CN115675109A - 用于电动车辆速度控制的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本公开涉及用于电动车辆速度控制的系统和方法。本发明公开的用于控制车辆的速度的示例性方法和系统通常可使用该车辆的自主性控制模块来确定目标车辆加速度。该目标车辆加速度可基于目标车辆跟随距离、目标车辆跟随速度或目标车辆速度中的至少一者来确定。使用该车辆的车辆动力学模块，所确定的车辆加速度可被映射到该车辆扭矩水平。另外，该车辆扭矩水平可被施加到该车辆的一个或多个车轮。

Description

用于电动车辆速度控制的系统和方法

技术领域

本公开涉及用于车辆的速度控制，并且更具体地，涉及车辆的自适应巡航控制系统中的改进的速度控制。

发明内容

本文公开的示例性方法为用于控制车辆的速度的方法。在一个示例性方法中，一种方法包括使用所述车辆的自主性控制模块，基于目标车辆跟随距离、目标车辆跟随速度或目标车辆速度中的至少一者来确定所期望的车辆加速度。所述方法还包括使用所述车辆的车辆动力学模块，将所确定的车辆加速度映射到包括车辆扭矩水平的车辆扭矩请求，以及施加所述车辆扭矩请求以生成用于所述车辆的一个或多个车轮的所述车辆扭矩水平。

在至少一些示例性方法中，一种用于控制车辆的速度的速度控制系统包括所述车辆的自主性控制处理电路模块，所述自主性控制处理电路模块被配置成基于目标车辆跟随距离、目标车辆跟随速度或目标车辆速度中的至少一者来确定目标车辆加速度。所述系统还包括所述车辆的车辆动力学处理电路模块。所述车辆动力学处理电路模块被配置成接收或检测所述目标车辆加速度，将所确定的车辆加速度映射到包括车辆扭矩水平的车辆扭矩请求，以及输出待施加到所述车辆的一个或多个车轮或生成用于所述车辆的一个或多个车轮的所述扭矩水平的车辆扭矩请求。

在一些示例性方法中，提供了一种在一种或多种类型的车辆中使用的模块化自主性控制模块。所述模块化自主性控制模块被配置成接收或检测一个或多个传感器输入，确定目标车辆跟随距离、目标车辆跟随速度或目标车辆速度中的至少一者，以及基于所述目标车辆跟随距离、目标车辆跟随速度或所述目标车辆速度中的至少一者来确定目标车辆加速度。所述模块化自主性控制模块还被配置成将所述目标车辆加速度输出到多种不同类型的车辆之一的车辆动力学模块。所述车辆动力学模块被定制或配置成针对所述车辆类型将所期望的车辆加速度转换成对应的扭矩输入以实现所期望的目标车辆加速度，并且所述模块化自主性控制模块不需要针对所述车辆类型定制。

附图说明

在结合附图考虑以下具体实施方式时，本公开的上述和其他特征结构、其性质和各种优点将更加显而易见，其中：

图1示出了根据本公开的一些实施方案的具有速度控制系统的例示性车辆的示意图；

图2示出了根据本公开的一些实施方案的具有多个马达的例示性车辆的系统图；

图3示出了根据本公开的一些实施方案的用于管理车轮扭矩的例示性系统的系统图；

图4示出了根据本公开的一些实施方案的具有自主性控制模块和车辆动力学模块的例示性速度控制系统的系统图；

图5示出了根据本公开的一些实施方案的可在由所期望的车辆加速度确定扭矩请求的例示性过程中采用的道路载荷力的曲线图；以及

图6示出了根据本公开的一些实施方案的用于控制车辆的速度的例示性过程的流程图。

具体实施方式

本公开通常涉及用于实现车辆的自适应巡航控制(ACC)或自主控制的车辆及其系统。通常，用于车辆速度(诸如自适应巡航或自主车辆)的控制系统需要对给定车辆架构进行校准，并且必须考虑车辆特定因素，诸如车辆重量、大小、引擎或马达电力等。因此，速度控制系统通常是车辆特定的，并且在车辆线上需要不同校准或甚至控制方法学。这在高级水平的车辆自主性(例如，2-5级自主性)中可能是特别的挑战，其中期望车辆复制人类驾驶者动力学。因此，本文的示例性说明通常涉及用于车辆的方法和系统，所述方法和系统有利于速度控制并降低对密集车辆特定校准的需要。更具体地，用于车辆速度控制系统的模块化方法可允许所述系统的至少一些模块被配置用于广泛范围的车辆架构或类别。

在一些示例中，模块化自主性控制模块可被广泛施加到各种车辆类型或配置，而不需要校准或车辆特定参数。相比之下，与自主性控制模块通信的车辆动力学模块可被定制或校准成车辆动力学模块被安装到其中的特定车辆的类型、配置、底盘、框架、重量等。所述模块化自主性控制模块可被配置成基于跟随距离(例如车辆与一个或多个其他车辆之间的距离)、跟随速度(例如车辆与一个或多个其他车辆之间的相对速度)、和/或与速度控制系统的操作相关联的目标或期望车辆速度来确定目标或期望车辆加速度。所述模块化自主性控制模块还被配置成将目标车辆加速度输出到车辆动力学模块，所述车辆动力学模块将目标加速度映射到指示车辆扭矩的量值或水平的扭矩请求，从而生成车辆扭矩水平以控制车辆的速度。因此，在示例性方法中，所述车辆动力学模块通常相对于特定车辆类型定制或校准，而所述模块化自主性控制模块不需要针对车辆类型定制，并且因此可广泛适用于其他车辆或车辆类型。

另外，可能与本文的补充示例相反或与本文的补充示例相反，一些先前的方法在使用车辆速度的电动车辆中采用速度控制。例如，车辆可基于实际车辆速度与车辆设定速度的偏差来调整马达或引擎的电力输出。相比之下，本文的示例性方法最初确定目标/期望加速度，并将目标/期望加速度映射到车辆的车轮的扭矩命令。

在随后的车辆的模块化速度控制的示例中，自主性控制模块和车辆动力学模块可通过扭矩请求或命令提供车辆的自适应巡航控制(ACC)或自主控制。可提供另外的模块，诸如电子稳定性程序(ESP)或控制机械/液压轮制动器的液压制动压力的制动系统模块。车辆动力学模块和制动系统/ESP模块可由此在没有直接驾驶者干预的情况下使车辆减速，诸如在ACC驾驶期间或当车辆处于自主控制的一个方面下时。如本文所使用的，自主控制包括控制至少车辆速度(例如，减慢以避开障碍物或将速度增加到期望/设定速度)或方向(例如，围绕其他车辆转向、转动等)或这两者，而不需要驾驶者干预。

不同模块(例如，自主性控制模块和车辆动力学模块)可以能够以物理方式或以其他方式分离以有利于在多个不同车辆中使用自主性控制模块。仅以举例的方式，自主性控制模块和车辆动力学模块可在同一物理处理器或单独物理处理器或与车辆相关联的存储器上提供、编程和/或执行。在另一示例中，自主性控制模块和车辆动力学模块作为单独软件模块存储在单个处理器或存储器上。

本文的示例通常涉及蓄电池电动车辆(例如，汽车、卡车、运动用途车辆、厢型车、大型厢型车和/或厢式送货车等)，尽管它们可被应用到任何车辆或用于车辆的动力系统(诸如气体、混合、柴油等)的情形中。然而，在速度控制系统的情形中，已知在蓄电池电动车辆中出现某些问题(即，车辆依赖于作为经由一个或多个电动马达施加的动力源存储在车辆处的电能)。更具体地，当电动车辆的能量存储系统处于高电荷状态时，能量存储系统可能难以吸收通过经由车辆的马达施加的再生制动生成的电荷。电动车辆的减速可通过三种机制实现：滑行(即，来自推进系统或控制器的零加速度请求)、经由马达的再生制动，和/或经由车辆的一个或多个车轮制动器施加的机械制动。通常，当能量存储高于指定的高电荷状态时，能量存储系统不具有在再生制动期间从推进系统吸收能量的能力。因此，当ACC系统请求减速时，如果能量存储系统高于指定的电荷状态，则电动推进系统无法利用再生制动来减速车辆。因此，本文的一些示例性说明还可使用系统限度输入，例如，再生制动的极限，以适当地对不同的车辆装置分配扭矩控制，以用于经由施加扭矩而使车辆减速。

现在参考图1，示出了在第二车辆102之后的例示性车辆100，这两者在相同方向上沿道路表面104行进。道路表面104可为道路、高速公路、轨道或任何其他表面。车辆100可采用如上所述的ACC或自主驾驶的各方面。因此，车辆100可包括可方便地检测车辆100附近的物体、车辆等的任何传感器或成像装置。仅以举例的方式，车辆100可包括雷达、相机、超声传感器以确定障碍物、车辆、道路边缘、映射等的存在。

车辆100可最初例如由车辆操作者或驾驶者提供设定速度。车辆100可根据需要控制车辆速度以避开道路表面104上的其他车辆例如车辆102的障碍物。例如，在以比车辆102更高的初始速度行进的车辆100接近车辆102时，车辆100可检测到车辆102的存在。车辆100的ACC或自主控制可减慢车辆，例如通过滑行，从而经由车辆的一个或多个电动马达引起再生制动，并/或将机械制动器施加到车辆的一个或多个车轮。因此，车辆100可自动减慢以维持在车辆102后面的期望跟随距离，或者维持相对于车辆102的期望跟随速度。

在另一示例中，车辆100可响应于道路表面104的特性而控制速度。例如，如图所示，表面104可为下坡，即由于重力，使得车辆100可在车辆100沿表面104行进时开始超过所期望的设定速度。因此，车辆100可通过实现车辆100的滑行、再生制动和/或机械制动器来降低速度。

在其他示例中，车辆100可在自主控制期间增加速度。例如，车辆102可增加速度，从而增加车辆102与车辆100之间的距离超过所期望的跟随距离。因此，车辆100可自动增加速度，例如，至所期望的设定速度、速度极限、或者直到车辆100达到在车辆102后面的期望跟随距离、或者直到车辆100达到相对于车辆102的期望跟随速度。

图2示出了根据本公开的一些实施方案的具有多个马达的例示性车辆200的系统图。为了说明，车辆200可以与图1的车辆100相同。出于说明的目的，车辆200是每个车轮具有一个马达的四轮车辆。可基于本文描述的实施方案确定和生成由一个或多个组件中的每个组件施加的扭矩水平。例如，马达组件201、202可生成顺时针的第一扭矩水平，并且马达组件203、204可生成逆时针的第二扭矩水平。更具体地，马达组件201、202、203和204可各自包括电动马达、齿轮箱(例如，减速齿轮组或带轮组)、(例如，如图所示，至车轮211至214中的一个车轮的)联轴器、辅助系统(例如，润滑油系统、冷却系统、电力电子系统)、任何其他合适的部件或它们的任何组合。如图所示，马达组件201至204中的每个马达组件经由联接件220联接到控制系统250，该联接件可包括电力引线、控制导线、传感器导线、通信总线、任何其他合适的联接件类型或它们的任何组合。控制系统250被示出为联接到蓄电池组260，尽管在一些示例中，控制系统250可结合一个或多个蓄电池组或以其他方式被配置成向马达组件201至204的电动马达提供电力(例如，电流)。

控制系统250可被配置成针对马达组件201至204中的每个马达组件生成扭矩命令，其中命令可指示一个或多个车辆扭矩水平，并且其中每个车辆扭矩水平可指示马达组件201至204中的每个马达组件的扭矩水平。在一些实施方案中，控制系统250为马达组件201至204中的每个马达组件生成控制信号。控制信号可包括消息、电流值、脉宽调制(PWM)值、任何其他合适的值、指示期望操作的任何其他信息或它们的任何组合。例如，控制系统250可包括速度控制器(例如，比例积分微分(PID)反馈控制器)、扭矩控制器、电流控制器(例如，每个马达的每个马达相位)、位置控制器、任何其他合适的控制器或它们的任何组合。此外，控制系统250可包括诸如上文相对于车辆200及其部件(例如，马达组件201至204、车辆转向等)描述的自适应巡航控制、半自主控制或完全自主控制能力。

现在转向图3，根据本公开的一些实施方案的用于管理车轮扭矩的例示性系统300的系统图。为了说明，系统300可以被实现为图2的控制系统250或其一部分，用于控制车辆(例如，图1的车辆100或图2的车辆200)的电动马达。如图所示，系统300包括控制电路320、操作者输入接口310、参考信息315、马达驱动器350和电动马达360。

如图所示，控制电路320包括处理器321、存储器322、通信(COMM)接口323、传感器接口324、确定模块325、计划生成器326和信号发生器327。处理器321可包括任何合适的处理设备，诸如具有单核或双核的中央处理单元、总线、逻辑电路、集成电路、数字信号处理器、图形处理器、用于读取和执行计算机指令的任何其他合适的部件或它们的任何组合。存储器322可包括任何合适的存储装置，诸如例如易失性存储器、非易失性存储器、可移除存储装置、固态存储装置、光学装置、磁装置、用于存储和调用信息的任何其他合适的部件或它们的任何组合。COMM接口323可包括电端子、电平移位器、通信模块、连接器、电缆、天线、用于发送和接收信息的任何其他合适的部件或它们的任何组合。例如，COMM接口323可包括以太网接口、Wi-Fi接口、光学接口、任何其他合适的有线或无线接口或它们的任何组合。传感器接口324可包括电源、模数转换器、数模转换器、信号处理设备、信号调节设备、连接器、电端子、用于管理往返于传感器的信号的任何其他合适的部件或它们的任何组合。例如，传感器接口324可被配置成与电流传感器、位置传感器(例如，联接到马达轴或齿轮轴的旋转编码器)、温度传感器、电压传感器、加速度计(例如，振动传感器)、任何其他合适的传感器或它们的任何组合进行通信。确定模块325被配置成确定是修改扭矩命令还是应用恒定扭矩命令。计划生成器326可在硬件、软件或它们的组合中实现，以作为值的序列生成扭矩计划(例如，如果确定模块325确定生成非恒定的或以其他方式修改的扭矩计划)。信号发生器327被配置成将指示由计划生成器326生成的扭矩计划的控制信号发送到马达驱动器350、马达控制器、任何其他合适的处理设备或通信接口或它们的任何组合。例如，信号发生器327可将扭矩计划的值转换成电压、位、消息或用于发送到(例如，信号接口351的)接收器的任何其他合适的数据。信号发生器327可生成例如电信号、(例如，经由包括无线电、可见光或红外光的任何合适波长的光子)生成电磁信号、任何其他合适的信号或它们的任何组合。

参考信息315可包括对于车辆300方便的任何信息。仅以举例的方式，参考信息315可包括与确定车辆的期望加速度或加速度-扭矩映射有关的信息，例如，如下文进一步详细地描述的。另外，参考信息315可包括参考操作范围、扭矩极限、温度极限、设备信息、操作者信息、阈值或极限值、基线扭矩计划、扭矩命令修改(例如，调制)、扭矩函数(例如，或其参数)、任何其他合适的参考信息或它们的任何组合。

如图所示，马达驱动器350包括信号接口351、电力电子器件352和传感器接口353。信号接口351被配置成从控制电路320接收控制信号。例如，信号接口351可包括电端子、放大器、滤波器、信号调节器、电平移位器、模数转换器、天线、电缆、任何其他合适的硬件或软件部件或它们的任何组合。例如，控制信号可包括PWM信号、脉冲密度调制(PDM)信号、模拟信号、方波、调制载波信号、任何其他合适的信号或它们的任何组合。在另一示例中，控制信号可使用有线接口、无线接口、光学接口、任何其他合适的接口或它们的任何组合来发送。电力电子器件352可包括IGBT、MOSFET、开关、二极管、任何其他合适的部件或它们的任何组合。例如，在一些实施方案中，电力电子器件352包括(例如，电布置在DC总线之间的)一个或多个H桥电路或(例如，具有三角形Y形或星形中性连接的)半桥电路。传感器接口353可以包括一个或多个传感器、电源、用于接收和处理传感器信号的接口、任何其他合适的部件或它们的任何组合。例如，传感器接口353可包括电流传感器(例如，DC总线电流、马达相位电流)、温度传感器(例如，指示开关或其他载流设备的温度)、电压传感器、速度传感器(例如，联接到一个或多个电动马达360)、用于感测任何合适参数的任何其他合适的传感器或它们的任何组合。

电动马达360包括一个或多个电动马达，每个电动马达包括马达绕组361和任选的马达冷却装置362。例如，在一些实施方案中，一个或多个电动马达360中的每个电动马达包括对应于相应马达的一个或多个相位的马达绕组361。为了说明，电动马达360可包括三相马达、四相马达、DC马达、开关磁阻马达、具有任何合适换向的任何其他合适的马达或它们的任何组合。马达冷却装置362可包括例如冷却夹套、具有用于冷却剂的通道的壳体、冷却翅片、任何其他合适的部件或它们的任何组合。为了说明，具有泵和贮存器的冷却系统可联接到马达冷却装置362以保持、降低或以其他方式控制电动马达360的温度。

在例示性示例中，车辆可包括系统300，该系统包括控制电路320、马达驱动器350和电动马达360。参考信息315可被包括在存储器322中，或者可经由COMM接口323(例如，经由有线或无线接口)从外部源检索。车辆可包括充当操作者输入接口310的踏板、速度控制按钮或其他接口等，以提供操作者请求。例如，操作者请求可包括设定速度或目标/期望车辆速度。

现在转向图4，示出了用于控制车辆速度的例示性控制电路400。在一个示例中，控制电路可被实现为控制电路320或其一部分，以用于控制车辆(例如，图1的车辆100或图2的车辆200)的电动马达。

控制电路400可包括多个模块，所述多个模块能够以物理方式或经由不同的软件模块分离，如上所述，这仅作为示例。控制电路400包括自主性控制模块(ACM)402，所述自主性控制模块被配置成例如基于目标或设定速度、距车辆的跟随距离、或距检测到的障碍物的距离来确定车辆的目标加速度。设定速度、跟随距离、检测到的障碍物等可例如从一个或多个车辆速度传感器和/或用于检测车辆或障碍物的传感器诸如雷达、相机等基于对自主性控制模块402的输入来确定，如下文进一步论述的。例如，自主性控制模块402可包括具有参考速度或距离以及作为输入的目标速度或距离的速度控制器401，如图4所示。参考速度或距离可为由例如车辆100的传感器测量的速度或距离。例如，参考速度或距离可为车辆100的当前速度、距跟随车辆102的距离、或相对于车辆102的跟随速度。目标速度可为设定速度、跟随距离或跟随速度。自主性控制模块402可与车辆动力学模块(VDM)404通信，所述车辆动力学模块通常映射或转换目标加速度，所述目标加速度可接收作为从自主性控制模块402至扭矩请求的输入。车辆动力学模块404可将扭矩命令作为输出提供给车辆的驱动单元410。车辆的驱动单元410可包括电动马达驱动单元，例如，如上所述的马达驱动器350和/或马达360。车辆的制动系统可包括一个或多个制动系统模块。在图4所示的示例中，提供了第一制动系统模块406和第二制动系统模块408。第一制动系统模块406通常可控制向车辆施加制动扭矩。在一个示例中，第一制动系统模块406为例如车辆100的电子稳定性程序(ESP)模块。可在第一制动系统模块406处接收由车辆动力学模块404生成的制动扭矩命令，并且使用目标压力映射420将该制动扭矩命令转换成主缸压力(MCP)命令。因此，目标压力映射420可由从车辆动力学模块404接收到的制动扭矩命令来确定所期望的制动压力。MCP命令可由第一制动系统模块406提供给第二制动系统模块408，所述第二制动系统模块进而使用压力至冲程的映射422将该MCP命令转换成主缸冲程。在一个示例中，第二制动系统模块408为例如用于车辆100的机电制动助推器或制动主缸压力(MCP)控制器的制动助推器控制模块。例如，经由第一制动系统模块406，制动系统可向车辆动力学模块404提供干预或标记，例如作为电子稳定性控制功能的一部分。例如，可例如在抗锁定制动或稳定性控制功能激活时设定抗锁定制动或稳定性控制标记，这可由车辆动力学模块404在开发扭矩命令或请求中考虑。在另一示例中，牵引扭矩或再生扭矩极限可由第一制动系统模块406设定，所述第一制动系统模块可干预或限制车辆动力学模块404的扭矩请求或命令。

自主性控制模块402可实现车辆的ACC或自主控制的各方面，诸如自主地控制车辆速度。仅作为示例，自主性控制模块402可响应于检测到车辆100接近另一车辆102或者响应于归因于道路表面104的下坡的车辆100增加速度而减慢车辆100。自主性控制模块402可与向自主性控制模块402提供输入的车辆传感器例如车轮速度传感器、雷达、相机、超声传感器等通信，其中自主性控制模块402使用这些输入来确定响应于检测到的物体或车辆而改变车辆速度例如使车辆加速或减速的需要。自主性控制模块402还可经由可直接提供给第一制动系统模块406的主动紧急制动(AEB)标记来启动紧急制动。例如，如果自主性控制模块402确定障碍物靠近车辆并且紧急制动是授权的，则将AEB标记发送到第一制动系统模块406以启动即时紧急制动。也可将AEB标记提供给车辆动力学模块404，所述车辆动力学模块可做出响应以启动任何其他适当动作，例如经由再生制动施加另外的负扭矩等。

车辆动力学模块404通常可将例如从自主性控制模块402接收到的目标加速度转换成扭矩请求。如图4中的示例所示，车辆动力学模块404包括系统极限模块412、目标扭矩映射414、扭矩成形模块416和车轮扭矩分布模块418，它们中的每者可用于生成用于车辆车轮和/或驱动单元的适当扭矩命令。

对系统极限模块412的输入可包括蓄电池极限或逆变器极限。蓄电池极限信息和/或逆变器极限信息可例如从蓄电池组260接收，由此指示蓄电池组260的限度，该限度可影响由车辆动力学模块404生成的扭矩请求。例如，如果蓄电池组260处于经由驱动单元410防止或限制实现再生制动的相对高的电荷状态，则系统极限模块412接收该信息并且可确定再生制动扭矩的适用极限，如下文将进一步论述的。

目标扭矩映射414通常可将从自主控制模块402接收到的目标加速度转换成用于车轮的扭矩命令。在一些情况下，这可为被施加到驱动单元410的正扭矩请求，例如，当自主控制模块402确定车辆应该加速时。在其他情况下，扭矩请求可为负扭矩，例如，当自主控制模块402确定车辆应该降低速度或停止时。

扭矩成形模块416可用于将扭矩命令引导到不同的车辆组件，例如，引导到驱动单元410和/或车辆车轮的机械制动器。在一个例示性示例中，车辆100沿表面104前进，并且自主控制模块402确定需要负加速度来抵消或降低车辆100由于沿表面104的负坡的重力而增加速度的程度。车辆动力学模块404可使用车辆特性，例如车辆重量，以确定应该施加以实现目标负加速度的负再生制动扭矩的量值。可从车辆传感器或系统确定影响再生制动扭矩的确定的因素。仅作为示例，可由车辆的空气悬挂系统的一个或多个元件中的空气压力来确定车辆重量，这因为空气压力可用于确定每个车辆车轮/轮胎处的法向力。(例如，如可提供于车辆的空气袋和/或稳定性控制器中的)车辆的坡度传感器可确定车辆横穿的地表面的坡度，并且在一些示例中，车辆可优化增添(即，如果下山的话)或减去(即，如果上山的话)所需的加速度。车辆动力学模块404还可使用例如车辆状况的查找表来确定适当的扭矩。在此示例中，车辆动力学模块404可确定需要一定负制动扭矩量值，例如，2500牛顿-米(Nm)。系统极限模块412指示由于蓄电池组260的状况(诸如相对高的电荷状态或蓄电池温度)，可获得相对低的再生扭矩量值，例如，500Nm。因此，车辆动力学模块404确定另外的负扭矩必须由车辆的机械/液压制动器来施加，以获得所需的负扭矩量值(即，总共2500Nm)。因此，扭矩成形模块416可向第一制动系统模块406提供2000Nm的制动扭矩命令。扭矩成形模块416还可确定施加随时间的扭矩，例如，以斜升或斜降施加扭矩，由此防止车辆的突然加速/减速。仅作为一个示例，例如，当相关跟随距离相对大或者跟随速度或误差非常小时，可使用相对逐渐改变的扭矩，从而允许随着距离减小或跟随速度增加而改变量值的增加。

如上所述，自主控制模块402可确定用于开发扭矩命令的目标加速度。在至少一些示例性方法中，可至少部分地基于车辆速度来确定目标加速度。例如，由于增加的空气动力学效应、道路载荷等，以相对高的速度行进的车辆可能需要比较大的扭矩命令来增加或减小加速度。

现在转向图5，将进一步详细地描述确定目标车辆加速或减速的示例性方法。更具体地，图5示出了总道路载荷相对于车辆速度的曲线图。所考虑的因素可包括(仅作为示例)空气动力学阻力和滚动阻力。一些因素可将道路载荷影响为常数，例如滚动阻力，并且因此不会随车辆速度而改变。其他因素可将道路载荷影响为常数乘以速率或速率的平方，诸如空气动力学阻力。

在图5所示的示例中，可部分地由滑行测试来确定目标加速度以生成作为车辆速度的函数起作用的电阻。作为操作假设，可使用车辆速度由一起求和的多个因素来确定道路载荷。通常不必确定特定车辆的特定因素，例如，空气动力学阻力、滚动阻力、质量等。相反，与影响车辆道路载荷的车辆速度(v)有关的所有因素可归结为公式：

总道路载荷＝A+Bv+Cv² (1)

此外，车辆动力学可被建模为：

其中：A＝滚动阻力

B＝传动系统损耗

C＝空气动力学阻力；以及

M＝车辆质量

因此，车辆的滑行测试通常可确定前述公式中的因素A、B、C和M，并且不需要提前校准所述因素。在一些示例中，滚动阻力值(A)可基于轮胎/车轮特性获得并且因此提前已知，传动系统损耗(B)是测量值或添加的lump sum模型，并且空气动力学阻力(C)与空气动力学损耗有关，所述空气动力学损耗为车辆的阻力系数(Cd)和正面区域的函数。此外，如上所述，可由车辆传感器或系统确定车辆质量(M)或重量。因此，如上所述，模块化自主性控制模块诸如自主性控制模块402可有利于确定适当的加速度和/或对应的扭矩水平，而没有车辆特定的因素，诸如车辆质量、滚动阻力、空气动力学阻力、配置等。因此，自主性控制模块402可安装到具有不同特性的车辆中，而不需要进行特定于不同特性的校准。仅以举例的方式，具有不同滚动阻力、质量、空气动力学阻力或车辆类型(例如，运动用途车辆(SUV)、皮卡车、手推车、轿车等)的车辆可使用被复制和安装到每个车辆的相同自主性控制模块402。

现在转向图6，根据本公开的一些实施方案进一步详细地描述了用于控制速度的例示性过程600的流程图。为了说明，在一些实施方案中，过程600可使用图3的系统300和/或图4的控制电路来实现。

过程600可在框605处开始，在此处可确定目标车辆加速度。例如，如上文所论述，自主性控制模块402车辆100可确定目标车辆加速度。自主控制模块402可基于目标车辆跟随距离、目标车辆跟随速度或目标车辆速度中的至少一者来确定目标车辆加速度。在一些示例性方法中，自主控制模块402例如通过控制车辆速度和车辆方向中的一者或两者来实现车辆100的自主控制。自主控制模块402因此可自主地实现车辆速度改变，例如，致使车辆减慢、停止或加速。此外，自主控制模块402可例如通过使车辆围绕道路曲线或围绕车辆或障碍物转向来实现车辆方向的改变。

前进到框610，可使用车辆的车辆动力学模块将所确定的车辆加速度(即框605)映射到指示车辆扭矩水平的车辆扭矩请求。在一些示例性方法中，基于车辆速度来将所确定的车辆加速度映射到指示车辆扭矩水平的车辆扭矩请求。例如，过程600可包括用于确定车辆的一个或多个速度的指令，其中基于车辆的一个或多个确定速度将所确定的车辆加速度映射到扭矩水平。例如，如上文所论述，可由多个常数来确定车辆加速度，每个常数乘以相应的车辆速度项以确定多个乘积，如上文公式(1)。因此，可将通过添加乘积的总和而确定的目标加速度映射到扭矩请求。以此方式，基于车辆速度来确定扭矩请求。过程600然后可前进到框615。

在框615处，可将车辆扭矩请求施加到车辆的一个或多个车轮。例如，如上文所论述，施加车辆扭矩请求可包括向驱动单元提供正扭矩命令，例如，以使车辆100加速。在另一示例中，可使用驱动单元410通过车辆的再生制动来实现负扭矩命令。在又一示例中，负扭矩请求可通过车辆100的机械制动器来实现，例如，至车辆的再生制动不足以充分地降低车辆速度的程度。

在一些示例中，可能优选的是在由轮制动器(例如，盘式制动器、鼓式制动器等)施加的机械/液压制动内对再生制动优先化。因此，在这些示例中，扭矩成形模块416通常可经由将牵引扭矩命令发送到驱动单元410至获得再生制动的程度来采用再生制动。如果单独的再生制动不足以实现整个扭矩命令，则扭矩成形模块416可另外将制动扭矩命令发送到第一制动系统模块406的目标压力映射420。因此，在一些示例中，扭矩成形模块416可将从目标扭矩映射414接收到的扭矩请求与车辆的蓄电池系统(例如，蓄电池组260)的当前再生扭矩能力进行比较。在确定车辆扭矩请求小于当前再生扭矩能力的情况下，可以(仅)再生扭矩经由车辆的一个或多个电动马达施加车辆扭矩请求。另选地，如果扭矩成形模块416确定车辆扭矩请求大于当前再生扭矩能力，则可以一个或多个机械车轮制动器施加车辆扭矩请求至车辆扭矩请求超过当前再生扭矩能力的程度。此外，在一些情况下，可经由再生扭矩制动和机械制动两者来施加车辆扭矩请求，例如当车辆扭矩请求超过车辆蓄电池系统的当前再生扭矩能力时，但是当前再生扭矩能力大于零。

扭矩成形模块416还可调整施加随时间(诸如时间段或时间窗口内)的车辆扭矩以达到车辆扭矩请求，例如通过逐渐增加或减小所施加的正扭矩或负扭矩的量值，以通常减小车辆占用人感知到的施加扭矩改变的程度。另外，可例如通过车轮扭矩分配模块418来在车辆100的车轮和/或马达之间划分扭矩请求。在另一示例中，过程600可包括确定达到本文所述的目标加速度的时间段，其中施加车辆扭矩水平可包括调整该时间段内的车辆扭矩水平以达到车辆的一个或多个车轮中的每个车轮在变化地形上的目标车辆扭矩水平，由此达到目标加速度。

过程600还可实现相对于车辆加速度的闭环控制。例如，前进到框620，过程600可查询车辆的实际加速度是否等于所确定的或目标/期望车辆加速度。例如，自主控制模块402可将车辆100的实际加速度与由车辆确定的目标加速度进行比较。

在实际加速度不同于目标加速度的情况下，过程600可前进到框625，在此处可调整加速度至扭矩的映射。例如，自主控制模块402和/或车辆动力学模块404可从加速度修改扭矩请求的映射。例如，可基于比较结果来调整与目标加速度的确定相关联的常数，例如，以增加或减小速度控制的响应性。另选地或另外，可改变车辆动力学模块404处加速度至扭矩的映射以调整车辆的响应。此外，任何数学计算结果的任何响应过滤或修改处于计算车辆扭矩中，并且就此而言，随后将扭矩请求划分给车辆的另外马达或车轮可具有类似的效果，无论是否在自主性控制模块402或车辆动力学模块404中。在任何情况下，自主性控制模块402是“标准化的”，同时允许修改计算结果以调整可能期望的性能或感觉。过程600然后可退回到框605，以再次确定目标加速度。在另一示例中，经调整的映射可基于实际加速度与目标加速度之间的比较结果来指示第二车辆扭矩水平，在此处第二扭矩水平不同于在框610和615处确定的第一车辆扭矩水平。可将第二车辆扭矩水平施加到车辆的车轮中的一个或多个车轮上，这可能考虑变化地形，例如，沙地、泥泞的道路、多岩石的小路以及其他可能性。

另选地，如果在框620处所确定的实际加速度等于目标加速度，则无需对加速度至扭矩的映射进行修改，并且过程600可退回到框605。

在过程600和车辆100中例示的前述模块化方法通常有利于车辆100的系统(例如，处理电路400的自主性控制模块402)在各种不同车辆中的使用，而不需要针对不同车辆特性进行重新校准。尽管处理电路400不是针对其所安装的车辆的特定类型或配置而定制的，但是由于加速度确定的自调整特性(例如，调整被施加到车辆速度项的常数)以及由不同的车辆动力学模块提供的加速度至扭矩的车辆特定映射，该处理电路也适当地响应不同的状况。

上述说明包括根据本公开的示例性实施方案。提供这些示例仅是出于说明的目的，而不是出于限制的目的。应当理解，本公开可以与本文明确描述和示出的那些不同的形式实现，并且本领域的普通技术人员可实现符合以下权利要求的各种修改、优化和变型。

Claims (20)

1.一种用于控制车辆的速度的速度控制系统，所述系统包括：

所述车辆的自主性控制处理电路模块，所述自主性控制处理电路模块被配置成基于目标车辆跟随距离、目标车辆跟随速度或目标车辆速度中的至少一者来确定目标车辆加速度；和

所述车辆的车辆动力学处理电路模块，其被配置成：

检测所述目标车辆加速度；

将所确定的车辆加速度映射到车辆扭矩水平；以及

输出待施加到所述车辆的一个或多个车轮的所述车辆扭矩水平。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述车辆动力学模块被配置成基于车辆速度来将所确定的车辆加速度映射到所述车辆扭矩水平。

3.根据权利要求2所述的系统，其中所述车辆动力学模块被配置成通过以下来将所确定的车辆加速度映射到所述车辆扭矩水平：确定多个常数，将所述多个常数中的每个常数乘以相应的车辆速度项以确定多个乘积，以及添加所述乘积的总和。

4.根据权利要求3所述的系统，其中所述多个常数由所述车辆的至少滑行来确定。

5.根据权利要求3所述的系统，其中所述乘积的总和将所述车辆的道路载荷表示为车辆速度的函数。

6.根据权利要求1所述的系统，其中所述车辆动力学模块被配置成通过调整随时间的车辆扭矩来施加所述车辆扭矩水平，以达到所述目标车辆跟随距离、所述目标跟随速度或所述目标车辆速度中的一者。

7.根据权利要求1所述的系统，其中所述自主性控制模块被配置成：将所述车辆的实际加速度与所确定的车辆加速度进行比较；以及基于比较结果来调整所述映射。

8.根据权利要求1所述的系统，其中所述自主性控制模块被配置成：基于从操作者输入接口接收到的分别指示所述目标车辆跟随距离、所述目标车辆跟随速度或所述目标车辆速度的输入来确定所述目标车辆跟随距离、所述目标车辆跟随速度或所述目标车辆速度中的一者。

9.根据权利要求1所述的系统，还包括与所述自主性控制模块通信的传感器，所述传感器被配置成感测车辆速度、跟随速度或车辆跟随距离中的至少一者。

10.一种在一种或多种类型的车辆中使用的自主性控制模块，其中所述模块化自主性控制模块被配置成：

检测一个或多个传感器输入；

至少基于所述一个或多个传感器输入来确定目标车辆跟随距离、目标车辆跟随速度或目标车辆速度中的至少一者；

基于所述目标车辆跟随距离、所述目标车辆跟随速度或所述目标车辆速度中的至少一者来确定目标车辆加速度；以及

将所述目标车辆加速度输出到用于一种或多种类型的车辆的车辆动力学模块，其中所述车辆动力学模块被配置成针对所述一种或多种类型的车辆将所期望的车辆加速度转换成对应的扭矩请求以实现所期望的车辆加速度，并且其中所述模块化自主性控制模块不是针对所述车辆类型定制的。

11.一种控制车辆的速度的方法，所述方法包括：

使用所述车辆的自主性控制模块，基于对所述自主性控制模块的输入来确定目标车辆加速度，所述输入包括目标车辆跟随距离、目标车辆跟随速度或目标车辆速度中的至少一者；

使用所述车辆的车辆动力学模块，基于车辆动力学模块输入将所确定的车辆加速度映射到车辆扭矩水平，所述车辆动力学模块输入包括至少所确定的车辆加速度；以及

将所述扭矩水平施加到所述车辆的一个或多个车轮。

12.根据权利要求11所述的方法，还包括：

确定所述车辆的一个或多个速度，其中基于所述车辆的一个或多个确定速度将所确定的车辆加速度映射到所述扭矩水平。

13.根据权利要求12所述的方法，其中将所确定的车辆加速度映射到所述车辆扭矩水平包括：

确定多个常数；

将所述多个常数中的每个常数乘以相应的车辆速度项以确定多个乘积；以及

添加所述乘积的总和。

14.根据权利要求13所述的方法，其中所述多个常数由所述车辆的至少滑行来确定，并且其中所述乘积的总和将所述车辆的道路载荷表示为车辆速度的函数。

15.根据权利要求11所述的方法，还包括：

使用所述自主性控制模块确定所述目标车辆速度或目标车辆方向中的至少一者；以及

使用所述自主性控制模块自主地实现车辆速度改变或车辆方向改变中的至少一者。

16.根据权利要求11所述的方法，还包括：

确定达到所述目标加速度的时间段，并且其中施加所述车辆扭矩水平包括调整所述时间段内的所述车辆扭矩水平以达到所述车辆的一个或多个车轮中的每个车轮的目标车辆扭矩水平。

17.根据权利要求11所述的方法，还包括：

将所述车辆的实际加速度与所确定的车辆加速度进行比较；以及

基于比较结果来调整所述映射，其中经调整的映射至少基于与所述实际加速度和所述目标加速度的比较结果来指示第二车辆扭矩水平；以及

将所述第二车辆扭矩水平施加到所述车辆的所述一个或多个车轮。

18.根据权利要求11所述的方法，还包括：

确定所述车辆扭矩水平是包括所述车辆的蓄电池系统的当前再生扭矩的制动扭矩；以及

响应于确定所述车辆扭矩水平小于所述当前再生扭矩而以所述当前再生扭矩经由所述车辆的一个或多个电动马达施加所述车辆扭矩水平，其中所述一个或多个电动马达中的每个电动马达独立地控制所述车辆的所述一个或多个车轮。

19.根据权利要求11所述的方法，还包括：

确定所述车辆扭矩水平是大于所述车辆的蓄电池系统的当前再生扭矩的制动扭矩；以及

响应于确定所述车辆扭矩水平大于当前再生扭矩能力而以一个或多个机械车轮制动器施加所述车辆扭矩水平至所述车辆扭矩水平超过所述当前再生扭矩的程度。

20.根据权利要求11所述的方法，其中将所述车辆扭矩水平施加到所述车辆的一个或多个车轮包括当所述车辆扭矩水平超过所述车辆蓄电池系统的当前再生扭矩时施加再生扭矩制动和机械制动。

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