CN116061920A - 具有多个推进致动器的车辆动力系系统的意外的横向运动的缓解 - Google Patents

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Abstract

一种方法缓解具有动力系系统的机动车辆的意外的横向运动（ULM）事件，该动力系系统具有多个推进致动器。该方法可以记录在计算机可读存储介质上并由处理器执行，该方法包括经由机动车辆的电子控制器将ULM事件开始时的当前动态操作区域识别为线性或非线性操作区域。横向运动包括机动车辆的横向加速度和/或横向横摆。该方法还包括确定横向运动是否超过特定操作区域的校准的横向动态极限，以及根据ULM事件发生在非线性操作区域还是线性操作区域，以不同的方式执行动力系控制动作。动力系控制动作包括改变推进致动器中至少一个的动态速度状态。

Description

具有多个推进致动器的车辆动力系系统的意外的横向运动的缓解
技术领域
本发明涉及具有多个推进致动器的车辆动力系系统的意外的横向运动的缓解。
背景技术
机动车辆和其他移动平台配备有动力系系统，动力系系统具有一个或多个推进致动器。汽车特别地通常由内燃机提供功率，燃烧产生的发动机输出扭矩最终经由行星变速器或齿轮箱递送到机动车辆的一个或多个道路车轮。相比之下，混合动力电动车辆选择性地利用由一个或多个电力牵引马达供应的马达输出扭矩，取决于当前动力系操作模式，单独供应马达输出扭矩或与发动机输出扭矩组合供应马达输出扭矩。电池电动车辆，在本领域中也称为全电动车辆，利用一个或多个牵引马达作为推进致动器，但放弃使用发动机及其相关联的质量和车载燃料供应。无论存在还是不存在其他推进致动器，采用一个或多个牵引马达用于车辆推进的车辆动力系系统在本文中和在一般技术中被认为是“电气化的”。
在机动车辆的操作期间，安装在机动车辆的各个道路车轮上的轮胎被期望在典型的驾驶条件下与相对的路面保持直接滚动接触。为此，动力系控制系统可以依赖于车辆动力学模型和传感器输入范围来识别准许机动车辆操作的操作区域。这种车辆动力学模型考虑了各种推进致动器的具体质量、尺寸、重量分布和配置，以实时确定一组给定的控制输入和状态值将如何可能影响车辆的输出状态。
这种正在进行的分析的一部分可能包括参考轮胎模型，该轮胎模型继而被用于将轮胎与路面之间的相互作用转化为对应的值，如轮轴力和力矩、轮胎滑移率和轮胎滑移角。因此，车辆动力学模型被用于确定机动车辆当前是否在线性操作区域中操作，在这种情况下，车辆在期望的稳态条件下操作表示最佳车辆稳定性和控制，或者车辆动力学模型被用于确定机动车辆是否已经反而过渡到不好明确限定的非线性操作区域。
发明内容
本公开涉及在意外的横向运动（ULM）事件期间对机动车辆的动态控制。特别地，下面描述的方法和相关联的基于硬件的系统涉及具有多个推进扭矩源（以下称为推进致动器）的电气化动力系系统的实时控制。在不同的代表性实施例中，推进致动器包括在电气化动力系系统的混合动力电动配置中的内燃机和一个或多个电力牵引马达，或在代表性全电力配置中的多个牵引马达。
在本公开的范围内，横向运动，无论是作为横向加速度、横向横摆角速度、还是两者，可能被车载动力系控制模块或其他常驻控制器错误地命令，就这个意义而言ULM事件是“意外的（unintended）”。本文所解决的ULM事件的主要因素或根本原因是有故障的推进致动器，因此常驻控制器在软件中被编程并在硬件中被配备（“配置”）以经由缓解动力系统控制动作来处理有故障的推进致动器的可能性，如下文详细描述的。
为此，本文公开了一种用于自动缓解具有动力系系统的机动车辆的ULM事件的方法，该动力系系统具有多个推进致动器，例如发动机和一个或多个电力牵引马达，其中每个推进致动器被配置为提供对应的输出扭矩，以便经由一组道路车轮推进机动车辆。根据示例性实施例的方法包括经由机动车辆的电子控制器识别机动车辆的当前动态操作区域。此动作发生在ULM事件开始时。在本公开的范围内的当前动态操作区域是线性或非线性的，即，在参考经校准的车辆动力学模型（VDM）确定的稳定性极限的背景下，如本领域中所理解的。如上文所指出的，在ULM事件期间发生的机动车辆的横向运动可以包括机动车辆的横向加速度和/或横向横摆角速度。
该特定实施例中的方法包括经由电子控制器确定横向运动是否超过所识别的当前动态操作区域的校准的横向动态极限。作为该方法的一部分，电子控制器执行适合于缓解ULM事件的动力系控制动作，其中当机动车辆在非线性操作区域中操作时发生ULM事件时，电子控制器以第一方式执行控制动作，而当ULM事件在线性操作区域期间发生时，电子控制器以不同的第二方式执行控制动作。本文所设想的动力系控制动作包括改变推进致动器中至少一个的动态输出状态，例如减小其输出扭矩和/或速度，其中“减小”在极端情况下涵盖当情况许可时关掉（多个）推进致动器或使其断电的可能性。
本文所设想的第一种干预方式基本上或完全禁用机动车辆的推进能力，在此上下文中“基本上”允许有限的扭矩能力，例如，一组集合的推进致动器的总扭矩能力的10-20%或更少，这可能足以执行“跛行回家”模式，使操作者能够到达适当的停车目的地或维护设施。第二种方式本质上是渐进的，允许控制器在禁用机动车辆的推进能力之前，首先尝试将机动车辆恢复到横向动态极限内的操作。
本文公开的方法可以包括通过测量机动车辆的横向加速度和/或横向横摆角速度来检测ULM事件的开始。确定横向运动是否超过校准的横向动态极限可以包括将横向运动与存储在电子控制器存储器中的一个或多个查找表进行比较。
将机动车辆的横向运动与（多个）查找表进行比较可以包括将机动车辆的道路车轮的横向轮胎力和轮胎滑移角与校准的稳定性阈值进行比较，这种稳定性阈值可能存储在一个或多个查找表中，即，存储在有形的计算机可读存储介质上。
在一些实施例中，机动车辆包括方向盘和转向角传感器，转向角传感器配置成测量方向盘的转向角。转向角传感器输出电子信号，例如电压信号，其进而表示所测量的转向角。在这种情况下，该方法可以包括经由转向角传感器测量转向角，然后将转向角信号发送到控制器。确定动态操作区域可以包括经由电子控制器处理转向角信号。
在本公开的一些方面，动力系控制动作包括当在线性操作区域期间发生ULM事件时，经由电子控制器完全禁用机动车辆的推进能力。例如，可以命令各种推进致动器在预定的关闭持续时间内关断，从而暂时使机动车辆不能移动。执行动力系控制动作还可以包括当ULM事件在非线性操作区域期间发生时执行第一控制动作，其中第一控制动作可能包括减少多个推进致动器中的至少一个但少于所有推进致动器的相应推进能力，使得机动车辆作为一个整体的推进能力在很大程度上保持完好，例如，在ULM事件期间不执行该方法的情况下动力系系统的扭矩能力的至少50%。第一控制动作可以替代地包括执行扭矩矢量控制（torque vectoring）操作，其中电子控制器修改来自多个推进致动器中的至少一个的相对扭矩贡献，而不必关掉推进致动器中的任何一个。
该方法还可以包括当第一控制动作没有导致机动车辆在预定响应持续时间内返回到校准的横向动态极限内时，在非线性操作区域期间执行第二控制动作。第二控制动作可以包括以与控制器在ULM事件期间在线性操作区域中所采取的控制动作类似的方式完全禁用机动车辆的推进能力。
本文还公开了一种用于机动车辆的动力系系统。在本公开的一个方面，该动力系系统包括布置在一个或多个驱动轮轴上的多个推进致动器，每个推进致动器被配置为将对应的输出扭矩递送到特定的驱动轮轴。与多个推进致动器通信的电子控制器被配置为经由指令的执行而缓解机动车辆的ULM事件，指令的执行导致电子控制器执行上述总结的方法。
在一些实施方式中，实现该方法的指令可以被记录在非有形计算机可读存储介质上，使得由电子控制器的处理器执行指令使电子控制器执行本方法。例如，指令的执行可使电子控制器在上述ULM事件开始时识别机动车辆的当前动态操作区域，其中当前动态操作区域是线性操作区域或非线性操作区域。
指令的执行同样使电子控制器确定机动车辆的横向运动是否超过当前动态操作区域的校准的横向动态极限。此外，指令的执行使得电子控制器执行动力系控制动作以缓解ULM事件，包括当ULM事件发生在线性操作区域中时基本上或完全禁用机动车辆的推进能力。在非线性操作区域中，控制器可以执行渐进控制响应，即，在完全禁用机动车辆的推进能力之前，首先在一段时间尝试使机动车辆回到其限定的横向动态极限内。在两者中的任一种情况下，动力系控制动作改变多个推进致动器中的至少一个的动态输出状态，即，其扭矩和/或速度。
本发明提供如下技术方案：
1. 一种用于缓解具有动力系系统的机动车辆的意外的横向运动（ULM）事件的方法，所述动力系系统包括多个推进致动器，所述方法包括：
经由所述机动车辆的电子控制器识别所述ULM事件开始时所述机动车辆的当前动态操作区域，其中在所述ULM事件期间发生的所述机动车辆的横向运动包括所述机动车辆的横向加速度和/或横向横摆角速度；
经由所述电子控制器确定所述横向运动是否超过所述当前动态操作区域的校准的横向动态极限；以及
经由所述电子控制器执行动力系控制动作，从而当所述当前动态操作区域是线性操作区域时以基本上或完全禁用所述机动车辆的推进能力的第一方式缓解所述ULM事件，而当所述当前动态操作区域是非线性操作区域时以暂时准许所述机动车辆继续操作的第二方式缓解所述ULM事件，其中所述动力系控制动作包括改变所述多个推进致动器中的至少一个的动态输出状态。
2. 根据方案1所述的方法，还包括:
通过测量所述机动车辆的所述横向加速度和/或所述横向横摆角速度来检测所述ULM事件的开始。
3. 根据方案1所述的方法，其中，经由所述电子控制器确定所述横向运动是否超过所述当前动态操作区域的所述校准的横向动态极限包括：将所述横向运动与所述电子控制器的存储器中的一个或多个查找表进行比较。
4. 根据方案3所述的方法，其中将所述横向运动与所述一个或多个查找表进行比较包括：将所述机动车辆的横向轮胎力和轮胎滑移角与存储在所述一个或多个查找表中的相应校准阈值进行比较。
5. 根据方案1所述的方法，其中所述机动车辆包括方向盘和转向角传感器，所述转向角传感器被配置为测量所述方向盘的转向角，所述方法还包括：
经由所述转向角传感器测量所述转向角；以及
向所述电子控制器发送指示所述转向角的转向角信号，其中识别所述机动车辆的所述当前动态操作区域包括经由所述电子控制器的处理器处理所述转向角信号。
6. 根据方案1所述的方法，其中执行所述动力系控制动作包括当所述ULM事件发生在所述线性操作区域中时完全禁用所述机动车辆的推进能力。
7. 根据方案1所述的方法，其中执行所述动力系控制动作包括当所述ULM事件发生在所述非线性操作区域中时执行第一控制动作，所述第一控制动作包括降低所述多个推进致动器中至少一个但少于所有推进致动器的推进能力。
8. 根据方案7所述的方法，其中所述第一控制动作包括命令扭矩矢量控制操作，所述扭矩矢量控制操作修改来自所述多个推进致动器中的至少一个的相对扭矩贡献。
9. 根据方案7所述的方法，还包括:
当所述第一控制动作没有导致所述机动车辆在预定响应持续时间内返回到所述校准的横向动态极限内时，执行第二控制动作，所述第二控制动作包括完全禁用所述机动车辆的推进能力。
10. 一种用于机动车辆的动力系系统，包括:
多个推进致动器，所述多个推进致动器布置在一个或多个驱动轮轴上，并被配置成向所述驱动轮轴递送对应的输出扭矩；以及
电子控制器，所述电子控制器与所述多个推进致动器通信，其中所述电子控制器被配置成经由指令的执行来缓解所述机动车辆的意外的横向运动（ULM）事件，所述指令的执行导致所述电子控制器：
在所述ULM事件开始时识别所述机动车辆的当前动态操作区域，其中所述当前动态操作区域是线性操作区域或非线性操作区域，并且其中在所述ULM事件期间发生的所述机动车辆的横向运动包括所述机动车辆的横向加速度和/或横向横摆角速度；
确定所述横向运动是否超过所述当前动态操作区域的校准的横向动态极限；以及
当所述ULM事件发生在所述线性操作区域中时，以第一方式执行动力系控制动作以缓解所述ULM事件，所述第一方式基本上或完全禁用所述机动车辆的推进能力，并且当所述ULM事件发生在所述非线性操作区域中时，以第二方式执行动力系控制动作以缓解所述ULM事件，所述第二方式暂时准许所述机动车辆继续操作，其中所述动力系控制动作包括改变所述多个推进致动器中至少一个的动态输出状态。
11. 根据方案10所述的动力系系统，其中所述电子控制器被配置为通过分别从加速度计和/或横摆角速度传感器接收所述横向加速度和/或横向横摆角速度来检测所述ULM事件的开始。
12. 根据方案10所述的动力系系统，其中，所述电子控制器配置为通过将所述横向运动与存储在所述电子控制器的存储器中的至少一个查找表进行比较来确定所述横向运动是否超过所述当前动态操作区域的所述校准的横向动态极限。
13. 根据方案12所述的动力系系统，其中，所述至少一个查找表由所述机动车辆的一组道路车轮的横向轮胎力和轮胎滑移角来索引。
14. 根据方案10所述的动力系系统，还包括方向盘和转向角传感器，所述转向角传感器被配置为测量所述方向盘的转向角，其中所述指令的执行导致所述电子控制器：
从所述转向角传感器接收指示所述转向角的转向角信号；以及
通过经由所述电子控制器的处理器处理所述转向角信号来确定所述机动车辆是在非线性操作区域还是线性操作区域中操作。
15. 根据方案10所述的动力系系统，其中，以所述第一方式的所述动力系控制动作包括完全禁用所述机动车辆的所述推进能力。
16. 根据方案10所述的动力系系统，其中，以所述第二方式的所述动力系控制动作包括，作为第一控制动作，减小所述多个推进致动器中至少一个但少于所有的推进致动器的相应推进能力。
17. 根据方案16所述的动力系系统，其中所述第一控制动作包括命令扭矩矢量控制操作，所述扭矩矢量控制操作修改来自所述多个推进致动器中的至少一个的相对扭矩贡献。
18. 根据方案16所述的动力系系统，其中，所述电子控制器被配置为当所述第一控制动作没有导致所述机动车辆在预定响应持续时间内返回到所述校准的横向动态极限内时执行第二控制动作，所述第二控制动作包括完全禁用所述多个推进致动器的推进能力。
19. 一种非有形计算机可读存储介质，在其上记录用于缓解具有动力系系统的机动车辆的意外的横向运动（ULM）事件的指令，所述动力系系统包括多个推进致动器，其中由电子控制器的处理器执行所述指令使所述电子控制器：
在所述ULM事件开始时识别所述机动车辆的当前动态操作区域，其中所述当前动态操作区域是线性操作区域或非线性操作区域，并且其中在所述ULM事件期间发生的所述机动车辆的横向运动包括所述机动车辆的横向加速度和/或横向横摆角速度；
确定所述横向运动是否超过所述当前动态操作区域的校准的横向动态极限；以及
执行动力系控制动作以缓解所述ULM事件，包括当所述ULM事件发生在所述线性操作区域时完全禁用所述机动车辆的推进能力，以及当所述ULM事件发生在所述非线性操作区域时执行不同的控制响应以至少暂时准许所述机动车辆在所述非线性操作范围内继续操作，其中所述动力系控制动作包括改变所述多个推进致动器中的至少一个的动态输出状态。
20. 根据方案19所述的非有形计算机可读存储介质，其中由所述电子控制器的所述处理器执行所述指令使得所述电子控制器通过以下方式执行分级控制响应：
作为第一渐进控制动作，减小所述多个推进致动器中至少一个但少于所有推进致动器的推进能力持续预定响应持续时间；以及
响应于所述第一渐进控制动作没有导致所述机动车辆在所述预定响应持续时间内返回到所述校准的横向动态极限内，作为第二控制动作完全禁用所述机动车辆的所述推进能力。
当结合附图和所附权利要求时，本公开的上述特征和优点以及其它特征和伴随的优点将从用于执行本公开的说明性示例和模式的以下详细描述中变得显而易见。此外，本公开明确地包括上面和下面呈现的元素和特征的组合和子组合。
附图说明
图1是根据本公开的具有多个推进致动器和电子控制器的代表性车辆动力系系统的示意图，该电子控制器被配置为监测和缓解机动车辆的意外的横向运动。
图2是与图1所示的车辆动力系系统一起使用的代表性控制策略的示意图。
图3是描述本方法实施例的流程图。
具体实施方式
本公开容许许多不同形式的实施例。本公开的代表性示例在附图中示出，并且在本文中作为所公开原理的非限制性示例详细地描述。为此，在说明书摘要、引言、发明内容和具体实施方式部分中描述但在权利要求中没有明确阐述的元素和限定不应该通过暗示、推断或其它方式单独或共同地并入到权利要求中。
为了本说明书的目的，除非具体地否认，单数的使用包括复数，反之亦然，术语“和”和“或”应该是合取的和析取的，“任何”和“所有”应该都意指“任何和所有”，并且词语“包括”、“包含”、“含有”、“具有”等应该意指“包括但不限于”。此外，近似的词语诸如“约”、“几乎”、“基本上”、“大体上”、“大约”等在本文中可以在“处于、接近或几乎处于”、或者“在……的0-5%内”、或者“在可接受的制造公差内”或者它们的逻辑组合的意义上使用。
参考附图，其中贯穿数个视图相同的附图标记表示相同的特征，并且从图1开始，机动车辆10包括如下所阐述的具有多个推进致动器的动力系系统12。在所描绘的代表性实施例中，机动车辆10包括与路面（未示出）滚动接触的一个或多个从动/驱动道路车轮11。在机动车辆10的给定构造上使用的道路车轮11的实际数量可以变化，在例如摩托车、滑板车、三轮车或电动自行车的情况下，少至一个道路车轮11是可能的，而在其他配置中，例如但不限于四轮驱动或全轮驱动车辆、卡车等，多于图示数量的道路车轮11是可能的。因此，图1的简化实施例旨在说明动力系系统12的仅一种可能用途。同样地，虽然本教导适于与具有用于在铺砌和非铺砌路面上牵引的类型的橡胶轮胎的道路车轮11一起使用，但本领域技术人员将理解，本教导可以扩展到具有多个推进源的其他类型的移动平台，而不管在道路车轮11上是否存在橡胶轮胎。
如这里参考图2和图3详细描述的，动力系系统12包括电子控制单元（ECU）50，为了简单起见，电子控制单元（ECU）50在下文中被称为控制器50。如本文所设想的，控制器50自动检测和缓解机动车辆10的意外的横向运动，并且根据机动车辆10当前是在线性操作区域还是非线性操作区域中操作，以不同的方式这样做。特别是对于道路车辆，例如图1的代表性机动车辆10，本领域技术人员将理解，车辆稳定性极限在很大程度上由轮胎动态，特别是在不同操作条件下产生的横向和纵向轮胎力，以及轮胎滑移率和轮胎滑移角决定。
如本领域所理解的，横向轮胎力，也称为转弯力或侧偏力，由轮胎滑移产生，并使诸如机动车辆10的车辆能够转向。横向轮胎力反抗由转弯操纵施加的离心力。轮胎上的横向力和纵向力组合成相对于轮胎纵向轴线以滑移角定向的力矢量。换句话说，在本领域和本文中使用的滑移角是轮胎指向的方向与同一轮胎实际行驶的方向之间的角度。
横向轮胎力在给定的滑移角处趋于峰值。最初，给定轮胎可以产生的横向轮胎力的大小将随着较小的滑移角而线性增加。然而，在与峰值滑移角相对应的某个点，滑移角的增加不会转化为附加的横向轮胎力。相反，轮胎将开始失去其与路面的抓地力，随后是横向轮胎力的下降。因此，轮胎的动态响应被认为是线性的，直到达到对应的峰值。在正常/每天的驾驶条件下，特别是在巡航时或在其他稳态或低速操纵期间，机动车辆10在线性操作区域内操作。因此，在本公开的范围内，ULM事件的存在是令人担忧的，并且更有可能是由有故障的推进致动器引起的，而不是由任何其他因素引起的。
然而，高于这样的峰值，动态响应变得非线性。轮胎在非线性操作区被称为“饱和”，即，尽管转向请求增加，但不能产生附加的转弯力。表示轮胎饱和的行为包括机动车辆10的滑动或漂移。在机动车辆10在非线性操作区域中的激进操纵机动期间，预期的控制响应开始偏离，有时剧烈偏离驾驶员的预期的响应。然而，在一些情况下，例如当在沙丘或其他松散地形上进行具有激进转向的越野驾驶时，相对于发生的相同ULM事件，操作者可以容忍ULM事件持续一段时间，例如，当在线性操作区域内的硬路面上巡航时。
为此，作为其正在进行监测和缓解工作的一部分，图1的电子控制器50接收一组电子输入信号（箭头CCI），下面特别参考图2描述示例性输入信号（箭头CCI）。控制器50在方法100的执行期间经由包括警报信号（箭头CCA）和推进系统控制信号（箭头CCP）的一组输出信号（箭头CCO）响应输入信号（箭头CCI），方法100的示例性实施例在图3中示出。方法100可以以算法形式被编程为计算机可读指令，其中在机动车辆10正在进行操作期间，即，当机动车辆10在驾驶模式下操作时实时地，由控制器50可执行这种算法。以此方式，控制器50能够如上所描述在线性操作区域中操作期间发生ULM事件时以一种方式缓解ULM事件，并且在非线性操作区域中发生相同事件时以另一种方式缓解ULM事件。
在本公开的范围内，图1的动力系系统12包括多个推进致动器。这种推进致动器的特定位置和构造可随机动车辆10的特定配置而变化，因此图1所示的示例性配置只是一种可能的实施方式。例如，动力系系统12可包括具有输出构件19的内燃机（E）。输出构件19可经由输入离合器21，例如摩擦片离合器或液力扭矩转换器组件，可连接到行星变速器（T）18的输入构件20。因此，在其中发动机14被包括在动力系系统12中的混合动力实施例中，由发动机14产生的发动机扭矩（箭头TE）最终传递到变速器18。
机动车辆10的多个推进致动器还可以包括至少一个电力牵引马达（MA）16A。在图示的配置中，牵引马达16A包括定子16S和磁性转子16R。在所描绘的牵引马达16A的径向磁通型配置中，转子16R径向地设置在定子16S内，并且由小的径向气隙（未示出）与定子16S分开。在其他配置中，定子16S可以被转子16R包围，或者电力牵引马达16A可以是轴向磁通型机器。同样地，转子16R的特定构造可以基于电力牵引马达16A的配置而变化，永磁转子或感应转子是可能的实施例。
在图1的示例性实施例中，牵引马达16A是用于产生马达输出扭矩（箭头TMA）的多相/交流（AC）牵引马达。马达输出扭矩（箭头TMA）最终经由旋转输出构件160引导至所联接的负载，其中旋转输出构件160操作性地连接到转子16R。在机动车辆10上，所联接的负载可以包括道路车轮11中的一个或多个，和/或连接到道路车轮的一个或多个驱动轮轴24A和/或24B。旋转输出构件160可以不同地实现为可旋转齿轮组、轴或另一适当的机械联接机构。在图示的使用例中，道路车轮11可以在不同的实施例中被配置为前和/或后道路车轮11。在使用单个牵引马达16A的情况下，差速器22可连接到变速器18的输出轴200，并用于根据需要将扭矩引导或引向到设置在驱动轮轴24A和24B上的道路车轮11。
仍然参考图1，电力牵引马达16A可以作为机动车辆10上的唯一电力推进源操作。替代地，驱动轮轴24A和24B可以由对应的牵引马达（MB和MC）16B和16C独立地提供功率，牵引马达16B和16C可能比牵引马达16A更小或具有更低的电压能力。在这样的配置中，马达输出扭矩（箭头TMB或TMC）可以分别被产生并递送到对应的驱动轮轴24A和24B。尽管为了说明清楚而省略，但在其他实施例中，独立的车轮马达可操作性地连接到道路车轮11或与道路车轮11集成，以实现基于车轮的推进，例如，代替所图示的基于轮轴的推进。因此，图1的各种推进致动器，即发动机14和电力牵引马达16A、16B和16C中的至少一个，可以在本公开的范围内一起使用、单独使用或在动力系系统12的不同位置使用，或者如果机动车辆10在其构造中包括至少两个推进致动器，电力牵引马达16A、16B和/或16C中的至少两个可以在没有发动机14的情况下使用。
对于电力牵引马达16A的多相/交流电流（AC）实施例，动力系系统12包括经由AC电压总线28连接到牵引马达16A的功率逆变器模块（PIMA）25A。AC电压总线向定子16S提供AC电压（VAC）。通过DC电压总线26向同一PIM 25A的直流（DC）侧供电。DC电压总线26承载直流电压（VDC），并因此连接到车载电压电源35，在此情况下为示例性可再充电锂离子高压电池组（BHV）。由于电压电源35的电压能力典型地远高于辅助的12-15V辅助电压电平，例如60V-300V或更高，动力系系统12还可以配备有DC-DC转换器，该转换器进而连接到12-15V辅助电池，典型地是铅酸电池。由于DC-DC转换器和辅助电池在本领域中已被很好地理解，为了说明性的简单，从图1中省略了这些部件。对于电动轮轴驱动或车轮驱动的实施方式，牵引马达16B和16C可以通过类似配置的功率逆变器模块（PIMB和PIMC）25B和25C连接到电压电源35。
参考图2，当执行本方法100的各种逻辑过程和控制动作时，图1的控制器50用作机动车辆10上的电子控制单元（ECU）。为此，控制器50可被配置为混合控制模块或响应协调用于执行给定驾驶模式的各种推进致动器的另一合适的动力系控制器。在控制器50的控制权限范围内的控制决策包括在最高级别确定和命令推进致动器中每个相应的推进致动器的开/关状态。对于处于开启状态的推进源，例如运转中的发动机14或通电的牵引马达16A、16B或16C，控制器50还命令产生适当水平的驱动扭矩，即图1的发动机输出扭矩（箭头TE）或相应的马达输出扭矩（箭头TMA、TMB或TMC）。
推进致动器在图1的图示动力系系统12内的分布位置导致上面指出的各种驱动扭矩的不同应用点，这进而使控制器50具备扭矩矢量控制能力。例如，例如，当将发动机扭矩（箭头TE）和/或马达输出扭矩（箭头TMA）分布到道路车轮11时，控制器50可以能够独立地为驱动轮轴24A和24B提供功率，无论是直接通过图1的牵引马达16B和16C还是通过差速器22的操作。
为了执行本方法100，图2的控制器50配备有特定应用数量的易失性和非易失性存储器（M）52和（多个）处理器（P）54中的一个或多个，例如微处理器或中央处理单元，以及其他相关联的硬件和软件，例如数字时钟或定时器、输入/输出电路系统、缓冲器电路系统、专用集成电路（ASIC）、片上系统（SoC）、电子电路和提供编程功能所需的其他必要硬件。在本公开的上下文中，控制器50经由（多个）处理器54执行指令以使控制器50执行方法100。
控制器50与一组输入设备30通信，输入设备30中每一个可由图1所示的机动车辆10的操作者控制。在方法100的执行过程中，输入设备30共同将输入信号（箭头CCI）传送到控制器50。在不同的方案中，信号可以通过硬连线传递导体以电子方式发送，或者以无线方式发送。对于机动车辆10的典型配置，这样的输入设备30可以包括方向盘32、制动踏板34和加速器踏板36。方向盘32连接到转向角传感器130，例如，旋转编码器、旋转变压器（resolver）或其他旋转传感器。转向角传感器130可操作用于测量转向角信号（δ）并将其输出到控制器50，转向角传感器130因此被实施为旋转变压器或编码器，或者，能够确定方向盘32在其转向轴线上的当前角位置的另一适合应用的传感器，如本领域所理解的。类似地，制动踏板34和加速器踏板36配备有相应的踏板传感器134和136，踏板传感器134和136被配置为测量并输出对应的制动或加速请求信号（箭头BX或AX）。在不同的实施例中，踏板传感器134和136可以被配置为力传感器和/或行程传感器，或者被配置为能够分别检测施加到踏板34和36的驾驶员的期望制动和加速水平的其他传感器。本领域技术人员将理解，在不同的配置中可以包括其他传感器。例如，车轮角度传感器可用于检测后转向车辆的对应车轮角度。
控制器50被配置成执行实现本方法100的指令，这响应于控制器50接收到上述输入信号（箭头CCI）而发生。在这样做时，控制器50访问存储在存储器52中或以其他方式由处理器54可访问的车辆动力学模型（VDM）56，并确定机动车辆10目前是否在可允许的稳定性极限内操作。如本领域所理解的，这种模型通常用于允许车载控制模块，例如图1和图2的控制器50，以便准确地预测机动车辆10对给定速度下变化的输入的动态响应。该响应将随由转向角传感器130测量和报告的转向角（δ）以及基于许多因素的其他输入而变化，这些因素包括机动车辆10的速度、质量、惯性和质心、推进致动器的数量和位置、道路条件、横向力和纵向力、滑移角以及道路车轮11和安装在道路车轮上的轮胎的各自的速度等。
在使用VDM56作为本方法100的一部分时，控制器50具体地监测图1的机动车辆10的意外的横向运动（ULM）事件。由于这样的事件不是操作者预期或命令的，控制器50被编程以经由对推进致动器中的一个或多个推进致动器的动态状态控制来缓解ULM事件，控制动作范围从降低其速度或扭矩贡献到关闭机动车辆10的推进能力。因此，控制器50可操作用于将推进系统控制信号（箭头CCP）发送到对应的本地推进控制模块（PCM1）62、……、（PCMn）62n，其中“1”和“n”分别表示多个“n”个这样的推进源的标称第一和第n推进源。
作为说明性示例控制响应场景，推进系统控制信号（箭头CCP）可以指示图1的发动机14的PCM1 62关断发动机14，导致燃料切断。用于电力牵引马达16A的PCMn 62n进而可以命令马达输出扭矩（箭头TMA）减小，而用于其他推进致动器的PCMn 62n不变。在极端情况下，推进系统控制信号（箭头CCP）可能导致PCM1,...n关闭它们相应的推进致动器，从而暂时禁用机动车辆10的推进能力一段时间。推进能力可以在下一次接通事件时恢复，或者持续时间可以延长直到已经执行维护，例如，取决于严重程度。
除了发送推进系统控制信号（箭头CCP）之外，或者在某些情况下可能作为其替代，控制器50可以将警报信号（箭头CCA）发送到指示器设备60。在不同的配置中，指示器设备60可以实现为设置在机动车辆10内部的仪表板、中心堆栈或平视显示器上的警示灯，使得指示器设备60响应于警报信号（箭头CCA）而点亮，可能伴随着适当地提醒驾驶员故障条件的警告音的发出，如下所阐述的。
现在参考图3，此处描述的方法100可以在图1的示例性机动车辆10上使用，或者在具有多个推进源的其替代实施例上使用。多个推进源的使用随之增加了产生不想要的横向加速度和其他横向运动的可能性。这种运动可由各种推进致动器的瞬时故障（例如失速的发动机14）或者由牵引马达16A、16B和/或16C之一或相关联的电力电子硬件的电气或热故障造成的突然扭矩扰动引起。来自相关联推进致动器的对应的扭矩贡献的突然开始或损失可能导致噪声、振动和声振粗糙度（NVH）。根据出现的严重程度，意外NVH事件可能是机动车辆10的驾驶员或乘客担忧的，因此控制器50被装备成监测ULM事件并经由实时控制干预来缓解意外NVH事件。
另外，图1和2中所示的控制器50充当推进安全监视器，作为其指定功能的至少一部分，该推进安全监视器监督各种推进致动器的当前动态状态，并确定推进致动器是否以预期的方式操作，如由车辆动力学和图2的VDM 56所告知的那样。具体地说，控制器50在存在变化的输入信号（箭头CCI）的情况下监测机动车辆10的动态行为。当机动车辆10在线性操作区域中操作时，控制器50执行适合于该区域的第一组缓解控制动作。通常，这将需要暂时禁用机动车辆10的推进能力。
然而，当驾驶员在非线性操作区域中操作机动车辆10时，控制器50根据如下所描述的几个因素来升级这些缓解控制动作。在非线性操作区域中的这种渐进方案认识到某些机动车辆10，例如，高性能车辆、越野/越野评级体系车辆或休闲车辆，有时可以以从操作者的角度来看对ULM事件不太敏感的方式转向、加速或制动的可能性。作为说明性的示例使用例，可以考虑适当装备的机动车辆10在沙丘上或轮胎暂时偏离线性操作范围的另一表面上进行激进转向，在此期间，这里所设想的ULM事件可以比在线性操作区域期间经历的相同ULM事件更好地容忍。
从控制的角度来看，当处于非线性区域时，在该区域中对由图1的VDM 56所预期的行为的遵从性不太确定，常常难以准确区分驾驶员的动作与有故障的推进致动器的动作。不是不管机动车辆10是在线性动态区域还是非线性动态区域中操作都以相同的方式响应于ULM事件，而是相反本公开的控制器50允许在不完全禁用机动车辆10的推进能力的情况下初始缓解和稳定控制动作，从而改善驾驶质量和驾驶员享受。
从框B102（“DET ULM-E”）开始，图1和2中所示的控制器50确定或确认机动车辆10经历ULM事件。如本领域所理解的，汽车稳定性控制需要对各种快速变化的系统参数进行实时监测。在这些参数中最重要的是机动车辆10的当前速度、横摆角速度、车轮滑移以及横向力和纵向力。基于与图2的上文指出的VDM 56相结合的集合参数组，控制器50能够基于集合输入信号组（箭头CCI）来确定横向运动是否是由操作者和因此由控制器50想要的。一旦控制器50确认了ULM事件的存在，方法100就进行到框B104。
作为方法100的一部分，控制器50识别ULM事件开始时机动车辆10的当前动态操作范围。如上文所描述，动态操作范围不是线性操作范围就是非线性操作范围。例如，在框B104（“NL”），控制器50可以从输入信号（箭头CCI）和VDM 56确定在框B102的ULM事件开始时机动车辆10是否处于非线性操作区域。
为了进行该确定，控制器50可以处理所报告的转向角信号（图2的箭头δ）和可能的其他控制输入，例如但不一定限于图示的踏板信号（箭头AX和BX）。诸如车轮速度、横摆角速度、以及横向加速度和纵向加速度的其他值，无论是测量的还是计算的，也可用于以更高的准确度通知框B104判定。当机动车辆10不在非线性操作区域中操作时，方法100进行到框B106，而当机动车辆10在非线性操作区域中操作时，方法100替代地进行到框B110。
在框B106（“ULM-E > LIML”），控制器50确定机动车辆10的横向运动是否超过对于当前操作区域（在此情况下为线性操作区域）的校准的横向动态极限。通过示例实施方式，控制器50的存储器52可以填充一个或多个查找表，该查找表由机动车辆10的速度和例如滑移速度、横向加速度、横向横摆角速度和/或其他适当的稳定性参数索引，这些参数通常经由例如控制器区域网络（CAN）总线或其他车载通信网络对于控制器50是可获得的。当机动车辆10保持在这样的横向动态极限内时，准许机动车辆10的推进操作继续进行。然而，当已超过校准的横向动态极限时，方法100进行到框B108。
框B108（“CA-L”）包括执行用于线性操作区域中的缓解控制动作。由于机动车辆10对线性操作区域中的一组给定输入的动态响应通常是明确限定的并且因此由VDM 56以高置信度可预测，控制器50能够对该区域中的意外的横向运动快速响应。例如，当机动车辆10的操作者在线性操作区域内在铺砌公路上以稳态速度巡航时，在许可极限之外的机动车辆10的横向运动很可能表示推进致动器中的一个或多个的真正故障。
因此，控制器50可以通过关闭机动车辆10的推进能力来对这种情况做出响应。这样做会防止扭矩矢量控制，如果准许发生扭矩矢量控制，可能会加剧横向运动问题。例如，在图2中，这样的动作可以通过将推进系统控制信号（箭头CCP）发送到多个推进致动器中的每一个来完成。替代地，例如，可以通过基本上但不完全禁用机动车辆10的推进来保持有限的“跛行回家”驾驶能力，以便允许刚好足够的推进能力来允许操作者到达期望的目的地并寻求维护。然而，瞬时错误可能导致控制器50执行框B108，而这种错误有时会随着下一个接通事件和随后的驾驶循环而清除。在这种情况下的维护可以被延迟，或者ULM事件可以作为诊断代码被记录在存储器52中，用于基于远程信息处理的车辆健康报告中。然而，当问题在几个驾驶循环中重复时，控制器50可以通过完全禁用推进和提醒操作者立即需要维护来响应。
在类似于框B106的框B110（“ULM-E>LIMNL ”）处，控制器50将横向运动与非线性操作区域的校准的横向运动极限进行比较。这样的极限可以记录在控制器50的存储器52中，并且填充有一个或多个查找表，所述查找表由速度、滑移速度、横向加速度、横向横摆角速度和/或其他合适的稳定性参数索引，类似于框B106的实施方式，但可能具有不同的对应值。如果机动车辆10保持在这样的横向运动极限内，则准许机动车辆10的操作在非线性操作区域中继续。当已经超过对于非线性操作区域的校准的横向运动极限时，方法100替代地进行到框B112。
当超过非线性操作区域的横向运动极限时，如在框B110所确定的那样，到达框B112（“CA-NL1”）作为第一级缓解控制响应。响应于这样的条件，图1和图2的控制器50可以执行适合于在非线性操作区域中使用的第一控制动作。如上文所指出的，当机动车辆10处于非线性操作区域时，方法100的执行允许控制器50采取更有计划的或更渐进的方案来缓解干预。与用于实施图1的VDM 56并在线性操作范围内时监测横向运动的可靠且可重复的物理模型不同，当在非线性操作范围内时，即，在机动车辆10的动态响应不太可能遵循由VDM 56的组成方程所做的预测的情况下，这样做常常要困难得多。
此外，由操作者所做出的转向和其他请求可以表示操作者希望暂时偏离上文在框B108中描述的线性操作区域响应的极限。例如，操作者可以更容忍非线性区域中的ULM事件。控制器50因此可以在框B112处执行更少介入的控制响应，以允许驾驶员继续操作机动车辆10，至少持续一段时间。如果在框B112处采取的控制动作成功地使机动车辆10回到其限定的动态极限内，则当越野行驶时和当执行其他激进的驾驶机动时，该功能允许操作者继续按预期驾驶机动车辆10。
可在框B112处执行的示例性控制动作包括关闭推进致动器中的一个或多个，同时使至少一个剩余推进致动器在其操作中不受限制。替代地，控制器50可以执行扭矩矢量控制操作以将扭矩从给定推进致动器转移到另一可用驱动轮轴，例如通过减小来自图1的电力牵引马达16C的马达输出扭矩（箭头TMC）并命令电力牵引马达16B经由马达输出扭矩（箭头TMB）来弥补差值。
其他可能的实施方式包括经由相关联的PIM 25A、25B和/或25C的切换控制来将电力牵引马达16A、16B和/或16C中一个或多个降额，使得（多个）受影响的电力牵引马达16A、16B或16C不能输出超过阈值量的扭矩。可以对发动机14执行类似的动作，例如通过火花延迟或气缸停用，或者通过控制输入离合器21。可以在框B112的上下文中执行其他缓解工作，包括在牵引马达16A、16B和/或16C中两个或更多个之间强制具体的扭矩矢量比以从控制中去除错误的扭矩矢量控制命令。一旦尝试了框B112的控制动作，方法100就进行到框B114。
在框B114（“CA-NL1 EFF”），控制器50处理表示当前车辆动态状态的可用数据，并确定在框B112采取的干预控制动作是否有效地使机动车辆10回到非线性操作区域的限定的动态极限内。在框B114处执行的评估可以依赖于当进行该确定时机动车辆10的报告的横向横摆和加速度、车轮滑移、速度以及其他相关参数。如果在框B112处进行的初始控制动作有效，则控制器50通过返回到框B102并且此后以上述方式继续方法100的另一次循环而做出响应。当框B112的初始控制动作对于在预定响应持续时间内，例如1-2秒或另一应用合适的持续时间内，使机动车辆10相对于上文指出的非线性动态极限处于控制之下无效时，方法100替代地进行到框B116。
当尽管在框B112尝试了较少干涉级别的缓解工作，但机动车辆10继续违反非线性操作区域的横向运动极限时，到达框B116（“CA-NL2”）作为第二和更加干涉级别的缓解控制响应。作为响应，控制器50可以执行适合于在非线性操作区域中使用的第二控制动作。
在一些实施方式中，控制器50可以在线性操作区域中执行框B108处采取的动作，例如通过关闭或禁用推进。替代地，框B116可能涉及在不完全关闭的情况下执行缓解控制动作，例如经由可用推进致动器中的指定的一个推进致动器来保持跛行回家级别的推进能力。同时，控制器50可以经由图2的警报设备60、文本消息、电子邮件等指示在这种跛行回家模式下的操作者关断机动车辆10，以允许清除可能的瞬时故障，此后在下一个接通事件或驾驶循环中恢复完全推进能力。此后，如果问题连续重复或周期性地复现，控制器50可以禁用推进功能。
本领域的技术人员将理解，图3的方法100可以被编程到有形的、非暂时性计算机可读存储介质即图2的存储器52上，并因此可由处理器54或由图1的机动车辆10本地的另一合适的处理设备执行。可由图2的存储器52实现的示例性有形存储介质包括例如固态驱动器（SSD）、硬盘驱动器（HDD）或其他光学和/或磁存储设备。方法100或其部分可替代地由除控制器50之外的一个或多个联网设备执行，被编码在固件中或专用硬件中，例如专用集成电路（ASIC）、可编程逻辑设备（PLD）、现场可编程逻辑设备（FPLD）、离散逻辑等。此外，尽管参考图3描述了具体算法，但在本公开的范围内的其他实施例中，可替代地使用用于实施示例机器可读指令的其他方法。
为此，存储器52可以实现为非有形计算机可读存储介质，在其上记录用于缓解上述ULM事件的指令。在这样的实施例中，由电子控制器50的处理器54执行指令使电子控制器50在ULM事件开始时识别机动车辆10的当前动态操作区域，其中当前动态操作区域是校准的VDM 56内的线性操作区域或非线性操作区域。如本文所设想的，在ULM事件期间发生的机动车辆10的横向运动包括机动车辆10的横向加速度和/或横向横摆角速度。
在一个实施例中，指令的执行使控制器50确定机动车辆10的横向运动是否超过当前动态操作区域的校准的横向动态极限，并执行动力系控制动作以缓解ULM事件。例如，指令执行可以使控制器50当ULM事件发生在线性操作区域中时完全禁用机动车辆10的推进能力，并且当ULM事件发生在非线性操作区域中时最初执行保留至少一些推进能力的不同控制响应。动力系控制动作在两种情况的任一种下都包括改变多个推进致动器中的至少一个的动态状态。
如上文所阐述，由实现方法100的指令的执行触发的控制动作可以包括，作为第一控制动作，减少机动车辆10的多个推进致动器中至少一个但少于所有推进致动器的推进能力一段校准的持续时间。响应于第一控制动作没有导致机动车辆10在预定响应持续时间内返回到非线性操作区域的校准的横向动态极限内，可以使控制器50执行第二控制动作，例如完全禁用多个推进致动器的推进能力。以这种方式，图1的机动车辆10的操作者能够在推进能力原本可能不可用时拥有在非限制性操作区域中对机动车辆10的延长的使用。
详细描述和附图或图是对本教导的支持和描述，但是本教导的范围仅由权利要求限定。虽然已经详细描述了用于实施本教导的一些最佳模式和其他实施例，但是存在用于实践所附权利要求中限定的本教导的各种替代设计和实施例。此外，本公开明确地包括上文和下文呈现的元素和特征的组合和子组合。

Claims (10)

1. 一种用于机动车辆的动力系系统，包括:
多个推进致动器，所述多个推进致动器布置在一个或多个驱动轮轴上，并被配置成向所述驱动轮轴递送对应的输出扭矩；以及
电子控制器，所述电子控制器与所述多个推进致动器通信，其中所述电子控制器被配置成经由指令的执行来缓解所述机动车辆的意外的横向运动（ULM）事件，所述指令的执行导致所述电子控制器：
在所述ULM事件开始时识别所述机动车辆的当前动态操作区域，其中所述当前动态操作区域是线性操作区域或非线性操作区域，并且其中在所述ULM事件期间发生的所述机动车辆的横向运动包括所述机动车辆的横向加速度和/或横向横摆角速度；
确定所述横向运动是否超过所述当前动态操作区域的校准的横向动态极限；以及
当所述ULM事件发生在所述线性操作区域中时，以第一方式执行动力系控制动作以缓解所述ULM事件，所述第一方式基本上或完全禁用所述机动车辆的推进能力，并且当所述ULM事件发生在所述非线性操作区域中时，以第二方式执行动力系控制动作以缓解所述ULM事件，所述第二方式暂时准许所述机动车辆继续操作，其中所述动力系控制动作包括改变所述多个推进致动器中至少一个的动态输出状态。
2.根据权利要求1所述的动力系系统，其中所述电子控制器被配置为通过分别从加速度计和/或横摆角速度传感器接收所述横向加速度和/或横向横摆角速度来检测所述ULM事件的开始。
3.根据权利要求1所述的动力系系统，其中，所述电子控制器配置为通过将所述横向运动与存储在所述电子控制器的存储器中的至少一个查找表进行比较来确定所述横向运动是否超过所述当前动态操作区域的所述校准的横向动态极限。
4.根据权利要求3所述的动力系系统，其中，所述至少一个查找表由所述机动车辆的一组道路车轮的横向轮胎力和轮胎滑移角来索引。
5. 根据权利要求1所述的动力系系统，还包括方向盘和转向角传感器，所述转向角传感器被配置为测量所述方向盘的转向角，其中所述指令的执行导致所述电子控制器：
从所述转向角传感器接收指示所述转向角的转向角信号；以及
通过经由所述电子控制器的处理器处理所述转向角信号来确定所述机动车辆是在非线性操作区域还是线性操作区域中操作。
6.根据权利要求1所述的动力系系统，其中，以所述第一方式的所述动力系控制动作包括完全禁用所述机动车辆的所述推进能力。
7.根据权利要求1所述的动力系系统，其中，以所述第二方式的所述动力系控制动作包括，作为第一控制动作，减小所述多个推进致动器中至少一个但少于所有的推进致动器的相应推进能力。
8.根据权利要求7所述的动力系系统，其中所述第一控制动作包括命令扭矩矢量控制操作，所述扭矩矢量控制操作修改来自所述多个推进致动器中的至少一个的相对扭矩贡献。
9.根据权利要求7所述的动力系系统，其中，所述电子控制器被配置为当所述第一控制动作没有导致所述机动车辆在预定响应持续时间内返回到所述校准的横向动态极限内时执行第二控制动作，所述第二控制动作包括完全禁用所述多个推进致动器的推进能力。
10.一种非有形计算机可读存储介质，在其上记录用于缓解具有动力系系统的机动车辆的意外的横向运动（ULM）事件的指令，所述动力系系统包括多个推进致动器，其中由电子控制器的处理器执行所述指令使所述电子控制器：
在所述ULM事件开始时识别所述机动车辆的当前动态操作区域，其中所述当前动态操作区域是线性操作区域或非线性操作区域，并且其中在所述ULM事件期间发生的所述机动车辆的横向运动包括所述机动车辆的横向加速度和/或横向横摆角速度；
确定所述横向运动是否超过所述当前动态操作区域的校准的横向动态极限；以及
执行动力系控制动作以缓解所述ULM事件，包括当所述ULM事件发生在所述线性操作区域时完全禁用所述机动车辆的推进能力，以及当所述ULM事件发生在所述非线性操作区域时执行不同的控制响应以至少暂时准许所述机动车辆在所述非线性操作范围内继续操作，其中所述动力系控制动作包括改变所述多个推进致动器中的至少一个的动态输出状态。
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