CN113353082A - 车辆的沙地模式系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于操作车辆的车桥的方法和系统。在一个示例中，第一车桥的推进源以扭矩控制模式在第一扭矩下操作，而第二车桥的推进源以扭矩控制模式在第二扭矩下操作。可以根据转向角来调节推进源的扭矩。

Description

车辆的沙地模式系统和方法

技术领域

本公开涉及一种轮式车辆的动力系操作模式。该系统和方法对于越野(非公路)车辆可能特别有用。

背景技术

车辆可能会不时地在沙地中越野行驶。沙地可能比许多土壤都松，并且在沙地中行驶时可能难以保持牵引力。以四轮驱动(例如4x4动力系模式)操作的车辆可能会将50％的动力系扭矩递送到前桥，而将其余的50％递送到后桥。有时，由于分配到前桥的扭矩的缘故，在车辆以四轮驱动模式操作时，可能会更难引起车辆的侧滑。这可能会限制车辆的“娱乐因素”，但如果车辆采以两轮驱动(2x4动力系模式)接合，则可能难以保持车辆的前进。因此，可能期望提供一种能够侧滑但仍具有保持前进动力的能力的车辆。

本文的发明人已经认识到上述问题并且已经开发了一种用于操作车辆动力系的方法，该方法包括：操作第一推进源，第一推进源以扭矩控制模式向前桥提供推进力；操作第二推进源，第二推进源以扭矩控制模式向后桥提供推进力；以及响应于转向角大于阈值角，根据基础比例增加经由第二推进源提供的驾驶员需求车轮扭矩的比例。

通过以扭矩控制模式操作两个不同的推进源并增加经由第二推进源提供的驾驶员需求车轮扭矩的比例，可能提供以下技术效果：允许车辆在期望时产生侧滑，同时仍保持牵引力以保持车辆的前进动力。特别地，当转向角指示可能期望车辆侧滑时，可以增加由联接到后桥的推进源递送的驾驶员请求的车轮扭矩的一部分。然而，如果车辆侧滑超过阈值水平，则可以减小由联接到后桥的推进源递送的比例或驾驶员请求的车轮扭矩。同时，可以增加由联接到前桥的推进源递送的驾驶员请求的车轮扭矩的比例。这样，可以在允许期望水平的车辆侧滑的同时保持车辆的牵引力。

本说明书可以提供若干优点。特别地，当车辆在沙地中行驶时，该方法可以改善车辆性能和牵引力。另外，该方法可以主动限制车辆的侧滑，从而提高车辆的稳定性。此外，该方法可以通过简单地调节方向盘的位置来接合或脱离，从而可以简化车辆的操作。

应当理解，提供以上概述是为了以简化的形式介绍在详细描述中进一步描述的概念的选择。这并不意味着确定所要求保护的主题的关键或必要特征，所要求保护的主题的范围由所附权利要求唯一地限定。此外，所要求保护的主题不限于解决以上或在本公开的任何部分中指出的任何缺点的实施方式。

附图说明

附图作为说明书的一部分并入本文。本文描述的附图示出了当前公开的主题的实施例，并且说明了本公开的所选原理和教导。然而，附图未示出当前公开的主题的所有可以能的实施例，并且不旨在以任何方式限制本公开的范围。

图1是第一车辆动力系的示意图。

图2示出了车辆侧滑角的图形表示。

图3示出了根据图5的方法的示例动力系操作顺序。

图4示出了用于以沙地模式操作动力系的示例功能。

图5示出了用于以沙地模式操作车辆的动力系的示例方法。

具体实施方式

以下说明涉及用于操作车辆的动力系的系统和方法。动力系可包括可选择性地提供动力以推进车辆的一个或多个电机。一个或多个电机还可选择性地以再生模式操作，由此电机可将机械能转换为电能。可以以沙地模式操作车辆，其中前桥旋转以推动车辆，并且其中后桥操作以引起车辆侧滑。图1示出了其中可以实现沙地模式的示例动力系。图2示出了包括侧滑矢量的车辆。图3示出了其中车辆以沙地模式操作的示例动力系操作顺序。在图4中示出了用于以沙地模式操作车辆的示例功能。可以根据图5的方法以沙地模式操作车辆。

图1示出了用于车辆10的示例车辆推进系统199。示出了车辆10的前端110，并且还示出了车辆10的后端111。当前端引导车辆10的运动时，车辆10在向前方向上行驶。当后端引导车辆10的运动时，车辆10在相反方向上行驶。车辆推进系统199包括两个推进源105a和105b。在一个示例中，推进源105a和105b可以是可以用作马达或发电机的电机。在另一示例中，推进源105a和105b中的一个可以是内燃机，而推进源105a和105b中的另一个可以是电机。因此，车辆推进系统199可以是电动车辆或混合动力车辆。如果推进源105a或105b中的一个是内燃机，则内燃机会消耗液体或气体燃料。推进源105a和105b两者或其中之一可以消耗和/或产生电力，这取决于它们的操作模式。贯穿图1的描述，各个部件之间的机械连接和液压连接被示为实线，而各个部件之间的电连接被示为虚线。

车辆推进系统199包括前桥101和后桥190。后桥190包括两个半轴，包括第一半轴或右半轴190a和第二半轴或左半轴190b。同样，前桥101包括第一半轴或右半轴101a和第二半轴或左半轴101b。车辆推进系统199还包括前轮102和后轮103。前轮102可以经由推进源105a被选择性地驱动，并且后轮103可以经由推进源105b被选择性地驱动。因此，推进系统199可以在四轮驱动模式或两轮驱动模式下操作。

后桥190可以是包括差速器106b、变速箱107b和推进源105b的集成车桥。替代地，推进源105b和变速箱107b可以与后桥190分离。变速箱107b包括用于感测输入轴速度的第一速度传感器119b、用于感测变速器输出轴速度的第二速度传感器120b、离合器致动器112b、楔块离合器(sprag clutch)锁环致动器121b、楔块离合器117b和离合器位置传感器113b。变速箱107b可包括驻车棘爪167，以选择性地防止变速箱107b的变速器输出轴旋转。可以经由驻车棘爪致动器168接合和分离驻车棘爪。在推进源105b是电机的示例中，电力逆变器115b电联接到推进源105b。变速器控制单元116b电联接到变速箱107b的传感器和致动器。

推进源105b可将机械动力传递到变速箱107b或接收来自变速箱107b的机械动力。这样，变速箱107b可以是两速变速箱，当经由变速器控制单元116b命令时，其可以在挡位之间进行切换。变速箱107b可将机械动力传递到差速器106b或接收来自差速器106b的机械动力。差速器106b可经由右半轴190a和左半轴190b将机械动力传递到车轮103或接收来自车轮103的机械动力。推进源105b可以消耗经由电力逆变器115b提供的交流电(AC)电力。替代地，推进源105b可将AC电力提供给电力逆变器115b。可以从电能存储装置160(例如，牵引电池或牵引电容器)向电力逆变器115b提供高压直流(DC)电力。电力逆变器115b可以将来自电能存储装置160的DC电力转换成用于推进源105b的AC电力。替代地，可以为电力逆变器115b提供来自推进源105b的AC电力。电力逆变器115b可以将来自推进源105b的AC电力转换成DC电力以存储在电力存储装置160中。

能量存储装置160可以周期性地从位于车辆外部(例如，不是车辆的一部分)的诸如固定电网(未示出)的电源接收电能。作为非限制性示例，车辆推进系统199可以构造成插入式电动车辆(EV)，由此可以经由电网(未示出)将电能供应到能量存储装置160。

电能存储装置160包括电能存储装置控制器139和电力分配盒162。电能存储装置控制器139可以在能量存储元件(例如，电池单元)之间提供电荷平衡并与其他车辆控制器通信(例如，车辆控制单元10)。电源分配模块139控制电能流入和流出电能存储装置160的流动。

前桥101可以是包括差速器106b、变速箱107b和推进源105a的集成车桥。替代地，推进源105a和变速箱107a可以与前桥101分离。变速箱107a包括用于感测输入轴速度的第一速度传感器119a、用于感测变速器输出轴速度的第二速度传感器120a、离合器致动器112a、楔块离合器锁环致动器121a、楔块离合器117a和离合器位置传感器113a。在推进源105a是电机的示例中，电力逆变器115a电联接到推进源105a。变速器控制单元116a电联接到变速箱107a的传感器和致动器。

推进源105a可将机械动力传递到变速箱107a或接收来自变速箱107a的机械动力。这样，变速箱107a可以是两速变速箱，当经由变速器控制单元116a命令时，其可以在挡位之间进行切换。变速箱107a可将机械动力传递到差速器106a或接收来自差速器106a的机械动力。差速器106a可经由右半轴101a和左半轴101b将机械动力传递到车轮102或接收来自车轮102的机械动力。推进源105a可以消耗经由电力逆变器115a提供的交流电(AC)。替代地，推进源105a可将AC电力提供给电力逆变器115a。可以从电能存储装置160(例如，牵引电池或牵引电容器)向电力逆变器115a提供高压直流(DC)电力。电力逆变器115a可以将来自电能存储装置160的DC电力转换成用于推进源105a的AC电力。替代地，可以为电力逆变器115a提供来自推进源105a的AC电力。电力逆变器115a可以将来自推进源105a的AC电力转换成DC电力以存储在电力存储装置160中。

车辆10包括车辆控制单元(VCU)控制器152(也在图1中示出)，其可以与逆变器115a、逆变器115b、变速器控制器116a、变速器控制器116b、摩擦或基础制动控制器170、全球定位系统(GPS)188、仪表板130以及经由控制器局域网(CAN)120而被包含在其中的部件连通。VCU 152包括只读存储器(ROM或非暂时性存储器)114、随机存取存储器(RAM)116、数字处理器或中央处理器(CPU)160、以及输入和输出(I/O)118(例如，包括计数器、计时器和离散输入的数字输入、数字输出、模拟输入和模拟输出)。VCU可以从传感器154接收信号，并且将控制信号输出提供给致动器156，如图1所示。传感器154可以包括但不限于侧向加速度计、纵向加速度计、偏航率传感器、倾角仪、温度传感器、电能存储装置电压和电流传感器以及本文所述的其他传感器。另外，传感器154可以包括转向角传感器199；加速器踏板位置传感器141；包括光检测和测距(LIDAR)、声音导航和测距(SONAR)、无线电检测和测距(RADAR)的车辆范围发现传感器；以及制动器踏板位置传感器151。致动器可以包括但不限于本文所述的逆变器、变速器控制器，显示装置、人机界面、摩擦制动系统和电能存储装置控制器。

加速器踏板传感器141示出为联接到加速器踏板140，以用于确定人142对加速器踏板140的施加程度。制动器踏板传感器151示出为联接到制动器踏板150，以用于确定人142对制动器踏板150的施加程度。转向角传感器199构造成根据方向盘198的位置确定转向角。

所示的车辆推进系统199具有全球定位系统188，该全球定位系统188从一个或多个GPS卫星189接收时间和位置数据。全球定位系统还可以在ROM中包括用于确定车辆10的位置及车辆10可能行驶的道路特征的地理地图。

车辆推进系统还可包括仪表板130，车辆的操作者可以与该仪表板130交互。仪表板130可以包括交互式天气数据显示和通知系统134，其可以将天气预测数据连通到VCU152。天气数据显示和通知系统134可以从通信卫星179接收车辆在所处当前位置的天气数据和预测。仪表板130还可以包括显示系统132，显示系统132构造成向车辆操作者显示信息。作为非限制性示例，显示系统132可包括使车辆操作者能够查看图形信息以及输入命令的触摸屏、或人机界面(HMI)、显示器。在一些示例中，显示系统132可以经由VCU 152无线连接到互联网(未示出)。这样，在一些示例中，车辆操作者可以经由显示系统132与互联网站或软件应用(app)和VCU 152进行通信。

仪表板130还可以包括操作者界面136，车辆操作者可以经由该操作者界面136来调节车辆的操作状态。具体地，操作者界面136可以构造成基于操作者的输入来发起和/或终止车辆动力系(例如，电机105a和电机105b)的操作。操作者界面136的各种示例可以包括需要诸如主动性钥匙(active key)之类的物理设备的界面，该物理设备可以被插入到操作者界面136中以激活电机105a和105b并且发动车辆10，或者可以被移除以关闭电机105a和105b并且关闭车辆。其它示例可以包括通信地联接到操作者界面136的被动性钥匙(passive key)。该被动性钥匙可以构造成不必插入界面136或从界面136移除来操作车辆电机105a和105b的电子钥匙扣或智能钥匙。相反，被动性钥匙可能需要位于车辆内部或附近(例如，在车辆的阈值距离内)。其他示例可以附加地或可选地使用由操作者手动按下的开始/停止按钮来启动或关闭电机105a和105b以发动或关闭车辆。在其他示例中，远程电机启动可以由远程计算设备(未示出)启动，例如蜂窝电话或基于智能手机的系统，其中用户的蜂窝电话向服务器发送数据，并且服务器与车辆控制器152通信以激活逆变器和电机。车辆10的空间取向经由坐标系175指示。

还示出了车辆10具有基础或摩擦制动控制器170。制动控制器170经由通过允许液压流体流到摩擦制动器172来选择性地施加和释放摩擦制动器172。可以踩踏和释放前摩擦制动器172a和后摩擦制动器172b，以避免摩擦制动器172a锁止到车轮102，而制动器172b锁止到车轮103。车轮位置或速度传感器173可将车轮速度数据提供给制动器控制器170。

车辆推进系统199可以向车轮102和103提供扭矩以推进车辆10。车辆推进系统199可以在两轮驱动模式下操作，在该模式下，推进源105a或推进源105b被激活，并且其中推进源105a或推进源105b中的另一个未激活。替代地，车辆推进系统可以在四轮驱动模式下操作，其中两个电机105a和105b均被激活。

人类或自主驾驶员可经由踩下加速器踏板140或经由向车辆控制器10提供驾驶员需求车轮扭矩/功率请求来请求驾驶员需求车轮扭矩，或替代的是驾驶员需求车轮动力。当车辆10以四轮驱动模式操作时，车辆控制器152可以对由推进源105a提供的驾驶员需求车轮扭矩/功率的一部分和将由推进源105b提供的驾驶员需求车轮扭矩/功率的剩余量进行分配。因此，车辆控制器152可以确定在前桥101和后桥190之间的扭矩/功率分配。在一个示例中，当车辆推进系统199在四轮驱动模式下操作时，基线(baseline)扭矩/功率分配可以是50:50，或者所请求的车轮扭矩/功率的50％将经由前桥101产生，而所请求的车轮扭矩/功率的50％将经由后桥190产生。

一旦车辆控制器152确定了前桥101和后桥190之间的扭矩/功率分配，车辆控制器152就可以命令逆变器115a递送分配到前桥101的驾驶员需求车轮扭矩/功率的一部分，并且可以命令逆变器115b递送分配到后桥190的驾驶员需求车轮扭矩/功率的一部分。逆变器115a和115b可以将来自电能存储装置160的DC电力转换为AC电力，并将AC电力供应到推进源105a和推进源105b。推进源105a旋转并将扭矩/功率传递到变速箱107a。变速箱107a可将来自推进源105a的扭矩提供给差速器106a，并且差速器106a经由半轴101a和101b将来自推进源105a的扭矩传递到车轮102。类似地，推进源105b旋转并将扭矩/功率传递到变速箱107b。变速箱107b可将来自推进源105b的扭矩/功率提供给差速器106b，并且差速器106b经由半轴190a和190b将来自推进源105b的扭矩/功率传递到车轮103。

在加速器踏板被完全释放的情况下，当车辆10的速度大于阈值速度时，车辆控制器152可以请求小且负的或再生的制动功率以使车辆10逐渐减速。该再生制动功率可以在车辆滑行条件期间模仿具有内燃发动机的车辆的发动机制动。车辆控制器152可以确定在前桥101和后桥190之间的再生制动功率分配。所请求的再生制动功率的大小可以是加速器踏板位置、电能存储装置的充电状态(SOC)、车辆速度和其他条件的函数。如果加速器踏板被完全释放并且车辆速度小于阈值速度，则车辆控制器152可以从推进源105a和/或105b请求少量的正扭矩/功率，这可以称为爬行(creep)扭矩或动力。当车辆10处于正坡度时，爬行扭矩或动力可允许车辆10保持静止。

人类或自主驾驶员还可以经由踩下制动器踏板150或经由向车辆控制器10提供驾驶员需求的制动功率请求来请求负的或再生的驾驶员需求的制动扭矩，或者替代的是驾驶员需求的制动功率。当车辆10以四轮驱动模式操作时，车辆控制器152可以分配将由推进源105a提供的驾驶员需求制动功率的一部分和将由推进源105b提供的驾驶员需求制动功率的另一部分。另外，车辆控制器152可以经由命令制动器控制器170来请求经由摩擦制动器172提供驾驶员需求的制动功率的一部分，以提供驾驶员请求的制动功率的要求的部分。在一个示例中，基线制动功率分配可以是65:35，或者说是请求的制动功率的65％将经由前桥101产生，并且请求的制动功率的35％将经由后桥190产生。

在车辆控制器152确定前桥101和后桥190之间的制动功率分配之后，车辆控制器152可以命令逆变器115a和/或前摩擦制动器172a递送分配到前桥101的驾驶员制动功率的一部分。车辆控制器152可命令逆变器115b和/或后摩擦制动器172b递送分配到后桥190的驾驶员需求制动功率的一部分。逆变器115a和115b可将由车辆的动能转化而来的、由推进源105a和105b产生的AC电力转换成DC电力，以存储在电能装置160中。

变速器控制单元116a和116b包括预定的变速器挡位切换规律，由此，变速箱107a和107b的第二齿轮可以被选择性地接合和分离。存储在变速器控制单元116a和116b中的切换规律可以根据驾驶员需求的车轮扭矩和车辆速度来选择挡位切换点或条件。变速器控制单元116a和116b可以选择性地打开和闭合湿式或干式片离合器118a和118b，以经由离合器致动器112a和112b接合和分离相应变速箱中的第二齿轮。

图1的系统还提供了一种车辆系统，包括：联接到第一车桥的车轮的第一电机；以及联接到第二车桥的车轮的第二电机，第二电机与第一电机脱离；以及包括可执行指令的控制器，该可执行指令使控制器增大提供给第二车桥的车轮的扭矩以引起第二车桥的车轮滑移，同时响应于进入动力系沙地模式的请求，经由第一电机和第二电机提供驾驶员需求车轮扭矩。车辆系统还包括附加指令，以响应于减小车辆速度来增加提供给第一车桥的车轮的扭矩。车辆系统还包括附加指令，以响应于增加车辆速度来增加提供给第二车桥的车轮的扭矩。该车辆系统包括其中第一车桥是前桥，并且其中第二车桥是后桥。车辆系统还包括增加提供给第二车桥的车轮的扭矩以引起第二车桥的车轮滑移，同时响应于转向角大于阈值角，经由第一电机和第二电机提供驾驶员需求车轮扭矩。车辆系统还包括附加指令，以响应于转向角小于阈值角而使第二车桥的车轮的速度和第一车桥的车轮的速度相等。

现在参照2，示出了图示车辆横向滑移角α的图。车辆10示出为具有前向速度矢量200，其示出了车辆10指向的方向。车辆10还示出由具有横向速度矢量202。车辆滑移角是车辆的实际方向203(例如，前向速度矢量200和横向速度矢量202之和)与车辆指向的方向(例如，与前向速度矢量200相同的方向)之间的角度204。可以经由加速度计确定前向速度矢量200和横向速度矢量202。角度204可以根据前向速度矢量200和横向速度矢量202的tan^-1确定。

现在参照图3，示出了根据图5的方法的预示动力系操作顺序。图3所示的操作顺序可以经由图3的方法与图1所示的系统协作来提供。图3中所示的曲线图同时发生并在时间上对齐。t0-t7处的竖直线表示序列期间的关注时间。

从图3的顶部开始的第一曲线图是动力系模式请求状态相对时间的曲线图。竖直轴表示动力系模式请求状态，并且当迹线302处于指示为2x4的竖直轴水平时，请求动力系处于两轮驱动模式。当迹线302处于指示为4x4的竖直轴水平时，请求动力系处于四轮驱动模式。当迹线302处于指示为“沙地”的竖直轴水平时，请求动力系处于沙地模式。水平轴表示时间，并且时间从图的左侧到图的右侧增加。迹线302表示动力系模式请求状态。

从图3的顶部开始的第二曲线图是车辆滑移角相对时间的曲线图。竖直轴表示车辆滑移角，并且当迹线304处于指示为零的竖直轴水平时，车辆滑移角为零。当迹线304在零值上方时，车辆滑移角为正且非零。当迹线304在零值下方时，车辆滑移角为负且非零。水平轴表示时间，并且时间从图的左侧到图的右侧增加。迹线304表示车辆滑移角。

从图3的顶部开始的第三曲线图是驾驶员需求车轮扭矩相对时间的曲线图。竖直轴表示驾驶员需求车轮扭矩，并且驾驶员需求车轮扭矩在竖直轴箭头的方向上增加。水平轴表示时间，并且时间从图的左侧到图的右侧增加。迹线306表示驾驶员需求车轮扭矩。

从图3的顶部开始的第四曲线图是转向角相对时间的曲线图。竖直轴表示转向角，并且当迹线308位于N的竖直轴水平时，转向角为零或中性。中性位置是两个前轮都笔直指向前方的转向位置，以便车辆在笔直方向上行驶而不转向。右车轮锁止位置沿竖直轴指示为RL。当迹线308位于RL位置时，方向盘将尽可能向右转动。左车轮锁止位置沿竖直轴指示为LL。当迹线308位于LL位置时，方向盘将尽可能向左转动。水平线360表示转向角，当超过该转向角时，可能导致车辆增加分配到后轮的车轮扭矩。换言之，如果迹线308在水平线360和RL之间，则动力系可以增加分配到后桥的扭矩以引起车辆侧滑。水平线362表示转向角，当超过该转向角时，可能导致车辆增加分配到后轮的车轮扭矩。换言之，如果迹线308在水平线362和LL之间，则动力系可以增加分配到后桥的扭矩以引起车辆侧滑。迹线308表示转向角。

从图3的顶部开始的第五曲线图是前轮扭矩相对时间的曲线图。竖直轴表示前轮扭矩，并且前轮扭矩在竖直轴箭头的方向上增加。水平轴表示时间，并且时间从图的左侧到图的右侧增加。迹线310表示前轮扭矩。

从图3的顶部开始的第六曲线图是后轮扭矩相对时间的曲线图。竖直轴表示后轮扭矩，并且后轮扭矩在竖直轴箭头的方向上增加。水平轴表示时间，并且时间从图的左侧到图的右侧增加。迹线312表示后轮扭矩。

从图3的顶部开始的第七曲线是前轮速度相对时间的曲线图。竖直轴表示前轮速度，并且前轮速度在竖直轴箭头的方向上增加。水平轴表示时间，并且时间从图的左侧到图的右侧增加。迹线314表示前轮速度。

从图3的顶部开始的第八曲线是后轮速度相对时间的曲线图。竖直轴表示后轮速度，并且后轮速度在竖直轴箭头的方向上增加。水平轴表示时间，并且时间从图的左侧到图的右侧增加。迹线316表示后轮速度。

在时间t0处，请求四轮驱动模式，并且动力系处于四轮驱动模式。驾驶员需求扭矩处于中间水平，并且转向角处于中性位置。前轮扭矩和后轮扭矩相等，并且它们的总和等于驾驶员需求扭矩。车辆滑移角为零，并且前轮和后轮速度处于中间水平。

在时间t1处，车辆驾驶员(未示出)请求沙地模式。车辆滑移角保持在零处，并且驾驶员需求扭矩不变。转向角为零，并且前轮和后轮扭矩值不变。前轮和后轮速度也不变。

在时间t2处，前轮速度开始增加，而后轮速度不变。当前轮与驱动表面之间的摩擦系数减小时，可能会存在这种情况。车辆处于沙地模式，并且车辆滑移角为零。驾驶员需求扭矩不变，并且前轮和后轮扭矩不变。

在时间t2和时间t3之间，车辆控制器减小前轮扭矩，以便将前轮速度调节返回至后轮速度。后轮扭矩保持在其先前的水平处，并且后轮速度保持在其先前的速度处。车辆保持在沙地模式，并且车辆的滑移角保持在零处。驾驶员需求扭矩不变，并且转向角保持在零处。

在时间t3处，前轮速度等于后轮速度，并且前轮扭矩和后轮扭矩之和等于驾驶员需求车轮扭矩。车辆保持在沙地模式，并且车辆的滑移角保持为零。车辆转向角也为零。

在时间t3和时间t4之间，车辆驾驶员(未示出)将方向盘向右转动。车辆保持在沙地模式，并且车辆滑移角为零。驾驶员需求车轮扭矩不变，并且前轮和后轮的扭矩不变。前轮和后轮的速度保持相等且不变。

在时间t4处，车辆驾驶员(未示出)将方向盘向右转动得足够远，以使转向角超过阈值350，这表明车辆驾驶员希望引起车辆侧滑。因此，调节前桥和后桥之间的扭矩分配以增加分配到后桥的驾驶员需求车轮扭矩。在该示例中，将扭矩分配调节至20:80，或者将请求的驾驶员需求车轮扭矩的20％命令至前桥或由前桥请求，并且将请求的驾驶员需求车轮扭矩的80％命令至后桥或由后桥请求。以这种方式使扭矩分配偏向后桥可能会引起车辆侧滑，并且后轮速度可能会增加。然而，由于有意引起侧滑，因此允许前轮速度和后轮速度彼此偏离。车辆侧滑量开始增加。

在时间t4和时间t5之间，车辆的侧滑量继续增加，并且前轮和后轮扭矩分配得以保持。驾驶员需求车轮扭矩不变，并且车辆保持在沙地模式。转向角保持在阈值360上方，并且后轮速度保持大于前轮速度。

在时间t5处，车辆滑移角达到阈值350，因此调节前桥和后桥之间的扭矩分配以防止进一步的车辆侧滑。在该示例中，扭矩分配被调节为30:70，这允许保持车辆侧滑角。车辆保持在沙地模式，并且驾驶员需求扭矩不变。后轮速度保持大于前轮速度。转向角保持在阈值350上方。

紧接时间t6之前，驾驶员开始向左转动方向盘。在时间t6处，方向盘位置在阈值360下方，分配到前轮和后轮的扭矩调节回50:50。将前轮扭矩调节为等于后轮扭矩，并且后轮扭矩和前轮扭矩之和等于驾驶员需求车轮扭矩。车辆滑移角开始减小，并且车辆保持在沙地模式。

在时间t7处，驾驶员已经将方向盘向左转动得足够远，从而再次引起车辆侧滑。后轮扭矩增加而前轮扭矩减小。车辆滑移角移至负值，并且车辆保持在沙地模式。驾驶员需求车轮扭矩不变。

这样，驾驶员可以经由调节转向角来接合沙地模式并引起车辆侧滑。此外，可以经由调节前桥和后桥之间的扭矩分配来自动地控制车辆侧滑量，以使得车辆侧滑角不超过阈值水平。如果车辆转向角小于阈值，则可以将前轮和后轮的车轮速度控制为相等，从而可以提高牵引力。

现在参照图4，示出了用于以沙地模式操作车辆的若干关系。图4中示出的关系仅出于说明的目的，并不意味着是限制性的。

从图4的顶部开始的第一曲线图示出了车辆速度与后桥扭矩/功率分配值之间的示例关系。竖直轴表示后桥扭矩/功率分配水平，并且后桥扭矩/功率分配水平可以在值0至1之间。水平轴表示车速，并且车辆速度在水平箭头方向上增加。曲线402表示车辆速度与后桥扭矩/功率分配值之间的关系。在低车辆速度下(例如，车辆速度小于v1)，曲线402小于0.5，使得向前桥提供额外的扭矩，从而改善低车辆速度时的牵引力。在中等车辆速度(例如，在v1和v2之间的速度)下，曲线402取值为0.6，以增加车辆侧滑的可能性(例如，在沙地上行驶时所期望的)。在较高的车辆速度下，曲线402返回到值0.5，以均衡前桥和后桥之间的扭矩分配。

从图4的顶部开始的第二曲线图示出了后轮滑移与后桥扭矩/功率分配值之间的示例关系。竖直轴表示后桥扭矩/功率分配水平，并且后桥扭矩/功率分配水平可以在值0至-0.25之间。水平轴表示后轮滑移，并且后轮滑移在水平箭头的方向上增加。曲线404表示后轮滑移与后桥扭矩/功率分配值之间的关系。在低的后轮滑移值时，曲线404为零，使得后桥扭矩分配不会改变。然而，随着车轮滑移的增加，后桥扭矩分配值减小，使得提供给前桥的扭矩增加。增加前桥的扭矩可以允许车辆满足驾驶员的需求车轮扭矩/功率并在后轮处重新获得牵引力。

从图4的顶部开始的第三曲线图示出了车辆滑移角与后桥扭矩/功率分配值之间的示例关系。竖直轴表示后桥扭矩/功率分配水平，并且后桥扭矩/功率分配水平可以在值0至-0.25之间。水平轴表示车辆滑移角值，并且车辆滑移角值在水平箭头的方向上增加。曲线406表示车辆滑移角与后桥扭矩/功率分配值之间的关系。在低的车辆滑移角值时，曲线406为零，使得后桥扭矩分配不会改变。然而，随着车辆滑移角的增加，后桥扭矩分配值减小，使得提供给前桥的扭矩增加。增加前桥的扭矩可以允许车辆满足驾驶员的需求车轮扭矩/功率并避免较大的车辆滑移角。

从图4的顶部开始的第四曲线图示出了车辆转向角与后桥扭矩/功率分配值之间的示例关系。竖直轴表示后桥扭矩/功率分配水平，并且后桥扭矩/功率分配水平可以在值0至0.5之间。水平轴表示车辆转向角绝对值，并且车辆转向角绝对值在水平箭头的方向上增加。曲线408表示车辆转向角绝对值与后桥扭矩/功率分配值之间的关系。在低的车辆转向角值时，曲线408为零，使得后桥扭矩分配不会改变。然而，随着车辆转向角值的增加，后桥扭矩分配值减小，使得提供给前桥的扭矩增加。减小前桥的扭矩可以允许车辆在转弯时引起车辆侧滑，从而在沙地驾驶车辆时增加“娱乐因素”。

图4的曲线图示出了传达本文描述的概念的若干关系。然而，图4中所示的关系本质上是示例性的，而不应视为限制。实际关系可以与图4所示的那些不同，以改善车辆的驾驶性能并补偿车辆的动力学性能。

现在参考图5，示出了用于以沙地模式操作动力系的示例方法。图5的系统可以被结合到图1的系统中并且可以与图1的系统协配。此外，可以将图5的方法的至少一部分作为可执行指令并入非暂时性存储器中，同时可以经由控制器改变物理世界中的设备和致动器的操作状态来执行该方法的其他部分。在本说明书中使用术语“扭矩/功率”来指示可以在扭矩或功率方面描述或请求的参数。例如，加速器踏板位置可以被转换成车轮扭矩需求或车轮功率需求。

在502处，方法500确定车辆操作状况。车辆操作状况可以包括但不限于对沙地模式、转向角、车辆速度和当前接合的动力系模式的请求。方法500可以经由本文描述的传感器和控制器来确定车辆操作状况。方法500前进到504。

在504处，方法500判断是否请求沙地模式。可以经由人/机器或操作员界面，或者经由输入到车辆控制器10的自主驾驶员请求沙地模式来请求沙地模式。如果方法500判断请求沙地模式，则答案为“是”，并且方法500前进到506。否则，则答案为“否”，并且方法500前进到520。

在520处，如果车辆当前以沙地模式接合，则方法500转变为两轮驱动或四轮驱动动力系模式。如果动力系以沙地模式接合，则动力系保持其当前选择的模式。可以经由人/机界面或经由操作员界面请求动力系模式。如果动力系当前是处于沙地模式的发动机，并且动力系在即将进入沙地模式之前就以四轮驱动模式接合，则动力系将恢复为四轮驱动模式。如果动力系当前是处于沙地模式的发动机，并且动力系在即将进入沙地模式之前就以两轮驱动模式接合，则动力系将恢复为两轮驱动模式。

动力系可以经由恢复到基础车桥扭矩/功率分配而从沙地模式转换到四轮驱动模式。该转换可以通过确定当前车轮扭矩/功率请求以及前桥和后桥之间的基础扭矩/功率分配开始。当前车轮扭矩/功率请求可以根据加速器踏板位置和车辆速度来确定。特别地，如下面更详细地描述的，可以将加速器踏板和车辆速度输入到返回所请求的或需求的车轮扭矩/功率的表格或功能中。前桥和后桥之间的扭矩/功率分配可以是经由控制器ROM获取的基础分配(例如50:50)。可以通过将驾驶员请求的车轮扭矩/功率乘以分配给后桥的分配百分比来确定请求的后轮扭矩/功率。例如，如果驾驶员需求车轮扭矩为600牛顿米(Nm)，并且分配给后桥的扭矩为50％，则后轮扭矩请求为600Nm×0.5＝300Nm。所请求的前轮扭矩/功率可以类似的方式确定。然后，根据以扭矩控制模式操作后桥推进源而产生的后桥推进源的当前扭矩输出可以以预定速率进行改变或倾斜，直到后桥车轮扭矩等于分配给后桥的当前请求的车轮扭矩。类似地，然后，根据以扭矩控制模式操作前桥而产生的前桥推进源的当前扭矩输出可以以预定速率进行改变或倾斜，直到前桥车轮扭矩等于分配给前桥的当前请求的车轮扭矩为止。命令前轮扭矩和后轮扭矩的总和等于驾驶员需求车辆扭矩。

通过将扭矩从前桥传递到后桥，动力系可以从沙地模式转换为后轮驱动两轮驱动模式。该转变可以通过确定当前车轮扭矩请求开始。然后，根据以扭矩控制模式操作后桥推进源而产生的后桥推进源的当前扭矩输出可以以预定速率进行改变或倾斜，直到后桥车轮扭矩等于当前请求的车轮扭矩。将前桥扭矩从正扭矩调节至零扭矩。命令后轮扭矩跟随驾驶员需求车轮扭矩。

在506处，方法500判断当前车辆转向角是否大于阈值角(例如20度)。如果当前车辆转向角大于阈值角，则答案为“是”，并且方法500前进到508。否则，则答案为“否”，并且方法500前进到530。

在530处，方法500使前轮的速度与后轮的速度相等，反之亦然。特别地，如果检测到前轮之一的滑移，则分配给前轮的驾驶员需求车轮扭矩/功率的比例减小，并且分配给后轮的驾驶员需求车轮扭矩/功率的比例增加到前轮不再滑移或前轮和后轮都滑移的比例。相反地，如果检测到后轮之一的滑移，则分配给后轮的驾驶员需求车轮扭矩/功率的比例减小，并且分配给前轮的驾驶员需求车轮扭矩/功率的比例增加到后轮不再滑移或前轮和后轮都滑移的比例。当车轮或轮胎相对于车轮或轮胎在其上行驶的表面运动时，就会发生车轮滑移。当车轮或轮胎的旋转速度大于或小于车轮或轮胎的自由滚动速度时，可能会产生车轮或轮胎滑移。车轮或轮胎的自由滚动速度是指未向车轮施加扭矩时车轮或轮胎相对于路面旋转的速度。在将前轮的速度调节为后轮的速度时，前桥和后桥的推进源可以以扭矩控制模式操作，反之亦然。如果没有车轮滑移，则方法500可以将前桥和后桥之间的扭矩/功率分配调节为50:50的扭矩/功率分配。分配到前桥的扭矩/功率与分配到后桥的扭矩/功率之间的关系可用以下等式描述：

FWD＝1-RWD

其中，FWD是前轮扭矩/功率分配，而RWD是后轮扭矩/功率分配。后轮扭矩/功率分配可以是从零到一的实数。后轮扭矩/功率需求可以表达为：Tw_rear＝Tdd·RWD。前轮扭矩/功率需求可以表达为：Tw_front＝Tdd·FWD或Tw_front＝Tdd·1-RWD。方法500返回到504。

在508处，方法500判断当前后轮滑移是否大于阈值车轮滑移量。如果是如此的话，则答案为“是”，并且方法500前进到540。否则，则答案为“否”，并且方法500前进到510。在一个示例中，方法500可以经由测量后轮的速度并比较后轮的速度与车辆速度或者替代地与不同车轮的速度作比较来确定后轮滑移量。如果方法500判断后轮速度是在当前车辆速度下大于或小于后轮的预期速度的阈值量，则方法500可以判断存在车轮滑移。可以将车轮滑移量确定为车轮的当前速度减去基于车辆速度的车轮的预期速度。如果后轮滑移量大于阈值后滑移量，则方法500前进到540。

在540处，方法500根据在后轮处检测到的车轮滑移量来调节分配到后桥的扭矩/功率。在一个示例中，根据从图4的顶部开始的第二曲线图中所示的关系，可减小分配到后轮的扭矩/功率。例如，对于较小的后轮滑移量，分配到后轮的驾驶员需求车轮扭矩/功率降低很少。然而，随着后轮滑移量的增加，在后轮处分配或请求的驾驶员需求车轮扭矩/功率的部分增加。方法500前进到510。

在510处，方法500判断当前车辆滑移角是否大于阈值车辆滑移角大小。如果是如此的话，则答案为“是”，并且方法500前进到550。否则，则答案为“否”，并且方法500前进到512。在一个示例中，方法500可以如先前所讨论的那样经由车辆加速度计确定车辆滑移量。如果车辆滑移角大于阈值车辆滑移角，则方法500前进到550。

在550处，方法500根据车辆滑移角的大小来调节分配到后桥的扭矩/功率。在一个示例中，根据从图4的顶部开始的第三曲线图中所示的关系，可减小分配到后轮的扭矩/功率。例如，对于较小的车辆滑移角，分配给后轮的驾驶员需求车轮扭矩/功率降低很少。然而，随着车辆滑移角的增加，在后轮处分配或请求的驾驶员需求车轮扭矩的部分增加。方法500前进到512。

在512处，方法500根据车辆的当前速度和当前转向角来调节分配到后桥的扭矩/功率。在一个示例中，根据从图4的顶部开始的第一和第四曲线图中所示的关系，可减小分配到后轮的扭矩/功率。例如，在较低的车辆速度和较小的转向角时，分配到后轮的扭矩/功率为40％，使得可以在较低的车辆速度下保持牵引力。在中等车辆速度下，分配到后轮的扭矩/功率可以增加到60％。在较高的车辆速度下，分配到后轮的扭矩/功率可以调节到50％。在较低的转向角下，分配到后轮的扭矩/功率可能无法调节。然而，随着转向角的绝对值增加，分配到后桥的扭矩/功率增加。分配到后桥的扭矩/功率可以通过以下等式来描述：

RWD＝f1(Vs)+f2(α)+f3(RWs)+f4(Vslip)

其中，RWD是后轮扭矩/功率分配(例如，在0至1之间的值)，f1是基于车辆速度返回的后轮扭矩/功率分配的一部分的函数，Vs是车辆速度，f2是基于转向角返回的后轮扭矩/功率分配的一部分的函数，α是车辆转向角，f3是基于后轮滑移返回的后轮扭矩/功率分配的减小的函数，RWs是后轮滑移，f3是基于车辆侧滑返回的后轮扭矩/功率分配的减小的函数，而Vslip是车辆侧滑角。应当注意，前轮扭矩/功率分配由以下等式关联到后轮扭矩分配：FWD＝1-RWD。在确定前轮扭矩和后轮扭矩分配之后，方法500前进到514。

在514处，方法500经由前推进源和后推进源递送所请求的驾驶员需求车轮扭矩/功率。特别地，命令前推进源提供前桥要求的车轮扭矩：Tw_front＝Tdd·FWD或Tw_front＝Tdd·1-RWD。命令后推进源提供后桥要求的车轮扭矩：Tw_rear＝Tdd·RWD。因此，请求的后轮扭矩和请求的前轮扭矩的总和等于驾驶员需求车轮扭矩。方法500前进到退出。

这样，可以在以沙地模式操作车辆时调节前桥和后桥之间的扭矩分配以提供车辆侧滑角。扭矩分配可以根据车辆速度、车辆侧滑角、转向角和车轮滑移而改变。

因此，图5的方法提供了一种用于操作车辆动力系的方法，包括：操作第一推进源，第一推进源以扭矩控制模式向前桥提供推进力；操作第二推进源，第二推进源以扭矩控制模式向后桥提供推进力；以及响应于转向角大于阈值角，根据基础比例增加经由第二推进源提供的驾驶员需求车轮扭矩的比例。该方法还包括响应于转向角小于阈值角而减小经由第二推进源提供的驾驶员需求车轮扭矩的比例。该方法还包括根据转向角来调节经由第二推进源提供的驾驶员需求车轮扭矩的比例。该方法包括其中调节经由第二推进源提供的驾驶员需求车轮扭矩的比例，作为转向角的函数，包括增大提供给第二推进源的驾驶员需求车轮扭矩的比例，作为转向角的指数函数。

在一些示例中，该方法包括其中调节经由第二推进源提供的驾驶员需求车轮扭矩的比例，作为转向角的函数，包括增大提供给第二推进源的驾驶员需求车轮扭矩的比例，作为转向角的线性函数。该方法包括其中第一推进源和第二推进源是电机。该方法包括其中第一推进源或第二推进源是电机，并且其中第一推进源或第二推进源中的另一个是内燃机。

图5的方法还提供了一种用于操作车辆动力系的方法，包括：操作第一推进源，第一推进源以扭矩控制模式向前桥提供推进力；操作第二推进源，第二推进源以扭矩控制模式向后桥提供推进力；响应于进入沙地动力系模式的请求，根据基础比例增加经由第二推进源提供的驾驶员需求车轮扭矩的比例；以及响应于车辆滑移角超过阈值角，减小经由第二推进源提供的驾驶员需求车轮扭矩的比例。该方法还包括响应于驾驶员输入来调节阈值角。该方法还包括响应于车辆在其上行进的表面的成分来调节经由第二推进源提供的驾驶员需求车轮扭矩的比例。该方法包括其中车辆在其上行进的表面输入到人/机界面。

在一些示例中，该方法包括其中经由一个或多个加速度计估计车辆滑移角。该方法还包括响应于转向角小于阈值角而调节经由第二推进源提供的驾驶员需求车轮扭矩的比例。该方法还包括当转向角小于阈值角时，根据基础比例调节经由第二推进源提供的驾驶员需求车轮扭矩的比例，或者当转向角小于阈值角时，调节经由第一推进源提供的驾驶员需求车轮扭矩的比例，以保持前桥的车轮速度等于后桥的车轮速度。

要注意的是，本文包括的示例控制和估计例程可以与各种动力系统和/或车辆系统构造一起使用。本文公开的控制方法和例程可以作为可执行指令存储在非暂时性存储器中，并且可以由包括与各种传感器、致动器和其他发动机硬件结合的控制器的控制系统来执行。此外，方法的若干部分可以是在现实世界中采取的用以改变装置状态的物理动作。本文描述的特定例程可以表示任何数量的诸如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等的处理策略中的一个或多个。这样，所示出的各种动作、操作和/或功能可以以所示出的顺序、并行地来执行，或者在某些情况下被省略。同样，实现本文描述的示例性示例的特征和优点的处理顺序不是必要的，而是为了便于说明和描述而提供。取决于被使用的特定策略，可以重复地执行所示的动作、操作和/或功能中的一个或多个。此外，所描述的动作、操作和/或功能可以图形地表示待被编程到发动机控制系统中的计算机可读存储介质的非暂时性存储器中的代码，其中所描述的动作通过在包括各种发动机硬件部件并且与电子控制器结合在一起的系统中执行指令来执行。如果需要，可以省略本文所述的一个或多个方法步骤。

应当理解的是，本文公开的构造和例程本质上是示例性的，并且这些具体示例不应被认为是限制性的，因为可以进行多种变化。例如，以上技术可以应用于包括不同类型的推进源的动力系统，所述推进源包括不同类型的电机和变速器。本公开的主题包括本文公开的各种系统和构造以及其它特征、功能和/或特性的所有新颖且非显而易见的组合和子组合。

所附权利要求特别指出了被认为是新颖且非显而易见的某些组合和子组合。这些权利要求可能涉及“一个”元件或“第一”元件或其等同物。应当将这样的权利要求理解为包括一个或多个这样的元件的结合，既不需要也不排除两个或多个这样的元件。在本申请或相关申请中，可以通过修改本权利要求或通过提出新权利要求来主张所公开的特征、功能、元件和/或特性的其它组合和子组合。这样的权利要求，无论是在范围上与原始权利要求相比更宽、更窄、相同或不同，都被认为包括在本公开的主题范围内。

Claims (13)

1.一种用于操作车辆动力系的方法，包括：

操作第一推进源，所述第一推进源以扭矩控制模式向前桥提供推进力；

操作第二推进源，所述第二推进源以扭矩控制模式向后桥提供推进力；以及

响应于转向角大于阈值角，根据基础比例增加经由所述第二推进源提供的驾驶员需求车轮扭矩的比例。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括响应于所述转向角小于所述阈值角而减小经由所述第二推进源提供的所述驾驶员需求车轮扭矩的比例。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括根据所述转向角来调节经由所述第二推进源提供的所述驾驶员需求车轮扭矩的比例。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，调节经由所述第二推进源提供的所述驾驶员需求车轮扭矩的比例，作为所述转向角的函数，包括：增大提供给所述第二推进源的所述驾驶员需求车轮扭矩的比例，作为所述转向角的指数函数。

5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，调节经由所述第二推进源提供的所述驾驶员需求车轮扭矩的比例，作为所述转向角的函数，包括：增大提供给所述第二推进源的所述驾驶员需求车轮扭矩的比例，作为所述转向角的线性函数。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一推进源和所述第二推进源是电机。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一推进源或所述第二推进源是电机，并且其中，所述第一推进源或所述第二推进源中的另一个是内燃机。

8.一种车辆系统，包括：

联接到第一车桥的车轮的第一电机；

联接到第二车桥的车轮的第二电机，所述第二电机与所述第一电机脱离；以及

包括可执行指令的控制器，所述可执行指令使控制器增大提供给所述第二车桥的所述车轮的扭矩以引起所述第二车桥的所述车轮滑移，同时响应于进入动力系沙地模式的请求，经由所述第一电机和所述第二电机来提供驾驶员需求车轮扭矩。

9.如权利要求8所述的车辆系统，其特征在于，还包括附加指令，以响应于减小的车辆速度来增加提供给所述第一车桥的所述车轮的扭矩。

10.如权利要求9所述的车辆系统，其特征在于，还包括附加指令，以响应于增加的车辆速度来增加提供给所述第二车桥的所述车轮的扭矩。

11.如权利要求10所述的车辆系统，其特征在于，所述第一车桥是前桥，并且其中，所述第二车桥是后桥。

12.如权利要求8所述的车辆系统，其特征在于，还包括增加提供给所述第二车桥的所述车轮的扭矩以引起所述第二车桥的所述车轮滑移，同时响应于转向角大于阈值角，经由所述第一电机和所述第二电机来提供所述驾驶员需求车轮扭矩。

13.如权利要求8所述的车辆系统，其特征在于，还包括附加指令，以响应于转向角小于阈值角而使所述第二车桥的所述车轮的速度和所述第一车桥的所述车轮的速度相等。

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