面粗糙度或纹理。车载计算单元可以检索存储在车辆140的存储器中的车辆动态信息。
车辆140可以包括多个车轮144。车辆140可以包括三个车轮、四个车轮、六个车轮或更多。例如,车辆140可以包括四个车轮144,其中两个车轮144朝向车辆140的前部定位,并且两个车轮144朝向车辆140的后部定位。车轮144可以指轮胎或轮辋。车轮144可以具有尺寸,例如宽度和直径。示例尺寸可以是6.5×15英寸、9.5×20英寸、10×20英寸、10×22英寸或11×22英寸。车轮144可以包括各种材料,包括例如橡胶、合成橡胶、织物、线材、炭黑或其它材料和化合物。
车辆140可以包括一个或多个驱动单元146。车辆140可以包括两个驱动单元146。例如,第一驱动单元146可以联接到与两个前轮中的每一个前轮联接的前轴,并且第二驱动单元146可以联接到与两个后轮中的每一个后轮联接的后轴。车辆140可以包括三个驱动单元146。例如,第一驱动单元146可以联接到前轴,所述前轴联接到两个前轮中的每一个,第二驱动单元146可以通过轴联接到两个后轮144中的其中一个,并且第三驱动单元146可以通过轴联接到两个后轮144中的另一个。在另一个例子中,第一驱动单元146可以联接到与两个后轮中的每一个联接的后轴,第二驱动单元146可以通过轴联接到两个前轮144中的其中一个,并且第三驱动单元146可以通过轴联接到两个前轮144中的另一个。车辆140可以包括四个驱动单元146,其中每个驱动单元146都联接到车辆的四个车轮144中的相应一个。车辆140可以包括用于每个车轮144的单独的、独立的驱动单元146。驱动单元146可以联接到车轮144。驱动单元146可以通过轴联接到车轮144。驱动单元146可以使轴旋转,轴可以使车轮144旋转以向车轮提供扭矩并且使车辆140移动。驱动单元146可以是电驱动单元,例如致动器或电动马达。驱动单元146可以包括例如DC马达、无刷DC马达、永磁同步马达、三相AC感应马达或开关磁阻马达。每个驱动单元146可以从系统100的一个或多个部件接收独立的扭矩命令或补偿扭矩命令。驱动单元146可以响应于扭矩命令而致动或旋转所述轴或车轮144。
车辆可以包括一个或多个制动器154、防抱死制动系统(“ABS”)152和电子稳定控制(“ESC”)150。制动器154可以指或包括任何电气或机械设备,电气或机械设备可以通过从旋转系统吸收能量来抑制车轮144或轴的运动或旋转。制动器154可以引入摩擦以防止车轮144的运动或旋转。制动器154可以包括盘式制动器、鼓式制动器或紧急制动器。制动器154可以包括再生制动,所述再生制动使用驱动单元146来使汽车减速并将能量放回到车辆的电池组中。制动器154可以包括液压动力辅助制动器。制动器154可以被电子地(例如,来自车辆控制单元148的命令)或机械地(例如,驾驶员按下电动车辆140中的机械制动踏板)激活。每个车轮144可以包括相应的制动器154或与相应的制动器154关联。在一些情况下,电动车辆140的一个或多个车轮144可以与制动器154关联。车辆140可以包括一个或多个不同类型的制动器154。
车辆140可以包括ABS 152。ABS 152可以在应用制动器154时减少或减轻车辆140的打滑。ABS 152可以防止车轮144在制动期间抱死,从而保持与路面的牵引接触。ABS 152可以配置有阈值制动和节奏制动技术(cadence braking technique)。ABS 152可以根据路面的类型,例如湿的或滑溜的路面,来减少制动距离。ABS 152可以包括一个或多个速度传感器、阀、泵和控制器。ABS 152可以包括一个或多个通道以控制制动管路中的一个或多个阀。VCU 148或牵引控制系统102的其它部件可以从ABS 152接收指示ABS 152是活动的还是非活动的指示。活动的ABS 152可以指ABS 152主动地泵动制动器154以便减小停止车辆140的距离。
车辆140可以包括ESC 150,ESC 150通过检测和减少牵引损失(例如,滑行)来提高车辆140的稳定性。ESC 150可以检测转向控制的损失并自动应用制动器154以帮助车辆转向驾驶员打算让车辆140行进的地方。ESC 150可以自动地将制动器154个别地应用至车轮144以控制过度转向(例如,通过将制动器154应用至外部前轮144)或转向不足(例如,通过将制动器154应用至内部后轮144)。VCU 148或牵引控制系统102的其他部件可以从ESC150接收指示ESC 150是活动还是非活动的指令。活动的ESC 150可以指ESC150主动地泵动制动器154以控制转向不足或转向过度。
牵引控制系统102可以包括接口104。接口104可以被设计、构造和操作为从一个或多个设备、部件、传感器142或网络接收信息。接口104可以与一个或多个设备、传感器142或网络通信。接口104可以从VCU 148、ABS152、ESC 150、制动器154、车轮144或驱动单元146接收信息。接口104可以促进牵引控制系统102的部件之间的通信。接口104可以包括或提供一个或多个硬件接口、网络接口、应用编程接口、用户接口、图形用户接口。接口104可以将数据从一种格式转化为另一种格式,以促进牵引控制系统102和远程系统之间或者牵引控制系统102的部件之间的通信。
接口104可以从车辆140的一个或多个传感器142接收数据。接口104可以接收数据,例如车轮速度数据、转向角数据、轮胎压力数据、来自IMU的六自由度数据、速度信息、纵向车辆速度数据、驾驶模式、在线车辆状态、路面参数或便于控制车辆牵引的其它信息。接口104可以使用一种或多种技术接收信息。接口104可以接收包含传感器信息的数据流。接口104可以轮询或查验传感器142以获得传感器数据。例如,接口104可以向传感器142发送对传感器数据的请求,或者从一个或多个传感器142中获取传感器数据。传感器142可以将传感器数据推送到接口104。接口104可以周期性地请求或获得传感器数据。接口104可以基于预定时间间隔请求或获得传感器数据,例如每秒、四分之一秒、十分之一秒、百分之一秒、千分之一秒、2秒、3秒、4秒、5秒或便于确定车辆动态的其它时间间隔。
接口104可以从数据存储库130访问数据。接口104可以将数据存储在数据存储库130中。接口104可以获得传感器数据并将传感器数据存储在数据存储库130中以供进一步处理。接口104可以在数据存储库中执行查找以识别数据或值,并且更新数据存储库130中的数据或值。例如,接口104可以通过凭借例如服务器的外部电子资源获得数据文件的数据结构的更新版本来更新目标值132、车轮滑移映射134、函数136或规则138。
牵引控制系统102可以包括车辆状态识别器106,车辆状态识别器被设计、构造和操作以确定车辆140的状态。车辆140的状态可以指或包括车辆140的操作状态、车辆140的驾驶模式、道路状况、车辆140的驾驶特性或操作场景。例如,车辆140的状态可以指示车辆140处于运动中、在高速路上行驶、在本地道路上行驶、或停放。车辆140的状态可以指示车辆140的驾驶模式,例如经济模式、舒适模式、运动模式、赛道模式、竞赛模式。这些驾驶特性会影响车辆的悬架、齿轮传动比、加速度或牵引控制。车辆状态识别器106可以确定与电动车辆140的一个或多个车轮接触的道路状况。车辆140的状态可以包括道路状况的指示,例如湿、下雨、下雪、干、沙、泥或道路温度。车辆140的状态可以指或包括车辆140的系统或部件的状态的指示。例如,车辆140的状态可以包括ABS 152当前是否被激活、ESC 150当前是否被激活、或制动器154当前是否被激活的指示。当前激活可以指制动器154、ABS 52或ESC150被启用以减慢、控制或停止车辆140。例如,车辆状态识别器106可以确定制动器154当前正被按压以停止车辆。车辆状态识别器106可以基于从VCU 148或以确定车辆的状态的车辆140的其它部件或传感器接收信息来确定车辆140的状态。
牵引控制系统102可以包括滑移激活部件108,滑移激活部件108被设计、构造和操作以激活牵引控制系统102或解除牵引控制系统102的激活,从而不施加补偿扭矩命令来控制电动车辆140的滑移。滑移激活部件108可以基于电动车辆140的状态确定解除车轮滑移控制技术的激活状态。滑移激活部件108可以响应于车轮滑移控制技术的解除激活,阻止基于补偿扭矩值的一个或多个命令的传输。例如,牵引控制系统102可以产生补偿的扭矩值和命令。滑移激活部件108可以基于从车辆状态识别器106获得的车辆状态信息来确定阻止或防止向驱动单元146发送命令,从而防止滑移控制。
滑移激活部件108可以配置有一个或多个规则138,规则138指示是否解除激活、阻止或防止滑移控制。当制动器154、ABS 152或ESC 150中的至少一个是活动的时,规则138可以指示解除激活、阻止或防止滑移控制。滑移激活部件108可以通过车辆状态识别器106确定制动器154、ABS 152或ESC 150中的至少一个是激活的。响应于所述确定,滑移激活元件108可以阻止或防止补偿扭矩值的产生或传递。例如,滑移激活部件108可以确定禁止牵引控制系统102的用于确定滑移误差、选择牵引控制技术、生成补偿扭矩值以及生成补偿扭矩命令的部件。禁止、或不调用、或执行处理可以减少计算资源利用。因此,在某些车辆状态下,滑移激活部件108可以确定禁止、阻止或防止补偿扭矩值的产生,或补偿扭矩命令到驱动单元146的传输。当制动器154、电子稳定控制150和防抱死制动系统152都处于解除激活模式时,牵引控制系统102可以继续执行车轮滑移控制和扭矩补偿。
牵引控制系统102可以包括滑移检测器部件110,滑移检测器部件被设计、构造和操作为确定车辆140的每个车轮144的滑移误差。为此,滑移检测器部件110可以检测车辆140的每个车轮144的车轮滑移率。滑移检测器部件110可以从车辆140(例如,电动车辆)的车辆控制单元148接收输入扭矩命令。输入扭矩命令可以对应于驾驶员按压加速踏板或其它指示以加速车辆140。滑移检测器部件110可以基于每个车轮144的车轮滑移率和每个车轮144的目标车轮滑移率确定每个车轮144的滑移误差。
车轮滑移可以指车轮144(例如,轮胎)与车轮144在其上移动的道路表面之间的相对运动。滑移检测器部件110可以基于车轮144的转速大于或小于自由滚动速度来产生滑移,这可以被称为滑移率或滑移百分比。滑移率可以指示车辆140的车轮144的滑移行为。当加速或制动配备成具有轮胎的车轮144的车辆140时,车轮144的观察到的角速度可能不匹配纯滚动运动的预期速度,这可以指示除了由于车轮144(或轮胎)的在与道路接触的区域上方的部分的变形而导致的滚动之外,车轮144的轮辋的外表面与道路之间的滑移。当在干燥路面上行驶时,可能由在道路和车轮144接触面之间发生的实际滑移引起的滑移部分,相对于光滑表面而言,在幅度上可以忽略。然而,在松软的或光滑的表面上,例如雪、泥或冰,预期角速度和预期纯滚动运动之间的速度差会增加,从而导致更大的滑移率。由于所述原因的滑移率的部分可以与车辆140的速度成反比。基于车轮144的角速度和滚动半径的理论计算的前进速度与车辆140的实际速度之间的差,表示为后者的百分比,可以被称为滑移率。
滑移检测器部件110可以如下确定滑移率:
Figure BDA0002545958290000131
其中Ω是车轮144的角速度,RC是相应的自由滚动车轮144(和轮胎)的有效半径,滑移检测器部件110可以从每英里或公里的转数确定,V是车辆140的前进速度。滑移检测器部件110可以从车辆的传感器142获得角速度。传感器142可以包括角速率传感器,例如陀螺仪、机电传感器、振动结构陀螺仪、微机电陀螺仪、环形激光陀螺仪或光纤陀螺仪。滑移检测器部件110可以使用传感器142,例如速度计或全球定位系统,来确定车辆的速度。
在另一个示例中,滑移检测器部件110可以基于独立的车轮速度、纵向车辆速度和转向角来确定车辆的每个车轮144的滑移率。滑移检测器部件110可以使用独立的车轮速度(Vwheel)、纵向车辆速度(Vx)、转向角(θ)和偏航角速度(ωZ)作为输入来确定或估算车轮滑移率。
滑移检测器部件110可以基于以下函数修改测量的速度:
Figure BDA0002545958290000132
Figure BDA0002545958290000133
Figure BDA0002545958290000134
Figure BDA0002545958290000135
其中L指轮距的长度。滑移检测器部件110可以基于以下函数独立地更新或确定每个车轮的滑移率。
Figure BDA0002545958290000136
因此,滑移检测器部件110可以确定车辆140的每个车轮144的滑移率。滑移检测器部件110可以确定不同的车轮144同时具有不同的滑移率。例如,取决于车辆140的转弯或车轮144之间的路面上的不同,不同的车轮144可以具有不同的滑移量,从而导致不同的滑移率。
滑移检测器部件110可以基于每个车轮144的滑移率和每个车轮144的目标车轮滑移率来确定车辆的每个车轮144的滑移误差。目标车轮滑移率可以存储在数据存储库130中的目标值数据结构132中。滑移检测器部件110可以通过访问或查询目标值数据结构132来确定目标滑移率。滑移检测器部件110可以使用车辆状态信息或道路状况在目标值数据结构132中执行查找,以获得车辆的特定状态(例如,高速路速度、本地道路速度)或道路状况(例如,干、湿、打滑或松软)的目标滑移率。目标车轮滑移率对于车辆的所有车轮可以是相同的,或者根据车轮的特性(例如,位置、轮胎类型或车轮尺寸)而变化。
在一些情况下,滑移检测器部件110可以从目标车轮滑移生成器114获得目标车轮滑移率。牵引控制系统102可以包括目标车轮滑移生成器114,目标车轮滑移生成器114被设计、构造和操作以产生车辆的每个车轮144的目标(或期望)车轮滑移率。目标车轮滑移生成器114可以使用离线过程来产生目标车轮滑移率。在离线过程中,目标车轮滑移生成器114可以使用存储在数据存储库130中的车轮滑移映射134来确定车辆的特定车轮144的目标车轮滑移率。车轮滑移映射134可以包括用于不同车辆驱动模式、道路状况类型、车辆状态、车辆速度、期望扭矩或与车辆相关联的其他特性的预定目标或期望车轮滑移率。目标车轮滑移生成器114可以使用在线过程来产生期望的或目标车轮滑移率。
滑移检测器部件110可以基于期望的或目标滑移率与车轮的当前确定、测量或观察的滑移率之间的差来确定每个车轮144的滑移误差。基于滑移误差,牵引控制系统102可以确定提供扭矩补偿。如果一个或多个车轮144的滑移误差大于阈值,则牵引控制系统102可以确定继续选择牵引控制技术并且确定具有大于(或大于或等于)阈值的滑移误差的车轮144的补偿扭矩值。如果车轮144的滑移误差小于(或小于或等于)阈值,则牵引控制系统102可以确定不选择牵引控制技术并且确定车轮144的补偿扭矩值。
牵引控制系统102可以包括控制器选择器部件112,控制器选择器部件被设计、构造和操作为选择牵引控制技术。控制器选择器部件112可以接收作为输入的电动车辆140的状态和道路状况。控制器选择器部件112可以使用基于模糊逻辑的控制选择技术来基于电动车辆140的状态和道路状况选择牵引控制技术。例如,车辆140的状态可以指驾驶模式,例如经济模式、舒适模式、运动模式、竞赛模式或赛道模式。道路状况可以指示干、湿、打滑、松软、粗糙或泥泞。基于车辆状态和道路状况,控制器选择器部件112可以选择最小二次调节器、滑动模式控制器、基于环路-成型控制器或模型预测控制器中的一个。因为模糊逻辑选择技术使用可能对特定车轮144不可知的输入,控制器选择器部件112可以使用相同的牵引控制技术来确定一个或多个车轮144的补偿扭矩值。
控制器选择器部件112可以使用基于模糊逻辑的控制选择技术,以在电动车辆140的操作期间适应性地切换牵引控制技术。在车辆140的操作期间的适应性地切换可以指在车辆移动、驾驶、开启或以其他方式操作时改变牵引控制技术或算法。控制器选择器部件112可以适应性地切换牵引控制技术,而无需来自驾驶员的切换牵引控制技术的命令或指示。控制器选择器部件112可以适应性地切换牵引控制技术而无需驾驶员改变驾驶模式。例如,车辆140的驾驶员可以将驾驶模式设定为舒适模式(或经济模式、运动模式、竞赛模式、赛道模式)。控制器选择器部件112然后可以在驾驶模式保持恒定时,例如在舒适模式中,适应性地切换牵引控制技术。因此,牵引控制系统102可以使用基于模糊逻辑的选择技术来执行车轮滑移控制,以基于车辆状态和道路状况来选择最优或最佳牵引控制技术,而无需驾驶员选择牵引控制技术。
例如,MPC 118牵引控制技术可以提供相对于LQR 120、SMC 122和LSC 124技术最快的响应。MPC 118可以在0.1或0.2秒内提供补偿扭矩值,并且利用最少的计算资源。然而,MPC 118技术可能严重依赖于模型。因此,MPC 118可能无法提供相对于LQR 120、SMC 122和LSC 124技术而言最准确或最可靠的补偿扭矩值。LQR 120技术可以构造成以便降低车辆140的能量消耗。最鲁棒的技术可以是LSC 124,与其它技术相比,提供最精确的补偿扭矩值。然而,LSC 124技术可能是计算资源最密集的,花费多达2秒来处理输入数据以生成补偿扭矩值。因此,LSC 124技术可能比MPC 118技术慢20倍。从最快、最少的计算资源利用、最不准确和最不可靠的牵引控制技术到最准确、最可靠、最密集和最慢的牵引控制技术可以如下排序:1)MPC 118、LQR 120、SMC 122和LSC 124。
控制器选择器部件112可以用模糊逻辑选择技术来配置。例如,基于控制器的不同特性,不同的控制器有不同的优势和劣势。控制器选择器部件112可以基于四个车辆模式(例如:高鲁棒模式、鲁棒模式、性能模式、或高性能模式)、模型或状态(如图1的例子所示)来匹配MPC 118、LQR 120、SMC 122和LSC 124。
控制器 LSC SMC LQR MPC
模式 高鲁棒模式 鲁棒模式 性能模式 高性能模式
表1:控制器和车辆模式映射说明性示例
控制器选择器部件112可以基于性能和鲁棒性的权衡选择控制器。控制器选择器部件112可以接收指示参考滑移率剖面的消息或数据,参考滑移率剖面包含关于驾驶模式和车辆状态和道路表面参数的在线更新准确率的置信水平的信息。控制器选择器部件112可以使用驾驶模式和在线更新准确率的置信水平,以选择在如表2例子所示的不同状况下的期望控制器。
Figure BDA0002545958290000161
表2:驾驶模式至置信映射的说明性示例
例如,如果车辆在运动模式且期望的是高更新置信水平,控制器选择器部件112将选择高性能模式(基于表2的映射),这与基于表1映射的MPC 118相对应。如果车辆在舒适模式且期望的是高更新置信水平,控制器选择器部件112可以选择性能模式(基于表2的映射),这与基于表1映射的LQR 120相对应。如果车辆在经济模式且期望的是高更新置信水平,控制器选择器部件112可以选择鲁棒模式(基于表2的映射),这与基于表1映射的SMC122相对应。
如果车辆在运动模式且期望的是中等或中间的更新置信水平,控制器选择器部件112可以选择性能模式(基于表2的映射),这与基于表1映射的LQR 120相对应。如果车辆在舒适模式且期望的是中等更新置信水平,控制器选择器部件112可以选择鲁棒模式(基于表2的映射),这与基于表1映射的SMC 122相对应。如果车辆在经济模式且期望的是中等更新置信水平,控制器选择器部件112可以选择高鲁棒模式(基于表2的映射),这与基于表1映射的LSC 124相对应。
如果车辆在运动模式且期望的是低更新置信水平,控制器选择器部件112可以选择鲁棒模式(基于表2的映射),这与基于表1映射的SMC 122相对应。如果车辆在舒适模式且期望的是低更新置信水平,控制器选择器部件112可以选择高鲁棒模式(基于表2的映射),这与基于表1映射的LSC 124相对应。如果车辆在经济模式且期望的是低更新置信水平,控制器选择器部件112可以选择高鲁棒模式(基于表2的映射),这与基于表1映射的LSC 124相对应。
因此,基于车辆状态和道路状况,控制器选择器部件112使用基于模糊逻辑的选择逻辑来选择牵引控制技术。控制器选择器部件112可以选择MPC118、LQR 120、SMC 122或LSC124牵引控制技术中的一个。牵引控制系统102可以包括扭矩补偿器部件116,扭矩补偿器部件116被设计、构造和操作为基于由控制器选择器部件112选择的牵引控制技术产生补偿扭矩值。扭矩补偿器部件116可以基于通过基于模糊逻辑的控制选择技术而选择的牵引控制技术和多个车轮中的每个车轮的滑移误差来产生多个车轮中的每个车轮的补偿扭矩值。扭矩补偿器部件116可以使用MPC 118、LQR 120、SMC 122或LSC 124中的其中一个来产生用于车辆的每个车轮144的补偿扭矩值。扭矩补偿器部件116可以接收估算的车轮滑移率、目标车轮滑移率和来自VCU 148的驾驶员输入扭矩命令作为输入,使用选择的牵引控制技术处理输入,并且输出用于每个独立的驱动单元146的补偿扭矩值。
在一些情况下,响应于控制器选择器部件112的基于模糊逻辑的选择,扭矩补偿器部件116可以使用MPC 118。MPC 118或模型预测控制器可以在满足一组约束的同时控制过程。MPC 118可以使用过程的动态模型,例如线性经验模型。MPC 118可以不同于LQR 120,因为MPC 118可以在同时考虑未来时隙时候使得当前时隙被优化。MPC 118可以通过优化有限时间范围(finite time-horizon)来实现这一点,但是与LQR 120不同,仅重复地实施当前时隙,然后再次进行优化。
MPC 118模型可以预测模型化系统的因变量的变化,所述变化将由自变量的变化引起。MPC 118可以配置有模型的迭代、有限时域(finite-horizon)优化。在时间t,MPC 118可以对当前状态进行采样,并且确定未来时间范围(例如,相对较短,例如0.1秒、0.2秒、0.5秒、1秒、2秒)的成本最小化控制策略(例如,经由数值最小化函数):[t,t+T]。MPC 118可以执行在线或运行中计算,以识别发源于当前状态的状态轨迹,并且确定(例如,通过欧拉-拉格朗日方程的解)直到时间t+T的成本最小化控制策略。在执行控制策略的第一步骤之后,MPC 118可以再次对状态进行采样,并且从新的状态重复计算,从而产生新的控制和新的预测状态路径。因此,MPC 118可以保持向前移动预测时域。尽管所述方法可能不提供相对于LQR 120、SMC 122和LSC 124的最优补偿扭矩值,但是其可以利用最少的计算资源并花费最少量的时间来提供补偿扭矩值。
MPC 118可以被配置为在保持所述控制输入相对小的同时,最小化参考值和实际车轮滑移率之间的差值。在校准和调试之后,MPC 118可以使用合理的后退时域长度(T)来计算每次迭代中的最优控制输入。对于每个时步(t),车轮动态的状态可以用估计的和测量的数据更新。基于更新的状态和车轮滑移的动态模型,MPC 118可以预测车轮动态的未来状态,并使用下面的成本函数在有限时域t到T内执行优化。
Figure BDA0002545958290000181
其中μ为控制输入Tm,N为移动时域的次数,等于
Figure BDA0002545958290000182
MPC 118可以在优化中使用下列状态和输入的限制:
λ≤λmax
Figure BDA0002545958290000183
Figure BDA0002545958290000184
在优化之后,MPC 118可以获得从t到T的一系列最优控制输入Tm。在一些情况下,MPC 118可以仅应用从时间t的优化开始的第一控制命令μ(1)。
在一些情况下,并且响应于控制器选择器部件112的基于模糊逻辑的选择,扭矩补偿器部件116可以使用LQR 120,或最小二次调节器或线性二次调节器。LQR 120可以包括反馈控制器。
LQR 120可以被配置有下列函数以动态地决定车轮滑移:
Figure BDA0002545958290000191
通过推导:
Figure BDA0002545958290000192
对于
Figure BDA0002545958290000193
Figure BDA0002545958290000194
因此,LQR 120可以使用下列的函数以确定车轮滑移动态:
Figure BDA0002545958290000195
其中λ为滑移率,ax为纵向加速度,Vx为纵向速度,Iω为车轮惯性矩,r为车轮半径,Tm为驱动输入扭矩,且Fd为纵向轮胎-道路接触力。
非线性项
Figure BDA0002545958290000196
和状态反馈引入的稳态误差通过使用前馈控制器取消。余下的对可以用下列函数表示:
Figure BDA0002545958290000197
其中A等于
Figure BDA0002545958290000198
且B等于
Figure BDA0002545958290000199
如果e=λ-λref
Figure BDA00025459582900001910
则车轮滑移动态函数可以转入误差参考框架,如下所示:
Figure BDA00025459582900001911
离散化后,函数可以为:
e(k+1)=Ade(k)+Bδμ(k)
接着,通过线性二次优化控制(LQR),LQR 120可以使用下列成本函数:
Figure BDA00025459582900001912
其中Q(k)为半正定,R(k)为正定。
LQR 120可以使用如下的里卡蒂(Riccati)函数获得最优反馈增益K:
ATPA-P-ATPB[R+BTPB]-1BTPA+CTC=0
K=[R+BTPB]-1BTP
在一些情况下,并且响应于控制器选择器部件112的基于模糊逻辑的选择,扭矩补偿器部件116可以使用SMC 122,或滑移模式调节器。SMC 122可以利用以下函数确定车轮滑移动态。
Figure BDA0002545958290000201
这个函数也可以简化如下:
Figure BDA0002545958290000202
SMC 122可以使用以下函数确定控制输入Tm
Figure BDA0002545958290000203
SMC 122可以使用以下函数确定滑动表面S(t):
S=λ-λref
SMC 122可以使用以下的到达条件使得控制性能更容易实现:
Figure BDA0002545958290000204
Figure BDA0002545958290000205
Figure BDA0002545958290000206
将上述函数插入车轮滑移动态函数中之后,SMC 122可以如下决定控制输入:
Figure BDA0002545958290000207
由于SMC 122可以对模型不确定性和干扰敏感,SMC 122可以被配置为具有附加的比例-积分-微分(“PID”)控制器,所述控制器具有高增益以减少至滑动表面和追踪误差的到达时间。
在一些情况下,并且响应于控制器选择器部件112的基于模糊逻辑的选择,扭矩补偿器部件116可以使用LSC 124或基于环路-成型控制器。LSC 124可以包括或者使用H-无穷(H-infinity)型控制器。通过结合不同的控制器,本发明的环路-成型方法对噪声和干扰抑制以及模型不确定性处理提供了良好的鲁棒性。LSC 124可以配置有或使用车轮滑移控制系统的开环传递函数以满足性能和鲁棒性规范。LSC 124可以通过选择补偿器作为不同控制器的产品来对环路增益L(s)=C(s)P(s)进行成型,所述不同控制器例如低频提升、积分提升、滚降(roll-off)、超前和滞后。通过考虑控制系统要求,LSC 124可以确定L(s)。例如,控制系统的带宽可以基于硬件致动速度来选择。然后,利用工厂P(s)的给定传递函数,可以获得传递函数C(s)。闭环的极点设置于零稳态误差的原点。可以调节增益以在干扰衰减的中频范围内保持相对高的值。可以将高频滚降添加到补偿器以处理高频噪声。同时,相位裕度和增益裕度可以通过使用超前和滞后控制器来调整,以确保稳定性并最小化稳定时间。因此,LSC 124可以提供用于噪声和干扰抑制的鲁棒的控制器
牵引控制系统102可以包括命令生成器部件126,命令生成器部件126被设计、构造和操作以生成与车辆140的每个车轮144的每个驱动单元146的补偿扭矩值相对应的一个或多个命令,以控制牵引。命令生成器部件126可以从扭矩补偿器部件116接收补偿扭矩值以及驱动单元146的指示。每个驱动单元146可以与识别器相关联,例如数字识别器、字母数字识别器、字符串、字符或其他识别器。命令生成器部件126可以生成指示或使驱动单元146致动以便促进牵引控制器的命令。所述命令可以是具有指示的电子信号或数据分组。所述命令可以是任何格式,以及包含有助于响应于补偿扭矩值致动驱动单元146的任何数据。
因此,扭矩补偿器部件116可以使用牵引控制技术来基于滑移误差确定补偿扭矩值。牵引控制系统102可以包括力矩调节器部件128,力矩调节器部件128被设计、构造和操作为基于由车辆140的每个车轮144的补偿扭矩值引起的独立的马达扭矩的差来调节电动车辆140的竖直力矩。扭矩补偿器部件116可以确定要应用于车辆140的每个车轮144的扭矩补偿值,这可以导致车辆140的每个车轮144的不同扭矩。力矩调节器部件128可以基于规则或逻辑、车辆状态和道路状况对用于各个驱动单元146的补偿扭矩值进行后处理,以修改或调整补偿扭矩命令。力矩调节器部件128可以通过调节竖直力矩来提高安全性,竖直力矩可以由传递到各个驱动单元146的各个扭矩的差值产生。因此,力矩调节器部件128可以基于由车辆140的每个车轮144的补偿扭矩值引起的独立的马达扭矩的差值来调节电动车辆140的竖直力矩。
例如,力矩调节器部件128可以从命令生成器部件126接收用于每个独立的驱动单元146的扭矩命令。力矩调节器部件可以接收用于车辆140的每个车轮144的补偿扭矩值,并且基于应用于每个车轮144的补偿扭矩值的启发式技术、电动车辆的状态和道路状况来生成一个或多个命令。
因为四个不同的马达(例如,驱动单元146)可以独立地更新和计算车轮状态和补偿扭矩,以避免非预期的偏航动量,所以力矩调节器部件128可以将车辆140的左侧和右侧之间的扭矩差值保持在设计阈值内。
力矩调节器128可以如下检查四个不同驱动单元146的每一个的更新扭矩:
如果((TFL-TFR)>thresholdFront)
TFL=TFR+thresholdFront
否则如果((TFR-TFL)>thresholdFront)
TFR=TFL+thresholdFront
如果((TRL-TRR)>thresholdrear)
TRL=TRR+thresholdrear
否则如果((TRR-TRL)>thresholdrear)
TRR=TRL+thresholdrear
其中,TFL、TFR、TRL和TRR是对应于左前轮144、右前轮144、左后轮144和右后轮144的补偿扭矩。考虑到包括负载重量和速度的车辆动力学,力矩调节器部件128可以基于校准和调试来确定阈值。
牵引控制系统102可以向车辆140的驱动单元146提供补偿扭矩命令。牵引控制系统102可以向车辆140的每个驱动单元146提供单独的扭矩命令。牵引控制系统102可以提供已经由力矩调节器部件128后处理的补偿扭矩值。牵引控制系统102可以将与每个车轮的补偿扭矩值相对应的一个或多个命令传输到车辆140的每个驱动单元146。牵引控制系统102可以基于一个或多个命令致动一个或多个驱动单元146。
例如,车辆140可以包括四个车轮144。车辆140可以包括四个驱动单元146,四个车轮144中的每一个包括一个驱动单元146。驱动单元146可以被配置为基于一个或多个命令来驱动对应的车轮144。例如,第一驱动单元146可以联接到第一车轮144,第二驱动单元146可以联接到第二车轮144,第三驱动单元146可以联接到第三车轮144,并且第四驱动单元146可以联接到第四车轮144。牵引控制系统102可以基于所选择的牵引控制技术、独立的滑移误差、独立的目标滑移误差、车辆状态和道路状况产生用于第一车轮144的第一补偿扭矩值、用于第二车轮144的第二补偿扭矩值、用于第三车轮144的第三补偿扭矩值、用于第四车轮144的第四补偿扭矩值。牵引控制系统102可以基于第一补偿扭矩值生成用于第一车轮144的第一命令,并且将第一命令传输到第一驱动单元146以使第一驱动单元146控制第一车轮144的扭矩。牵引控制系统102可以基于第二补偿扭矩值生成用于第二车轮144的第二命令,并且将第二命令传输到第二驱动单元146以使第二驱动单元146控制第二车轮144的扭矩。牵引控制系统102可以基于第三补偿扭矩值产生用于第三车轮144的第三命令,并且将第三命令传输到第三驱动单元146以使第三驱动单元146控制第三车轮144的扭矩。牵引控制系统102可以基于第四补偿扭矩值产生用于第四车轮144的第四命令,并且将第四命令传输到第四驱动单元146以使第四驱动单元146控制第四车轮144的扭矩。
图2描绘了根据实施例的控制电动车辆的牵引的系统的图示。系统200可以包括图1和图6中描绘的一个或多个系统或部件。系统200可以包括车辆140。车辆140可以包括牵引控制系统102。牵引控制系统102可以通信地联接到驱动单元146。驱动单元146可以驱动或旋转联接到车轮144的轴202。轴202可以旋转车轮144。车辆140可以包括四个车轮144和四个驱动单元146。牵引控制系统102可以独立地驱动每个驱动单元146,以便为每个车轮144提供独立的车轮滑移控制。
图3描绘了根据实施例的控制电动车辆的牵引的示例性过程的流程图。过程300可以由图1、图2或图6中描绘的一个或多个系统或部件执行,包括例如牵引控制系统。在动作304,牵引控制系统可以接收独立的车轮速度估计。牵引控制系统可以接收或确定车辆的每个车轮的车轮速度估计。车轮速度估计可以以任何单位计,包括例如数每分转、数每秒转、英里每小时或公里每小时。牵引控制系统可以从传感器接收每个车轮的车轮速度估计。
在动作304,牵引控制系统可以接收纵向车辆速度估计。牵引控制系统可以使用车辆的一个或多个传感器接收或确定纵向车辆速度估计。牵引控制系统可以执行处理以确定纵向速度估计。在动作306,牵引控制系统可以从转向传感器接收或识别转向角。牵引控制系统可以在相同的时间戳或相同的时间间隔(例如,在0.1秒、0.005秒、2秒、5秒、1秒或利于执行车轮滑移控制或牵引控制的其他时间间隔内)接收车轮速度估计、车辆速度和转向角。
在动作316,牵引控制系统可以确定车辆的每个车轮的独立的车轮滑移率。牵引控制系统可以基于在动作302处接收的车轮速度估计、在动作304处接收的车辆速度和在动作306处接收的转向角来确定每个车轮的独立的车轮滑移率。
在动作308,牵引控制系统可以确定车辆的驾驶模式。驾驶模式可以指或包括运动模式、竞赛模式、赛道模式、舒适模式或经济模式。驱动模式可以指或包括全轮驱动、四轮驱动、后轮驱动或前轮驱动。牵引控制系统可以从车辆控制单元或车辆的其他部件接收驾驶模式信息。
在动作310,牵引控制系统可以识别在线车辆状态更新。在线车辆状态可以指,例如,期望的更新的置信水平,例如如表2所示的高置信、中等置信、或低置信。车辆模式指运动模式、舒适模式或经济模式。
在动作312,牵引控制系统可以确定路面参数。牵引控制系统可以以在线方式确定路面参数,例如在车辆的操作期间。牵引控制系统可以使用各种技术来确定路面参数。在一些情况下,车辆的驾驶员可以可输入路面状况,例如干、湿、打滑或松软。在一些情况下,牵引控制系统可以使用传感器确定路面状况。牵引控制系统可以基于从在线资源获得的天气状况来确定路面状况。牵引控制系统可以基于车辆的位置并且执行道路状况的数据存储库的查找来确定道路状况。牵引控制系统可以融合来自多个传感器的数据以确定道路状况。
在动作314,牵引控制系统可以检索或访问离线滑移率映射。离线滑移率映射可以包括基于驾驶模式、车辆状态和路面参数的目标或期望滑移率的映射。滑移率映射可以存储在车辆的存储器中,或者从在线资源中检索。牵引控制系统可以基于周期性的基础来更新存储在存储器中的映射。
在动作318,牵引控制系统可以确定目标滑移率。牵引控制系统可以基于在动作308识别的驾驶模式、在动作310识别的车辆状态、在动作312识别的路面参数和在动作314检索的滑移率映射来确定目标滑移率。牵引控制系统可以将输入值映射到相应的滑移率。
在动作320,牵引控制系统可以执行基于模糊逻辑规则的最优四电驱动单元扭矩控制器。牵引控制系统可以基于车辆状态或驾驶模式以及道路状况来选择最优牵引控制技术(例如,MPC、LQR、SMC或H-无穷中的一个)。使用所选择的牵引控制技术,牵引控制系统可以基于来自动作316的滑移率估计和来自动作318的目标滑移率确定补偿扭矩值以提供车轮滑移控制。牵引控制系统可以确定用于每个驱动单元的独立的补偿扭矩值。
在动作326,牵引控制系统可以执行激活逻辑。牵引控制系统可以基于补偿扭矩值确定是否致动车辆的驱动单元。牵引控制系统可以在动作322处确定ESC是活动的还是不活动的。在动作324,牵引控制系统可以确定ABS是活动的还是不活动的。在动作326,牵引控制系统可以基于ESC和ABS的状态确定是否激活车轮滑移控制。如果ESC或ABS中的至少一个是活动的,则牵引控制系统可以确定解除激活车轮滑移控制(或防止或阻止补偿扭矩值被传输到驱动单元)。然而,如果ESC和ABS都是不活动的,则牵引控制系统可以确定将补偿扭矩值传递到驱动单元。
在动作328,牵引控制系统可以传输用于左前驱动单元(“TFL”)、右前驱动单元(“TFR”)、左后驱动单元(“TRL”)和右后驱动单元(“TRR”)的补偿扭矩值。驱动单元响应于接收到命令,可以致动驱动单元以控制车轮滑移。
图4描绘了根据实施例的控制电动车辆的牵引的系统的示例性操作。操作400可以由图1、图2或图6中描述的一个或多个系统或部件执行,包括例如牵引控制系统102。在操作400期间,控制器选择器部件112可以使用基于模糊逻辑规则的选择技术来选择牵引控制技术。控制器选择器部件112可以选择MPC 118、LQR 120、SMC 122或LSC 124中的一个,以用于确定给定时间间隔或样本的补偿扭矩值。对于不同的时间间隔或样本,控制器选择器部件112可以在不同的牵引控制技术之间适应性地切换。
力矩调节器部件128可以接收用MPC 118、LQR 120、SMC 122或LSC 124中的一个确定的车辆的每个车轮的独立的补偿扭矩值。力矩调节器部件128可以接收四个补偿扭矩值。由于每个扭矩值可以是不同的,力矩调节器部件128可以评估每个扭矩值以调节竖直力矩。力矩调节器部件128可以基于后处理技术来调整、修改或以其他方式操纵扭矩值中的一个或多个,以调节竖直力矩。力矩调节器部件128可以产生一个或多个新的扭矩值。例如,力矩调节器部件128可以修改用于一个或多个驱动单元中而不是所有驱动单元的补偿扭矩值。在402处,力矩调节器部件128可以在后处理之后将最终的、力矩调节的扭矩补偿值TFL、TFR、TRL和TRR提供给驱动单元。驱动单元可以响应于扭矩值而致动。
图5描绘了示出根据实施例的控制电动车辆的牵引的示例性方法的流程图。方法500可以由图1、图2或图6中描述的一个或多个系统或部件执行,包括例如牵引控制系统和车辆。在动作502,牵引控制系统可以检测滑移率。牵引控制系统可以从车辆的VCU接收滑移率。牵引控制系统可以基于从车辆的一个或多个传感器接收的传感器数据来确定或计算滑移率。牵引控制系统可以确定车辆的每个车轮的车轮滑移率(例如,独立的车轮滑移率)。
在动作504,牵引控制系统可以接收扭矩命令。牵引控制系统可以从车辆的VCU接收扭矩命令。扭矩命令可以指与驾驶员按压车辆的加速器相对应的驾驶员输入扭矩命令。车辆可以基于自适应巡航控制功能或其他自主驾驶功能独立于驾驶员输入产生扭矩命令。
在动作506,牵引控制可以识别车辆状态和道路状况。牵引控制系统可以从车辆的VCU或车辆的其他部件确定车辆状态。车辆状态可以指或包括驾驶模式,例如运动、竞赛、赛道、舒适或经济。车辆状态可以指或包括车辆行驶的速度,例如慢、中或快或特定的英里每小时或公里每小时。车辆状态可以指或包括车辆的哪些功能是活动的,例如巡航控制、自适应巡航控制、自主模式、ABS、ESC、全轮驱动、四轮驱动、后轮驱动或前轮驱动、牵拉或车辆的重量。道路状况可以指或包括路面参数或状况,例如干、湿、松软、打滑、粗糙、光滑、泥泞、地形信息、上坡或下坡。
在动作508,牵引控制系统可以确定滑移误差。牵引控制系统可以确定车辆的每个车轮的滑移误差。牵引控制系统可以基于驾驶模式、车辆状态、路面参数或状况以及滑移率映射来确定目标滑移率。基于目标滑移率和每个车轮的当前滑移率,牵引控制系统可以确定滑移误差。滑移误差可以是目标滑移率和车轮的滑移率估计之间的差值。由于车辆的每个车轮可以具有不同的滑移率,牵引控制系统可以确定车辆的每个车轮的滑移误差。
在510,牵引控制系统可以选择补偿控制器。牵引控制系统可以将车辆的状态和道路的状况输入到基于模糊逻辑的控制选择技术中,以选择牵引控制技术。牵引控制技术可以包括最小二次调节器、滑动模式控制器、环路-成型控制器或模型预测控制器中的一个。牵引控制系统可以基于车辆运行期间的特定时刻的车辆状态和道路状况信息在牵引控制技术之间适应性地切换。
在动作512,牵引控制系统可以基于所选择的牵引控制技术确定车辆的每个车轮或驱动单元的扭矩补偿值。例如,牵引控制系统可以确定与车辆的车轮相对应的补偿扭矩值TFL、TFR、TRL和TRR
在决策框514处,牵引控制系统可以确定是否保护或调节竖直力矩。由于与车辆的车轮相对应的值TFL、TFR、TRL和TRR可以各自不同,所以牵引控制系统可以通过调节竖直力矩来提高安全性。牵引控制系统可以评估TFL、TFR、TRL和TRR中的每一个值以确定是否调节力矩。牵引控制系统可以确定由值TFL、TFR、TRL和TRR产生的竖直力矩。牵引控制系统可以将竖直力矩与阈值进行比较以确定是否调整补偿扭矩值。阈值可以是固定值、预定值或动态阈值。牵引控制系统可以基于车辆状态信息、道路状况或其他信息来确定或选择阈值。如果牵引控制系统确定调节竖直力矩,则牵引控制系统可以进行到动作516以调节扭矩补偿值TFL、TFR、TRL和TRR
如果在决策框514处牵引控制系统确定不调节竖直力矩,则牵引控制系统可以前进至决策框518以确定是否激活滑移控制器。一旦在动作516处调节扭矩补偿值,牵引控制系统可以进行到决策框518。在决策框518,牵引控制系统可以基于车辆制动器是否激活和在使用、ABS是否在使用或者ESC是否在使用来确定是否激活车轮滑移控制器。如果制动器、ABS或ESC中的任何一个是活动的并且此时在使用中,则牵引控制器部件可以确定不激活车轮滑移控制器并且进行到动作524,其中牵引控制系统阻止、防止或以其他方式不将扭矩补偿值或由牵引控制系统产生的相应命令传输到驱动单元。
然而,如果牵引控制系统在决策框518确定激活车轮滑移控制器(例如,如果没有制动器、ABS或ESC是激活的),则牵引控制系统可以进行到动作520。在动作520,牵引控制系统可以将对应于补偿扭矩值的扭矩补偿命令传输到车辆的每个驱动单元。牵引控制系统可以经由电线或其他通信装置将命令传输到独立的驱动单元。在动作522,牵引控制系统可以基于扭矩补偿命令致动驱动单元。牵引控制系统可以基于用于驱动单元的独立的扭矩补偿命令来致动每个单独的驱动单元,以便控制牵引并且减小车轮滑移误差。
图6是示例性计算机系统600的框图。计算机系统或计算设备600可以包括或用于实施牵引控制系统102或其部件,例如牵引控制系统102。计算系统600包括至少一个总线605或用于传送信息的其它通信部件以及联接到总线605以用于处理信息的至少一个处理器610或处理电路。计算系统600还可以包括联接到总线以用于处理信息的一个或多个处理器610或处理电路。计算系统600还包括至少一个主存储器615,例如联接到总线605以用于存储信息和要由处理器610执行的命令的随机存取存储器(RAM)或其它动态存储设备。主存储器615可以是或包括存储器。主存储器615还可以用于在处理器610执行命令期间存储目标值、函数、映射、规则、阈值、模型或其他信息。计算系统600还可以包括联接到总线605用于存储静态信息和用于处理器610的命令的至少一个只读存储器(ROM)620或其他静态存储设备。例如固态设备、磁盘或光盘之类的存储设备625可以联接到总线605以持久地存储信息和指令。存储设备625可以包括数据存储库130或者是数据存储库130的一部分。
计算系统600可以通过总线605联接到显示器635,例如液晶显示器或有源矩阵显示器,用于向例如车辆140的驾驶员的用户显示信息。例如键盘或语音接口的输入设备630可以联接到总线605,用于向处理器610传送信息和命令。输入设备630可以包括触摸屏显示器635。输入设备630还可以包括光标控制,例如鼠标、轨迹球或光标方向键,用于向处理器610传送方向信息和命令选择,并且用于控制显示器635上的光标移动。显示器635(例如,在车辆仪表板)可以是例如牵引控制系统102的一部分,或者图1的其他部件,以及牵引控制系统102外部的车辆的一部分。
本文描述的过程、系统和方法可以由计算系统600响应于处理器610执行包含在主存储器615中的命令的结构而实施。这些指令可以从例如存储设备625的另一计算机可读介质读入主存储器615。执行包含在主存储器615中的指令的结构使得计算系统600执行本文描述的说明性过程。还可以采用多处理结构中的一个或多个处理器来执行包含在主存储器615中的指令。可以使用本文描述的硬连线电路来代替软件命令或与软件命令结合,以及系统和方法。本文描述的系统和方法不限于硬件电路和软件的任何特定组合。
尽管在图6中描述了示例性计算系统,但是包括本说明书中描述的操作的主题可以在其他类型的数字电子电路中实现,或者在计算机软件、固件或硬件中实施,包括本说明书中公开的结构及其结构等同方式,或者在它们中的一个或多个的组合中实施。
本文的一些描述强调系统部件(例如,扭矩补偿器部件116、控制器选择器部件112、力矩调节器部件128)的方面的结构独立性,并且操作300、400或500描绘了这些系统部件的操作和责任的分组。执行类似的总体操作的其它分组被理解为在本申请的范围内。模块可以用硬件实施,或者实施为非瞬态计算机可读存储介质上的计算机指令,并且模块可以分布在各种硬件或基于计算机的部件上。
上述系统可以提供这些部件中的任何部件或每一个部件中的多个,并且这些部件可以提供在独立系统上或在分布式系统中的多个实例上。另外,上述系统和方法可以提供为一个或多个计算机可读程序或包含在一个或多个制造产品上或多个制造产品内的可执行指令。所述制造产品可以是云存储、硬盘、CD-ROM、闪存卡、PROM、RAM、ROM或磁带。通常,计算机可读程序可以以任何编程语言实施,例如LISP、PERL、C、C++、C#、PROLOG,或者以任何字节代码语言实施,例如JAVA。软件程序或可执行指令可以作为目标代码存储在一个或多个制造产品上或一个或多个制造产品内。
示例性和非限制性模块实施元件包括提供本文确定的任何值的传感器、提供作为本文确定的值的前体的任何值的传感器、包括通信芯片、振荡晶体、通信链路、电缆、双绞线、同轴线、屏蔽线、发射器、接收器或收发器、逻辑电路、硬连线逻辑电路、根据模块规范配置的特定非瞬态中的可重新配置逻辑电路、至少包括电、液压或气动致动器的任何致动器、螺线管、运算放大器、模拟控制元件(弹簧、滤波器、积分器、加法器、除法器、增益元件)或数字控制元件的数据链路或网络硬件。
本说明书中描述的主题和操作可以在数字电子电路中实现,或者在计算机软件、固件或硬件中实现,包括本说明书中公开的结构及其结构等效方式,或者在它们中的一个或多个的组合中实施。本说明书中描述的主题可以被实现为一个或多个计算机程序,例如,计算机程序指令的一个或多个电路,被编码在一个或多个计算机存储介质上以供数据处理装置执行或控制数据处理装置的操作。可替换地或另外地,程序指令可以被编码在人工生成的传播信号上,例如,机器生成的电、光或电磁信号,所述电、光或电磁信号被生成以编码信息以用于传输到合适的接收器装置以供数据处理装置执行。计算机存储介质可以是或者包括在计算机可读存储设备、计算机可读存储基板、随机或串行存取存储器阵列或设备、或者它们中的一个或多个的组合。虽然计算机存储介质不是传播信号,但是计算机存储介质可以是编码在人工生成的传播信号中的计算机程序指令的源或目的地。计算机存储介质也可以是一个或多个单独的部件或介质(例如,多个CD、盘或包括云存储的其它存储设备),或者被包括在一个或多个单独的部件或介质中。本说明书中描述的操作可以被实施为由数据处理装置对存储在一个或多个计算机可读存储设备上或从其他源接收的数据执行的操作。
术语“计算设备”、“部件”或“数据处理装置”等涵盖用于处理数据的各种装置、设备和机器,包括例如可编程处理器、计算机、片上系统或多个、或前述的组合。所述装置可以包括专用逻辑电路,例如FPGA(现场可编程门阵列)或ASIC(专用集成电路)。除了硬件之外,所述装置还可以包括创建用于所讨论的计算机程序的执行环境的代码,例如,构成处理器固件、协议栈、数据库管理系统、操作系统、跨平台运行时环境、虚拟机或它们中的一个或多个的组合的代码。所述装置和执行环境可以实现各种不同的计算模型基础设施,例如网络服务、分布式计算和网格计算基础设施。
计算机程序(也指程序、软件、软件应用、应用、脚本或代码)可以以任何形式的编程语言编写,包括编译或解释语言、声明或过程语言,并且可以以任何形式部署,包括作为独立程序或作为模块、部件、子例程、对象或适合于在计算环境中使用的其它单元。计算机程序可以对应于文件系统中的文件。计算机程序可以存储在保存其他程序或数据的文件的一部分中(例如,存储在标记语言文档中的一个或多个脚本)、存储在专用于所讨论的程序的单个文件中、或者存储在多个协同文件中(例如,存储一个或多个模块、子程序或代码部分的文件)。计算机程序可以被部署为在一个计算机上执行,或者在位于一个地点或分布在多个地点并通过通信网络互连的多个计算机上执行。
本说明书中描述的过程和逻辑流程可以由一个或多个可编程处理器执行,所述可编程处理器执行一个或多个计算机程序以通过对输入数据进行操作并生成输出来执行动作。处理和逻辑流程还可以由专用逻辑电路执行,并且装置还可以被实现为专用逻辑电路,例如FPGA(现场可编程门阵列)或ASIC(专用集成电路)。适于存储计算机程序命令和数据的设备可以包括非易失性存储器、介质和存储器设备,作为示例包括半导体存储器设备,例如EPROM、EEPROM和闪存设备;磁盘,例如内部硬盘或可移动磁盘;磁光盘;以及CD-ROM和DVD-ROM盘。处理器和存储器可以由专用逻辑电路补充或并入专用逻辑电路中。
本文描述的主题可以在计算系统中实现,所述计算系统包括后端部件,例如作为数据服务器,或者包括中间件部件,例如应用服务器,或者包括前端部件,例如具有图形用户界面或网络浏览器的客户端计算机,通过图形用户界面或网络浏览器用户可以与本说明书中描述的主题的实现进行交互,或者与一个或多个这样的后端、中间件或前端部件的组合进行交互。系统的部件可以通过任何形式或数字数据通信(例如通信网络)的介质互连。通信网络的示例包括局域网(“LAN”)和广域网(“WAN”)、互联网(例如,因特网)以及对等网络(例如,自组织对等网络)。
尽管在附图中以特定顺序描绘了操作,但是这样的操作不需要以所示的特定顺序或以相继顺序执行,并且不需要执行所有示出的操作。可以以不同的顺序执行这里描述的动作。
现在已经描述了一些说明性的实施例,很明显,前述内容已经通过示例的方式呈现是说明性的而非限制性的。特别地,尽管本文呈现的许多示例涉及方法动作或系统元素的特定组合,但是那些动作和那些元素可以以其他方式组合以实现相同的目的。结合一个实施例讨论的动作、元件和特征不旨在被排除在其他实施例或实施例中的类似角色之外。
这里使用的措辞和术语是为了描述的目的,而不应被认为是限制。在此使用的“包括”、“包含”、“具有”、“含有”、“涉及”、“特征在于”及其变化,意味着包括其后列出的项目、其等价方式和附加项目,以及由其后列出的项目专门组成的替代实施例。在一个实施例中,本文描述的系统和方法由一个、多于一个的每个组合、或所有描述的元件、动作或部件组成。
对本文以单数形式提及的系统和方法的实现或元件或动作的任何引用也可以涵盖包括多个这些元件的实施例,并且对本文的任何实施或元件或动作的任何复数引用也可以涵盖仅包括单个元件的实施。单数或复数形式的引用不旨在将本公开的系统或方法、其部件、动作或元件限制为单个或复数配置。对基于任何信息、动作或元素的任何动作或元素的引用可以包括其中动作或元素至少部分地基于任何信息、动作或元素的实施。
本文公开的任何实施例可以与任何其他实施例或实施方式组合,并且对“实施例”、“一些实施例”、“一个实施例”等的引用不一定是相互排斥的,并且旨在指示结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以被包括在至少一个实施例或实施方式中。这里使用的这些术语不一定全部指相同的实施例。任何实施例可以以与本文公开的方面包括地或排他地和实施例一致的任何方式与任何其他实施例组合。
对“或”的引用可以被解释为包括性的,使得使用“或”描述的任何术语可以指示单个、多于一个、以及所有所描述的术语中的任何一个。对术语的连接列表中的至少一个的引用可以被解释为包含性的或,以指示单个、多于一个和所有所描述的术语中的任何一个。例如,对“‘A’和‘B’中的至少一个”的引用可以仅包括“A”、仅包括“B”、以及包括“A”和“B”。结合“包括”或其它开放术语使用的这些引用可以包括附加项目。
在附图、详细描述或任何权利要求中的技术特征之后跟随有附图标记的情况下,包括附图标记以增加附图、详细描述和权利要求的可理解性。因此,参考标记或它们的不存在对任何权利要求要素的范围都没有任何限制作用。
在本质上不脱离本文公开的主题的教导和优点的情况下,可以发生所述元件和动作的修改,例如各种元件的大小、尺寸、结构、形状和比例、参数值、安装布置、材料的使用、颜色、取向的变化。例如,显示为整体形成的元件可以由多个部分或元件构成,元件的位置可以颠倒或以其它方式改变,且离散元件的性质或数目或位置可以改变或变化。在不脱离本公开的范围的情况下,还可以在所公开的元件和操作的设计、操作条件和布置中进行其它替换、修改、改变和省略。
在不脱离本发明的特征的情况下,本文所述的系统和方法可以以其它特定形式来实施。因此,本文所述的系统和方法的范围由所附权利要求而不是前述说明书来指示,并且在权利要求的等同方案的含义和范围内的变化被包含在其中。

Claims (20)

1.一种控制电动车辆的牵引的系统,包括:
牵引控制系统,所述牵引控制系统包括一个或多个处理器和存储器,用于:
识别所述电动车辆的状态以及与所述电动车辆的多个车轮中的一个或多个车轮接触的道路状况;
检测所述电动车辆的所述多个车轮中的每个车轮的车轮滑移率;
接收来自所述电动车辆的车辆控制单元的输入扭矩命令;
基于所述多个车轮中的每个车轮的车轮滑移率和所述多个车轮中的每个车轮的目标车轮滑移率来确定所述多个车轮中的每个车轮的滑移误差;
将所述电动车辆的状态和所述道路状况输入到基于模糊逻辑的控制选择技术中以选择牵引控制技术,所述牵引控制技术包括最小二次调节器、滑动模式控制器、基于环路-成型控制器和模型预测控制器中的一个;
基于通过所述基于模糊逻辑的控制选择技术选择的所述牵引控制技术和所述多个车轮中的每个车轮的所述滑移误差生成所述多个车轮中的每个车轮的补偿扭矩值;以及
将与所述多个车轮中的每个车轮的所述补偿扭矩值相对应的一个或多个命令传输至所述电动车辆的所述多个车轮的一个或多个驱动单元以控制所述电动车辆的牵引。
2.根据权利要求1所述的系统,其中,所述牵引控制系统被配置为使用所述基于模糊逻辑的控制选择技术来在所述电动车辆的操作期间适应性地切换所述牵引控制技术。
3.根据权利要求1所述的系统,包括由所述牵引控制系统执行的力矩保护器,用于:
接收所述多个车轮中的每个车轮的所述补偿扭矩值;以及
基于应用于所述多个车轮中的每个车轮的所述补偿扭矩值、所述电动车辆的状态和所述道路状况的启发式技术来生成所述一个或多个命令。
4.根据权利要求1所述的系统,包括所述牵引控制系统,用于:
基于所述一个或多个命令来致动所述多个车轮的所述一个或多个驱动单元。
5.根据权利要求1所述的系统,包括由所述牵引控制系统执行的力矩保护器,用于:
基于由所述多个车轮中的每个车轮的所述补偿扭矩值引起的独立的马达扭矩的差值来调节所述电动车辆的竖直力矩。
6.根据权利要求1所述的系统,其中,所述多个车轮包括四个车轮,并且所述电动车辆包括四个驱动单元,所述四个驱动单元中的每一个驱动单元被配置为基于所述一个或多个命令来驱动所述多个车轮中的对应车轮。
7.根据权利要求1所述的系统,其中:
所述多个车轮包括第一车轮、第二车轮、第三车轮和第四车轮;
所述一个或多个驱动单元包括联接到所述第一车轮的第一驱动单元、联接到所述第二车轮的第二驱动单元、联接到所述第三车轮的第三驱动单元和联接到所述第四车轮的第四驱动单元;
所述多个车轮中的每个车轮的所述补偿扭矩值包括所述第一车轮的第一补偿扭矩值、所述第二车轮的第二补偿扭矩值、所述第三车轮的第三补偿扭矩值、所述第四车轮的第四补偿扭矩值;以及
所述牵引控制系统还被配置为:
基于所述第一补偿扭矩值生成用于所述第一车轮的第一命令,并且将所述第一命令传输到所述第一驱动单元以使所述第一驱动单元控制所述第一车轮的扭矩;
基于所述第二补偿扭矩值生成用于所述第二车轮的第二命令,并且将所述第二命令传输到所述第二驱动单元以使所述第二驱动单元控制所述第二车轮的扭矩;
基于所述第三补偿扭矩值生成用于所述第三车轮的第三命令,并且将所述第三命令传输至所述第三驱动单元以使所述第三驱动单元控制所述第三车轮的扭矩;以及
基于所述第四补偿扭矩值生成用于所述第四车轮的第四命令,并且将所述第四命令传输至所述第四驱动单元以使所述第四驱动单元控制所述第四车轮的扭矩。
8.根据权利要求1所述的系统,包括所述牵引控制系统,用于:
基于所述电动车辆的状态来确定解除车轮滑移控制技术的激活;以及
响应于所述车轮滑移控制技术的解除激活,阻止基于所述补偿扭矩值的所述一个或多个命令的传输。
9.根据权利要求1所述的系统,包括所述牵引控制系统,用于:
检测所述电动车辆的制动器、所述电动车辆的电子稳定控制程序或所述电动车辆的防抱死制动系统中的至少一个是活动的;以及
响应于所述检测,阻止所述多个车轮中的每个车轮的所述补偿扭矩值的生成和与所述多个车轮中的每个车轮的所述补偿扭矩值相对应的所述一个或多个命令到所述电动车辆的所述多个车轮的所述一个或多个驱动单元的传输以控制所述电动车辆的牵引。
10.一种控制电动车辆的牵引的方法,包括:
通过包括有一个或多个处理器和存储器的牵引控制系统检测所述电动车辆的多个车轮中的每个车轮的车轮滑移率;
通过所述牵引控制系统从所述电动车辆的车辆控制单元接收输入扭矩命令;
通过所述牵引控制系统识别所述电动车辆的状态和与所述电动车辆的所述多个车轮中的一个或多个车轮接触的道路状况;
通过所述牵引控制系统基于所述多个车轮中的每个车轮的所述车轮滑移率和所述多个车轮中的每个车轮的目标车轮滑移率来确定所述多个车轮中的每个车轮的滑移误差;
通过所述牵引控制系统将所述电动车辆的状态和所述道路状况输入到基于模糊逻辑的控制选择技术中,以选择牵引控制技术,所述牵引控制技术包括最小二次调节器、滑动模式控制器、基于环路-成型控制器和模型预测控制器中的一个;
通过所述牵引控制系统基于通过所述基于模糊逻辑的控制选择技术和所述多个车轮中的每个车轮的所述滑移误差选择的所述牵引控制技术来生成所述多个车轮中的每个车轮的补偿扭矩值;以及
通过所述牵引控制系统将与所述多个车轮中的每个车轮的所述补偿扭矩值相对应的一个或多个命令传输至所述电动车辆的所述多个车轮的一个或多个驱动单元以控制所述电动车辆的牵引。
11.根据权利要求10所述的方法,包括:
在所述电动车辆的操作期间基于所述基于模糊逻辑的控制选择技术适应性地切换所述牵引控制技术。
12.根据权利要求10所述的方法,包括:
接收所述多个车轮中的每个车轮的所述补偿扭矩值;以及
基于应用到所述多个车轮中的每个车轮的所述补偿扭矩值的启发式技术、所述电动车辆的状态和所述道路状况来生成所述一个或多个命令。
13.根据权利要求10所述的方法,包括:
基于所述一个或多个命令致动所述多个车轮的所述一个或多个驱动单元。
14.根据权利要求10所述的方法,包括:
基于由所述多个车轮中的每个车轮的所述补偿扭矩值引起的独立的马达扭矩的差值来调节所述电动车辆的竖直力矩。
15.根据权利要求10所述的方法,其中,所述多个车轮包括四个车轮,并且所述电动车辆包括四个驱动单元,所述四个驱动单元中的每一个驱动单元被配置为基于所述一个或多个命令来驱动所述多个车轮中的对应车轮。
16.根据权利要求10所述的方法,其中:
所述多个车轮包括第一车轮、第二车轮、第三车轮和第四车轮;
所述一个或多个驱动单元包括联接到所述第一车轮的第一驱动单元、联接到所述第二车轮的第二驱动单元、联接到所述第三车轮的第三驱动单元和联接到所述第四车轮的第四驱动单元;
所述多个车轮中的每个车轮的所述补偿扭矩值包括所述第一车轮的第一补偿扭矩值、所述第二车轮的第二补偿扭矩值、所述第三车轮的第三补偿扭矩值、所述第四车轮的第四补偿扭矩值;以及
所述方法包括:
基于所述第一补偿扭矩值生成用于所述第一车轮的第一命令,并且将所述第一命令传输到所述第一驱动单元以使所述第一驱动单元控制所述第一车轮的扭矩;
基于所述第二补偿扭矩值生成用于所述第二车轮的第二命令,并且将所述第二命令传输到所述第二驱动单元以使所述第二驱动单元控制所述第二车轮的扭矩;
基于所述第三补偿扭矩值生成用于所述第三车轮的第三命令,并且将所述第三命令传输至所述第三驱动单元以使所述第三驱动单元控制所述第三车轮的扭矩;以及
基于所述第四补偿扭矩值生成用于所述第四车轮的第四命令,并且将所述第四命令传输至所述第四驱动单元以使所述第四驱动单元控制所述第四车轮的扭矩。
17.根据权利要求10所述的方法,包括:
基于所述电动车辆的状态来确定解除车轮滑移控制技术的激活;以及
响应于所述车轮滑移控制技术的解除激活,阻止基于所述补偿扭矩值的所述一个或多个命令的传输。
18.根据权利要求10所述的方法,包括:
检测所述电动车辆的制动器、所述电动车辆的电子稳定控制程序或所述电动车辆的防抱死制动系统中的至少一个是活动的;以及
响应于所述检测,阻止所述多个车轮中的每个车轮的所述补偿扭矩值的生成和与所述多个车轮中的每个车轮的所述补偿扭矩值相对应的所述一个或多个命令到所述电动车辆的所述多个车轮的所述一个或多个驱动单元的传输以控制所述电动车辆的牵引。
19.一种电动车辆,包括:
牵引控制系统,所述牵引控制系统包括一个或多个处理器和存储器,用于:
检测所述电动车辆的所述多个车轮中的每个车轮的车轮滑移率;
接收来自所述电动车辆的车辆控制单元的输入扭矩命令;
基于所述多个车轮中的每个车轮的所述车轮滑移率和所述多个车轮中的每个车轮的目标车轮滑移率来确定所述多个车轮中的每个车轮的滑移误差;
识别所述电动车辆的状态以及与所述电动车辆的多个车轮中的一个或多个车轮接触的道路状况;
将所述电动车辆的状态和所述道路状况输入到基于模糊逻辑的控制选择技术中以选择牵引控制技术,所述牵引控制技术包括最小二次调节器、滑动模式控制器、基于环路-成型控制器和模型预测控制器中的一个;
基于通过所述基于模糊逻辑的控制选择技术选择的牵引控制技术和多个车轮中的每个车轮的所述滑移误差生成多个车轮中的每个车轮的补偿扭矩值;以及
将与所述多个车轮中的每个车轮的所述补偿扭矩值相对应的一个或多个命令传输至所述电动车辆的所述多个车轮的一个或多个驱动单元以控制所述电动车辆的牵引。
20.根据权利要求19所述的电动车辆,其中,所述牵引控制系统被配置为使用所述基于模糊逻辑的控制选择技术以在所述电动车辆的操作期间适应性地切换所述牵引控制技术。
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