CN114938644A - 用于使重型车辆运动的方法 - Google Patents

Abstract

一种用于使重型车辆(100)运动的方法，该方法包括：获得用于使该车辆(100)运动的运动指令，确定与适于执行该运动指令的车轮滑移对应的目标车轮滑移值(λ_target)，以及控制车轮转速(ω)以将该车辆(100)的车轮滑移维持在该目标车轮滑移值(λ_target)。

Description

用于使重型车辆运动的方法

技术领域

本公开涉及从静止或低速状态使重型车辆运动的方法。本发明可以应用在重型车辆中，诸如，卡车和建筑设备。虽然将主要关于半挂车和卡车描述本发明，但是本发明不限于这种特定类型的车辆，而是也可以用于其它类型的车辆(诸如，台车和客车)。

背景技术

从静止或低速状态启动重型车辆可能是一个挑战。通常希望以平稳并且受控的方式将车辆加速到某个期望速度，但是可变的摩擦道路条件、不平坦的路面和/或陡坡倾向于使车辆控制变得复杂。已停驻一段时间的挂车的启动可能特别具有挑战性，这是因为例如制动器不能正确释放并且牵引座连接件阻止车辆启动。有经验的驾驶员可能够取决于当前驾驶条件而应用恰到好处的扭矩控制来平稳地启动车辆。然而，需要辅助没有经验的驾驶员应对具有挑战性的车辆启动情形的方法。还需要可以在无人驾驶的自动车辆中自动使用的方法。

如果车辆由一个或多个电机提供动力，则从静止状态启动重型车辆可能特别具有挑战性，因为电机能够迅速提供高峰值扭矩(至少在有限的时间段内)，这可能导致严重的车轮滑移和失去横向控制。另一方面，可用的高峰值扭矩减少了对复杂齿轮布置的需要。

US20150175009 A1提供了一种用于在起步期间控制车辆的方法。所公开的方法基于扭矩控制，该扭矩控制在一些情况下可能是次优的。

因此，需要改进的用于使重型车辆运动的方法。

发明内容

本公开的目标是提供改进的从静止或低速状态使重型车辆运动的方法。此目标至少部分由一种用于使重型车辆运动的方法实现。该方法包括：获得用于使车辆运动的运动指令；确定与适于执行运动指令的车轮滑移对应的目标车轮滑移值；以及控制车轮转速以将车辆的车轮滑移维持在目标车轮滑移值。

以这种方式，以有效的方式获得了受控的车辆启动，因为控制直接基于车轮滑移，或者相对于车辆的速度的车轮转速差，这与基于扭矩的控制相反。控制较多地朝向一个或多个推进单元并且背离中心车辆控制偏移，这是优点，因为可以以这种方式实现较高带宽的控制回路(较快回路)。因为与中心控制相比，本地控制的控制带宽增加，所以可以较好地处置不可预见的阻力和瞬态。

根据多个方面，该方法包括基于如下关系而控制车轮转速以将车辆的相应车轮的车轮滑移维持在目标车轮滑移值：

其中ω代表车轮转速，λ_target代表目标车轮滑移值，v_ref是参考速度，v_x是车轮的参考系中的车辆速度，并且R代表车轮半径。

因此，不同于用于车辆启动的基于扭矩的控制系统，车轮转速ω被直接控制以在启动事件期间获得期望的车轮滑移，即，车轮的速度与车辆的速度之间的速度差被直接控制，以便执行车辆的平稳且受控的启动。由于由本地控制引起的高控制带宽，可以快速考虑导致不期望的速度差的瞬态。

根据多个方面，运动指令包括车辆的请求加速度，并且目标车轮滑移是取决于达到请求加速度所需的纵向力而确定的。

以这种方式，有利地，可以以受控的方式满足加速请求。

根据多个方面，该方法包括基于达到请求加速度所需的纵向力并且基于纵向力与纵向车轮滑移率之间的预定关系而确定目标车轮滑移值。

以这种方式，有利地，所公开的方法可以适用于不同车辆类型，或者甚至适用于个别车辆。通过调整纵向力与纵向车轮滑移率之间的预定关系，可以考虑诸如轮胎磨损和驾驶条件等具体特性。

根据多个方面，该方法包括基于关系Fx'＝m*a_req而确定达到请求加速度所需的纵向力，其中m是车辆的质量，并且a_req是车辆的请求加速度。

以这种方式，有利地，在优化车辆启动操纵时，可以考虑车辆的货物总重量(GCW)。

根据多个方面，该方法包括基于如下关系而控制车轮转速以将车辆的车轮滑移维持在目标车轮滑移值：

其中v_ref被设定为车辆的请求终速度。

以这种方式，有利地，车轮转速被直接控制以获得平稳的车辆启动。参考速度可以适于进一步优化车辆启动，如下文将解释。

根据多个方面，该方法包括如果车辆速度高于所配置的阈值速度，则基于具有固定车轮滑移极限的扭矩请求而控制车辆速度。

以这种方式，有利地，车辆控制可以在车辆启动后(即，当已成功地使车辆从静止或低速运动时)，转移到已知的控制方法。这可以简化较高速度下的车辆操作，其中可以强加滑移极限，而不是在车辆启动期间采用直接的车轮滑移控制。

根据多个方面，运动指令包括车辆从静止到静止要经过的距离，并且该方法包括按照下式随时间对车轮转速积分以达到该距离：

d_req＝∫ωR dt。

这种类型的控制可以有助于例如将车辆停靠在装车车位处。基于车轮滑移的启动控制实现了车辆从静止到静止的平稳运动。

根据多个方面，运动指令对应于要在有限的时间段内施加峰值扭矩的请求。

电机的峰值扭矩通常只可以在有限的时间段期间(诸如，在车辆启动期间)被汲取。这种额外扭矩可以有助于在具有挑战性的条件下启动重型车辆，诸如，上坡启动等。这种高可用扭矩允许轮端模块抵消在启动事件期间影响所需扭矩的瞬态和不可预见的事件。有利地，高峰值扭矩减少了对复杂齿轮系统的需要。因此，减少了数量的齿轮或者甚至单个固定齿轮系统可能就足够了。

根据多个方面，该方法包括经由开放式差速布置而将车轮转速请求传输到与一个或多个驱动轮连接的电机。该方法包括通过电机控制车轮转速，以将车辆的车轮滑移维持在目标车轮滑移值。

本文所公开的方法和技术也适用于差速驱动装置，这是优点。

根据多个方面，该方法包括在所配置的时间段内将目标车轮滑移值从初始值增加到预定终值。

以这种方式，获得了更平稳的车辆启动。

本文还公开了与上文论述的优点相关联的控制单元、计算机程序、计算机可读介质、计算机程序产品、推进系统和车辆。

通常，除非在本文中另有明确定义，否则权利要求书中所使用的所有术语应根据它们在技术领域中的普通含义来解释。除非另有明确说明，否则对“一个/该元件、设备、部件、装置、步骤等”的所有提及应被公开解释为指代该元件、设备、部件、装置、步骤等的至少一个示例。除非明确说明，否则本文所公开的任何方法的步骤不必以所公开的确切顺序执行。当研读随附权利要求书和下文描述时，本发明的其它特征和优点将变得显而易见。本领域的技术人员应认识到，可以组合本发明的不同特征以产生与下文所述的实施例不同的实施例，而不偏离本发明的范围。

附图说明

参照附图，下文是作为示例引述的本发明的实施例的更详细描述。在附图中：

图1A到图1B示意性地图示了一些示例重型车辆；

图2A到图2B示出了示例电力推进系统；

图3示出了示例车轮制动和电力推进系统；

图4是图示了轮胎力对滑移率的曲线图；

图5是图示了控制模式对车辆速度的曲线图；

图6是图示了扭矩能力对发动机速度的曲线图；

图7示出了示例车辆起步情形；

图8是图示了方法的流程图；

图9示意性地图示了控制单元；以及

图10示出了示例计算机程序产品。

具体实施方式

现将在下文中参照附图更全面地描述本发明，其中本发明的某些方面示出在附图中。然而，本发明可以按许多不同形式来体现，并且不应被解释为限于本文所阐述的实施例和方面；实际上，这些实施例是以举例方式提供的，以使得本公开将详尽且完整，并将向本领域的技术人员全面传达本发明的范围。相同附图标记在本说明书全文中表示相同元件。

应理解的是，本发明不限于本文所描述且附图所图示的实施例；实际上，本领域的技术人员应认识到可以在随附权利要求书的范围内进行许多改变和修改。

图1A和图1B图示了用于货物运输的一些示例车辆100，其中可以有利地应用本文所公开的用于使重型车辆运动的方法。图1A示出了被支撑在车轮120、140和160上的卡车，这些车轮中的一些是从动轮。

图1B示出了半挂车，其中牵引车单元101牵引着挂车单元102。挂车单元102的前部由牵引座连接件103支撑，而挂车单元102的后部被支撑在一组挂车车轮180上。

每个车轮或至少大部分车轮与相应车轮行车制动器130、150、160相关联(图1A到图1C中未示出挂车单元车轮制动器)。此车轮行车制动器可以是例如气动盘式制动器或鼓式制动器。

车轮制动器由制动器控制器控制。本文中，术语制动器控制器、制动器调制器和轮端模块将被互换使用。它们都被解释为控制施加在车辆(诸如，车辆100)的至少一个车轮上的制动力的设备。车轮制动器控制器中的每一个通信地联接到控制单元110，从而允许控制单元与制动器控制器通信，并且因而控制车辆制动。此控制单元可以潜在地包括分散在车辆上的多个子单元，或者它可以是单个物理单元。控制单元110可以例如在车轮之间分派制动力以维持车辆稳定性。

车辆100上的车轮中的一些由电机驱动。图2A示出了示例驱动布置，其中两个轮轴包括由电机EM₁到EM₄驱动的车轮。该电机由控制单元110控制，这将在下文结合图3更详细地论述。电机EM₁到EM₄中的每一个可以生成加速力和减速(制动)力两者。例如，电机可以被配置为在车辆减速期间产生电力的再生制动器。图2B图示了另一个示例电力推进系统，其中一个或多个电机EM经由差速器(诸如，开放式差速器)连接到从动轮。该一个或多个电机再次由控制单元110控制。控制单元110通过该一个或多个电机控制推进与制动两者，同时监测车轮滑移以将滑移保持在所配置的极限内。该控制通常单独应用于每个车轮。

图3图示了车轮301(诸如，车轮140、160中的一个)的控制系统300。此控制系统300与例如图2A所图示的设置相关。车轮具有有效半径R和转速ω(根据SAE车辆动力学标准委员会2008年1月24日的定义)。控制系统300包括行车制动器轮端模块(WEM B_i)310，该行车制动器轮端模块被布置成控制行车制动器致动器340(此处由盘式制动器示范)进行的车轮制动。系统300还包括电机EM_i 360，该电机被布置成为车轮301提供动力并且还施加制动力以降低车轮转速ω。电机轮端模块(WEM EM_i)350被布置成控制电机360。应了解的是，这两个WEM可以被包括在单个物理单元302中，或者被配置为单独的物理单元。

车辆控制单元110(此处被示出为车辆运动管理(VMM)系统)被布置成控制两个轮端模块310、350的操作。控制通常基于所传递的扭矩请求T_Bi 320和T_EMi 370，以及强加的车轮滑移极限λ_Bi和λ_EMi。

本公开主要涉及使重型车辆100运动，即，使车辆从静止或低速状态起步，但是一些方面也涉及将车辆从静止迁移预定距离。重型车辆的扭矩控制回路通常与大约10ms的时间常数相关联。在一些情形下，此时间常数将总车辆控制带宽降低到重型车辆的可启动性可能受到负面影响的程度。为了改进车辆起步期间的控制，本文提出使控制基于车轮滑移或者等效地基于关于车辆速度的所配置的车轮转速目标，而不是如已知方法中那样基于扭矩。

与许多运动支持装置(MSD)相关联的时间常数为大约1ms，这意味着在MSD中或附近在本地实施的控制回路可以比涉及较高层车辆控制单元(诸如，车辆运动管理系统等)的控制回路快得多。此外，可选地，本文所公开的方法可以被配置成通过电机在有限的时间段内生成高峰值扭矩。这允许例如在车辆启动期间快速调适以克服瞬态和不可预见的阻力。

根据本公开，电机WEM 350被请求将车轮滑移维持在目标车轮滑移值λ_target，该目标车轮滑移值已取决于用于使车辆运动的运动指令而确定。该电机既而简单地应用在起步操作期间获得目标车轮滑移所需的车轮转速。例如，如果目标车轮滑移被设定为0.1，则车轮转速将由WEM以比车辆速度高0.1的相对差连续设定，以使得车轮将始终以所配置的量滑移。换句话说，相对于车辆的速度的目标车轮转速差被配置并且既而被控制。这至少部分是可能的，因为电机能够迅速递送高扭矩，即，它通常能够生成向它请求的任何车轮滑移(但是请求过大的滑移是不可取的，因为这将导致轮胎烧毁)。电机的峰值扭矩能力通常非常高，但是只可以在有限的持续时间内获得，如下文将结合图6更详细地论述。因此，在车辆启动期间从该一个或多个电机汲取高峰值扭矩是有利的。

在起步期间控制车辆的已知方法改为基于扭矩控制，这意味着电机被发送扭矩请求，电机既而试图在某滑移极限约束下尽最大能力满足这些扭矩请求。与用于使重型车辆起步的已知方法相比，所提出的方法将控制移动得较靠近电机。

根据SAE J670，可以按照下式定义纵向车轮滑移：

其中R是对应的自由滚动的轮胎的有效半径，ω是车轮的角速度，并且v_x是车轮的纵向速度(在车轮的坐标系中)。该差通过参考速度v_ref归一化，该参考速度通常等于max(|Rω|，|v_x|)。在v_ref＝max(|Rω|，|v_x|)时，λ既而被限制在-1与1之间，并且在相对意义上量化了车轮相对于路面滑移的多少。

然而，根据本技术，参考速度v_ref也可以被不同地选择。例如，如果v_ref＝1，则纵向车轮滑移等于车轮(Rω)与车辆(v_x)之间的速度差。v_ref也可以被选择为要在启动后获得的车辆的目标速度。

车辆控制单元110维持关于v_x(在车轮的参考坐标系中)的信息，同时车轮转速传感器等可以用于确定。应注意的是，在下文中，当论述关于车轮滑移的极限时，正是车轮滑移的量值或绝对值受到限制。即，增加的车轮滑移极限可以指较大的正的允许车轮滑移或较小的负的允许车轮滑移。本公开主要考虑车辆启动期间的加速度，即，车轮滑移在本文中通常是正的，因为当使车辆运动时(即，在车辆启动期间)，v_x≤Rω。

一些现代电机和行车制动系统能够进行精细粒度的滑移控制。例如，一些现代制动器控制器能够将车轮滑移λ保持在某个标称值的+/-0.02内。精细粒度的滑移控制等同于车轮(Rω)与车辆(v_x)之间的速度差的精细粒度的控制。

图4是示出了作为车轮滑移的函数的可实现的轮胎力的曲线图。纵向可获得轮胎力Fx示出了针对小的车轮滑移的几乎线性增加的部分410，随后是针对较大的车轮滑移的较非线性的行为。即使在相对小的车轮滑移下，可获得的侧向轮胎力Fy也会迅速减小。通常需要将车辆操作维持在线性区域410中，在该区域中，可获得纵向力较容易预测，并且如果需要，可以生成侧向轮胎力。为了确保此区域中的操作，可以在行车制动器的WEM和/或电机上强加大约例如0.1的车轮滑移极限λ_LIM。

可以取决于道路条件而将关系400(诸如图4所图示的关系)制成表格。例如，可以取决于道路摩擦系数预先确定该关系，并且可以在任何给定时间基于估计道路摩擦条件而选择正确的关系。也可以在车辆操作期间连续估计该关系。可以针对给定的车辆类型或者甚至针对单个车辆来确定该关系。可以通过调适关系400来考虑具体的车辆特性。

现在，假设通过某较高层控制功能(诸如，交通状况管理(TSM)功能)向控制单元110请求给定的加速度a_req，并且车辆处于静止或以某个小的速度移动。控制单元110可以根据该请求而确定使车辆加速所需的力Fx'。可以基于车辆的或多或少复杂的模型而确定此力Fx'，但是至少在一些情形下可以适用的简单关系是由下式给出的力与车辆质量之间的线性依赖性：

F′_x＝m*a_req+F_load，其中F′_x是所需力，m是车辆质量，a_req是请求加速度，并且F_load是道路阻力项。至少知晓m和F_load的近似值。可以通过将所需的轮胎力与对应的滑移值相匹配而从关系400(诸如图4所示的关系)找到目标车轮滑移值λ_target(在此示例中，请求加速度需要约F′_x≈7kN，这转化为约0.05的目标车轮滑移)。现在，此目标车轮滑移可以被发送到电机360的WEM 350，该WEM接着控制电机以维持期望的目标车轮滑移值。WEM为获得车轮滑移而施加的实际扭矩不再重要，因为控制是基于车轮滑移的，而不是如上述已知方法中那样基于扭矩的。由WEM配置的车轮转速可以例如是按照下式从上文的车轮滑移表达式确定的：

其中ω代表车轮转速，λ_target代表目标车轮滑移值，v_ref是某个可配置的参考速度，v_x是给定车轮的参考系中的车辆速度，并且R代表有效车轮半径。

根据一些方面，在非常低的速度下，v_ref可以被设定为固定的任意值，既而，在某个车辆速度阈值之上，它可以根据SAE J670定义被设定为例如max(|Rω|，|v_x|)。

根据其它方面，车辆100上的驱动布置是差速驱动布置，诸如，开放式差速驱动布置。本文所公开的技术也适用于这种情况。VMM既而承担滑移控制器的角色，并且本文所公开的方程用于确定电机既而试图维持的车轮转速请求。为此，它可以暂时利用可用的峰值扭矩水平，如下文结合图6所论述。

当然，可以对所配置的车轮转速强加一些限制，例如，假如以某误差估计了道路摩擦系数，则防止过大且突然的加速。即，车轮转速ω可以受到限制以维持车辆加速度低于预先配置的最大加速度值。车轮转速ω还可以受到限制以维持车轮转速低于预先配置的最大车轮转速值。

为了将车辆100停靠在装车车位处，或者为了高精度操纵，可能需要从静止或低速开始将车辆在某个方向上移动给定距离。运动指令既而还可以包括车辆要行驶的距离d_req。这种操纵可以通过按照下式随时间对车轮转速积分以经过距离d_req来实现：

d_req＝∫ωR dt

随着经积分的车轮转速接近请求距离，车辆100可以被制动，并且一旦已经过请求距离，该车辆最终停止。将车辆移动给定距离可以与本文所公开的各种起步技术相结合。

图5示出了车辆速度对时间的曲线图500。车辆100首先在时间t＝0从静止起步，并且加速到车辆维持一段时间的某个操纵速度，直到车辆再次静止。根据所公开的方法的一些方面，只要车辆以低于比如1m/s的预定速度极限v_lim的速度510移动，就基于车轮滑移(或者等效地，相对于车辆速度的车轮转速差)而控制车辆。一旦此速度已被突破(在图5中的时间t1)，车辆控制就被转移到已知的基于扭矩的控制方法520，并且该车轮滑移控制是基于固定车轮滑移极限(诸如，图4所示范的车轮滑移极限λ_LIM)而执行的。当车辆在行程结束时接近静止时，基于车轮滑移(从时间t2开始)而再次控制车辆。

关于以下关系

根据一些方面，存在第二阈值v_low，低于该第二阈值，v_ref被设定为某个固定值，例如v_ref＝1，这意味着控制基本上基于相对于车辆速度的车轮转速差。根据SAE J670的定义，高于此阈值时，v_ref可以按照v_ref＝max(|Rω|，|v_x|)来调适。例如，在时间零点，车辆基于上文论述的滑移方程中的固定参考速度(例如，v_ref＝1)以车轮转速目标启动。接着，高于速度阈值v_low时，控制策略改变为使用车轮滑移的经典定义，其中v_ref＝max(|Rω|，|v_x|)。

高于图5所示的较高速度极限v_lim时，车辆控制策略改变为基于扭矩的控制。应注意，在基于扭矩的控制区域中操作期间，滑移极限通常将由控制单元强加。

图6是示出了电机的示例扭矩能力600的曲线图，这些扭矩能力取决于用于推进操作(正扭矩)和制动操作(负扭矩)的发动机速度。这些类型的能力可以作为结合例如图3论述的能力消息的一部分传达给车辆控制系统。当然，对于倒车(负发动机速度)，也可以绘制类似曲线。取决于电机和周围车辆系统的各种设计参数(诸如，冷却系统、过载电阻器的设计和总体上的部件鲁棒性)，大多数电机可以与连续扭矩能力和峰值扭矩能力相关联，该连续扭矩能力可以在较长的时间段内维持，并且该峰值扭矩能力是仅可以在例如发动机温度达到临界水平之前在有限的时间段内生成的扭矩水平。

图6示出了示例正最大扭矩能力610和示例正连续扭矩能力620，该正连续扭矩能力小于峰值能力，但是另一方面可以在较长的时间段内维持。对于相当低的发动机速度，比如说低于几千rpm，机器可以在较长的时间段内提供扭矩值602，但是可以在有限的时间段(诸如，10到30秒)内提供显著较高的扭矩601。这种峰值扭矩值在车辆启动期间特别有用，其中，将使重型车辆从静止或低速开始运动。两个扭矩值610、620都倾向于随发动机速度下降，直到某最大发动机速度605。电机可以与大约10000rpm的最大发动机速度605相关联。

这意味着，对于短暂但强烈的推进和制动情形，VMM 100可以选择暂时使电机过载直到已知的过载水平，并且在有限的时间段内将负载维持在此水平下。这又意味着传动系统的设计可以简化或者甚至缩减到单个固定齿轮传动，这是优点。

对于负扭矩，可以看到类似情形，其中，该机器具有在长时间段内递送连续负扭矩630的能力，该负扭矩与负扭矩峰值604相比具有较小量值603，但是这对于车辆可启动性不是很有用。

因此，可以在有限的时间段内(诸如，在从静止或低速进行车辆启动期间)使电机过载。控制单元110可以在车辆控制期间使用此信息。与已知的方法相比，这种高的可用峰值扭矩与高的控制带宽一起导致了改进的车辆可启动性。

图7示出了示例车辆起步情形700，其中可以有利地使用本文所公开的技术。当车辆100加速720时，该车辆将经历变化的摩擦条件730、740、750。道路也可能不平坦和/或倾斜。基于扭矩的启动控制将面临挑战，因为随着道路或车辆条件改变，需要车轮扭矩的迅速控制。例如，VMM可以以约10ms的更新速率操作，而WEM可以以约1ms的更新速率操作，即，十倍快地操作。这意味着，与将对行驶条件中不可预见的改变较慢做出反应的基于VMM的控制相比，WEM能够较快地针对瞬态效应做出调整，并且因而以较好的方式克服车辆启动期间不可预见的阻力。另一方面，所提出的技术简单地确定每个从动轮上的不同WEM要维持的合适的目标车轮滑移值，并且将这些目标车轮滑移值传达给WEM，这些WEM接着控制电机通过取决于车辆速度和所配置的目标车轮滑移来设定合适的车轮转速，而将车轮滑移维持在请求值。以这种方式，控制在较靠近实际电机的控制堆栈中向下转移，这提高了整体车辆可启动性。

图8是概述了上文的论述的流程图。图示了用于使重型车辆100运动的方法。该方法包括获得S1用于使车辆100运动的运动指令。

运动指令S11可以包括车辆100的请求加速度a_req，以及车辆要达到的目标速度。在一些情况下，已行驶距离也被包括在运动指令中。假如运动指令S13包括车辆100从静止到静止要经过的距离d_req，则该方法可选地包括按照下式随时间对车轮转速积分S4以达到距离d_req：

d_req＝∫ωR dt

该方法包括确定S2与适于执行运动指令的车轮滑移对应的目标车轮滑移值λ_target。

可以例如取决于达到请求加速度所需的纵向力Fx'来确定S21目标车轮滑移λ_target。

该方法还包括控制S3车轮转速ω以将车辆100的车轮滑移维持在目标车轮滑移值λ_target。因此，不请求每个从动轮的WEM提供给定扭矩，而这种给定扭矩的提供在用于使重型车辆起步的已知方法中是常见的。相反，控制是基于车轮滑移的，这意味着WEM被发送车轮滑移值(或者等效地，相对于车辆速度的车轮转速差)，该车轮滑移值将随着车辆加快速度而维持。既而，由WEM控制车轮转速，以便将车轮滑移保持在目标车轮滑移值。例如，假设响应运动指令的目标车轮滑移是0.05。WEM将既而应用车轮转速ω，其中ωR在上文论述的相对意义上比车辆速度v_x高0.05。随着车辆加快速度，车轮转速ω也将加快，从而提供平稳的车辆起步。扭矩控制将是迅速的，因为该控制是在WEM本地进行的。

根据一些方面，该方法包括基于如下关系而控制S31车轮转速ω以将车辆100的相应车轮的车轮滑移维持在目标车轮滑移值λ_target：

其中ω代表车轮转速，λ_target代表目标车轮滑移值，v_ref是参考速度，v_x是车轮的参考系中的车辆速度，并且R代表车轮半径。这种关系基于上文论述的车轮滑移

的SAE J670定义。起始车轮转速ω在v_x＝0时由λ_target*v_ref/R给出，即，由参考速度的分率给出。此车轮转速按照v_x/R随v_x线性增加。应了解的是，基于车轮滑移的车轮转速控制可以是基于许多不同公式而执行的。此处，主要原理是，车轮转速ω在起步期间由WEM实时改变，以使得Rω始终比车辆速度v_x大对应于要维持的目标车轮滑移的量。扭矩控制是在WEM本地进行的，它只需要取决于车辆速度而维持车轮转速。这实现了非常快速且准确的控制回路。

根据多个方面，该方法包括基于达到请求加速度所需的纵向力Fx'并且基于纵向力Fy与纵向车轮滑移率之间的预定关系400而确定S212目标车轮滑移值λ_target。

根据一些这种方面，该方法包括基于关系Fx'＝m*a_req而确定S211达到请求加速度所需的纵向力Fx'，其中m是车辆100的质量，并且a_req是车辆100的请求加速度。可选地，可以将道路阻力项F_load添加到该模型，即，Fx'＝m*a_req+F_load。并有额外车辆动力学特性的较先进的模型当然可以改进结果。

可以取决于估计道路条件而预先配置S213纵向力Fy与纵向车轮滑移率之间的预定关系400。因此，控制单元110可以估计道路条件，诸如，道路摩擦力和道路阻力，并且接着选择纵向力Fy与纵向车轮滑移率之间的合适关系以用于车辆起步控制中。

如上所述，运动指令S12还可以包括车辆100的请求终速度v_req。目标车轮滑移λ_target是预先配置S22的车轮滑移值。车轮转速控制可以例如基于以下关系

其中λ_target被预先配置为例如0.05，并且v_ref被设定为v_req。替代性地，λ_target可以在一段时间内以受控方式从比如0扫到0.05。这意味着电机速度以受控方式缓慢上升。

假如道路摩擦条件良好，则为了避免过大或突然的加速，该方法还可以包括控制S32车轮转速ω以维持车辆加速度低于预先配置的最大加速度值。

根据一些其它方面，该方法包括控制S33车轮转速ω以维持车轮转速低于预先配置的最大车轮转速值。这种类型的检查会将车轮转速限制在使重型车辆运动时被认为合理的速度。

基于车轮滑移的控制适用于启动车辆之时。然而，一旦车辆加快速度，便可能需要恢复到常规的基于扭矩的控制。这种控制做法的切换可以基于阈值速度v_lim。即，根据一些方面，该方法包括如果车辆速度v_x高于所配置的阈值速度v_lim，则基于具有固定车轮滑移极限的扭矩请求而控制S34车辆速度v_x。

假如如图2B所示范，电力推进系统基于差速器，则行车制动器可以用于限制车辆的一侧上的车轮滑移，并且因此将动力传递至车辆的另一侧。以这种方式，在起步期间，车轮滑移可以在车辆的两侧上得到平衡。

图9在许多功能单元方面示意性地图示了根据本文的论述的实施例的控制单元110的部件。此控制单元110可以例如以VMM单元的形式被包括在车辆100中。处理电路910是使用以下各者中的一个或更多个的任一组合来提供：能够执行存储在计算机程序产品(例如，呈存储介质930的形式)中的软件指令的合适中央处理单元CPU、多处理器、微控制器、数字信号处理器DSP等。处理电路910可以进一步作为至少一个专用集成电路ASIC或现场可编程门阵列FPGA来提供。

明确地说，处理电路910被配置成使控制单元110执行一组操作或步骤，诸如结合图10所论述的方法。例如，存储介质930可以存储该组操作，并且处理电路910可以被配置成从存储介质930检索该组操作，以使控制单元110执行该组操作。该组操作可以作为一组可执行指令来提供。因此，处理电路910因而被布置成执行如本文所公开的方法。

存储介质930还可以包括永久存储装置，该永久存储装置例如可以是磁性存储器、光学存储器、固态存储器或甚至远程安装的存储器中的任一个或组合。

控制单元110可以进一步包括用于与至少一个外部装置通信的接口920。因此，接口920可以包括一个或更多个发射机和接收机，该一个或更多个发射机和接收机包括模拟和数字部件以及用于有线或无线通信的合适数量的端口。

处理电路910例如通过以下方式来控制控制单元110的总体操作：将数据和控制信号发送到接口920和存储介质930；从接口920接收数据和报告；以及从存储介质930检索数据和指令。控制节点的其它部件以及相关功能被省略，以免模糊本文所呈现的概念。

图10图示了承载计算机程序的计算机可读介质1010，该计算机程序包括程序代码装置1020，当所述程序产品在计算机上运行时，该程序代码装置用于执行图8所图示的方法。计算机可读介质和代码装置可以一起形成计算机程序产品1000。

Claims (19)

1.一种用于使重型车辆(100)运动的方法，所述方法包括：

获得(S1)用于使所述车辆(100)运动的运动指令，

确定(S2)与适于执行所述运动指令的车轮滑移对应的目标车轮滑移值(λ_target)，以及

控制(S3)车轮转速(ω)以将所述车辆(100)的车轮滑移维持在所述目标车轮滑移值(λ_target)。

2.根据权利要求1所述的方法，包括基于如下关系而控制(S31)车轮转速(ω)以将所述车辆(100)的相应车轮的车轮滑移维持在所述目标车轮滑移值(λ_target)：

其中ω代表车轮转速，λ_target代表所述目标车轮滑移值，v_ref是参考速度，v_x是所述车轮的参考系中的车辆速度，并且R代表车轮半径。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述运动指令(S11)包括所述车辆(100)的请求加速度(a_req)，并且其中，所述目标车轮滑移(λ_target)是取决于达到所述请求加速度所需的纵向力(Fx')而确定的(S21)。

4.根据权利要求3所述的方法，包括基于达到所述请求加速度所需的所述纵向力(Fx')并基于纵向力(Fy)与纵向车轮滑移率之间的预定关系(400)而确定(S212)所述目标车轮滑移值(λ_target)。

5.根据权利要求4所述的方法，包括基于关系Fx'＝m*a_req而确定(S211)达到所述请求加速度所需的所述纵向力(Fx')，其中m是所述车辆(100)的质量，并且a_req是所述车辆(100)的所述请求加速度。

6.根据权利要求4或5所述的方法，其中，取决于估计道路条件而预先配置(S213)纵向力(Fy)与纵向车轮滑移率之间的所述预定关系(400)。

7.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述运动指令(S12)包括所述车辆(100)的请求终速度(v_req)，并且其中，所述目标车轮滑移(λ_target)是预先配置的车轮滑移值(S22)。

8.根据权利要求7所述的方法，包括基于如下关系而控制(S311)车轮转速(ω)以将所述车辆(100)的车轮滑移维持在所述目标车轮滑移值(λ_target)：

其中v_ref被设定为所述车辆(100)的所述请求终速度(v_req)。

9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，包括控制(S32)车轮转速(ω)以维持车辆加速度低于预先配置的最大加速度值。

10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，包括控制(S33)车轮转速(ω)以维持车轮转速低于预先配置的最大车轮转速值。

11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，包括：如果车辆速度(v_x)高于所配置的阈值速度(v_lim)，则基于具有固定车轮滑移极限的扭矩请求而控制(S34)所述车辆速度(v_x)。

12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述运动指令(S13)包括所述车辆(100)从静止到静止要经过的距离(d_req)，所述方法包括按照下式随时间对车轮转速积分(S4)以达到所述距离(d_req)：

d_req＝∫ωR dt。

13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述运动指令对应于要在有限的时间段内施加峰值扭矩的请求。

14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，包括经由开放式差速布置而将车轮转速请求传输(S5)到与驱动轮连接的电机，其中，所述方法包括通过所述电机来控制车轮转速(ω)，以将所述车辆(100)的车轮滑移维持在所述目标车轮滑移值(λ_target)。

15.根据前述权利要求中任一项所述的方法，包括在所配置的时间段内将所述目标车轮滑移值(λ_target)从初始值增加到预定终值。

16.一种计算机程序(1020)，包括程序代码装置，当所述程序在计算机或控制单元(110)的处理电路(910)上运行时，所述程序代码装置用于执行权利要求1到15中任一项的步骤。

17.一种承载计算机程序(1020)的计算机可读介质(1010)，所述计算机程序包括程序代码装置，当所述程序产品在计算机或控制单元(110)的处理电路(910)上运行时，所述程序代码装置用于执行权利要求1到15中任一项的步骤。

18.一种重型车辆的控制单元(110)，所述控制单元(110)包括处理电路(910)，所述处理电路被配置成：

获得用于使所述车辆(100)运动的运动指令，

确定与适于执行所述运动指令的车轮滑移对应的目标车轮滑移值(λ_target)，并且

控制车轮转速(ω)以将所述车辆(100)的车轮滑移维持在所述目标车轮滑移值(λ_target)。

19.一种车辆(100)，包括根据权利要求18所述的控制单元(110)。

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