CN117734445A - 用于控制电池电动车辆中的电动马达扭矩的方法和系统 - Google Patents

用于控制电池电动车辆中的电动马达扭矩的方法和系统 Download PDF

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Abstract

本公开提供了“用于控制电池电动车辆中的电动马达扭矩的方法和系统”。提供了用于车辆的方法和系统。一种用于车辆的方法包括将两个马达联接到车桥。此外，所述方法包括：在所述两个马达中的每一者处，根据阈值马达功率将请求马达扭矩设置为允许马达扭矩；将未满足马达扭矩确定为所述请求马达扭矩与所述允许马达扭矩之间的差；以及平衡所述未满足马达扭矩，包括减小所述两个马达中的一者或两者处的所述允许马达扭矩。

Description

用于控制电池电动车辆中的电动马达扭矩的方法和系统
技术领域
本说明书总体上涉及用于控制电动车辆中的电动马达扭矩的方法和系统。
背景技术
包括电池电动车辆(BEV)的电动车辆可以配备有多个独立的电机，诸如用于推进车辆的电动马达。例如，一个或多个电动马达可以位于车辆的每个车桥处以向车轮提供推进动力。在3马达BEV的情况下，两个电动马达可以位于一个车桥处，并且单个电动马达可以位于另一车桥处。在4马达BEV的情况下，在每个车桥处定位有两个电动马达，其中电动马达位于BEV的每个车轮的近侧并且在BEV的每个车轮处驱动推进。为了为扭矩矢量控制、车辆横向控制、越野特征控制等提供控制灵活性，可以独立地控制电动马达，由此每个电动马达可以在车辆操作期间以不同的马达扭矩、马达功率和/或马达转速进行操作。具体地，当两个电动马达位于同一车桥处时，可以控制从两个电动马达请求的扭矩以在两个车轮处提供推进(或制动)，并且在车桥处提供期望的横摆力矩。然而，在某些车辆工况期间，从车辆电池分配给一个或多个电动马达的功率可能不足以实现在那里请求的扭矩。此外，调整电动马达处的请求扭矩以符合电池电量分配可能会在车桥处引入非期望的横摆力矩，由此降低车辆操控性。
发明内容
在一个示例中，上述问题可以至少部分地通过一种用于操作车辆的方法来解决，所述方法包括：将两个马达联接到车桥，并且在所述两个马达中的每一者处，根据阈值马达功率将请求马达扭矩设置为允许马达扭矩；将未满足马达扭矩确定为所述请求马达扭矩与所述允许马达扭矩之间的差；以及平衡所述未满足马达扭矩，包括减小所述两个马达中的一者或两者处的所述允许马达扭矩。平衡所述未满足马达扭矩可以包括减小所述两个马达中的一者或两者处的所述允许马达扭矩，由此所述两个马达中的每一者处的所述未满足马达扭矩相等。所述方法还可以包括部分地平衡所述未满足马达扭矩，包括减小所述两个马达中的一者或两者处的所述允许马达扭矩，由此所述两个马达中的每一者处的所述未满足马达扭矩之间的差减小。
通过这种方式，可以实现平衡两个马达处的扭矩以维持预期横摆力矩或减小与预期横摆力矩的偏差的技术效果，同时符合被分配给两个马达的电池电量。
应理解，提供以上发明内容是为了以简化的形式介绍在具体实施方式中进一步描述的一系列概念。其并不意味着确定所要求保护的主题的关键或必要特征，主题的范围由具体实施方式之后的权利要求唯一地限定。此外，所要求保护的主题不限于解决上文或本公开的任何部分中提及的任何缺点的实施方式。
附图说明
图1和图2是车辆系统的示例性示意图，所述车辆系统包括传动系和联接到传动系以用于推进车辆系统的多个电机。
图3和图4是示出由从电动马达施加到图1和图2的车辆系统的传动系车桥的扭矩产生的横摆力矩的示例性示意图。
图5至图7是表示操作图1和图2的车辆系统的方法的示例性流程图，所述方法包括控制电动马达处的扭矩。
图8是示出根据图5至图7的方法操作图1和图2的车辆系统的操作的示例性时间线。
具体实施方式
以下描述涉及用于操作包括电池电动车辆(BEV)的车辆的系统和方法。图1和图2示出了包括传动系的示例性车辆系统，所述传动系包括两个电机，所述两个电机联接到车桥以用于推进车辆系统和/或使车辆系统减速。图3和图4是示出由从电动马达施加到车辆系统的传动系车桥的扭矩产生的横摆力矩的示意图。在两个电机中的每一者处，可以调整马达功率和马达扭矩以符合分配的电池电量，如在图5至图7的方法中进一步详细描述的。此外，所述方法可以控制马达功率和扭矩以减小车桥处的横摆力矩的偏差，同时符合从车辆电池分配给两个电机中的每一者的功率。这些方法由图8的时间线示出。在本文中，马达功率是指被供应给马达以产生请求马达扭矩的电力。
图1和图2示出了用于车辆121的示例车辆推进系统100。贯穿图1和图2的描述，各种部件之间的机械连接件被示出为实线，而各种部件之间的电气连接件被示出为虚线或点划线。坐标系197是右旋坐标系，包括穿过车辆121的质心并指向前方的纵向x轴、指向左侧的横向y轴(当面向前方时从车辆驾驶员视角取得)以及向上延伸的z轴(例如，对于其中车辆在平坦道路上的情况，垂直于地面)。车辆推进系统100包括机械地联接到车辆121的传动系上的第一电机120、第二电机135和第三电机123。在一个示例中，第一电机120、第二电机135和第三电机123中的每一者包括推进力电机，诸如电动马达。因此，车辆121可以包括3马达电池电动车辆(BEV)，由此电机中的两者(123和135)(例如，在相对端处)机械地联接到前车桥133的两个拐角，并且电机中的一者(120)机械地联接到后车桥122。尽管图1中未明确示出，但是在替代性示例中，车辆121还可以包括3马达BEV，由此电机中的两者(例如，在相对端处)机械地联接到后车桥122的两个拐角，并且电机中的一者机械地联接到前车桥133。
在图2中所示的附加或替代实施例中，车辆推进系统100可以包括第四电机126。在一个示例中，第四电机126包括推进力电机，诸如电动马达。因此，车辆121可以包括4马达电池电动车辆(BEV)，由此电机中的两者(123和135)(例如，在相对端处)机械地联接到前车桥133的两个拐角，并且电机中的另外两者(120和126)(例如，在相对端处)机械地联接到后车桥122的两个拐角。尽管未在图1和图2中描绘，但是本文描述的方法和系统也可以应用于混合动力电动车辆(HEV)，由此车辆121包括动力传动系统，所述动力传动系统具有内燃发动机(未示出)和电耦合到HEV的前车桥的两个拐角的两个电机或电耦合到HEV的后车桥的两个拐角的两个电机。
第一电机120、第二电机135、第三电机123和第四电机126通信地耦合到控制器12，并且通过控制器12进行控制。在一个示例中，第一电机120、第二电机135、第三电机123和第四电机126可以各自独立地操作。例如，电机120、135、123、126可以由控制器12关于扭矩Tq、功率P和马达转速w中的一者或多者独立地控制。可以基于车辆速度、车轮大小、齿轮比等来确定马达转速。在另一个示例中，马达转速可以直接从用马达旋转变压器传感器进行的测量而导出。控制器12从图1和图2中所示的各种传感器接收信号，如本文进一步所述。另外，控制器12采用图1和图2中所示的致动器以响应于接收的信号并基于存储在控制器12的存储器中的指令来调整传动系操作，如本文所述的方法和系统所例证。
车辆推进系统100包括前车桥133和后车桥122。在一些示例中，后车桥122可以包括两个半轴，例如第一半轴122a和第二半轴122b。车辆推进系统100还包括前轮130a和130b以及后轮131a和131b。如图1和图2中所描绘，前轮130a可以表示右前(FR)车轮，前轮130b可以表示在FR车轮的相对侧联接到前车桥上的左前(FL)车轮，后轮131a可以表示后右(RR)车轮，并且后轮131b可以表示在RR车轮的相对侧处联接到后车桥上的左后(RL)车轮。此外，前轮130a和130b以及后轮131a和131b中的一者或多者可以通过电气推进源(诸如电机120、135、123、126中的一者)来驱动。例如，后车桥122可以机械地联接到一个或多个电机，诸如电机120和电机126。在图1中，电机120在后轮131a与后轮131b之间位于后车桥122处。替代地，如图2所示，电机120可以位于后车桥122的更靠近后轮131a的拐角处，并且电机126可以位于后车桥122的更靠近车轮131b的另一拐角处。电机135位于前车桥133的更靠近前轮130a的拐角处，并且电机123位于前车桥133的更靠近前轮130b的另一拐角处。如上所述，在另一个实施例中，单个电机可以联接到前车桥133并位于前车桥处(例如，在前车轮130a和130b之间)，并且两个电机可以联接到后车桥122并位于后车桥处。
电机120、135、123和126可从电能存储装置132接收电力。在一个示例中，电能存储装置132是车载电能存储装置，诸如高压(HV)电池。在一个示例中，HV电池包括可再充电锂离子电池。此外，电机120、135、123和126中的一者或多者可以包括用于产生电力的装置。具体地，电机120、135、123和126可以通过将车辆121的动能转换为电能来产生电力，其中电能可以存储在电能存储装置132处以供电机120、135、123和/或126稍后使用。在一个示例中，在车辆121制动和/或减速时，电机120、135、123和/或126中的一者或多者可以沿反向方向(例如，相对于车辆在运动并且不减速或制动的相反方向)旋转。因此，一个或多个电机120、135、123和/或126可以用作发电机，从而将减速车辆的动能转换为电能，所述电能可以被传递到电能存储装置132，由此对电能存储装置132进行再充电(也称为再生制动)。施加(来自车辆121的减速)以使一个或多个电机120、135、123和/或126沿反向方向旋转的能量也作为阻力施加在车轮上(通过联接到一个或多个电机120、135、123和/或126上的前车桥133和/或后车桥122)以在不使用常规的车轮制动器(每个车轮处的衬块和制动盘)的情况下使车辆减速。在一个示例中，当车辆操作员102施加制动器时，运动中的车辆121的动能可以提供全部或大部分初始停止动力，直到操作员102完全踩下制动踏板；在完全踩下制动踏板时，车辆121的液压制动系统可以激活以使制动衬块接触抵靠制动盘。通过这种方式，相对于常规的车辆制动系统，可以提高液压制动系统(例如，特别是制动衬块和制动盘)的耐用性和可用寿命。
第一逆变器系统控制器134可以将由电机120生成的交流电(AC)转换为直流电(DC)以便存储在电能存储装置132处。另外，第一逆变器系统控制器134可以将从电能存储装置132传输的DC转换为AC以用于为电机120供电。第二逆变器系统控制器147可以将由电机135产生的AC转换为DC以存储在电能存储装置132处。另外，第二逆变器系统控制器147可以将从电能存储装置132传输的DC转换为AC以用于为电机135供电。第三逆变器系统控制器124可以将由电机123产生的AC转换为DC以存储在电能存储装置132处。另外，第三逆变器系统控制器124可以将从电能存储装置132传输的DC转换为AC以用于为电机123供电。第四逆变器系统控制器137可以将由电机126产生的AC转换为DC以存储在电能存储装置132处。另外，第四逆变器系统控制器137可以将从电能存储装置132传输的DC转换为AC以用于为电机126供电。
电能存储装置132可以包括电池、电容器、电感器或其他电能存储装置。在一个示例中，电能存储装置132可以向电机123、135、120和126中的一者或多者供电以分别驱动车轮130b、130a、131a和131b。在一些示例中，电能存储装置132可以被配置为存储电能，所述电能可以被供应给驻留在车辆上的其他电气负载(除了电机123、135、120和126之外)，其包括用于辅助车辆系统的HV部件，诸如车厢供暖和空调、前照灯、车厢音频和视频系统等。因而，在车辆操作期间，控制系统14可以基于驻留在车辆上的这些其他电气负载将来自电能存储装置132的可用功率分配给电机123、135、120和126。
控制系统14可以与电能存储装置132以及电机123、135、120和126中的一者或多者进行通信，并且从电能存储装置132以及电机123、135、120和126中的一者或多者接收传感反馈。此外，响应于接收到的传感反馈，控制系统14可以向电能存储装置132以及电机123、135、120和126中的一者或多者发送控制信号。控制系统14可以从人类操作员102或自主控制器接收车辆推进系统的操作员请求的输出的指示。例如，控制系统14可从与踏板192通信的踏板位置传感器194接收传感反馈。踏板192可示意性地指代加速踏板。类似地，控制系统14可以通过人类操作员102或自主控制器接收操作员所请求的车辆制动的指示。例如，控制系统14可从与制动踏板156通信的踏板位置传感器157接收传感反馈。
电能存储装置132可以定期地从驻留在车辆外部(例如，不是车辆的一部分)的电源180(例如，固定电网)接收电能，如由箭头184指示。作为非限制性示例，车辆推进系统100可以被配置为插电式电动车辆，其中电能可以通过电能传输电缆182从电源180提供到电能存储装置132。在从电源180对电能存储装置132再充电操作期间，电能传输电缆182可以使电能存储装置132与电源180电耦合。在一些示例中，电源180可以连接在输入端口150处。此外，在一些示例中，充电状态指示器151可以显示电能存储装置132的充电状态(例如，荷电状态和/或充电容量)。
电能存储装置132包括电能存储装置控制器139和配电模块138。电能存储装置控制器139可提供能量存储元件(例如，电池单元)之间的电荷平衡以及与其他车辆控制器(例如，控制器12)的通信。配电模块138控制电能存储装置132的电力流入和流出。在一些示例中，来自电源180的电能可以通过充电器152接收。例如，充电器152可以通过将来自电源180的交流电转换成直流电(DC)以用于存储在能量存储装置132处来用作功率整流器。
当操作车辆推进系统100来推进车辆121时，电能传输电缆182可以在电源180与电能存储装置132之间断开。控制系统14可以识别和/或控制存储在电能存储装置处的电能的量，所述电能的量可以被称为荷电状态(SOC)。
在其他示例中，可以省略电能传输电缆182，其中可以在电能存储装置132处从电源180无线地接收电能。例如，能量存储装置132可以通过电磁感应、无线电波和电磁共振中的一种或多种从电源180接收电能。因而，应理解，可以使用任何合适的方法来由不构成车辆的一部分的电源对电能存储装置132再充电。通过这种方式，电机120、电机135和电机123可以通过利用固定电源来推进车辆。在另一个示例中，电能存储装置132可以通过安装在车辆121的外表面处的光伏电池通过太阳能充电。
控制器12可以包括控制系统14的一部分。在一些示例中，控制器12可以是车辆的单个控制器。如图1所示的控制器12可以是微计算机，所述微计算机包括微处理器单元、输入/输出端口、用于可执行程序(例如，可执行指令)和校准值的电子存储介质(在该特定示例中被示出为非暂时性只读存储器芯片)、随机存取存储器、保活存储器和数据总线。控制系统14被示出为从多个传感器16(本文描述了其各种示例)接收信息并且将控制信号发送到多个致动器81(本文描述了其各种示例)。作为示例，传感器16可以包括一个或多个轮速传感器195、马达转速传感器(例如，包括但不限于马达旋转变压器传感器)、马达扭矩传感器、环境温度/湿度传感器198、加速度计20、数码相机、车辆接近传感器等。此外，致动器81可以包括用于推进车辆121和/或使车辆减速的一个或多个电动致动器。例如，致动器81可以包括用于向车轮施加制动以进行减速的机电致动器、用于推进车辆的电动马达123、135、120和126等。
车辆推进系统100还可以包括仪表板19上的车载导航系统17(例如，全球定位系统)，车辆的操作员可以与所述车载导航系统交互。导航系统17可以包括用于辅助估计车辆的位置(例如，地理坐标)的一个或多个位置传感器。例如，车载导航系统17可以从GPS卫星(未示出)接收信号，并从该信号识别车辆的地理位置。在一些示例中，可以将地理位置坐标传送到控制器12。
仪表板19还可以包括显示系统18，所述显示系统被配置为向车辆操作员显示信息。作为非限制性示例，显示系统18可以包括触摸屏或人机接口(HMI)，即，使得车辆操作员能够查看图形信息以及输入命令的显示器。在一些示例中，显示系统18可以经由控制器(例如，12)无线地连接到互联网(未示出)。因而，在一些示例中，车辆操作员可经由显示系统18与互联网网站或软件应用程序(app)通信。
仪表板19还可以包括操作员接口15，车辆操作员可以经由所述操作员接口调整车辆的操作状态。具体地，操作员接口15可被配置为基于操作员输入来发起和/或终止车辆传动系(例如，电机123、135、120和126中的一者或多者)的操作。操作员接口15的各种示例可以包括需要物理设备的接口，诸如有源钥匙，所述物理设备可以插入到操作员接口15中以启动车辆，或者可以被移除以使车辆熄火。其他示例可以包括无源钥匙，所述无源钥匙通信地耦合到操作员接口15。无源钥匙可以被配置为电子钥匙扣或智能钥匙，所述电子钥匙扣或智能钥匙不必插入操作员接口15或从所述操作员接口移除便可操作车辆。而是，无源钥匙可能需要位于车辆内部或车辆附近处(例如，在车辆的距离阈值内)。其他示例可以另外或任选地使用由驾驶员手动按压以使车辆起动或熄火的起动/停止按钮。在其他示例中，远程车辆起动可以通过远程计算装置(未示出)(例如，蜂窝电话或基于智能手机的系统)发起，其中用户的蜂窝电话将数据发送到服务器并且服务器与控制器12通信以起动车辆。
对于BEV的情况，车辆121可以根据电池电量控制和功率分配控制来操作。电池电量控制是指确保在车辆操作期间来自所有电动马达123、135、120和126以及高压(HV)附件(例如，HVAC、灯等)的瞬时功率使用量不超过来自电能存储装置132的总可用功率。功率分配控制是指对电动马达123、135、120和126中的每一者的可用功率(不包括来自HV附件的功率消耗)的调节和分配。对电动马达123、135、120和126中的每一者的功率分配还可以取决于驾驶车辆121时的操作员输入。作为示例，当驾驶车辆时的操作员输入可以包括以下一者或多者：踩下加速踏板192、踩下制动踏板156、转动方向盘、选择变速器挡位等，以便以期望速度并沿期望方向操作车辆。具体地，响应于驾驶员输入，控制器12可以确定将在位于车轮130a、130b、131a和131b处的第i个电动马达135、123、120和126中的每一者处产生的请求扭矩Tqi，以便以期望的车辆速度并沿期望方向推进车辆。此外，响应于操作员输入，控制器12可以将来自电能存储装置132的可用功率的一部分分配给位于车轮130a、130b、131a和131b处的电动马达135、123、120和126中的每一者，以便在那里产生对应的请求扭矩。
被分配给车辆马达中的每一者以便在那里产生对应的请求扭矩的可用功率的部分在本文中也被称为期望功率Pi。在每个车轮位置处从电动马达施加的期望功率可以根据方程(1)基于马达转速w、请求扭矩和马达功率损耗PL来确定：
Pi＝Tqi*wi+PL，i (1)
在方程(1)中，Pi表示在当前马达转速wi和其他工况下输送请求扭矩Tqi的期望电力；PL，i表示马达功率损耗，其中索引i对应于马达机械地联接到轮桥的第i个车轮位置。在本文中，Pi也可以被称为期望的马达功率；此外，期望的马达功率、请求马达扭矩和马达功率损耗也可以分别被称为期望功率、请求扭矩和功率损耗。在前车桥的情况下，第1车轮位置和第2车轮位置可以分别对应于FL车轮位置和FR车轮位置(或反之亦然)。类似地，在后车桥的情况下，第1车轮位置和第2车轮位置可以分别对应于RL车轮位置和RR车轮位置(或反之亦然)。每个电动马达的马达功率损耗PL，i根据Tqi和wi的值以及马达操作电压和马达操作温度而变化。通过这种方式，Pi、Tqi、wi和PL，i可以各自在每个第i个位置处独立地且单独地确定。
在一些系统中，用于使车辆系统加速的推进马达扭矩和马达功率可以由Tqi和Pi(以及PL，i)的正值表示，而Tqi和Pi(以及PL，i)的负值对应于制动马达扭矩和制动马达功率，包括当车辆正在减速时。在本文中，为了简单和清楚起见，Tqi和Pi(以及PL,i)通常分别指代无论车辆被推进(加速)还是制动(减速)时马达扭矩、马达功率和马达功率损失的量值(例如，正量)。此外，马达转速wi是指当车辆正在加速或制动时以及当车辆的换挡水平处于“行驶挡”(例如，不处于“倒车挡”)时的正量值。在某些车辆工况期间，同一车桥处的马达可以包括加速和制动马达扭矩两者。例如，当车辆转弯时，左前马达可以被供应加速功率以产生请求的加速扭矩，而右前马达可以被供应减速功率以产生请求的减速扭矩。如下面进一步描述的，当用于车桥处的第一马达的请求马达扭矩包括加速扭矩并且当用于车桥处的第二马达的请求马达扭矩包括减速扭矩时，根据本文描述的方法和系统进行的扭矩平衡可以不被执行以便减小NVH并符合马达功率阈值。
现在转向图3，其示出了描绘图1和图2的车辆121的前车桥133连同位于前车桥133的任一侧的电动马达123和135的示意图302和306。具体地，示意图302和306分别示出了由位于车辆121的左前(FL)和右前(FR)处的车辆驾驶员输入产生的请求马达扭矩TqFL和TqFR(用黑色箭头表示)。具体地，控制器12可以将期望功率PFL分配给电动马达123，以提供用于使车辆121的FL车轮130b旋转的请求扭矩TqFL。类似地，控制器12可以将期望功率PFR分配给电动马达135，以提供用于使车辆121的FR车轮130a旋转的请求扭矩TqFR。
现在转向图4，其示出了描绘图2的车辆系统200的后车桥122连同位于后车桥122的任一侧的电动马达126和120的示意图402和406。具体地，示意图402和406分别示出了由位于车辆121的左后(RL)和右后(RR)处的车辆驾驶员输入产生的请求马达扭矩TqRL和TqRR(用黑色箭头表示)。具体地，控制器12可以将期望功率PRL分配给电动马达126，以提供用于使车辆121的RL车轮131b旋转的请求扭矩TqRL。类似地，控制器12可以将期望功率PRR分配给电动马达120，以提供用于使车辆121的RR车轮131a旋转的请求扭矩TqRR。
响应于在前车桥133处施加的扭矩TqFL和TqFR以及在后车桥122处产生的扭矩TqRL和TqRR，横摆力矩MZ(用弯曲黑色箭头表示)围绕位于车辆121的质心处的z轴施加，这可以帮助引导车辆121朝向特定方向运动，由此提高车辆操控性。横摆力矩Mz可以被表达为由前车桥133处的马达扭矩差值和后车桥122处的马达扭矩差值产生的横摆力矩贡献之和，如方程(2)给出，其中MZF表示来自前车桥133处的马达扭矩差值对Mz的横摆力矩贡献，并且MZR表示来自后车桥122处的马达扭矩差值对Mz的横摆力矩贡献。
Mz＝MzF+MZR (2)
例如，当TqFL＞TqFR时，MZF可以在围绕z轴的顺时针旋转方向上，由此帮助向右引导车辆。相反，当TqFL＜TqFR时，MZ可以在围绕z轴的逆时针旋转方向上，由此帮助向左引导车辆。类似地，当TqRL＞TqRR时，MZR可以在围绕z轴的顺时针旋转方向上，由此帮助向右引导车辆。相反，当TqRL＜TqRR时，MZR可以在围绕z轴的逆时针旋转方向上，由此帮助向左引导车辆。
MZF与前轮轴处的扭矩差ΔTqF成比例，如由方程(3)给出：
MzF＝FFR*d-FFL*d (3)
＝(Tqw，FR/R轮胎)*d-(Tqw，FL/R轮胎)*d
＝[(TqFR*Rm2w)/R轮胎]*d-[(TqFL*Rm2w)/R轮胎]*d
＝(Rm2w*d/R轮胎)*(TqFR-TqFL)
＝KF*ΔTqF
其中KF＝Rm2w*d/R轮胎是比例常数。
在方程(3)中，FFR表示由右前马达施加到右前轮的纵向力，FFL表示由左前马达施加到左前轮的纵向(例如，在x方向上)力，d是纵向(例如，在x方向上)x轴310与穿过每个相应车轮的中心的平行轴线之间的距离(如图3和图4处所标记)，TqwFR是施加到右前轮的车轮扭矩，TqwFL是施加到左前轮的车轮扭矩，R轮胎是轮胎半径，并且Rm2w表示马达扭矩Tqi与第i个车轮位置处的车轮扭矩Tqw，i的比率。
类似地，MZR与后轮轴处的扭矩差值ΔTqR成比例，如由方程(4)给出：
MZR＝FRR*d-FRL*d (4)
＝(Tqw，RR/R轮胎)*d-(Tqw，RL/R轮胎)*d
＝[(TqRR*Rm2w)/R轮胎]*d-[(TqRL*Rm2w)/R轮胎]*d
＝(Rm2w*d/R轮胎)*(TqRR-TqRL)
＝KR*ΔTqR
其中KR＝Rm2w*d/R轮胎是比例常数。
在方程(4)中，FRR表示由右后马达施加到右后轮的纵向(例如，在x轴上)力，FRL表示由左后马达施加到左后轮的纵向(例如，在x方向上)力，d是纵向x轴与穿过每个相应车轮的中心的平行轴线之间的距离(如图3和图4处所标记)，TqwRR是施加到右后轮的车轮扭矩，TqwRL是施加到左后轮的车轮扭矩，R轮胎是轮胎半径，并且Rm2w表示马达扭矩Tqi与第i个车轮位置处的车轮扭矩Tqw，i的比率。
通常，方程(3)和(4)可以如方程(5)所示的那样表达。
MZk＝Kk*ΔTqk＝Kk*(Tqi-Tqi) (5)
其中Kk是比例常数。
这里，索引k是指第k个轮轴，并且索引i和j是指第k个车桥处的第i个车轮位置和第j个车轮位置。作为示例，k＝F可以对应于前车桥，而i＝FL，j＝FR对应于左前轮和右前轮。
参考图3和图4两者，在某些车辆工况期间，可以根据由操作员输入驱动车辆121产生的期望功率来调整被分配给前车桥133的电动马达123和135和/或后车桥122的马达126和120中的一者或多者的功率，包括当期望功率超过阈值马达功率(例如，PTH,i)时调整功率。在一个示例中，响应于期望功率Pi大于可从电能存储装置132分配给电动马达的阈值马达功率PTH,i，可以从期望功率(及其对应的请求扭矩)减小用于电动马达的允许功率(以及由此产生的对应马达扭矩)，以避免过度使用来自电能存储装置132的可用功率。在这种情况下，可以将允许功率(在本文中也称为限幅功率，被限幅到不超过电动马达的PTH,i)Pperm,i代替Pi分配给电动马达，由此Pperm,i<Pi。在一个示例中，Pperm,i可以被设置为PTH,i。因此，由电动马达在允许功率下提供的扭矩(在本文中也称为限幅扭矩)Tqperm,i可以小于或等于请求扭矩Tqi。通过这种方式，可以确定允许扭矩Tqperm,i符合在阈值功率PTH,i内的马达功率。
在另一个示例中，可以使用方程(6)确定允许扭矩Tqperm,i符合在阈值功率内的马达功率。具体地，与Pperm,i相对应的Tqperm,i可以通过迭代地求解受Pperm,i<PTH,i约束的方程(6)来确定：
Tqperm,i ＝ 求解(Pperm,i ＝ Tqperm,i * wi + PL,i) (6)
当求解方程(6)时，对于其中Pi>PTH,i的情况，获得Tqperm,i作为使其相关联的电力尽可能接近但不大于PTH,i(例如，Pperm,i≤PTH,i)的最大允许马达扭矩。对于其中Pi≤PTH,i(对于车桥处的所有第i个马达)的情况，不执行限幅；实际上，允许功率被设置为期望功率Pperm,i＝Pi，并且允许扭矩被设置为请求扭矩Tqperm,i＝Tqii，并且原始期望功率Pi、请求扭矩Tqi和轮速wi被施加在第i个马达中的每一者处。
PTH,i可以随每个马达的期望功率请求而变化，所述期望功率请求由马达扭矩请求和马达转速来确定。在一个非限制性示例中，当车辆121加速并直行时，相对于位于前车桥133处的马达，位于后车桥122处的马达的PTH,i的量值可能更高，因为位于后车桥122处的马达的马达扭矩请求的量值可能更高。相反地，当车辆121减速并直行时，相对于位于前车桥133处的马达，位于后车桥122处的马达的PTH,i的量值可能更小，因为位于后车桥122处的马达的马达扭矩请求的量值可能更小。
在另一个非限制性示例中，当车辆121转弯时，PTH,i在前轮轴和/或后轮轴的一侧(例如，相对于转弯半径的外侧)可以高于另一侧(例如，相对于转弯半径的内侧)。此外，PTH,i可以取决于马达转速(wi)，以及车辆是在加速还是在减速，以及是向前推进还是反向推进。当第i个车轮正在加速时，PTH,i可以对应于在第i个车轮位置处供应给马达的马达功率不能超过的阈值加速功率；当第i个车轮正在减速(或制动)时，PTH,i可以对应于在第i个车轮位置处供应给马达的马达功率不能超过的阈值减速(或制动)功率。在再生制动期间，当第i个马达中的一者或多者可能正在产生功率并将功率供应给电能存储装置132时，PTH,i相对于没有再生制动时的车辆工况可能更高。
PTH,i还取决于可从电能存储装置132分配的可用功率，所述可用功率可以取决于当前被供应给车辆系统的辅助装置的电气负载，所述电气负载包括诸如车厢供暖和空调、前照灯、车厢音频和视频系统等。例如，在当前被供应给辅助装置的电气负载较高时，PTH,i可能较低。相反地，在当前被供应给辅助装置的电气负载较低时，PTH,i可能较高。电能存储装置132的充电和放电历史也可能影响可从电能存储装置132分配给电机123、135、120和126的可用功率。具体地，如果电能存储装置132被更多地消耗，则PTH,i可能较低，而如果电能存储装置132的荷电状态更接近充满电，则PTH,i可能较高。
控制器12可以基于Pi的量值相对于从请求相同功率方向的所有马达请求的总功率(例如，加速/放功率或减速/充电功率)来调整第一马达的PTH,i。例如，在其中仅FL马达和RL马达请求放功率并且每个请求的放电功率具有相同量值的情况下，则可以使所有马达可用的总电池放电功率的一半可用于FL和RL马达中的每一者。在这种情况下，PTH,FL和PTH,RL可以等于所有马达可用的总电池放电功率的一半。在另一个示例中，当仅FL马达和RL马达请求放电功率，并且PRL＝1.5PFL，则PTH,RL可以包括可供所有马达使用的总电池放电功率的60％(例如，1.5/(1+1.5))，而PTH,FL可以包括可供所有马达使用的总电池放电功率的40％(例如，1/(1+1.5))。在其他示例中，与总电池充电功率相对应的PTH,i可以被类似地分配给请求充电功率的马达中的每一者。此外，当多于2个马达在同一功率方向上具有马达功率请求时，可以将PTH,i类似地分配给马达中的每一者。
在图3和图4中，Tqperm,FL和Tqperm,FR(用灰色箭头表示)分别是指FL和FR车轮位置处的允许扭矩，并且Tqperm,RL和Tqperm,RR(用灰色箭头表示)分别是指RL和RR车轮位置处的允许扭矩。示意图306示出了其中在车辆121的FL和FR车轮处施加允许扭矩Tqperm,FL和Tqperm,FR的情况，所述允许扭矩是由于对分别被分配给位于车辆121的前车桥133处的电动马达123和135的期望功率进行限幅而产生的。类似地，示意图406示出了其中在车辆121的RL和RR车轮处施加限幅扭矩Tqperm,RL和Tqperm,RR的情况，所述限幅扭矩是由于对分别被分配给位于车辆121的后车桥122处的电动马达126和120的期望功率进行限幅而产生的。通过这种方式，允许扭矩Tqperm,FL和Tqperm,FR对应于前车桥处的允许功率Pperm,FL和Pperm,FR，并且允许扭矩Tqperm,RL和Tqperm,RR对应于后车桥处的允许功率Pperm,RL和Pperm,RR。作为示例，可以通过迭代地求解方程(6)来确定Tqperm,i和Pperm,i，如本文所讨论的。
请求扭矩Tqi与允许扭矩Tqperm,i之间的差是未满足马达扭矩Tq未满足,i，如由方程(7)给出：
Tq未满足,i ＝ Tqi – Tqperm,i (7)
因此，Tq未满足,i>0对应于当马达扭矩根据允许马达功率被限幅到允许马达扭矩时的条件。当Tq未满足，i＝0时，不执行限幅。
将位于车桥(例如，前车桥133或后车桥122)的每一侧处的电动马达中的一者或多者处的期望功率减小到允许功率(并相应地将请求扭矩调整到允许扭矩)可以改变跨车桥(例如，在车桥的左侧与右侧之间)的扭矩差值，并且可以引入车桥处的横摆力矩贡献(例如，分别为MzF或MzR)的变化。具体地，在第k个车桥处基于允许扭矩的横摆力矩贡献可以由方程(8)表达：
Mzperm，k＝Kk*ΔTqperm，k＝Kk*(Tqperm，i-Tqperm，j) (8)
将方程(5)和方程(8)进行比较，第k个车桥处由将Tqi限幅到Tqperm，i产生的横摆力矩贡献的变化ΔMzk(横摆力矩贡献差值)可以由方程(9)表达：
ΔMzk＝MZk-Mzperm，k＝Kk*(ΔTqk-ΔTqperm，k) (9)
横摆力矩贡献差值，ΔMzk在未满足扭矩方面可以通过扩展方程(9)并简化以下项来表达：
ΔMzk＝Kk*[(Tqi-Tqj)-(Tqperm，i-Tqperm，j)] (9a)
＝Kk*[(Tqi-Tqperm，i)-(Tqj-Tqperm，j)] (9b)
＝Kk*(Tq未满足，i-Tq未满足，j) (9c)
从方程(9a)看出，第k个车桥处的横摆力矩贡献差值包括由跨第i个马达和第j个马达的请求扭矩差值(Tqi-Tqj)产生的横摆力矩贡献与由跨第i个马达和第j个马达的允许扭矩差值(Tqperm，i-Tqperm，j)产生的横摆力矩贡献之间的差。方程(9a)可以被重新布置，使得第k个车桥处的横摆力矩贡献差值包括第i个马达处的未满足扭矩与第j个马达处的未满足扭矩之间的差。因此，第k个车桥处的横摆力矩贡献差值可以被表达为第i个马达与第i个马达之间的未满足扭矩差值，如方程(9c)中所示。具体地，由根据分配的马达功率限幅马达扭矩产生的横摆力矩贡献差值由方程(10)给出：
ΔMzk ＝ KkΔTq未满足,k (10)
此外，由根据分配的马达功率限幅马达扭矩产生的横摆力矩的变化通过由根据在每个第k个车桥处的分配的马达功率限幅马达扭矩产生的横摆力矩贡献差之和给出，如在方程(11)中示出：
ΔMz ＝ ΣkΔMzk (11)
这里，ΔTq未满足,k是指跨第k个车桥的未满足扭矩差值。因此，当ΔTq未满足,k为0时，诸如当第k个轮轴处的未满足扭矩Tqi和Tqj平衡(例如，相等)时，横摆力矩的变化(例如，横摆力矩贡献差值)ΔMzk为0。此外，通过减小ΔTq未满足,k，可以减小ΔMzk。如从方程(9a)、(9b)、(9c)和(11)看出，由在位于第k个车桥处的马达中的每一者处将请求马达扭矩限幅到允许马达扭矩产生的横摆力矩偏差可以通过完全平衡跨位于第k个车桥处的马达的未满足马达扭矩来消除，包括通过减小位于第k个车桥处的马达中的一者或两者处的允许马达扭矩来消除；此外，由在位于第k个车桥处的马达中的每一者处将请求马达扭矩限幅到允许马达扭矩产生的横摆力矩偏差可以通过部分平衡跨位于第k个车桥处的马达的未满足马达扭矩来消除，包括通过减小位于第k个车桥处的马达中的一者或两者处的允许马达扭矩来消除。
换句话说，通过平衡或部分地平衡第k个轮轴处的未满足扭矩Tqi和Tqj，可以分别消除或减小ΔMzk(和ΔMz)，由此提高车辆操控性，而马达功率Pi符合阈值马达功率PTH,i。此外，通过这种方式，平衡车桥的两个马达处的未满足扭矩可以维持预期的横摆力矩(例如，基于原始的请求马达扭矩的横摆力矩)或者可以帮助减小与预期的横摆力矩的偏差，同时维持符合被分配给两个马达的电池电量。
现在转向图5至图7，它们示出了用于操作车辆121的方法500、600和700的流程图，所述方法包括根据阈值马达功率将请求马达扭矩设置为允许马达扭矩，以及平衡(或部分地平衡)轮轴处的未满足扭矩，由此提高车辆操控性。方法500、600和700可以由控制器12基于存储在控制器12的非暂时性存储器上的指令并结合从车辆推进系统100的传感器(诸如上文参考图1和图2描述的传感器)所接收的信号来执行。根据以下描述的方法，控制器12可采用车辆推进系统100的致动器来调整车辆操作。此外，方法500、600和700可以应用于车辆121的任何第k个车桥，其中两个电机在第i个位置处联接到所述车桥以用于驱动联接在所述位置处联接的车轮。因此，在图1和图2的车辆121中，可以执行方法500、600和700以控制前车桥133的电动马达123和135和/或后车桥122的电动马达120和126。换句话说，方法500、600和700可以应用于每个第k个轮轴，其中具有2个电机(i＝1、2)以用于驱动在所述轮轴处联接的车轮。
方法500开始于510，其中控制器12估计和/或测量车辆121的各种工况，包括车桥的每个马达处的马达转速(wi)、期望功率(Pi)、请求扭矩(Tqi)、阈值马达功率(PTH,i)、功率损耗(PL,i)等。索引i是指第i个马达在第k个轮轴处的位置。作为一个示例，i＝1或2，其中i＝1可以对应于位于车辆的轮轴的左侧的轮角处的马达，而i＝2可以对应于位于车辆的同一轮轴的右侧的轮角处的马达。如上所述，Pi、Tqi、PTH,i和PL,i可以在每个第i个位置处独立地且单独地确定。此外，可以在510处测量和/或估计附加工况，诸如车辆速度、轮速等。
方法500在520处继续，其中控制器12评估轮轴的每个马达(例如，在第i个位置处的每个马达，i＝1、2)的期望功率Pi是否小于它们相应的阈值功率PTH,i。对于其中Pi≤PTH,i(对于i＝1、2)的情况，方法500在532处继续，其中控制器12维持轮轴处的wi、Tqi和Pi的当前期望值和/或请求值。因此，当Pi≤PTH,i(对于i＝1、2)时，从电能存储装置132分配给每个第i个马达的功率足以向其供应期望功率Pi和请求扭矩Tqi，以便维持请求轮速wi。
对于其中第i个马达(i＝1、2)中的至少一者的Pi不小于或等于PTH,i的情况，方法500在530处继续，其中控制器12计算每个第i个电动马达的允许功率Pperm,i和允许扭矩Tqperm,i，如通过图6的方法600所述。方法600示出了用于根据允许功率Pperm,i和许可扭矩Tqperm,i的相应阈值功率PTH,i来计算它们的值的示例性流程图。符合相应的阈值功率PTH,i是指Pperm,i≤PTH,i，其中Pperm,i对应于被分配给第i个马达以用于产生Tqperm,i的功率。
方法600开始于610，其中控制器12确定车辆121的车桥处的第一马达的期望功率是否小于其中的阈值功率(例如，P1≤PTH,1)。响应于P1≤PTH,1，方法600在616处继续，其中控制器12将第一马达的允许功率和第一马达的允许扭矩分别设置为期望功率和请求扭矩(例如，Pperm,1＝P1并且Tqperm,1＝Tq1)。返回到610，对于其中P1不小于PTH,1的情况，方法600继续到614，其中控制器12通过迭代地求解方程(6)来确定Pperm,1和Tqperm,1，同时使受到以下约束的Pperm,1最大化：Pperm,1≤PTH,1。
在614和616之后，方法600在620处继续，其中控制器12确定车辆121的车桥处的第二马达的期望功率是否小于其中的阈值功率(例如，P2≤PTH,2)。响应于P2≤PTH,2，方法600在626处继续，其中控制器12将第二马达的允许功率和第二马达的允许扭矩分别设置为其中的期望功率和请求扭矩(例如，Pperm,2＝P2并且Tqperm,2＝Tq2)。返回到620，对于其中P2不小于PTH,2的情况，方法600继续到624，其中控制器12通过迭代地求解方程(6)来确定Pperm,2和Tqperm,2，同时使受到以下约束的Pperm,2最大化：Pperm,2≤PTH,2。在624和626之后，方法600结束，在530之后返回到方法500。
如上所述，wi、Pi、Tqi、PTH,i和PL,i中的每一者表示正量值。相关地，在车辆操作时的任何给定时间，wi、Pi、Tqi、PTH,i和PL,i中的每一者可以表示与第i个加速车轮相对应的推进值；类似地，wi、Pi、Tqi、PTH,i和PL,i中的每一者表示与第i个减速车轮相对应的制动值。当用于第k个车桥处的第一马达的请求马达扭矩包括加速扭矩并且当用于同一第k个车桥处的第二马达的请求马达扭矩包括减速扭矩时，扭矩平衡可以不被执行以便避免增加NVH并维持符合马达功率阈值。因此，在540处，控制器12确定对于i＝1、2是否所有Tqi和Pi都是推进值，或者对于i＝1、2是否所有Tqi和Pi都是制动值。响应于对于i＝1、2所有Tqi和Pi不对应于推进值，或者响应于对于i＝1、2所有Tqi和Pi不对应于制动值，方法500在544处继续，其中控制器12将请求马达扭矩设置为允许马达扭矩，Tqi＝Tperm,i，而不完成扭矩平衡(虚线框514的元素)。在544之后，方法500在590处继续。
响应于i＝1、2所有Tqi和Pi是推进值，或者响应于i＝1、2所有Tqi和Pi是制动值，并且响应于满足第一条件(虚线框的元素512)，方法500在550处继续，其中控制器12根据方程(7)从每个第i个马达处的请求扭矩与允许扭矩之间的差来计算未满足扭矩Tq未满足,i，(对于i＝1、2)。接下来，方法500在560处继续，其中控制器12确定对于i＝1、2是否Tq未满足,i＝0。尽管对于所有i＝1、2，Pi不小于或等于PTH,i(如520处确定)，但是取决于Tperm,i与Pperm,i之间的关系(如由方程(6)给出)，并且特别是当Pi可能仅略大于PTH,i时(并且当Pperm,i更接近Pi时)，可能存在Tqi＝Tperm,i(如在530处和在方法600处计算的)。例如，在其中Pperm,i≈Pi≈PTH,i的条件下，则Tqperm,i可能与Tqi没有显著不同。因此，在这些情况下，对期望的马达功率的限幅和对请求马达扭矩的限幅可能不太显著，这意味着Tqperm,i可能与Tq,i没有显著不同，使得Tq未满足,i可能小于或等于阈值未满足扭矩Tq未满足,TH。因此，在560处，对于其中Tq未满足,i<Tq未满足,TH(对于i＝1、2)的情况，尚未发生对车桥的每个马达处的期望马达功率和马达扭矩的显著限幅，这意味着未满足扭矩是平衡的并且车桥处的横摆力矩贡献基本上不变(相对于由请求马达扭矩Tqi产生的横摆力矩贡献)，并且方法500在592处继续，其中控制器12对于i＝1、2维持wi、Tqi和Pi。在一个示例中，Tq未满足,TH可以是3Nm或更小(但大于0Nm)。
当在560处Tq未满足,i中的一者或多者大于Tq未满足,TH时，未满足扭矩是不平衡的，并且车桥处的横摆力矩贡献可以改变(相对于由请求扭矩Tqi产生的横摆力矩贡献)，并且方法500在570和方法700处继续，其中控制器12调整Tqperm,i以平衡(或部分地平衡)未满足扭矩。方法700包括用于调整允许扭矩以在轮轴处实现马达扭矩平衡的两种方法，如在702处所述。响应于当请求马达扭矩Tqi大于第i个马达(例如，i＝1、2)中的每一者处的上限未满足马达扭矩(Tq未满足,上限)时，方法700将第i个马达中的每一者处的Tq未满足,i设置为上限未满足扭矩，由此使Tq未满足,1＝Tq未满足,2＝Tq未满足,上限，并且完全平衡第i个马达中的每一者处的未满足扭矩，由此Tqperm,i＝Tqi-未满足Tq,上限。响应于请求马达扭矩中的一者Tqi小于上限未满足扭矩，方法700通过将与请求马达扭矩中的一者Tqi相对应的未满足扭矩(小于上限未满足扭矩)设置为Tqi减去阈值校准扭矩Tqcal来部分地平衡未满足扭矩，从而有效地使得Tqperm,i＝Tqcal。在一个示例中，Tqcal小于或等于2Nm(但大于0Nm)。通过这种方式，在不引入负(或相反)量值Tqperm.i(以及负或相反量值对应的Tqi)的情况下尽可能地减小未满足扭矩的不平衡(未满足扭矩部分地平衡)，否则这由于NVH和可能违反功率阈值而是不期望的。这里，当原始请求扭矩Tqi是加速扭矩时，相反量值Tq值可以包括制动(减速)扭矩；或者当原始请求扭矩Tqi是制动(减速)扭矩时，相反量值Tq值可以包括加速扭矩。
方法700开始于710，其中控制器12将上限未满足扭矩Tq未满足,上限计算为Tq未满足,i的最大值，如由方程(12)给出：
Tq未满足,上限＝max(Tq未满足,i；i＝1、2) (12)
接下来，方法700在720处继续，其中控制器12确定第一马达处的请求马达扭矩Tq1是否大于或等于Tq未满足,上限。响应于Tq1<Tq未满足,上限，方法700在724处继续，其中控制器12设置Tqperm,1＝Tqcal，从而有效地使得Tq未满足,1＝Tq1-Tqcal。换句话说，控制器12尽可能多地减小未满足扭矩Tq1(由此使得Tqperm1＝Tqcal)，而不会引入负量值Tqperm,1，否则这将不期望地导致增加NVH。此外，由于Tqperm,1减小到Tqcal，因此对Tqperm,1的调整保持符合阈值马达功率PTH,1。
返回到720，对于其中Tq1≥Tq未满足,上限的情况，方法700在726处继续，其中控制器12设置Tqperm,1＝Tq1–Tq未满足,上限，由此有效地设置Tq未满足,1＝Tq未满足,上限，同时维持符合阈值马达功率PTH,1。
接下来，方法700从724和726在730处继续，其中控制器12确定第二马达处的请求马达扭矩Tq2是否大于或等于Tq未满足,上限。响应于Tq2<Tq未满足,上限，方法700在734处继续，其中控制器12设置Tqperm,2＝Tqcal，从而有效地使得Tq未满足,2＝Tq2-Tqcal。换句话说，控制器12尽可能多地减小未满足扭矩Tq2(由此使得Tqperm2＝Tqcal)，而不会引入负量值Tqperm,2，否则这将不期望地导致增加NVH。此外，由于Tqperm,2减小到Tqcal，因此对Tqperm,2的调整保持符合阈值马达功率PTH,2。
返回到730，对于其中Tq2≥Tq未满足,上限的情况，方法700在736处继续，其中控制器12设置Tqperm,2＝Tq2–Tq未满足,上限，由此有效地设置Tq未满足,2＝Tq未满足,上限，同时维持符合阈值马达功率PTH,2。在734和736之后，方法700结束，在570之后返回到方法500。
因而，在方法700处，当在每个第i个马达处的Tqi≥Tq未满足,上限(例如，i＝1、2)时，控制器12通过将在726和736处设置每个Tq未满足,i＝Tq未满足,上限和设置Tqperm,i＝Tqi–Tq未满足,上限；实际上，对于其中Tq未满足,1≠Tq未满足,2的情况，在第i个马达中的一者处，其中Tq未满足,i<Tq未满足,上限(在726和736之前)，Tqperm,i从其原始值减小(如从方法600计算的)；在第i个马达中的另一者处，其中Tq未满足,i＝Tq未满足,上限，维持Tperm,i。对于其中Tq未满足,1＝Tq未满足,2＝Tq未满足,上限的情况，实际上针对所有第i个位置维持Tperm,i(如根据方法600计算)。完全平衡未满足的扭矩维持第k个轮轴处由请求扭矩Tqi产生的横摆力矩贡献Mzk，同时对于i＝1、2维持符合Pperm,i<PTH,i(如本文关于方程(4)和(9)描述)。
相比之下，当对于第i个马达中的一者Tqi<Tq未满足,上限时，控制器12通过(在724或734中的一者处)设置Tqperm,i＝Tqcal(对应于第i个马达中的一者具有Tqi<Tq未满足,上限)、同时(在726或736中的一者处)设置Tqperm,i＝Tqi–Tq未满足,上限(对应于第i个马达中的另一者具有Tqi≥Tq未满足,上限)来部分地平衡未满足扭矩(并且其中Tq未满足,i＝Tq未满足,上限)。部分地平衡未满足扭矩在不引入负量值马达扭矩的情况下并且在对于i＝1、2的情况下维持符合PTH,i的同时尽可能地减小横摆力矩贡献的变化(如由方程(10)给出)。
在570之后返回到方法500，所述方法在580处继续，其中控制器12将请求马达扭矩设置为允许马达扭矩，Tqi＝Tperm,i。在平衡(或部分地平衡)未满足扭矩Tq未满足,i并在570处通过方法700调整Tperm,i之后设置Tqi＝Tperm,i尽可能多地减小第k个车桥处的横摆力矩贡献的任何变化(如由方程(10)给出)，由此维持操控性以及符合PTH,i。在580处，调整Tqperm,i以平衡(或部分地平衡)未满足扭矩可以响应地改变马达功率Pi和可实现的马达转速wi两者以及车辆速度。通过这种方式，与维持车辆纵向运动(包括车辆速度和马达转速)相比，方法500、600和700优先考虑维持车辆横摆运动。接下来，在532、544和580之后，方法500在590处继续，其中控制器12在第i个马达中的每一者处施加Tqi(例如，i＝1、2)。在590之后，方法500结束。
如图5所示，包括550、560、570(包括方法700的执行)和580中的虚线框514中所包括的一系列方法步骤可以响应于满足如虚线框512指示的第一条件而执行。所满足的第一条件包括Tqi和Pi对于所有i＝1、2是推进扭矩和功率或者对于所有i＝1、2是制动扭矩和功率时(如图5的540处所示)，以及对于所有i＝1、2，Pi≤PTH,i(如图5的520处所示)。
现在转向图8，其示出了用于根据方法500、600和700操作车辆系统100的示例性时间线800。在图8的示例中，车辆系统100包括车桥，所述车桥具有联接到其上的第一电动马达和第二电动马达，每个电动马达用于驱动联接到车桥上的单独车轮。在一些示例中，车辆系统100可以包括2个或更多个车桥，每个车桥具有联接到其上的两个电动马达，电动马达中的每一者用于驱动联接到车桥上的单独车轮。此外，车辆系统100可以包括HEV、BEV或其他电动车辆。示出了第一马达处的期望功率P1 810、第二马达处的期望功率P2 820、第一马达处的请求扭矩Tq1 830、第二马达处的请求扭矩Tq2 840、第一马达转速w1 850、第二马达转速w2 860、由原始的请求马达扭矩值(例如，在根据PTH,i对任何功率和/或扭矩进行限幅之前为Tqi)产生的横摆力矩Mzorig 870(如由方程(5)给出)、由允许马达扭矩值(例如，符合阈值PTH,i的Tqperm,i)产生的横摆力矩Mzperm 872(如由方程(8)给出)以及由平衡的马达扭矩值(例如，在方法500的514处确定扭矩平衡之后为Tqi)产生的横摆力矩Mzbal 874(如由方程(5)给出)。还示出了每个马达处的期望功率的阈值PTH,1 812和PTH,2 822以及每个马达处的允许扭矩Tqperm,1 832和Tqperm,2 842。时间线800还示出了未满足扭矩Tq未满足,1、Tq未满足,2和上限未满足扭矩Tq未满足,上限。为了清楚起见，示例性时间线800描绘了在离散时刻依次发生的对Pi、Tqi、Tqperm,i、wi和Mz的阶跃变化，然而，实际上，一些变化在时间上可以同时或并发地发生。
在时间0与时间t1之间，每个第i个马达处的期望功率Pi(i＝1、2)小于它们相应的对应阈值功率PTH,i，这指示马达中的每一者处的期望功率和请求扭矩符合每个马达处的阈值功率。因此，响应于Pi≤PTH,i(i＝1、2)，控制器12在每个马达处分配期望功率Pi，以在每个马达处在马达转速wi下产生请求扭矩Tqi。此外，在没有扭矩平衡的情况下，维持车桥处由请求扭矩Tqi产生的横摆力矩贡献870。作为示例，在时间t1之前，车辆系统100可以在水平道路上巡航，并且电能存储装置132可以不向辅助电气负载分配任何功率。
在时间t1处，可以增加向其他马达(包括另一个第k个车桥上的一个或多个马达)请求的期望功率，或者可以接通辅助电气负载(诸如车辆前照灯和A/C系统)，由此减小从电能存储装置132可供应给马达中的每一者的阈值分配功率PTH,i。在另一个示例中，特定马达的阈值功率(例如，PTH,i)可以响应于向一个或多个其他马达请求的期望功率的增加而减小，尤其是在维持向该特定马达请求的期望功率的情况下减小；通过这种方式，可以将总电池电量动态地分配给每个马达。因此，响应于在时间t1处增加辅助负载和/或增加向其他马达请求的电力，阈值功率PTH,i减小到低于期望功率Pi。响应于在时间t1处P1>PTH,1和P2>PTH,2，对于i＝1、2，控制器12迭代地计算Pperm,i和Tqperm,i，如由方程(6)给出，由此Tqperm,i被确定为用于使其相关联的电力Pperm,i尽可能接近但不大于PTH,i(例如，Pperm,i≤PTH,i)的最大第i个允许马达扭矩。在示例性时间线800中，第一马达和第二马达的期望功率和请求扭矩都是加速值或者都是制动值。因此，响应于满足第一条件，如在时间t1与时间t2之间所示，控制器12继续计算和平衡车桥的第一马达和第二马达处的未满足扭矩。
接下来，控制器12根据Tqi与Tqperm,i之间的差来计算未满足扭矩Tq未满足,1和Tq未满足,2，然后计算上限未满足扭矩Tq未满足,上限。在时间t1与时间t3之间，横摆力矩Mzperm 872(基于Tqperm,i)与原始横摆力矩870(基于请求扭矩Tqi)显著不同，从而指示Tq未满足,i中的至少一者是显著的(例如，Tq未满足,i>Tq未满足,TH)。在时间t2处，响应于对于i＝1和/或2，Tq未满足,i>Tq未满足,TH，控制器12继续平衡未满足扭矩。具体地，如在时间t2处所示，响应于对于i＝1、2，Tqi>Tq未满足,上限，控制器12通过根据方法700对于i＝1、2设置Tq未满足,i＝Tq未满足,上限来继续平衡未满足扭矩。因而，控制器12通过设置Tqperm,i＝Tqi-Tq未满足,上限来减小第i个马达中的一者或两者处的允许扭矩以平衡未满足扭矩。随后，而且在时间t2处示出(为了清楚起见)，控制器12在每个第i个马达设置Tqi＝Tperm,i，并且在给出Tqi的新(未满足扭矩平衡)值的情况下重新计算对应的Pi和wi(i＝1,2)。如时间线800中所示，Pi(810、820)的重新计算值小于其相应的阈值功率PTH,i(812、822)，由此在每个马达处维持符合阈值功率PTH,i。同时，在平衡未满足扭矩时，在时间t2处维持横摆力矩(Mz)(Mzbal 874等于Mzorig 870)，因为平衡未满足扭矩维持了由在时间t1处的原始请求扭矩Tqi产生的扭矩差值。在时间t2处，在时间线800的示例中，马达转速wi被示出为从其在时间t2之前的值开始减小，这反映了Tqi和Pi从其在时间t1处的原始值开始减小。在其他示例中，马达转速可能不会响应于Tqi的减小而减小，由此Tqi保持为正；而是，响应于Tqi的减小，仅可以减小wi的量值的变化率，而不减小Tqi的量值。此外，wi的方向可能不会响应于wi的减小而改变。
接下来，在时间t3处，时间线800示出了车辆工况，其中可分配给第i个马达中的每一者的阈值功率PTH,i相对于时间t3之前的时间进一步减小，例如，当电能存储装置132的荷电状态较低时和/或当对另一车桥上的马达的功率请求可以增加时和/或当大量辅助电气负载(诸如A/C和前照灯)开启时进一步减小。因而，在时间t3处，阈值功率PTH,i减小到低于期望马达功率Pi。响应于在时间t3处P1>PTH,1和P2>PTH,2，对于i＝1、2，控制器12迭代地计算Pperm,i和Tqperm,i，如由方程(6)给出，由此Tqperm,i被确定为用于使其相关联的电力Pperm,i尽可能接近但不大于PTH,i(例如，Pperm,i≤PTH,i)的最大第i个允许马达扭矩。在示例性时间线800中，第一马达和第二马达的期望功率和请求扭矩都是加速值或者都是制动值。因此，响应于满足第一条件，如在时间t3与时间t4之间所示，控制器12继续计算和平衡车桥的第一马达和第二马达处的未满足扭矩。
接下来，控制器12根据Tqi与Tqperm,i之间的差来计算未满足扭矩Tq未满足,1和Tq未满足,2，然后计算上限未满足扭矩Tq未满足,上限。在时间t3之后，横摆力矩Mzperm 872(基于Tqperm,i)与原始横摆力矩870(基于请求扭矩Tqi)显著不同，从而指示Tq未满足,i中的至少一者是显著的(例如，Tq未满足,i>Tq未满足,TH)。在时间t4处，响应于对于i＝1和/或2，Tq未满足,i>Tq未满足,TH，控制器12控制平衡未满足扭矩。具体地，如在时间t4处所示，响应于Tq1>Tq未满足,上限并且Tq2<Tq未满足,上限(例如，在车桥处的马达中的一者处的请求马达扭矩小于上限未满足扭矩)，控制器12通过根据方法700设置Tq未满足,1＝Tq未满足,上限并且设置Tqperm,2＝Tqcal来部分地平衡未满足扭矩。因而，控制器12通过设置Tqperm,1＝Tq1-Tq未满足,上限来减小第1个马达处的允许扭矩，并且通过将Tqperm,2设置为Tqcal来减小第2个马达处的允许扭矩。随后，而且在时间t4处示出(为了清楚起见)，控制器12在每个第i个马达设置Tqi＝Tperm,i，并且在给出Tqi的新(未满足扭矩部分地平衡)值的情况下重新计算对应的Pi和wi(i＝1,2)。如时间线800中所示，Pi(810、820)的重新计算值小于其相应的阈值功率PTH,i(812、822)，由此在每个马达处维持符合阈值功率PTH,i。同时，在部分地平衡未满足扭矩时，在时间t4处的横摆力矩Mzbal 874(在部分未满足扭矩平衡之后由Tqi引起)高于Mzperm872，并且Mzbal 874相对于Mzperm 872更接近Mzorig 870，因为在部分未满足扭矩平衡之后由Tqi产生的扭矩差值相对于由Tqperm,i产生的扭矩差值更接近在时间t3处由原始请求扭矩Tqi产生的扭矩差值。在时间t4处，在时间线800的示例中，马达转速wi被示出为从其在时间t3之前的值开始减小，这反映了Tqi和Pi从其在时间t3处的原始值开始减小。在其他示例中，马达转速可能不会响应于Tqi和Pi的减小而减小，由此Tqi保持为正；而是，响应于Tqi和Pi的减小，仅可以减小wi的量值的变化率，而不减小Tqi的量值。此外，wi的方向可能不会响应于wi的减小而改变。
通过这种方式，本文描述的方法和系统允许实现以下技术效果：平衡位于车桥处的马达中的每一者处的扭矩，同时维持横摆力矩或减小与预期横摆力矩的偏差，并且同时维持符合可分配给马达中的每一者的电池电量阈值。此外，所述方法和系统适用于车辆加速或减速时的情况。具体地，位于车桥处的马达中的每一者在任何给定时间由控制器12供应推进动力、扭矩和轮速，或者位于车桥处的马达中的每一者在任何给定时间由控制器12供应制动功率、扭矩和轮速。此外，可以关于功率、扭矩和轮速独立地控制位于车桥处的马达中的每一者。
应注意，本文所包括的示例控制和估计例程可与各种发动机和/或车辆系统配置一起使用。本文公开的控制方法和例程可作为可执行指令存储在非暂时性存储器中，并且可以由包括控制器的控制系统结合各种传感器、致动器和其他发动机硬件来执行。本文所述的具体例程可表示任何数量的处理策略(诸如事件驱动的、中断驱动的、多任务、多线程等)中的一者或多者。为此，示出的各种动作、操作和/或功能可按示出的顺序执行、并行执行，或者在一些情况下被省略。同样，处理顺序不一定是实现本文描述的示例性实施例的特征和优点所必需的，而是为了便于说明和描述而提供。可以根据所使用的特定策略而重复地执行示出的动作、操作和/或功能中的一者或多者。此外，所描述的动作、操作和/或功能可图形地表示将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结合电子控制器在包括各种发动机硬件部件的系统中执行指令来实施。
应理解，本文公开的配置和程序本质上是示例性的，并且这些具体实施例不应被视为具有限制意义，因为许多变型是可能的。例如，以上技术可应用于V-6、I-4、I-6、V-12、对置4缸以及其他发动机类型。此外，除非明确地相反指出，否则术语“第一”、“第二”、“第三”等不意图表示任何顺序、位置、数量或重要性，而是仅用作标记以区分一个要素与另一个要素。本公开的主题包括本文公开的各种系统和配置以及其他特征、功能和/或性质的所有新颖且非显而易见的组合和子组合。
如本文所使用，除非另有指定，否则术语“约”被解释为表示所述范围的±5％。
所附权利要求特别地指出被视为新颖且非显而易见的某些组合和子组合。这些权利要求可以指代“一个”要素或“第一”要素或其等同物。这些权利要求应理解为包括一个或多个此类要素的结合，既不要求也不排除两个或更多个此类要素。所公开特征、功能、元件和/或性质的其他组合和子组合可通过修正本权利要求或通过在此申请或相关申请中呈现新的权利要求来要求保护。此类权利要求，无论与原始权利要求相比在范围上更广、更窄、等同或不同，也都被视为包括在本公开的主题内。
根据本发明，一种用于操作车辆的方法包括：将两个马达联接到车桥，在所述两个马达中的每一者处，根据阈值马达功率将请求马达扭矩设置为允许马达扭矩；将未满足马达扭矩确定为所述请求马达扭矩与所述允许马达扭矩之间的差；以及平衡所述未满足马达扭矩，包括减小所述两个马达中的一者或两者处的所述允许马达扭矩。
在本发明的一个方面，在所述两个马达中的每一者处，根据所述阈值马达功率将所述请求马达扭矩设置为所述允许马达扭矩包括响应于马达功率大于所述阈值马达功率而将所述请求马达扭矩减小为所述允许马达扭矩。
在本发明的一个方面，所述方法包括确定上限未满足马达扭矩，所述上限未满足马达扭矩是所述两个马达中的每一者处的所述未满足马达扭矩的量值中的较大者。
在本发明的一个方面，响应于所述上限未满足马达扭矩小于所述两个马达中的每一者处的所述请求马达扭矩的量值而执行平衡所述未满足马达扭矩。
在本发明的一个方面，平衡所述未满足马达扭矩包括减小所述两个马达中的一者处的所述允许马达扭矩，由此所述两个马达中的每一者处的所述未满足马达扭矩相等。
在本发明的一个方面，所述方法包括在所述两个马达中的每一者处部分地平衡所述未满足马达扭矩，包括响应于所述上限未满足马达扭矩大于所述两个马达中的一者处的所述请求马达扭矩的所述量值而减小所述两个马达中的每一者处的所述允许马达扭矩。
在本发明的一个方面，部分地平衡所述两个马达中的每一者处的所述未满足马达扭矩包括减小所述两个马达中的一者处的所述允许马达扭矩，由此所述两个马达处的所述未满足马达扭矩之间的差减小。
在本发明的一个方面，部分地平衡所述两个马达处的所述未满足马达扭矩包括将所述两个马达中的一者处的所述允许马达扭矩减小到阈值校准扭矩。
根据本发明，提供了一种车辆系统，所述车辆系统具有：第一马达和第二马达，所述第一马达和所述第二马达联接到第一车桥；以及控制器，所述控制器包括驻留在其上的非暂时性存储器中的可执行指令以：响应于满足第一条件，在所述第一马达和所述第二马达中的每一者处，根据阈值马达功率将请求马达扭矩设置允许马达扭矩；将未满足马达扭矩确定为所述所请求马达扭矩与所述允许马达扭矩之间的差；以及平衡所述未满足马达扭矩，包括减小所述第一马达和所述第二马达中的一者处的所述允许马达扭矩。
根据一个实施例，满足所述第一条件包括在所述第一马达和所述第二马达中的一者或两者处，期望马达功率大于所述阈值马达功率。
根据一个实施例，本发明的特征还在于电池，其中所述可执行指令还包括将来自所述电池的允许马达功率分配给所述第一马达和所述第二马达，其中在所述第一马达和所述第二马达中的每一者处，所述允许马达功率对应于所述允许马达扭矩。
根据一个实施例，在所述第一马达和所述第二马达中的每一者处，响应于所述未满足扭矩大于阈值未满足扭矩而执行平衡所述未满足马达扭矩。
根据一个实施例，用于平衡所述未满足马达扭矩的所述可执行指令包括减小所述第一马达和所述第二马达中的一者处的所述允许马达扭矩，由此在所述第一马达和所述第二马达中的每一者处由将所述请求马达扭矩设置为所述允许马达扭矩产生的横摆力矩偏差减小。
根据一个实施例，所述横摆力矩偏差是根据跨所述第一马达和所述第二马达的请求扭矩差值与跨所述第一马达和所述第二马达的允许扭矩差值之间的差来计算的。
根据一个实施例，本发明的特征还在于联接在所述第一车桥的相对端处的第一车轮和第二车轮，其中所述第一马达驱动所述第一车轮，并且所述第二马达驱动所述第二车轮。
根据本发明，一种用于车辆的方法包括：将第一马达和第二马达联接到第一车桥；响应于满足第一条件，在所述第一马达和所述第二马达中的每一者处，根据阈值马达功率将请求马达扭矩设置为允许马达扭矩；以及将未满足马达扭矩确定为所述请求马达扭矩与所述允许马达扭矩之间的差；以及通过减小所述第一马达和所述第二马达中的每一者处的所述允许马达扭矩的量值来减小在所述第一马达和所述第二马达中的每一者处由将所述请求马达扭矩设置为所述允许马达扭矩产生的横摆力矩偏差。
在本发明的一个方面，满足所述第一条件包括所述第一马达和所述第二马达中的一者或两者处的马达功率超过所述阈值马达功率。
在本发明的一个方面，在所述第一马达和所述第二马达中的每一者处，所述允许马达扭矩对应于由允许马达功率提供的马达扭矩，所述允许马达功率小于或等于所述阈值马达功率。
在本发明的一个方面，满足所述第一条件包括所述第一马达和所述第二马达两者处的所述请求马达扭矩包括推进扭矩，或者所述第一马达和所述第二马达两者处的所述请求马达扭矩包括制动扭矩。
在本发明的一个方面，所述横摆力矩偏差是根据在所述第一车桥处由跨所述第一马达和所述第二马达的请求扭矩差值产生的横摆力矩贡献与在所述第一车桥处由跨所述第一马达和所述第二马达的允许扭矩差值产生的横摆力矩贡献之间的差来计算的。

Claims (15)

1.一种用于操作车辆的方法，其包括：
将两个马达联接到车桥，
在所述两个马达中的每一者处，
根据阈值马达功率将请求马达扭矩设置为允许马达扭矩，
将未满足马达扭矩确定为所述请求马达扭矩与所述允许马达扭矩之间的差，以及
平衡所述未满足马达扭矩，包括减小所述两个马达中的一者或两者处的所述允许马达扭矩。
2.根据权利要求1所述的方法，其中在所述两个马达中的每一者处，根据所述阈值马达功率将所述请求马达扭矩设置为所述允许马达扭矩包括响应于马达功率大于所述阈值马达功率而将所述请求马达扭矩减小为所述允许马达扭矩。
3.根据权利要求2所述的方法，其还包括确定上限未满足马达扭矩，所述上限未满足马达扭矩是所述两个马达中的每一者处的所述未满足马达扭矩的量值中的较大者。
4.根据权利要求3所述的方法，其中响应于所述上限未满足马达扭矩小于所述两个马达中的每一者处的所述请求马达扭矩的量值而执行平衡所述未满足马达扭矩。
5.根据权利要求4所述的方法，其中平衡所述未满足马达扭矩包括减小所述两个马达中的一者处的所述允许马达扭矩，由此所述两个马达中的每一者处的所述未满足马达扭矩相等。
6.根据权利要求5所述的方法，其还包括在所述两个马达中的每一者处部分地平衡所述未满足马达扭矩，包括响应于所述上限未满足马达扭矩大于所述两个马达中的所述一者处的所述请求马达扭矩的所述量值而减小所述两个马达中的每一者处的所述允许马达扭矩。
7.根据权利要求6所述的方法，其中部分地平衡所述两个马达中的每一者处的所述未满足马达扭矩包括减小所述两个马达中的所述一者处的所述允许马达扭矩，由此所述两个马达处的所述未满足马达扭矩之间的差减小。
8.根据权利要求7所述的方法，其中部分地平衡所述两个马达处的所述未满足马达扭矩包括将所述两个马达中的所述一者处的所述允许马达扭矩减小到阈值校准扭矩。
9.一种车辆系统，其包括：
第一马达和第二马达，所述第一马达和所述第二马达联接到第一车桥，以及
控制器，所述控制器包括驻留在其上的非暂时性存储器中的可执行指令以：
响应于满足第一条件，
在所述第一马达和所述第二马达中的每一者处，
根据阈值马达功率将请求马达扭矩设置为允许马达扭矩，
将未满足马达扭矩确定为所述请求马达扭矩与所述允许马达扭矩之间的差，以及
平衡所述未满足马达扭矩，包括减小所述第一马达和所述第二马达中的一者处的所述允许马达扭矩。
10.根据权利要求9所述的车辆系统，其中满足所述第一条件包括在所述第一马达和所述第二马达中的一者或两者处，期望马达功率大于所述阈值马达功率。
11.根据权利要求10所述的车辆系统，其还包括电池，其中所述可执行指令还包括将来自所述电池的允许马达功率分配给所述第一马达和所述第二马达，其中在所述第一马达和所述第二马达中的每一者处，所述允许马达功率对应于所述允许马达扭矩。
12.根据权利要求9所述的车辆系统，其中在所述第一马达和所述第二马达中的每一者处，响应于所述未满足扭矩大于阈值未满足扭矩而执行平衡所述未满足马达扭矩。
13.根据权利要求9所述的车辆系统，其中用于平衡所述未满足马达扭矩的所述可执行指令包括减小所述第一马达和所述第二马达中的一者处的所述允许马达扭矩，由此在所述第一马达和所述第二马达中的每一者处由将所述请求马达扭矩设置为所述允许马达扭矩产生的横摆力矩偏差减小。
14.根据权利要求13所述的车辆系统，其中所述横摆力矩偏差是根据跨所述第一马达和所述第二马达的请求扭矩差值与跨所述第一马达和所述第二马达的允许扭矩差值之间的差来计算的。
15.根据权利要求9所述的车辆系统，其还包括联接在所述第一车桥的相对端处的第一车轮和第二车轮，其中所述第一马达驱动所述第一车轮，并且所述第二马达驱动所述第二车轮。
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