CN117922465A - 车辆转角模块和包含它们的车辆 - Google Patents

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阿希谢伊·萨迪斯
T·塞格夫
拉恩·德克尔
什穆埃尔·基奥克里
N·多伦
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Ruiyi Automobile Co ltd
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Ruiyi Automobile Co ltd
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Abstract

提供了一种车辆转角模块和包含它们的车辆，车辆包括车载车辆控制器。车辆转角模块(VCM)包括：能够安装到主车辆的基准车架上的副车架；包括轮毂的轮毂组件；介于副车架与轮毂组件之间的VCM子系统，例如驱动子系统、转向子系统、悬架子系统和/或制动子系统；以及VCM载VCM控制器，其包括一个或多个处理器和存储程序指令的计算机可读介质，程序指令在由一个或多个处理器执行时使一个或多个处理器：建立与车辆控制器的通信链路，包括将关于VCM的信息从VCM控制器以电子方式传送到车辆控制器；并且响应于VCM在车辆上的安装，执行安装后验证过程，安装后验证过程包括验证VCM子系统并将所述验证的结果传达到车辆控制器。

Description

车辆转角模块和包含它们的车辆
本申请为国际申请号为PCT/IB2020/062598，国际申请日为2020年12月31日，发明名称为“车辆转角模块和包含它们的车辆”的PCT申请于2022年5月27日进入中国国家阶段后申请号为202080082759.2的中国国家阶段专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及用于调节主车辆的运动的车辆转角模块(vehicle corner module，VCM)，并且具体地涉及包括VCM的车载机械和电气子系统的VCM。
背景技术
车载系统经过一个多世纪的发展和改进，产生了集成和集中管理各种机械和电气子系统的复杂设计。可用的控制系统仅限于管理各个功能，而不集成或组合多个子系统的管理。
为电力推进而设计的新构想的车辆平台可以包括模块化无车桥车轮组件(“车辆转角模块”，或VCM)，所述组件需要安装在各个车轮处的独立悬架、传动系、制动和转向子系统。这些设计需要新的机械和电子解决方案，以用于在每个车轮处执行与本地子系统有关的外部生成的操作指令。不仅需要新的控制模型来管理集成车轮系统的常规操作，还需要其管理维修、测试和管理功能。
发明内容
根据本发明的实施方案，公开了一种用于调节主车辆的运动的车辆转角模块(VCM)，其中所述车辆包括车载车辆控制器，并且所述VCM包括：(a)能够安装到所述主车辆的基准车架的副车架；(b)包括轮毂的轮毂组件；(c)介于所述副车架与所述轮毂组件之间的多个子系统，所述多个子系统选自由驱动子系统、转向子系统、悬架子系统和制动子系统组成的子系统组；以及(d)VCM载VCM控制器，所述VCM载VCM控制器包括一个或多个处理器和存储程序指令的计算机可读介质，所述程序指令在由所述一个或多个处理器执行时使所述一个或多个处理器进行以下步骤：(i)建立与车辆控制器的通信链路，其中所述建立包括将关于所述VCM的信息从所述VCM控制器以电子方式传送到所述车辆控制器，并且(ii)响应于所述VCM在车辆上的安装，执行安装后验证过程，所述安装后验证过程包括验证所述多个子系统并将所述验证的结果传达到所述车辆控制器。
在一些实施方案中，与所述车辆控制器的所述通信链路的所述建立可以在所述安装之前。
在一些实施方案中，所述车辆的安装后操作可以取决于接收到肯定的验证过程结果。
在一些实施方案中，所述计算机可读介质可以另外包含程序指令，所述程序指令在由所述一个或多个处理器执行时使所述一个或多个处理器响应于从所述VCM外部接收到的传入电气信号而调节所述多个子系统中的至少一个子系统的致动。
在一些实施方案中，从所述VCM控制器传送到所述车辆控制器的关于所述VCM的所述信息可以包括关于所述多个子系统中的至少一个子系统的信息。
在一些实施方案中，可能的情况是与所述车辆控制器的所述通信链路是双向链路，并且/或者所述通信链路的所述建立另外包括接收关于所述车辆和/或关于安装在所述车辆上的另一VCM的信息。
在一些实施方案中，所述计算机可读介质可以另外包含程序指令，所述程序指令在由所述一个或多个处理器执行时使所述一个或多个处理器与安装在所述车辆上的另一VCM的载有的控制器交换信息。
在一些实施方案中，关于所述VCM的所述信息可以包括在所述安装之前进行的自诊断测试的结果。
在一些实施方案中，关于所述VCM的所述信息可以包括所述VCM的操作历史和维护历史中的至少一项。
在一些实施方案中，所述多个子系统的所述验证可以包括接收来自所述VCM上的一个或多个传感器的信息。
在一些实施方案中，所述计算机可读介质可以另外包含程序指令，所述程序指令在由所述一个或多个处理器执行时使所述一个或多个处理器基于从所述车辆控制器接收到的数据确定所述VCM的操作配置文件。
在一些实施方案中，所选定的多个子系统包括至少三个子系统。在一些实施方案中，所选定的多个子系统包括四个子系统。
在一些实施方案中，一种车辆可以包括：(a)一对或多对相对的根据上述VCM中的任一者所述的VCM；(b)车辆控制器；和/或(c)用于所述车辆控制器与所述VCM中的每个VCM的相应VCM控制器之间的电子通信的通信总线。
在一些实施方案中，一种车辆可以包括：(a)根据上述VCM中任一者所述的VCM；(b)车辆控制器；以及(c)用于所述一对或多对相对的VCM中的至少一对的相应VCM控制器之间的电子通信的通信总线。在一些此类实施方案中，所述通信总线可以另外用于所述一对或多对相对的VCM中的至少一对的相应VCM控制器之间的电子通信。
在一些实施方案中，一种用于当VCM与任何车辆以机械方式分离时对所述VCM进行离线测试的装置，所述VCM是上述VCM中的任一者，所述装置可以包括：(a)支撑元件，所述支撑元件用于至少部分地支撑所述副车架的重量并且用于约束所述副车架的运动；(b)至少一个诊断设备，所述至少一个诊断设备用于测量所述多个子系统中的至少一个子系统的操作数据，和/或(c)计算设备，所述计算设备被配置为与所述VCM控制器通信并从其接收与所述离线测试相关的诊断信息，其中所述离线测试可以包括对所述多个子系统中的至少一个子系统的功能测试。
在一些实施方案中，一种操作根据以上公开的车辆实施方案中的任一项所述的车辆的方法可以包括：响应于来自VCM外部的传入电气输入由VCM控制器控制所述VCM的所述多个子系统中的一个或多个子系统的致动。
根据实施方案，公开了一种用第二车辆转角模块(VCM)替换第一VCM的方法，其中所述第一VCM和第二VCM中的每一者都包括能够安装到车辆的基准车架的副车架、轮毂组件、VCM载VCM控制器、以及多个子系统，所述多个子系统介于所述副车架与所述轮毂组件之间并且选自由驱动子系统、转向子系统、悬架子系统和制动子系统组成的子系统组。所述方法包括以下步骤：(a)建立所述第二VCM的相应VCM控制器与车载车辆控制器之间的电子通信链路，其中所述建立包括从所述相应VCM控制器向所述车辆控制器传送关于所述第二VCM的信息；(b)响应于并取决于所述第二VCM在所述车辆上的安装，完成安装后验证，所述安装后验证包括验证所述第二VCM的相应多个子系统并将所述验证的结果传达到所述车辆控制器；以及(c)使用所述验证的所传达的结果来启用或禁用所述车辆的安装后操作。
在一些实施方案中，所述方法可以另外包括向外部计算机中的权限系统传输关于用所述第二VCM对所述第一VCM的所述替换的信息的步骤。在一些此类实施方案中，所述方法可以另外包括从所述权限模型接收基于服务订阅的权限的步骤，和/或从所述权限模型接收基于交易的权限的步骤。
在一些实施方案中，传输到所述权限系统的所述信息可以包括以下中的至少两项：所述第一VCM和所述第二VCM的相应识别信息；所述第一VCM的所述相应多个子系统中的一个或多个子系统的使用信息；以及所述第一VCM的所述相应多个子系统中的一个或多个子系统的维护信息。
在一些实施方案中，可以基于以下中的至少一项为所述替换分配值：所述第一VCM的所述相应多个子系统中的一个或多个子系统的使用信息；所述第二VCM的所述相应多个子系统中的一个或多个子系统的使用信息；所述第一VCM的所述相应多个子系统中的一个或多个子系统的维护信息；以及所述第二VCM的所述相应多个子系统中的一个或多个子系统的维护信息。
在一些实施方案中，所述方法可以另外包括基于从所述车辆控制器接收到的信息确定所述第二VCM的操作配置文件的步骤。
在一些实施方案中，所述第二VCM的所述相应VCM控制器与所述车载车辆控制器之间的所述电子通信链路可以在所述安装之前建立。
在一些实施方案中，可能的情况是与所述车辆控制器的所述电子通信链路是双向链路，并且/或者所述电子通信链路的所述建立另外包括接收关于所述车辆和/或关于安装在所述车辆上的另一VCM的信息。
在一些实施方案中，从所述相应VCM控制器传送到所述车辆控制器的关于所述第二VCM的所述信息的至少一部分可以包括对查询的响应。
在一些实施方案中，关于所述第二VCM的所述信息包括在所述安装之前进行的自诊断测试的结果。
在一些实施方案中，关于所述第二VCM的所述信息可以包括所述第二VCM的操作历史和维护历史中的至少一项。
在一些实施方案中，所述多个子系统的所述验证可以包括接收来自所述第二VCM上的一个或多个传感器的信息。
根据本发明的实施方案，一种用于调节主车辆的运动的可安装在车辆上的车辆转角模块(VCM)包括：(a)多个机械子系统，其完全驻留在所述VCM上以介于所述副车架与所述轮毂组件之间，所述子系统选自由驱动子系统、转向子系统、悬架子系统和制动子系统组成的子系统组；以及(b)VCM载VCM控制器，其用于响应于从所述VCM外部接收到的传入电气信号而致动所述多个机械子系统，所述VCM控制器包括通信模块，所述通信模块被配置为建立与车载车辆控制器的通信链路，以用于在将所述VCM安装到所述主车辆之后在其之间交换信息。
在一些实施方案中，所述通信模块可以另外被配置为建立与所述车载车辆控制器的通信链路，以用于在将所述VCM安装到所述主车辆之前在其之间交换信息。
在一些实施方案中，所述信息可以包括由所述VCM控制器验证所述多个子系统的结果。
在一些实施方案中，在将所述VCM安装到所述车辆上之后所述车辆的操作可以取决于从所述VCM控制器接收到肯定的验证过程结果。
根据实施方案，公开了一种用于用第二车辆转角模块(VCM)替换主车辆的第一VCM的方法，所述第一VCM和所述第二VCM中的每一者都包括：(i)多个机械子系统，其完全驻留在所述VCM上以介于所述副车架与所述轮毂组件之间，所述子系统选自由驱动子系统、转向子系统、悬架子系统和制动子系统组成的子系统组，以及(ii)VCM载VCM控制器，其用于响应于从所述VCM外部接收到的传入电气信号而致动所述多个机械子系统，所述方法包括：(a)建立所述第二VCM的相应VCM控制器与所述主车辆上的车辆控制器之间的电子通信链路；以及(b)将关于所述第二VCM的信息从所述相应VCM控制器传送到所述车辆控制器。
在一些实施方案中，所述通信链路可以是在将所述VCM安装到所述主车辆之前建立的。
在一些实施方案中，所传送的信息可以包括由所述VCM控制器验证所述多个子系统的结果。
在一些实施方案中，在将所述VCM安装到所述车辆上之后所述车辆的操作可以取决于从所述VCM控制器接收到肯定的验证过程结果。
根据本发明的实施方案，公开了一种用于在车辆控制模块(VCM)与任何车辆以机械方式分离时对所述VCM进行离线测试的装置，所述VCM包括能够安装到车辆的基准车架的副车架、轮毂组件、VCM载VCM控制器以及多个子系统，所述多个子系统驻留在所述VCM上以介于所述副车架与所述轮毂组件之间，所述子系统选自由驱动子系统、转向子系统、悬架子系统和制动子系统组成的子系统组。所述装置包括：(a)支撑元件，所述支撑元件用于至少部分地支撑所述副车架的重量并且用于约束所述副车架的运动；(b)至少一个诊断设备，所述至少一个诊断设备用于测量所述多个子系统中的至少一个子系统的操作数据，以及(c)计算设备，所述计算设备被配置为与所述VCM控制器通信并从其接收与所述离线测试相关的诊断信息，其中所述测试包括对所述多个子系统中的至少一个子系统的功能测试。
在一些实施方案中，所述计算设备可以另外被配置为(i)从所述至少一个诊断设备接收与所述测试相关的诊断信息并且/或者(ii)将从所述至少一个诊断设备接收到的诊断信息与从所述VCM控制器接收到的诊断信息相结合。
在一些实施方案中，所述测试的至少一个参数可以由所述VCM控制器选择。
在一些实施方案中，所述至少一个诊断设备可以包括底盘测功机。
根据本发明的实施方案，一种车辆包括：(a)车载车辆控制器；(b)一对或多对相对的车辆转角模块(VCM)，每个VCM包括安装到所述车辆的基准车架的副车架、轮毂组件、VCM载VCM控制器、多个子系统，所述多个子系统介于所述副车架与所述轮毂组件之间并且选自由驱动子系统、转向子系统、悬架子系统和制动子系统组成的子系统组；以及(c)通信体系(communications arrangements)，所述通信体系实现所述一对或多对相对的VCM中的至少一对的相应VCM控制器之间的对等数据通信，所述相应VCM控制器被配置为在其之间交换信息。
在一些实施方案中，所交换的信息可以包括新的或替换的VCM的操作历史和操作配置文件中的至少一项。
在一些实施方案中，所述VCM控制器可以被配置为单独地或组合地减少所述车辆控制器上的计算负载。
在一些实施方案中，所述VCM控制器可以被配置为单独地或组合地为另一VCM控制器提供操作备份功能。
在一些实施方案中，所述VCM控制器可以被配置为单独地或组合地为所述车辆控制器提供操作备份功能。
在一些实施方案中，所述通信体系可以实现所述车辆的全部所述VCM的相应VCM控制器之间的对等数据通信。
在一些实施方案中，第一对相对的VCM中的每个VCM中的相应选定的多个子系统可以与第二对相对的VCM中的每个VCM中的相应选定的多个子系统不同。
在一些实施方案中，在给定的一对相对的VCM中的每个VCM中的相应选定的多个子系统可以包括至少三个子系统。在一些实施方案中，在给定的一对相对的VCM中的每个VCM中的相应选定的多个子系统可以包括四个子系统。
在一些实施方案中，所述车辆可以包括恰好四个VCM。在一些实施方案中，所述车辆可以包括恰好两个VCM。
附图说明
现在将参考附图以示例的方式进一步描述本发明，其中为了方便和清晰的呈现选择了图中所示的部件和特征件的尺寸，而未必是按比例的。在附图中：
图1A至图1D描绘了根据本发明实施方案的与配备有车辆转角模块(VCM)的车辆相关联的各方之间的各种通信方案的示意图；
图2A至图2C描绘了根据本发明实施方案的车辆平台与一个或多个VCM之间的通信的各种实施方案；
图2D是呈现根据本发明实施方案的基于VCM的车辆中的控制单元的高级拓扑结构的示意性框图图示；
图2E是根据本发明实施方案的软件的示意性高级框图。
图3A至图3G描绘了根据本发明实施方案的VCM的各种机电配置；
图4A描绘了根据本发明实施方案的VCM的示意性3D图示；
图4B描绘了根据本发明实施方案的VCM的示意性3D图示；
图4C是根据本发明实施方案的用于存储VCM的存储单元的示意性框图；
图5是描绘根据本发明实施方案的将新VCM插接到车辆平台所涉及的步骤的示意性流程图；
图6是详细说明根据本发明实施方案的在具有VCM的车辆的操作和维护期间可能发生的某些操作中的每一个的执行涉及包括一个或多个VCM的系统的哪些元件的图表；
图7A和图7B是分别描绘根据本发明实施方案的将新安装的VCM与车辆平台和与其他VCM匹配的过程以及任选的附加过程的示意性流程图；
图8是描绘根据本发明实施方案的校准新安装的VCM的过程的示意性流程图；
图9是描绘根据本发明实施方案的为新安装的VCM计算操作参数的过程的示意性流程图；
图10是描绘根据本发明实施方案的用于基于预测性操作参数适配实际操作参数的过程的示意性流程图；
图11是描绘根据本发明实施方案的用于替换故障VCM的过程的流程图；
图12A、图12B和图12C是描绘根据本发明实施方案的在一些示例性情况下车辆的单元之间的通信和控制流的示意性框图；
图13是描绘根据本发明实施方案的用于操作VCM和传达操作数据的过程的示意性流程图；
图14A和图14B是根据本发明实施方案的包括通信总线和多个VCM的车辆的示意图；
图14C和图14D是根据本发明实施方案的包括一对相对的VCM的车辆的示意图；
图15、图16A和图16B是根据本发明实施方案的包括多个子系统的VCM的示意图；
图17A、图17B和图17C是根据本发明实施方案的VCM控制器的示意图；
图18是根据本发明实施方案的用于操作车辆的方法的流程图；
图19A、图19B、图19C和图20是示出根据本发明实施方案的用于替换车辆上的VCM的方法的步骤的流程图；以及
图21是根据本发明实施方案的VCM测试装置的示意图。
应了解，为了说明的简明和清晰，附图中所示的元件不一定按比例绘制。例如，为了清楚起见，一些元件的尺寸可相对于其他元件被放大。此外，在认为适当的情况下，附图中的附图标记可以重复以指示对应的或类似的元件。
具体实施方式
本文中仅以示例的方式参考附图描述本发明。现在详细地具体参考附图，强调所示的细节仅是示例并且仅出于对本发明的优选实施方案的说明性讨论的目的，并且为了提供相信是对本发明的原理和概念方面最有用和最容易理解的描述的内容而呈现。在这方面，对于本发明的结构细节，任何尝试都不会比基本理解本发明所必需的更详细，结合附图进行的描述对于本领域技术人员来说显而易见的是本发明的若干形式如何可以在实践中体现。在整个附图中，通常使用相同的参考符号来指示相同的元件。
注意：在整个本公开中，下标的附图标记(例如，101或10A)可用于指示单一种类的元件的多个单独外观，无论是否在附图中；例如：101是元件10的单个外观(多个外观中的)。当不指代多个单独外观中的特定一个(即指代一般的种类)时，可以替代地指代相同的元件而无需下标(例如，10而不是101)。
为方便起见，在本文描述的上下文中，此处呈现了各种术语。就本申请的此处或别处明确或隐含地提供定义而言，此类定义应理解为与相关领域技术人员对所定义术语的使用一致。此外，此类定义应在与这种用法一致的最广泛意义上进行解释。
除非另有说明，如本文所用的“车辆转角模块”或“VCM”是指根据本文所公开的任何实施方案的用于支撑车辆车轮并调节车辆运动的组件。VCM组件包括诸如(但并非穷尽地)以下部件：转向系统、悬架系统、制动系统(包括液压子系统)、齿轮组件、驱动马达、驱动轴、轮毂组件、控制器、通信体系和电气布线。在一些实施方案中，VCM可以包括车轮和轮胎。VCM可以安装到车辆的“基准车架”，例如底盘或类似的车辆车架或平台，但是所述安装不一定“作为单元”进行。当VCM被描述为安装在车辆之中/之上时，则将VCM安装到基准车架上。VCM可能包括“副车架”，VCM部件中的一些或全部安装或以其他方式附接到所述“副车架”上，使得副车架介于基准车架与各种VCM部件之间。术语“副车架”应理解为是指任何刚性框架或固定组合的一个或多个结构元件。“子”前缀旨在将副车架与车辆的主车架或基准车架区分开来。VCM可能包括或可能不包括一个或多个电动马达和/或车轮本身(和轮胎)。
当在本说明书和所附权利要求中使用时，“车辆”一词应理解为是指具有一个或多个车轮的机动车辆。根据该定义，车辆的非限制性示例是利用由车载发动机提供的机动动力的车辆，以及在运动时由一个或多个电动马达和电池或其他车载能量存储设备供电的“电动车辆”。电池不需要随车辆提供或安装在车辆中，除非并且直到车辆处于运动状态。“车辆”一词也应理解为包括“车辆平台”，所述车辆平台至少包括底盘(或可安装VCM的其他“基准车架”)和一个或多个车轮。在提供车辆平台时，“车辆平台”不一定包括运送乘客和/或货物所需的所有装备，诸如车身部件或内部装饰。
如本文所用的术语“通信体系”或诸如“通信方案”之类的类似术语是指可以经由其进行数据通信的任何有线连接或无线连接。用于提供通信体系的合适技术的非限制性和非穷举性示例包括任何短程点对点通信系统，诸如IrDA、RFID(射频识别)、TransferJet、无线USB、DSRC(专用短程通信)、或近场通信；无线网络(包括传感器网络)，诸如：ZigBee、EnOcean；Wi-fi、蓝牙、TransferJet或超宽带；以及有线通信总线技术，诸如CAN总线(控制器局域网)、现场总线、火线、超传输和无限带宽技术。如本文所用，“建立通信链路”是指根据由两个或更多个通信节点支持的任何通信协议发起和/或维护两个或更多个处理单元(例如，控制器、计算机、处理器等)之间的数据通信。
如贯穿本公开和所附权利要求所使用的，术语“电气信号”或诸如“电气输入”之类的类似术语是指电气的和/或电子的，并且包括电子信息或电气和电子信号和信息的任何组合的直流电流或交流电流的任何传输。
如本文所用，术语“控制器”是指被配置用于监测、控制、调节和/或致动一个或多个部件、系统或子系统的计算设备。控制器应理解为包括以下中的任一项或全部(并非穷尽地)：一个或多个处理器、一个或多个计算机可读介质(例如瞬态和/或非瞬态存储介质)、通信体系、电源和/或至电源的连接、以及固件和/或软件。当在本文中以连字符的形式使用时，诸如车辆控制器或VCM控制器之类的术语分别是指用于控制车辆和/或车辆的部件和/或子系统的控制器，或用于控制VCM和/或VCM的部件和/或子系统的控制器。除非另有特别说明，控制器安装在受控元件(车辆、VCM等)之中或之上，而“控制单元”类似于控制器，但未安装在受控元件之中或之上。例如，VCM控制器位于VCM之中或之上，而VCM控制单元不位于车辆之上并且可能位于车辆上的其他地方，例如底盘单元上。可以例如通过将程序指令存储在计算机可读介质中以供控制器的多个处理器中的一个处理器执行来预先编程控制器(和控制单元)。因此，“被配置”来执行功能的控制器在本文中等同于被编程的控制器，即，可以访问存储的程序指令以供执行，以执行所述功能。
在以下详细描述中，阐明了许多具体细节，以便提供对本发明的透彻了解。然而，本领域的技术人员将了解，可以在没有这些具体细节的情况下实践本发明。在其他实例中，公知方法、程序和部件没有被详细描述以免模糊本发明。
公开了一种车辆转角模块(VCM)系统，其包括用于连接在VCM与车辆平台之间的副车架、用于将车轮耦接到VCM的车轮接口、一个或多个VCM模块(其包括用于当组装在车辆上时操作车轮的机械组件和电气单元)、以及用于在VCM模块与车辆平台之间交换信号和数据的一个或多个电气接口。
在一些实施方案中，VCM还包括用于测量一个或多个VCM模块的操作数据的一个或多个传感器以及与VCM模块的一个或多个电气接口和一个或多个电气单元电气连接的VCM控制器。
在一些实施方案中，VCM还包括以下中的一项或多项：悬架模块、车轮驱动模块、转向模块和控制模块；并且车轮驱动模块包括以下中的一项或多项：电动马达单元、传动装置单元和制动单元。
在一些实施方案中，VCM模块中的一个或多个VCM模块位于车轮接口与副车架之间。
在一些实施方案中，电气单元中的一个或多个电气单元包括VCM模块控制器并且VCM模块控制器包括具有控制两个或更多个VCM模块的硬件和软件的集成电路。
公开了一种具有上述车辆转角模块中的一个或多个的车辆。
在一些实施方案中，车辆包括：VCM控制单元(CSCU)；和平台-VCM总线，所述平台-VCM总线用于车辆与位于VCM中的电路中的一个或多个电路之间的通信，
在车辆的一些实施方案中，VCM处于直接电气通信，使得可以绕过CSCU在VCM之间交换数据。
公开了一种激活车辆转角模块(VCM)的方法，其包括：将VCM安装在车辆平台上，设置VCM操作配置文件，并且激活VCM以用VCM操作配置文件进行操作。
在一些实施方案中，所述方法还包括：在VCM和车辆平台的操作配置文件之间进行匹配，并且对VCM操作配置文件的设置是VCM的匹配操作配置文件。
在一些实施方案中，所述方法还包括：在VCM的操作配置文件与耦接到车辆平台的其他VCM的操作配置文件之间进行匹配，并且根据VCM中的一个或多个VCM的操作配置文件之间的匹配设置耦接到车辆平台的VCM中的一个或多个VCM的操作配置文件。
在一些实施方案中，所述方法还包括接收为VCM定义的操作计划并且根据所述操作计划设置VCM操作配置文件。
公开了一种维修具有一个或多个车辆转角模块(VCM)的车辆的方法，其包括：接收需要维修位于VCM中的系统的指示，停止车辆的操作，将VCM与车辆分离，将替代VCM安装到车辆并且恢复车辆的操作。
根据本发明的实施方案公开了一种车辆转角模块(VCM)。VCM可适用于将车辆的车轮连接到车辆的平台，以向车轮提供以下能力中的一项或多项：旋转动力、制动、转向和悬架。
VCM可通过在VCM与车辆平台之间传达与位于VCM处的驱动系统相关的操作数据来操作车辆的驱动系统。VCM可包括用于将VCM连接到车辆平台的副车架。用于将车辆车轮安装到VCM的车轮接口、用于驱动车辆平台的机械和电气驱动系统、用于测量VCM的操作数据并用于将该操作数据反映到VCM控制器以及任选地反映到车辆控制器的传感器、以及用于实现与车辆控制器的数据交换的传输/接收单元。
VCM的驱动系统的控制可以由连接到驱动系统中的一个或多个驱动系统的控制单元来进行。控制单元可以与系统中的每一个相关联。在一些实施方案中，VCM系统中的两个或更多个VCM系统的控制单元可以体现在共同控制单元中，所述共同控制单元可以与多个驱动系统相关联。因此，单个控制器可以与多个VCM相关联，从而集成单元而不是分布式单元)
VCM可包括来自包括悬架模块、车轮驱动模块、转向模块和控制模块的列表的一个或多个模块。驱动模块可包括来自电动马达单元、传动装置单元和制动单元的一个或多个单元。转向单元可包括适用于从VCM外部接收转向控制的局部转向致动器或机械转向连接器，并且任选地包括转向传动装置单元。控制模块可适用于控制VCM的所有操作方面，诸如车轮动力参数(力矩、速度、方向等)、悬架阻尼动力学、制动操作、转向操作等。
根据本发明的实施方案，VCM可适用于与车辆以机械方式和电气方式连接以及与车辆的控制信号连接。例如，VCM可适用于连接到车辆平台并且任选地与由车辆平台上的模块提供的转向控件以机械方式连接。根据一些实施方案，VCM还可与由车辆平台上的模块提供的旋转动力以机械方式耦接。
在一些实施方案中，VCM可适用于接收由车辆平台上的电气模块提供的电力，并将电力转化为通过例如包含在VCM中的电动马达提供给车轮的旋转动力。所提供的电力还可用于例如使用具有或不具有转向传动装置、电气线性马达等的电气转向模块(诸如电动马达)产生对VCM的转向控制。
在一些实施方案中，VCM可适用于与设置在车辆平台上的车辆控制模块接合，用于交换数据和控制命令，用于控制车轮的旋转、制动、转向和/或悬架。在一些实施方案中，VCM可能能够被配置为仅通过车辆控制器与VCM控制器之间的数据交互来至少相对于对瞬时所需驱动功率、制动曲线、阻尼曲线等的控制来匹配连接到给定类型的车辆。根据一些实施方案，将VCM插接到车辆或从车辆拔出VCM可以被传达到外部控制单元。
VCM模块可通过机械方式、电力方式和控制方式耦接到车辆平台。耦接可被配置为通过插入/拔出方式进行操作，以便实现对VCM单元的快速而准确的安装/移除。将VCM单元安装到车辆上会导致以下结果中的一项或多项：将车轮传动装置耦接到车辆平台；将制动系统耦接到车辆平台，将悬架系统耦接到车辆平台，将转向系统耦接到车辆平台；并且将车轮马达耦接到车辆平台。
根据本发明的实施方案，将VCM安装到车辆平台上产生将车辆和VCM置于机械和电气操作状态，包括所需的调整和适配，诸如将刚刚安装的VCM的动力学(瞬时驱动力矩、对准转向、协调悬架等)适配为车辆的其他VCM和车辆平台。在一些实施方案中，可将VCM自身的性能参数传输到车辆平台，以便使安装的VCM能够与车辆其他系统完全协调。
在将VCM安装到车辆期间，VCM可与车辆平台的控制器执行握手过程。在一些实施方案中，握手过程包括与车辆的其他VCM的数据交换。在一些实施方案中，握手可包括与位于车辆之外的外部计算单元(例如，外部计算机、经由云服务连接到远程计算单元等)的通信。
一旦安装完成，车辆平台的控制系统与所连接的转角模块进行通信，并且可以与转角模块进行数据和/或电力通信以通过诸如线控转向、扭矩矢量控制、线控制动、偏航稳定性控制系统(如ESP系统)等系统对转角进行操作。
在车辆平台上的计算单元与VCM之间交换的数据可以包括表示健康状况监测并与预防性维护相关联的数据。
车辆平台上的计算单元与VCM之间交换的数据可以包括VCM模块标识号(ID)，以唯一标识VCM、VCM型号、VCM系统和VCM能力/规范。所交换的数据还可包括重要的传感器读数(错误、部件的当前寿命状态，诸如轴承、密封件、油位、刹车片、气压等)。
本发明的一个方面涉及VCM的校准。在将VCM安装到车辆平台上之后可进行校准。校准可以作为预定过程执行。还可根据车辆和/或一个和/或多个VCM的更新的操作参数执行校准。校准可包括测量、诊断和更新以下参数中的一项或多项：安装在VCM上的车轮的VCM取向(外倾角、后倾角、前束角)、响应于给定制动输入值的制动性能、以及VCM的组件中的一个或多个组件的振动。
根据本发明的实施方案，可基于VCM生命周期、基于从VCM接收的数据以及基于操作员的设置来适应性地执行VCM的操作。
在一些实施方案中，包括在VCM中的致动器可以是电气致动器和/或液压致动器。为车轮中的驱动系统提供动力的一个或多个电动马达可位于VCM处。动力源可以位于VCM之中或VCM之外。当液压动力源位于VCM之外时，VCM可包括液压控制/动力致动器/传动装置以操作驱动系统和/或转向系统。当液压动力源位于位于车轮内部的VCM内部时，驱动传动装置可能更小或根本不需要。
在一些实施方案中，视情况而定，与在其上安装有至少一个VCM的车辆相关联的计算负载可以在车辆平台的计算单元与包括在VCM单元中的计算单元之间分离(当VCM安装有一个或多个计算单元时)，以便确保聚合计算能力足够。VCM中的计算单元的最小计算任务可以是：收集和预处理来自VCM中的各种传感器的传感器数据，并将所预处理的数据提供给车辆平台的计算单元，并进一步接收由车辆平台的计算单元提供的控制信号流，并将信号分配给各种致动器。
在一些实施方案中，在VCM连接(或组装)到车辆平台之后，可以在各方之间建立数据连接，并且可以自主地识别新安装的VCM并且可以将其置于操作状态，而不需要人类的参与。在VCM侧涉及相对较高计算能力的实施方案实现在不使车辆平台计算单元过载的情况下升级VCM操作特征件的高能力。在一些实施方案中，车辆的操作配置文件可以由VCM的计算单元管理。此外，VCM的计算单元的高计算能力实现VCM的产量而不影响车辆平台的产量。
在一些实施方案中，VCM可不仅与车辆平台而且还与至少一个其他VCM进行主动通信。这种状态称为互连VCM。车辆的VCM可以全部属于相同类型，或者可以不同，从而在车辆的前部具有相同的类型而在后部具有另一种类型。在一些其他实施方案中，一侧的VCM可以属于相同类型，而另一侧的VCM可以属于不同类型。例如，在特定类型的车辆中，前部VCM可能是可转向的和机动化的，而后部VCM可能缺乏转向和机动化能力。在另一示例中，VCM可能因其配备的传感器而与彼此不同。在此类实施方案中，具有更多传感器的VCM可将相关数据传达到缺少这些传感器的VCM。
在一些实施方案中，可通过车辆操作的所有方面来完全控制车辆，其中所有计算工作由VCM的计算单元中的一个或多个计算单元进行，而车辆平台上没有计算单元，在一些实施方案中，车辆可被完全地或部分地远程控制，例如空中自主车辆。
基于VCM的车辆可通过以用功能齐全的VCM替换其中一个(或多个)功能出现故障的VCM来替换涉及子模块(制动器、转向等)方面进行的维护的传统维护例程来减少例程或故障维修时间和成本，所述功能齐全的VCM可被选择为以机械方式适应车辆类型，同时可调整其操作的所有其他方面以使用新安装的VCM与整个车辆及其VCM之间的数据交换来适应车辆。这一过程可能需要几秒钟到几分钟，从而将车辆在车库内的停机时间保持在最低限度，而在车辆离开车库后可以维护故障的VCM。与从/向车辆平台上拆卸或组装VCM相关联的简单性使得能够使用机器人装备进行工作，从而进一步加快过程并减少人工时间。根据该实施方案，维护可能需要较少的培训和熟练程度，并且甚至可以由车辆的操作员在其自己的家庭车库处进行。此外，车辆可通过升级其VCM来升级，而无需改变车辆平台。此外，车辆的保险可从整车模式转变为基于VCM的保险模式。
在这种类型的实施方案中，VCM的替换可涉及以下步骤：从车辆平台上松开VCM，断开一个或多个电气/通信连接(如果有的话)，定位替换VCM并将其固定到车辆平台，重新连接一个或多个电气/通信连接并允许新安装的VCM自主地完成通过连接到其他VCM和/或连接到车辆平台计算单元而进行的其装配过程。该替换过程可以由维修专业人员、未经培训的操作员或机器人系统中的任一者来进行。
存储在货架上等待在车辆中使用的VCM可以定期地或按要求测试适当的操作状态。店内VCM可连接到测试设施，所述测试设施很多模仿被测VCM到操作车辆的完全连接，并且可将测试信号注入到被测VCM并监测所接收的信号(不管是从VCM内传感器还是从作为测试设施的一部分的外部传感器接收到的)。测试程序可能以被测VCM的通过/通过结束或者也可以添加测试概要，所述测试概要可以被提供给操作员，并且也可以保存在被测VCM的计算单元中，从而使在将VCM安装在车辆上之后对VCM的调整更快且更准确。
测试程序可适用于执行以下测试协议中的一种或多种：测试VCM的单个系统，测试VCM的多个系统，在涉及系统的组合操作的操作场景中测试敌对VCM系统中的两个或更多个(例如改变速度的同时转向)，多次和/或以变化的速率重复测试，以及根据给定的驾驶配置文件测试VCM。
VCM的使用成本可用于诸如车辆租赁、转角模块租赁、服务计划、订阅服务之类的商业交易。操作参数的一些示例为：行驶距离、使用小时数、加速度(最大值、频率)——可与VCM磨损率相关的数据。操作数据可以与操作计划值进行比较。计划值可以是例如在购买VCM、租用VCM、购买/订阅VCM的服务计划期间为敌对VCM和/或车辆定义的商业计划的一部分。财务数据可以与保险计划中使用的信息相关。保险计划可以属于转角模块和/或车辆。保险计划成本可能基于VCM的历史数据。根据一些实施方案，可以根据财务数据控制VCM的操作。在一些实施方案中，VCM的性能(操作配置文件)被选择为所选计划的依赖关系。在一些实施方案中，VCM的性能(操作配置文件)被选择为实际VCM数据相对于先前计划的依赖关系。操作配置文件可以设置为是减少的/增加的。
VCM、VCM用途、VCM作为车辆一部分等的一些实施方案在下文中相对于以下附图进行描述。
现在参考图1A至图1D，这些图描绘了根据本发明实施方案的与配备有VCM的车辆相关联的各方之间的各种通信方案的示意图。图1A描绘了VCM 150与车辆平台102之间的基本通信方案，其使得能够交换与VCM马达、转向、制动、悬架和VCM计算单元的操作相关联的功率和信号。信号可以包括控制信号和数据信号。图1B描绘了VCM 150、车辆平台102和外部计算单元106之间的基本通信方案。可以在车辆平台102与VCM 150之间交换的信号和功率可以与上文相对于图1A所描述的相同。此外，VCM 150和车辆平台102可以与外部计算单元106交换数据，例如用于存储数据以供以后使用，或者用于接收所存储的数据，或者用于享用增加的计算能力。
图1C描绘了VCM 150、车辆平台102、外部计算单元106和一个或多个附加VCM 108之间的基本通信方案。可以在车辆平台102、VCM 150和外部计算单元106之间交换的信号和功率可以与上文相对于图1B所描述的相同。此外，如VCM 102一样与车辆平台102处于主动通信的一个或多个其他VCM 108可以任选地与VCM 102通信(即VCM间通信)和/或与外部计算单元106通信。
图1D描绘了VCM 150、车辆平台102、外部计算单元106和服务站110之间的基本通信方案。可以在车辆平台102与VCM 150之间交换的信号和功率可以与上文相对于图1A所描述的相同。另外，服务站可以与车辆平台102、VCM 150和/或外部计算单元106中的任一者建立主动通信。在服务站110与车辆平台102、VCM 150和外部计算单元106中的任一者之间交换的信号可以包括VCM相关数据、车辆相关数据以及与车辆平台和VCM相关联的其他类型的数据。此类数据对于维修故障VCM、更新维修的VCM的健康状况记录、将VCM高效地调整到特定车辆等可能是有用的。
图2A至图2C描绘了根据本发明实施方案的车辆平台与一个或多个VCM之间的通信的各种实施方案。
参考图2A，该图描绘了车辆平台202和VCM 150上的单元之间的连接的示意性电气图。电源202A可以位于车辆平台上，适用于向平台202上和/或VCM 150中的消费者提供电力。VCM控制单元(CSCU)202B可以位于平台202上并且可以包括VCM数据处理器202B1和VCM系统控制器202B2。VCM 150可包括来自组204A的一个或多个控制单元，所述组可包括悬架控制单元(SCU)202A1、制动控制单元(BCU)202A2、传动装置控制单元(TCU)202A3和转向控制单元(STU)204A4。VCM 150还可以包括VCM控制器50，其适用于与所有其他VCM子系统控制单元以及与VCM传感器204B通信。VCM控制器50可以与VCM系统控制单元202B主动通信。该方案实现了车辆平台202与VCM 150之间的控制和数据流。
根据一些实施方案，控制单元204A中的一个或多个控制单元被设计为具有合并的部件和功能。在一些实施方案中，合并控制单元是通过共享具有共享操作参数(例如旋转速度)的处理算法。在一些实施方案中，合并的控制单元共享电源。在一些实施方案中，合并的控制单元从一组共同的传感器(例如，包括在204B中的传感器)接收输入。在一些实施方案中，合并的控制单元被容纳在共同的机械隔间内。在一些实施方案中，合并控制单元减小了位于VCM 150内的控制单元的大小。
根据一些实施方案，控制单元204A中的一个或多个控制单元通过使用灌封技术与VCM 150一起定位，诸如控制单元除了被支撑在VCM 150上的系统的机械结构处之外不需要外壳。
参考图2B，该图描绘了车辆平台202和多于一个VCM 150上的单元之间的连接的示意性电气图。车辆平台202上的电源202A可以与图2A的电源相同或相似。除了处理器212B1(其可以与图2A的处理器202B1相同)之外，VCM控制单元(CSCU)212B还可以包括I/O单元212B3和数据存储装置212B4。I/O单元202B3可以适用于通过平台-VCM总线213进行通信。另外，VCM单元150中的每一个可以包括控制器(CCU)50和传感器单元204B——两者都可以类似于图2A的控制器50和传感器单元204B起作用。此外，VCM 150可以包括数据存储装置204D。该方案实现了车辆平台202与两个或更多个VCM 150之间的控制和数据流，并且还实现了VCM之间的直接控制和数据流。根据一些实施方案，每个VCM 150中的控制单元中的两个或更多个可以体现在单个计算单元中。
参考图2C，该图描绘了车辆平台202和多于一个VCM 150上的单元之间的使用分离的通信总线213和223的连接的示意性电气图。车辆平台202上的控制单元可以与图2B的对应单元相同。每个VCM 150中的控制单元可以与图2B的VCM 150的相应控制单元相同。与图2B的通信方案相比，此处使用了另一通信总线——VCM-VCM总线223，其实现了两个或更多个VCM之间的直接通信，而不涉及平台的CSCU 212B。VCM中的每一个可以经由连接器214E连接到平台-VCM总线213和VCM-VCM总线223。该方案实现了车辆平台202与两个或更多个VCM150之间的控制和数据流，并且还实现了VCM 150之间的直接控制和数据流。
现在参考图2D，该图是呈现根据本发明实施方案的基于VCM的车辆100中的控制单元的高级拓扑结构的示意性框图图示。车辆100可以包括安装到其车辆平台的四个VCM，即左侧的VCM 150L1和150L2以及右侧的VCM 150R1和150R2。VCM 150中的每一个的相应控制器50可以与车辆控制器115主动通信，所述车辆控制器可以包括VCM控制单元(CSCU)，无论是作为不同的单元还是作为所添加/集成的功能。VCM中的每一个与车辆控制器115之间的通信可以适用于交换数据、控制信号，并反映在VCM的操作阶段期间发生的错误和VCM的状态。
根据一些实施方案，图2D中的车辆可以是自主车辆。在该实施方案中，主自治计算机233安装在车辆上并与车辆控制器115主动通信，适用于交换控制、错误和状态信号。在一些实施方案中，车辆可以是人类驾驶的，并且可以包括主自治计算机233作为驾驶员辅助系统。
图2D中描绘的配置没有显示VCM之间的直接通信。具有不与彼此通信的VCM的潜在优势是经由车辆控制器115进行控制。在一些情况下，这简化了防止发送冲突信号(例如冲突的转向角)的过程。
然而，在一些实施方案中，可以提供VCM至VCM总线(诸如图2C的总线223)，以实现更快的数据交换、改进的冗余级别、和/或在处理器之间分配计算过载。
现在参考图2E，该图是根据本发明实施方案的软件(SW)高级方案的示意性框图。SW方案描绘了装备有一个或多个物理模块的车辆的SW模块之间的SW分配的划分，其中这些模块中的至少一个由专用SW模块控制。在图2E的SW方案中，物理模块(转向模块、动力模块、动力传动系统模块、热冷却模块和制动模块)中的每一个具有相关联的SW模块，适用于提供控制信号以控制相关联的物理模块的操作，并接收来自模块的传感器读数，从而监测物理模块的操作。因此，转向SW模块241、动力SW模块242、动力传动系统SW模块243、悬架SW模块244、热冷却SW模块245和制动SW模块246适用于向其相应物理模块提供各自的控制信号并从其相应物理模块接收传感器信号，所述传感器信号反映相关联的物理模块的操作。
SW模块中的每一个可以与中央SW模块248主动通信，所述中央SW模块适用于从SW模块中的每一个接收控制、状态和错误数据，以将其存储并且任选地根据非易失性存储器(未示出)中的存储在其上的程序行处理接收到的数据。例如根据本文别处描述的控制方案中的一种或多种，中央SW模块248可以与车辆控制单元(未示出)主动通信。中央SW模块248适用于从外部控制实体(未示出)(诸如自主控制单元(未示出))接收控制信号。在一些实施方案中，SW模块中的每一个可以在专用计算设备(未示出)上操作，所述专用计算设备可以被布置在其适用于控制的物理模块上或与其紧邻。这样，相应HW/SW模块只需移除相关联的模块并用另一个此类模块来替换它就能够具有完全替换能力。在其他实施方案中，SW模块中的两个或更多个可以体现在单个HW平台上，例如设置在车辆平台上。在一些实施方案中，物理模块的HW模块可以与彼此相同并且可以仅通过加载到HW模块的SW包而改变。这种布置可以节约成本，可以减少现成备用模块的数量，并且可以缩短移除、安装和SW加载和调整时间所需的时间。
图3A至图3G描绘了根据本发明实施方案的VCM的各种机电配置。在以下示例中，示出了VCM的单元的各种部分组合。
现在参考图3A，该图示意性地描绘了安装有车轮VCM 150的等距图。VCM 150包括电动马达300A，所述电动马达用传动系单元304B驱动悬架单元，所述传动系单元适用于使车轮旋转。另外，在该实施方案中，旋转传感器306可以安装在车轮轴承处以反映车轮的旋转速度。电动马达304A可以经由电力连接件304A1连接到电力电源。
现在参考图3B，该图示意性地描绘了安装在车轮VCM 150内的等距图。VCM 150包括至少部分地封闭在车轮轮辋内的转向组件310A、悬架组件310B和制动组件310C。根据实施方案，转向组件310A可以包括转向杆310A1、转向马达310A2和转向控制单元310A3。转向组件310A适用于从转向控制单元310A3接收转向控制信号。在一些实施方案中，转向控制单元310A3从车辆平台上的中央控制器或从VCM接收转向控制信号。悬架系统310B被描绘为使车轮能够相对于车辆平台运动的系统。悬架组件310B可包括导轨310B1可在其中移动的副车架310B2。悬架组件310B还可以包括适用于测量悬架扩展/压缩的传感器(未示出)。
图3C和图3D分别是图3B的VCM实施方案的正视图和侧截面图。在图3C中，示出了制动组件310C的一些细节，包括制动致动器310C1和制动控制接口310C2，图3D描绘了悬架组件310B的副车架310B2和导轨310B1的另一视图。
参考图3E，该图示出了根据本发明实施方案的至少部分地安装在车轮轮辋内的VCM 150的俯视截面图。VCM 150可以包括具有控制单元320A1和马达电气连接件320A2的马达320A以接收来自车辆平台的电力供应。VCM 150还包括动力传动装置320D以向车轮接口320C和转向组件320B提供旋转驱动。车轮接口可以包括旋转传感器(未示出)，以提供指示旋转速度的数据。电气和通信电缆320A2可以提供至车辆平台和/或其他VCM的所需连接。在一些实施方案中，VCM控制器50可以安装作为VCM 150系统的一部分。转向组件320B的电气和控制连接件可以连接到VCM控制器50。
参考图3F，该图示出了根据本发明实施方案的至少部分地安装在车轮轮辋内的VCM 150的示意性侧截面图。图3F描绘了VCM 150的实施方案，所述VCM包括适用于经由驱动轴330B1使车轮旋转的组合的传动系和悬架330B。电气和通信电缆330D可以提供至车辆平台和/或其他VCM的所需连接。在一些实施方案中，VCM控制器50可以安装作为VCM 150系统的一部分。在实施方案包括转向能力(未示出)的情况下，其电气和控制电缆可以连接到VCM控制器50。参考图3G，该图示出了根据本发明实施方案的至少部分地安装在车轮轮辋内的VCM 150的示意性侧视图图示。VCM 150可以包括马达340A、悬架组件340B、VCM控制器50、经由连接件340D1连接到VCM控制器50的制动致动器340D以及可以设置在车轮轴承处的旋转传感器340E，VCM 150可以经由接口模块342以机械方式连接到车辆平台。马达340A、旋转传感器340E、制动致动器340D和悬架组件340B中的任一者都可以由VCM控制器50连接和控制。在一些实施方案中，马达340A、旋转传感器340E、制动致动器340D和悬架组件340B中的任一者都连接到指定的控制单元，所述指定的控制单元由VCM控制器50连接和控制。
现在参考图4A，该图描绘了根据本发明实施方案的VCM 150的实施方案的示意性3D图示。VCM 150包括马达和马达控制单元400A、动力传动系统400B、悬架组件400C、统一编号为400D的转向控制单元和转向致动器、制动单元400c和车轮接口400F，VCM 150的至少一部分适用于在安装在车轮接口400F上时包含在车辆轮辋内。旋转马达单元400A、传感器(未示出)、制动单元400E和悬架组件400C中的任一者都可以由VCM控制单元(未示出)连接和控制。在一些实施方案中，马达、制动器和悬架组件中的任一者都可以连接到指定的控制单元，所述指定的控制单元可以由VCM控制器(未示出)连接和控制。
现在参考图4B，该图描绘了根据本发明实施方案的VCM 150的实施方案的示意性3D图示，VCM 150描绘了用于附接至两个车轮的轮内单元。VCM 150包括适用于经由传动系410C驱动两个车轮接口410D的马达和马达电气连接件410A。VCM 150还包括悬架组件410B，其可以包括悬架控制单元410B1、悬架运动传感器410B2和悬架弹簧阻尼器410B3。VCM 150可以经由车轮接口410D连接到车轮，并且可以经由接口412以机械方式连接到车辆平台。VCM 150可以由VCM控制器50控制。马达410A和悬架组件419B中的任一者都可以由VCM控制器50连接和控制。在一些实施方案中，马达410A和悬架组件410B中的任一者都连接到由VCM控制器50连接和控制的指定控制单元(诸如悬架控制单元410B1)。
现在参考图4C，该图是根据本发明实施方案的用于存储VCM 454的存储单元452的示意框图。VCM 454可以类似于上述VCM中的任一者，例如图2A中描述的VCM 150，具有可以与传感器单元454A和与以下主动系统主动通信的VCM控制器50：悬架控制单元(SCU)454B1、制动控制单元(BCU)454B2和转向控制单元(STU)454B3以及车轮驱动控制单元454B4。
VCM 454可适用于经由一个或多个机械安装件452A和至少一个电气和控制连接器452B安装在存储单元452中。安装件452A中的任一者可适用于支撑存储单元452内的VCM454的重量。在一些实施方案中，安装件452A中的一个或多个包含电路。
根据一些实施方案，存储单元452可以配备有控制器和控制程序(未示出)，当被存储在存储单元452内时，所述控制器和控制程序适用于对VCM 454执行健康状况测试，如本文上面所解释的。存储单元452还可以包括本地输出单元452C(例如显示器、无线发射器/接收器等)，所述本地输出单元可以提供VCM测试结果并实现对测试参数的控制。一个或多个安装件452A可包括以下传感器中的一种或多种：振动传感器、机械负载传感器、机械力矩传感器等。可以通过根据测试方案激活VCM系统中的一个或多个来执行测试。测试结果可由VCM传感器454A和/或由包括在安装件452A中的传感器记录。
存储单元452可以是具有多个壁450a、450b、450c、450d的容器。存储单元452可以成形为适合VCM 454或者可以设计为是可调节的(例如通过可调节的安装件452A)以适合多种VCM类型。存储单元452的形状和尺寸可以设计成一次容纳多个VCM 454。存储单元452可以是固定的或者可以适于是移动的。
现在参考图5，该图是描绘根据本发明实施方案的将VCM插接到车辆平台所涉及的步骤的示意性流程图。在步骤502中可以将VCM插接到车辆平台。在一些实施方案中，插接步骤502是用之前未安装到车辆平台的新VCM。在一些实施方案中，插接步骤502是用过去已经安装在车辆平台上的VCM。根据一些实施方案，由人类操作员(例如，技术人员、驾驶员、车队专业人员)进行插接，在一些实施方案中，由机器人系统进行插接。在步骤504中由平台接收VCM操作配置文件数据。
在步骤506中检查VCM版本。如果VCM验证失败，则在步骤506a中发出通知。故障通知可以提供给操作员并且可以是视觉的或声音的。故障通知可以是传输到另一设备的输出。故障通知可以由VCM和/或由车辆平台和/或连接到VCM的设备提供。在一些实施方案中，如果需要更新VCM版本，则在步骤506b处发生更新。
VCM配置文件和平台配置文件在步骤508中匹配，并且如果匹配失败，则在步骤508a中对其进行报告。在一些实施方案中，报告508a之后是拔出VCM并且终止将VCM插接到车辆平台的过程。报告508a可以是给操作员的并且可以是视觉的或声音的。报告508a可以是传输到另一设备的输出。报告508a可以由VCM和/或由车辆平台和/或连接到VCM的设备提供。
在步骤510处，使用与车辆配置文件匹配的配置文件激活新安装的VCM。根据一些实施方案，从存储在VCM处的配置文件数据库中选择配置文件。在一些实施方案中，配置文件数据库存储在车辆平台处。在一些实施方案中，配置文件数据库存储在远程存储单元(设备、计算机、云)处。根据一些实施方案，所选择的操作配置文件包括激活/停用与VCM的转向和/或制动和/或驱动相关的系统。根据一些实施方案，配置文件包括适合车辆性能的操作参数。在一些实施方案中，配置文件包括适合驾驶员配置文件的操作参数。在一些实施方案中，配置文件包括根据车辆的计划操作(例如时间、距离、速度、天气、路况)的预测性操作参数。
可以任选地在步骤512处加载VCM历史数据。在一些实施方案中，历史数据可以是车辆平台的操作数据。在一些实施方案中，历史数据可以是VCM的操作数据。在一些实施方案中，历史数据可以是车辆的计划操作。在一些实施方案中，加载历史数据512之后是分析513历史数据。在一些实施方案中，当分析513结果与VCM和/或车辆平台的预期操作冲突(例如，维护时间短而无法进行预测性操作)时提供警告。
在VCM已被激活之后，在步骤514处将其配置文件与车辆的其他VCM的配置文件进行匹配。根据一些实施方案，如果发现失配，则在步骤514a中对其进行报告(报告方法可以类似于上面列出的那些)。
在步骤516处，新VCM的配置文件被调整为车辆的其他VCM的配置文件，
在步骤518处，将其他VCM的配置文件调整为新VCM的配置文件，从而创建闭环，直到已实现所需的调整。当所有VCM的调整已成功完成时，新安装的VCM的激活在步骤520处变得可操作。
现在参考图6，该图是详细说明根据本发明实施方案的在具有VCM的车辆的操作和维护期间可能发生的某些操作中的每一个的执行涉及包括一个或多个VCM的系统的哪些元件的图表。
现在参考图7A和图7B，这些图是分别描绘根据本发明实施方案的将新安装的VCM与车辆平台和与其他VCM匹配的过程以及任选的附加过程的示意性流程图。在步骤702中将新的VCM插接到车辆平台并且在步骤704中激活VCM处的控制单元。VCM可以在步骤706中由远程/外部计算机之一、由车辆平台控制器或由远程云内服务进行验证。在步骤708中将VCM的信息传输到车辆平台控制器，并且然后在步骤710中将其传输到车辆的其他VCM，以完成过程。
以下步骤(712至716)是任选的：在步骤712中可以接收来自其他VCM的数据，并且在步骤714中可以基于来自其他VCM的数据来设置新安装的VCM的操作配置文件。如果需要新VCM的历史信息，它可以在步骤714a中加载，以便优化在步骤714中取得的结果。最后，在步骤716中校准VCM的操作参数以将操作与车辆系统进行匹配。
现在参考图8，该图是描绘根据本发明实施方案的更新安装在车辆平台上的操作的VCM的过程的示意性流程图。当安装和激活VCM时，可以更新车辆的操作参数(步骤802)。更新步骤802可以在车辆操作期间，例如在驾驶时改变速度和/或转向。更新可能是维修程序的一部分。
更新802之后是识别(步骤804)一个或多个VCM的系统中的可支持车辆所需的更新操作参数的系统中的一个或多个。
现在为所识别的VCM系统计算更新的参数(步骤806)。计算可以通过车辆平台上或VCM处的计算单元完成，视情况而定。在计算步骤806之后，更新用于致动一个或多个VCM中的系统中的一个或多个系统的操作参数(步骤808)。在更新步骤808之后，致动VCM系统(步骤810)并且将成功致动VCM的系统的批准提供给车辆平台和/或其他VCM(步骤812)。
识别804、更新808、致动810和批准812的步骤中的一个或多个可以包括VCM与VCM系统控制单元之间的数据交换，如上文别处所述。
现在参考图9，该图是描绘根据本发明实施方案的更新所安装的VCM的操作参数的过程的示意性流程图。
从车辆操作员接收目标操作配置文件设置(步骤902)。目标操作配置文件可以在车辆操作、维修程序和初始激活中的一项或多项期间提供。
设置目标配置文件(902)之后是从车辆平台控制器和/或从一个或多个VCM的一个或多个控制单元接收(904)车辆的当前操作配置文件。
基于以上目标VCM操作参数和当前操作配置文件，可以计算目标操作配置文件参数(步骤906)。计算906可以通过位于车辆平台、VCM处的计算单元和/或远程计算单元进行。
所计算的操作参数可以分配(步骤908)到一个或多个VCM中的一个或多个控制单元。所述控制单元可以根据目标参数值向VCM中的系统传输更新的致动信号。
现在参考图10，该图是描绘根据本发明实施方案的用于基于预测性操作参数适配实际操作参数的过程的示意性流程图。所述过程可以通过接收指示VCM所需性能的数据(步骤1002)开始并继续估计VCM的预测性操作性能(步骤1004)。
接下来，基于之前的步骤，确定VCM是否能够实现预测的性能(步骤1006)。在该步骤处，可以计算更新的操作参数以便实现预测性数据(步骤1006a)并且任选地相应地更新预测性数据(步骤1006b)。
可能基于所计算的更新的预测性数据的激活指令现在可以被发送到一个或多个VCM(步骤1008)并且在步骤1006中在闭环中被再次确定。如果计算1006a导致未能提供所更新的操作参数，则提供失败。确定1006和计算1006a的步骤中的一个或多个步骤可以由位于车辆平台、VCM中的一者或多者处的计算单元和/或远程计算单元进行。
现在参考图11，该图是描绘根据本发明实施方案的用于替换VCM的过程的流程图。
VCM可以被识别为例如在以下路径中的一个路径中需要替换：在VCM的目标操作参数与实际操作参数之间检测到超过预定阈值的失配(步骤1102A)，在检测到VCM到期的情况下(步骤1102B)或者在检测到计划的服务程序的变化的情况下(步骤1102C)。
如果确定需要替换VCM，则将发出表示“需要替换”的信号(步骤1150)并且将车辆的操作模式设置为维修模式(步骤1106)。
从车辆平台移除故障VCM(步骤1108)并且根据其实际状态，所述故障VCM可以被丢弃(步骤1110A)或被维修(步骤1110B)。
不管被移除的VCM的实际状态如何，替换VCM可以安装到车辆平台并被激活(步骤1112)并且替换操作恢复(步骤1114)。
现在参考图12A至图12C，这些图是描绘根据本发明实施方案的在一些示例性情况下车辆单元之间的通信和控制流的示意性框图。在所有三个示例中，车辆平台可以至少配备有动力源和VCM系统控制器，其中所述系统控制器可以与其他单元断开连接，视以下示例中的情况而定。以下示例中的每个VCM模块可以至少配备有以下列表中的一个或多个，所述列表包括马达单元、转向单元、制动单元、悬架单元和VCM控制器——根据以下示例。在所有以下示例中，车辆平台控制器与VCM控制单元之间的通信可以被断开。其他通信线路也可以断开连接。在下面的示例中，断开连接的通信线路上标有红叉。
图12A描绘了平台车辆经由外部或远程计算机与VCM通信以绕过它们之间断开连接的直接线路的基本通信体系。
图12B描绘了一种配置，其包括具有多于一个VCM和外部/远程计算机的车辆平台，其中单个VCM与平台之间以及平台与若干VCM之间的直接通信线路断开连接。该配置举例说明了所有VCM与平台的通信如何经由远程/外部计算机执行，并且VCM之间的通信可能会加强它。
图12C描绘了在车辆中车辆平台与与VCM的直接通信断开连接但是具有与远程/外部计算机和与服务站的通信线路的场景。通信线路在远程/外部计算机与服务站之间也处于活动状态。如此处所见，平台与VCM之间的通信可以经由两条替代路径(经由服务站和/或经由远程/外部计算机)执行。
现在参考图13，该图是描绘根据本发明实施方案的用于操作VCM并与其他系统传达VCM数据的过程的流程图。
VCM的操作可能与有助于操作参数和操作配置文件选择的系统和过程相关联。VCM的操作也可能与用于财务目的和商业交易的系统和数据库相关联。使用成本可用于诸如车辆租赁、VCM租赁、服务计划、订阅服务之类的商业交易。可以与其他系统通信的操作参数的一些示例可能是：行驶距离、操作小时数、加速度(最大值、频率)，所有这些都提供了可与VCM磨损率相关的数据。操作数据可以与计划值进行比较。计划值可以属于例如在购买VCM、租赁VCM、购买/订阅VCM的服务计划(例如，VCM即服务)、以及购买使用计划期间为VCM和/或车辆定义的商业计划的一部分。财务数据可以与保险计划中使用的信息相关。保险计划可以属于VCM和/或车辆。保险计划成本可能基于VCM的历史数据。根据一些实施方案，可根据财务数据和财务考虑来控制VCM的操作。在一些实施方案中，VCM的性能(操作配置文件)被选择为所选计划的依赖关系。在一些实施方案中，VCM的性能(操作配置文件)被选择为实际VCM数据相对于先前计划的依赖关系。如图13所示，VCM的操作可以包括以下要素：接收转角模块(1302)，接收(1302)可以根据为车辆平台、为操作员配置文件等设置的计划。如上文别处所述，VCM耦接(1304)到车辆平台。在激活(1308)VCM之前，可以有接收(1306)关于为VCM设置的操作计划的信息的步骤。VCM配置文件(1310)的设置可根据计划进行。
在输出(1314)VCM的所记录的操作数据之后，可记录(1312)VCM的操作数据以供其他系统使用。其他系统(其可以是财务系统)可接收(1316)操作数据。所接收的数据可以用于分析(1318)VCM的数据使用情况，并根据所分析的数据计算(1320)财务费用。可向VCM持有者输出(1322)财务费用。在一些实施方案中，可输出所分析的数据以用于更新(1324)VCM的操作计划。
如步骤1330至1336所示，所述计划可以基于为VCM设置的商业计划。可设置(1332)VCM的操作计划，将其存储(1334)在数据库中并根据需要输出(1336)到另一设备(例如，外部计算机、云、车辆平台计算单元和转角模块计算单元)。
我们现在参考图14A至图14D，这些图示出了根据实施方案的轮式车辆100的示例。虽然仅示出了四轮车辆，但是本发明的实施方案可以在具有更少或更多车轮数的车辆中实施。图14A和图14B示出了安装有四个VCM 150的车辆100，即，在每个转角处安装一个，并且每个VCM 150包括相应装载的(即，VCM载)VCM控制器50。图14A的车辆100包括通信总线153，其实现车载车辆控制器115与四个VCM控制器50中的每一个之间的电子通信。因此，通信体系类似于图2D中所示的那些，其中车辆控制器与相应VCM控制器之间的通信被实现，但是VCM控制器之间和之中的直接通信未通过所示的通信总线实现；在一些实施方案中，通信总线153可以扩展为包括VCM-VCM通信。
图14B所示的车辆100包括将VCM控制器50与彼此连接的通信总线154。在一些实施方案中，如图14B所示，通信总线154可以另外实现车辆控制器115与VCM控制器50中的任一个或多个(或全部)之间的通信。通信总线153或154的示例是被配置为控制器局域网(CAN)总线的多主串行总线。在一些实施方案(未示出)中，物理上分离和/或分配的(例如永久或临时分配的)通信信道可以在总线旁边的特定端点之间实施或作为总线的扩展实施。例如，VCM控制器可以与部署在相应VCM内的传感器进行这种“直接信道”通信。
如图14A和图14B中的示例所示，车辆100可以包括多对相对的VCM 150，即相对的车轮。在诸如图14C和图14D所示的其他示例中，车辆100可以仅包括一对相对的VCM 150，而车辆100的其他车轮(如果有的话)以其他方式实施，例如使用用于转向、驱动、制动和/或悬架系统的常规布置。
我们现在参考图15。根据实施方案的VCM 150包括多个子系统，每个子系统包括机械和/或电气部件。子系统中的每一个都与副车架161以及与车轮接口175接触或连接。每个VCM 150的多个子系统选自以下四个子系统：
a.转向子系统200，其可以包括转向(即围绕转向轴线使车辆车轮旋转)所需的任何或所有机械和/或电气部件，包括但非穷尽地：转向马达、转向致动器、转向杆、转向系统控制器或控制单元、转向逆变器和车轮角度传感器。图3B和图4A中示出了转向子系统的一些部件。在实施方案中，VCM 150的VCM控制器50从车辆(例如从驾驶员操作的转向机构或自主转向单元)接收转向指令作为电气(包括电子)输入，并且通过响应于所述指令例如经由转向致动器使转向杆运动(例如，通过调节传输到转向致动器的电流和电压和/或将高级指令传输到转向系统控制器)来执行所述指令，以实现车轮的转动。转向马达、致动器和/或逆变器可以从外部电源(“外部”是指VCM外部)(诸如安装在车辆底盘中的电池组)或从与测试装置(例如，图21的测试装置)相关联的电源接收电力。在适用的情况下，转向系统控制器可以从VCM控制器50的电源59(如图17A所示)或者从上述外部电源接收电力。
b.驱动系统180，其可以包括致动驱动轴以使车辆车轮旋转以驱动车辆所需的任何或所有机械和/或电气部件，包括但非穷尽地：电驱动马达、由马达转动的驱动轴以及将旋转传递到车轮的齿轮传动组件，任选地包括单齿轮或多齿轮传动装置以及诸如车轮速度传感器的传感器(在非限制性示例中，旋转编码器)。图3A、图3E、图3F、图4A和图4B示出了驱动系统的一些部件。在一些实施方案中，驱动马达被包括在VCM中，并且在一些实施方案中，驱动马达在车辆上，例如，安装在底盘上。在实施方案中，响应于经由电气输入从车辆(例如，从驾驶员操作的驱动机构(例如，加速器踏板)或自主驾驶单元)接收的指令，VCM 150的VCM控制器50被配置为调节马达的输出和/或车轮的旋转速度和/或传动齿轮的选择。在实施方案中，指令包括例如用于致动电驱动马达的电流和电压。在实施方案中，驱动子系统180可用于再生制动方案中，其中驱动马达在车辆减速时用作发电机。所回收的电力可以存储在车载能量存储设备中。在示例中，驾驶员将脚从加速器踏板上移开(或自主驾驶系统停止为驱动车轮提供动力)，并且从那时起，再生制动方案开始回收车辆减速生成的电能，即，当发电机的转动经由传动系转化为机械阻力时。在另一示例中，响应于驾驶员压下制动踏板(或从自主驾驶计算机接收到制动致动指令)，通过摩擦制动(即制动系统176的常规操作)来增强再生制动。在这种示例中，用于制动车辆的能量的一部分在“常规”摩擦制动布置中损失为热量，并且能量的至少一部分被重新捕获为所存储的电能。在实施方案中，驱动系统180和制动子系统176在将再生制动与摩擦制动相结合时的“协作”可以由VCM控制器50控制。在又一个示例中，其中VCM控制器被配置(例如，被编程)为控制与彼此协作的多个子系统，那么转向子系统200可以例如通过转动车轮以便增加与道路的摩擦力(无论是通过使相对的车轮一前一后沿相同方向转动而对称地转向，还是在相对的车轮不一前一后转动的情况下不对称地转向)来用于辅助制动，即与制动系统协作。在类似的示例中，VCM控制器与制动系统协同控制转向子系统200，以减轻由转向引起的制动拉力的影响，这种现象也称为“制动转向”或“转向漂移”。在又一个示例中，VCM控制器协同控制驱动系统(相对于再生制动)、制动系统(相对于摩擦制动)和转向系统(相对于“转向制动”)以达到所需的制动效果。
c.制动系统176，其可以包括用于致动制动组件(例如，制动盘、制动钳等)的任何或所有机械和电气部件，任选地包括VCM载液压系统、VCM载真空升压系统、或包含加压气体蓄能器和制动致动器的混合制动辅助系统中的一者或多者。图3C、图3G和图4C示出了制动系统的一些部件。在实施方案中，VCM 150的VCM控制器50被配置为响应于经由电气输入从车辆(例如，从驾驶员操作的制动机构(例如，制动踏板)或自主制动单元)接收到的指令来调节制动系统的输出，例如引起制动动作。
d.悬架系统240，其可以任选地包括可由VCM 150的VCM控制器50(例如，经由悬架系统控制单元)控制的主动悬架系统。图4B中示出了主动悬架系统的一些部件，包括弹簧阻尼器、运动传感器和控制单元。
在一些实施方案中，任何给定VCM 150中的多个VCM子系统包括段落a至d的所有四个子系统。在其他实施方案中，给定VCM 150中或给定的一对相对的VCM 150中的每个VCM150中的多个VCM子系统可以包括选定的两个子系统或选定的三个子系统。例如，在图16A中，用于安装为车辆中的右前VCM 150的说明性VCM 150RF包括转向子系统200、制动子系统176和主动悬架系统240。例如，在图16B中，用于安装为车辆中的右后VCM 150的说明性VCM150RR包括驱动子系统180和制动子系统176。在两个示例中，所包含的子系统可以被布置为使得它们完全包含在VCM之中/之上，因为相应功能所需的所有机械和电气部件都可以在VCM 150上，其中电气传输和通信体系从车辆传递到VCM控制器和/或传递到相应子系统(例如，传递到它们的控制器、马达和/或致动器)。电气传输和通信体系的传递可以经由安装到“主”车辆上的副车架161。
现在参考图17A，示意性地示出了根据实施方案的VCM控制器50以示出选定的部件。图17A的示例性VCM控制器50包括一个或多个计算机处理器55、计算机可读存储介质58、通信模块57和电源59。计算机可读存储介质58可以包括瞬态和/或瞬态存储装置，并且可以包括一个或多个存储单元，所有这些都是根据期望的功能和设计选择。在实施方案中，存储装置58可以用于以下中的任一项或多项：将程序指令存储在固件和/或软件中，以用于由VCM控制器50的一个或多个处理器55执行；和与VCM和/或其子系统及其部件中任一个或多个相关的历史操作数据和/或维护数据和/或所有权数据。通信模块59被配置为经由通信体系71与车载车辆控制器115建立通信链路，经由通信体系72建立到其他VCM控制器50(例如，同一车辆100的VCM 150的VCM控制器50)的通信链路，经由通信体系74建立到外部计算机75的通信链路，经由通信体系70建立到VCM子系统200、180、176、240(包括到相应子系统控制单元)的通信链路，以及经由通信体系73建立到传感器155(例如位于VCM 150之中/之上的传感器155)的通信链路。在实施方案中，并非每个VCM控制器50都包括图17A中所示的所有部件。
外部计算机75例如可以是图21所示的测试计算机13，也可以是托管权限系统或其他财务/管理系统的外部计算机。可以提供外部计算机75中的“权限系统”，例如但非穷尽地：以批准一个VCM被另一个VCM替换；以启动或执行与VCM的维修或替换相关的财务操作，诸如记录费用或处理付款；以记录VCM的操作数据和维护数据，包括操作历史和维护历史；和/或以允许基于财务操作和/或订阅类型服务或租赁布置对VCM进行维修或替换，所述租赁布置包括作为服务或布置的一部分或者以额外收费(例如根据与服务或布置相关的固定资费或折扣)维修和/或替换VCM。
示例性VCM控制器50的存储介质58在图17B中示出为包括与例如在服务站处(例如图1D的服务站110或图12C的服务站，在该服务站处VCM可以被另一个替换)将VCM 150安装在车辆100上相关的程序指令60。在图17B的图示示例中，程序指令60包括两组程序指令GPI01、GPI02，以用于由VCM控制器50的一个或多个处理器55执行：
-程序指令GPI01，其用于(由VCM控制器50)建立与车辆控制器115的通信链路。所述建立包括将关于VCM 150的信息从VCM控制器以电子方式传送到车辆控制器。在一些实施方案中，与车辆控制器115的通信链路是双向链路，并且/或者所述通信链路的建立另外包括接收关于车辆100和/或关于安装在车辆100上的另一VCM 150的信息。关于车辆100和/或关于安装在车辆100上的另一VCM 150的信息可以包括例如车辆100和/或另一VCM 150的操作和维护数据和/或历史。在一些实施方案中，从VCM控制器50传送到车辆控制器115的关于VCM 150的信息包括关于多个子系统中的至少一个子系统的信息，并且/或者包括安装前进行的自诊断测试的结果。多个子系统可以包括从VCM子系统200、180、176、240中选择的两个、三个或四个子子系统。在一些实施方案中，与车辆控制器115的通信链路的建立是在车辆100上安装替换VCM之前——换言之，通信链路是在替换VCM(或者，在一些实施方案中，潜在替换VCM)未连接到或安装在车辆上时建立的。例如，当替换VCM仍在服务站的存储区域中时，或者替代地，已经被选择与车辆一起使用并从存储区域中移除时，可以建立与车辆控制器的这种通信链路。在一些实施方案中，未能建立通信链路可以是取消将给定VCM安装在车辆上的资格的原因，或者至少延迟安装直到可以确定未能建立通信链路的原因。类似地，可能成功地建立通信链路，但是从VCM控制器传送到车辆控制器(或反之亦然)的信息可能会取消或延迟给定VCM在车辆上的安装。在示例中，VCM控制器传送关于部件规格、操作历史或维护历史的信息，所述信息使车辆控制器确定不应安装给定VCM。在实施方案中，安装前的信息交换可以包括检查VCM与已经安装在车辆上的其他VCM的兼容性——例如，检查它们是否具有给定子系统或替换VCM上的硬件或软件的任何给定项目的相同类型和版本。在另一示例中，多个不同的替换VCM可以与车辆控制器建立相应通信链路，使得车辆控制器可以在服务站位置处“选择”存储装置中的最兼容的VCM，或者替代地可以“去采购”具有与其潜在安装相关的最有利财务条件的VCM(包括例如确定给定VCM是否注册到订阅服务或租赁布置，或者可能留给将支付VCM的所有者或提供商更多钱的高级客户)。
-程序指令GPI02，其用于响应于VCM 150安装在车辆上而执行安装后验证过程，所述安装后验证过程包括验证多个子系统(其是从VCM子系统200、180、176、240选择的)并将验证的结果传达到车辆控制器115。在一些实施方案中，验证多个子系统包括从VCM 150上的一个或多个传感器155接收信息。在一些实施方案中，车辆100的安装后操作取决于接收到肯定的验证过程结果，并且未能完成验证过程可能意味着车辆被禁止驾驶，直到故障得以解决。
在各种实施方案中，如图17C所示，存储在示例性VCM控制器50的存储介质58中的程序指令60可以另外包括用于由VCM控制器50的一个或多个处理器55执行的附加组的程序指令GPI11、GPI12、GPI13中的任一个或多个或全部：
-程序指令GPI11，其用于响应于从VCM外部接收到的传入电气信号调节(即控制)多个子系统中的至少一个子系统的致动。
-程序指令GPI12，其用于(由VCM控制器50)与安装在车辆100上的另一VCM 150的VCM载VCM控制器50交换信息。
-程序指令GPI13，其用于基于从车辆控制器115接收到的数据确定VCM 150的操作配置文件。操作配置文件可以包括配置文件，即第二VCM的VCM子系统200、180、176、240中的任一个或多个的物理、机械、电气和/或操作数据。在非限制性示例中，操作配置文件可以包括：基于第二VCM 150的制动子系统176的设计和/或操作历史的制动配置文件；基于第二VCM 150的驱动子系统180的设计和/或操作历史的马达和传动装置的动态响应配置文件；基于第二VCM 150的转向子系统176的设计和/或操作历史的转向配置文件；以及基于第二VCM 150的悬架子系统240的设计和/或操作历史的悬架阻尼配置文件。
现在参考图18，公开了一种用于操作车辆100的方法，例如上文图示和描述的并结合通信总线(例如，图14A的通信总线153或图14B的通信总线154)和至少一对相对的VCM150的车辆100中的任一者，所述至少一对相对的VCM具有根据本文公开的实施方案中的任一个或多个所述的相应VCM控制器50。如图18的流程图所示，所述方法包括：
-步骤S01响应于来自VCM 150外部的传入电气输入由VCM控制器150控制VCM的多个VCM子系统中的一个或多个子系统(其是从VCM子系统200、180、176、240中选择)的致动。
现在参考图19A，公开了一种用于用第二VCM替换第一车辆转角模块(VCM)的方法。本领域技术人员将理解用于用第二VCM替换VCM的方法经必要修改后适用于重新安装从车辆上卸下的VCM，例如对于维修而言。因此，本公开及其所附权利要求中的“用第二VCM替换”的概念应理解为包括其中第一VCM和第二VCM是相同的VCM的示例，并且此类示例完全在本发明的范围内。
根据图19A中所示的方法，至少第二VCM(以及任选地第一/替换的VCM)是根据本文公开的实施方案中的任一个或多个所述的VCM 150并且包括可安装到车辆100的基准车架的副车架161、轮毂组件174(在图16A至图16B中示出)、VCM载VCM控制器、以及介于副车架161与轮毂组件174之间并选自VCM子系统200、180、176、240的多个子系统。如图19A的流程图所示，所述方法包括：
-步骤S11建立第二VCM 150的相应VCM控制器50与车载车辆控制器115之间的电子通信链路——包括将关于第二VCM 150的信息从(第二VCM 150的)相应VCM控制器50传送到车辆控制器115。在一些实施方案中，与车辆控制器115的电子通信链路是双向链路，并且电子通信链路的建立另外包括接收关于车辆100和/或关于安装在车辆上的另一VCM 150的信息。在一些实施方案中，车辆控制器115可以向第二VCM 150的VCM控制器50发送查询，并且从相应VCM控制器50传送到车辆控制器115的关于第二VCM 150的信息的至少一部分可以包括对从车辆控制器115接收到的查询的响应。在一些实施方案中，关于第二VCM 150的信息包括在安装之前例如由第二VCM 150本身或由诸如图21的测试装置10的测试装置进行的自诊断测试的结果。在一些实施方案中，关于第二VCM 150的信息包括第二VCM 150的操作历史和维护历史中的至少一项。在一些实施方案中，在安装第二VCM 150之前建立第二VCM150的相应VCM控制器50与车载车辆控制器115之间的电子通信链路——换言之，通信链路是在替换VCM(或者，在一些实施方案中，潜在替换VCM)未连接到或安装在车辆上时建立的。例如，当替换VCM仍在服务站的存储区域中时，或者替代地，已经被选择与车辆一起使用并从存储区域中移除时，可以建立与车辆控制器的这种通信链路。在一些实施方案中，未能建立通信链路可以是取消将给定VCM安装在车辆上的资格的原因，或者至少延迟安装直到可以确定未能建立通信链路的原因。类似地，可能成功地建立通信链路，但是从VCM控制器传送到车辆控制器(或反之亦然)的信息可能会取消或延迟给定VCM在车辆上的安装。在示例中，VCM控制器传送关于部件规格、操作历史或维护历史的信息，所述信息使车辆控制器确定不应安装给定VCM。在实施方案中，安装前的信息交换可以包括检查VCM与已经安装在车辆上的其他VCM的兼容性——例如，检查它们是否具有给定子系统或替换VCM上的硬件或软件的任何给定项目的相同类型和版本。在另一示例中，多个不同的替换VCM可以与车辆控制器建立相应通信链路，使得车辆控制器可以在服务站位置处“选择”存储装置中的最兼容的VCM，或者替代地可以“去采购”具有与其潜在安装相关的最有利财务条件的VCM(包括例如确定给定VCM是否注册到订阅服务或租赁布置，或者可能留给将支付VCM的所有者或提供商更多钱的高级客户)。
-步骤S12响应于并取决于第二VCM 150在车辆100上的安装而完成安装后验证——包括验证第二VCM 150的相应多个子系统并将验证的结果传达到车辆控制器115。
-步骤S13使用在步骤S12中传达到车辆控制器的验证的结果来在安装第二VCM之后启用或禁用车辆的操作，使用所传达的验证的结果来在安装第二VCM 150之后启用或禁用车辆100的操作。在一些实施方案中，多个子系统的验证包括从第二VCM 150上的一个或多个传感器155接收信息，诸如但不限于且非穷尽地：悬架行进传感器、车轮角度传感器、车轮速度传感器、或液压制动系统的传感器(诸如压力传感器或液位传感器)。
在一些实施方案中，所述方法包括附加步骤S14，如图19B的流程图所示：
-步骤S14：向外部计算机中的权限系统传输关于用第二VCM替换第一VCM的信息。在实施方案中，传输到权限系统的信息包括以下中的至少两项：第一VCM和第二VCM的相应识别信息；第一VCM的相应多个子系统中的一个或多个子系统的使用信息；以及第一VCM的相应多个子系统中的一个或多个子系统的维护信息。在一些实施方案中，可以基于以下中的至少一项为替换或等效地为维修)分配值：第一VCM的相应多个子系统中的一个或多个子系统的使用信息；第二VCM的相应多个子系统中的一个或多个子系统的使用信息；第一VCM的相应多个子系统中的一个或多个子系统的维护信息；以及第二VCM的相应多个子系统中的一个或多个子系统的维护信息。
如图19B的流程图进一步所示，在所述方法包括步骤S14的一些实施方案中，所述方法另外包括步骤S15a或S15b：
-步骤S15a：从权限模型接收基于服务订阅(诸如在非限制性示例中，租赁布置或年度服务合同)的权限。
-步骤S15a：从权限模型接收基于交易(诸如在非限制性示例中，支付或信用检查)的权限。
在一些实施方案中，步骤S15a和S15b都包含在方法中；在说明性示例中，租赁布置提供的是以预先确定的资费价格或以折扣价格(例如，基于百分比折扣)对VCM进行维修和/或替换。
在一些实施方案中，所述方法包括附加步骤S16，如图19C的流程图所示：
-步骤S16：基于从车辆控制器接收到的信息确定第二VCM的操作配置文件。操作配置文件可以包括配置文件，即第二VCM的VCM子系统200、180、176、240中的任一个或多个的物理、机械、电气和/或操作数据。在非限制性示例中，操作配置文件可以包括：基于第二VCM150的制动子系统176的设计和/或操作历史的制动配置文件；基于第二VCM 150的驱动子系统180的设计和/或操作历史的马达和传动装置的动态响应配置文件；基于第二VCM 150的转向子系统176的设计和/或操作历史的转向配置文件；以及基于第二VCM 150的悬架子系统240的设计和/或操作历史的悬架阻尼配置文件。
现在参考图20，公开了用于用第二车辆转角模块(VCM)替换第一VCM(或等效地，重新安装从车辆上卸下的VCM，例如对于维修而言)的第二种方法。根据图20中所示的方法，至少第二VCM(以及任选地第一/替换的VCM)是根据本文公开的实施方案中的任一个或多个所述的VCM 150并且包括可安装到车辆100的基准车架的副车架161、轮毂组件174(在图16A至图16B中示出)、VCM载VCM控制器、以及介于副车架161与轮毂组件174之间并选自VCM子系统200、180、176、240的多个子系统。如图20的流程图所示，所述方法包括：
-步骤S21：建立第二VCM 150的相应VCM控制器50与主车辆100上的车辆控制器115之间的电子通信链路。在一些实施方案中，通信链路是在将替换/维修的VCM 150安装到主车辆100之前建立的。
-步骤S22：将关于第二VCM 150的信息从第二VCM 150的相应VCM控制器50传送到车辆控制器115。在一些实施方案中，所传送的信息包括由VCM控制器50验证多个子系统的结果。在一些实施方案中，主车辆100在将替换/维修的VCM 150安装到其上之后的操作取决于从VCM控制器50接收到肯定的验证过程结果。
我们现在参考图21，测试装置10的示意图，所述测试装置包括针对所卸下的VCM150的支撑元件15。支撑元件15可被设计为支撑VCM的重量中的一些或全部，或者副车架161的重量中的一些或全部，或者VCM子系统200、180、176、240或其部件中的任一个或全部。在一些实施方案中，可以有多个支撑元件15，例如以支撑不同的部件或子系统。在一些示例中，测试装置10可以包括固定设备，在所述固定设备处可以测试卸下的(或者，在某些情况下，安装的)VCM 150，并且在其他示例中，测试装置10可以包括用于存储和/或运输VCM 150的存储容器。测试装置可以包括测试传感器14、诊断设备12和测试计算机13。固定安装测试装置中的诊断设备12的示例是底盘测功机。在实施方案中，在将VCM 150安装在车辆100上之前或期间，VCM控制器50将使用测试装置10执行的自诊断测试的结果传输到车辆控制器115。在另一示例中，可以在没有测试装置10的情况下(例如当VCM被存储在没有配备测试装置10的一些或全部所述部件的设施或容器中时)执行这种测试。在另一示例中，VCM控制器50在接收到来自测试装置10的结果之后传输使用测试装置10执行的自诊断测试的结果。在一些实施方案中，车辆控制器115可以直接从其中执行测试的测试组件10接收针对VCM 150的自诊断测试的结果。
发明构思的附加讨论
发明构思1：一种车辆转角模块(VCM)系统，其包括：连接在所述VCM与车辆平台之间的副车架；用于将车轮耦接到所述VCM的车轮接口；VCM模块中的一个或多个，其包括用于当组装在所述车辆上时操作车轮的机械组件和电气单元；以及用于在所述VCM模块与所述车辆平台之间交换信号和数据的一个或多个电气接口。
发明构思2：根据发明构思1所述的车辆转角模块(VCM)系统，其包括：用于测量所述一个或多个VCM模块的操作数据的一个或多个传感器；与所述VCM模块的所述一个或多个电气接口和所述一个或多个电气单元电气连接的VCM控制器。
发明构思3：根据发明构思1或2中任一项所述的车辆转角模块(VCM)系统，其中所述VCM模块包括以下中的一项或多项：悬架模块、车轮驱动模块、转向模块和控制模块，并且所述车轮驱动模块包括以下中的一项或多项：电动马达单元、传动装置单元和制动单元。
发明构思4：根据发明构思1至3中任一项所述的VCM系统，其中一个或多个VCM模块位于所述车轮接口与所述副车架之间。
发明构思5：根据发明构思1至4中任一项所述的VCM系统，其中：所述一个或多个电气单元包括VCM模块控制器；并且所述VCM模块控制器包括具有控制两个或更多个VCM模块的硬件和软件的集成电路。
发明构思6：一种车辆，其具有根据发明构思1至5所述的VCM中的一个或多个。
发明构思7：根据发明构思6所述的车辆，其包括：VCM控制单元(CSCU)；和平台-VCM总线，所述平台-VCM总线用于所述车辆与位于所述VCM中的电路中的一个或多个电路之间的通信。
发明构思8：根据发明构思7所述的车辆，其中所述VCM处于直接电气通信，使得可以绕过所述CSCU在所述VCM之间交换数据。
发明构思9：一种激活VCM的方法，其包括：将所述VCM安装在车辆平台上；设置VCM操作配置文件；并且激活所述VCM以用所述VCM操作配置文件进行操作。
发明构思10：根据发明构思9所述的方法，其包括：在所述VCM和所述车辆平台的操作配置文件之间进行匹配；并且对VCM操作配置文件的所述设置是所述VCM的匹配操作配置文件。
发明构思11：根据发明构思9或10中任一项所述的方法，其包括：在所述VCM的操作配置文件与耦接到所述车辆平台的其他VCM的操作配置文件之间进行匹配；并且根据所述VCM中的一个或多个VCM的操作配置文件之间的所述匹配设置耦接到所述车辆平台的所述VCM中的一个或多个VCM的所述操作配置文件。
发明构思12：根据发明构思9至11中任一项所述的方法，其包括：接收为所述VCM定义的操作计划；并且根据所述操作计划设置VCM操作配置文件。
发明构思13.根据发明构思9至12中任一项所述的方法，其包括：记录所述VCM的操作数据；并且将操作数据输出到所述VCM外部的计算系统。
发明构思14.一种维修具有一个或多个车辆转角模块(VCM)的车辆的方法，其包括：接收需要维修位于所述VCM中的系统的指示；停止所述车辆的操作；将所述VCM与所述车辆分离；将替代VCM安装到所述车辆；并且恢复所述车辆的所述操作。
本发明已经使用其实施方案的详细描述进行了描述，这些实施方案以示例的方式提供并且不旨在限制本发明的范围。所描述的实施方案包括不同的特征，并非所有的特征在本发明的所有实施方案中都是必需的。本发明的一些实施方案仅利用一些特征或特征的可能组合。本发明所属领域的技术人员将想到所描述的本发明的实施方案的变型以及包括所描述的实施方案中指出的特征的不同组合的本发明的实施方案。
在本公开的描述和权利要求中，动词“包括”、“包含”和“具有”及其变位中的每一者都用于指示动词的一个或多个宾语不一定是动词的一个或多个主语的构件、部件、元件或部分的完整列表。如本文所用，单数形式“一种”、“一个”和“该”包括复数个指示物，除非上下文中另外明确指示。例如，术语“一个标记”或“至少一个标记”可以包括多个标记。

Claims (10)

1.一种用于调节主车辆的运动的车辆转角模块(VCM)，所述车辆包括车载车辆控制器，所述VCM包括：
a.能够安装到所述主车辆的基准车架上的副车架；
b.包括轮毂的轮毂组件；
c.介于所述副车架与所述轮毂组件之间的多个子系统，所述多个子系统选自由驱动子系统、转向子系统、悬架子系统和制动子系统组成的子系统组；以及
d.VCM载VCM控制器，所述VCM载VCM控制器包括一个或多个处理器和存储程序指令的计算机可读介质，所述程序指令在由所述一个或多个处理器执行时使所述一个或多个处理器执行以下步骤：
i.建立与车辆控制器的通信链路，其中所述建立包括将关于所述VCM的信息从所述VCM控制器以电子方式传送到所述车辆控制器，并且
ii.响应于所述VCM在车辆上的安装，执行安装后验证过程，所述安装后验证过程包括验证所述多个子系统并将所述验证的结果传达到所述车辆控制器。
2.一种用第二车辆转角模块(VCM)替换第一VCM的方法，所述第一VCM和所述第二VCM中的每一者都包括能够安装到车辆的基准车架上的副车架、轮毂组件、VCM载VCM控制器、以及多个子系统，所述多个子系统介于所述副车架与所述轮毂组件之间并且选自由驱动子系统、转向子系统、悬架子系统和制动子系统组成的子系统组，所述方法包括以下步骤：
a.建立所述第二VCM的相应VCM控制器与车载车辆控制器之间的电子通信链路，其中所述建立包括将关于所述第二VCM的信息从所述相应VCM控制器传送到所述车辆控制器；
b.响应于并取决于所述第二VCM在所述车辆上的安装，完成安装后验证，所述安装后验证包括验证所述第二VCM的相应多个子系统并将所述验证的结果传达到所述车辆控制器；以及
c.使用所述验证的所传达的结果来启用或禁用所述车辆的安装后操作。
3.一种用于调节主车辆的运动的可安装在车辆上的车辆转角模块(VCM)，所述VCM包括：
a.多个机械子系统，所述多个机械子系统完全驻留在所述VCM上以介于所述副车架与所述轮毂组件之间，所述子系统选自由驱动子系统、转向子系统、悬架子系统和制动子系统组成的子系统组；和
b.VCM载VCM控制器，所述VCM载VCM控制器用于响应于从所述VCM外部接收到的传入电气信号而致动所述多个机械子系统，所述VCM控制器包括通信模块，所述通信模块被配置为建立与车载车辆控制器的通信链路，以用于在将所述VCM安装到所述主车辆之后在其之间交换信息。
4.一种用第二车辆转角模块(VCM)替换主车辆的第一VCM的方法，所述第一VCM和所述第二VCM中的每一者都包括：(i)多个机械子系统，所述多个机械子系统完全驻留在所述VCM上以介于所述副车架与所述轮毂组件之间，所述子系统选自由驱动子系统、转向子系统、悬架子系统和制动子系统组成的子系统组，以及(ii)VCM载VCM控制器，所述VCM载VCM控制器用于响应于从所述VCM外部接收到的传入电气信号而致动所述多个机械子系统，所述方法包括：
a.建立所述第二VCM的相应VCM控制器与所述主车辆上的车辆控制器之间的电子通信链路；并且
b.将关于所述第二VCM的信息从所述相应VCM控制器传送到所述车辆控制器。
5.一种用于在车辆控制模块(VCM)与任何车辆以机械方式分离时对所述VCM进行离线测试的装置，所述VCM包括能够安装到车辆的基准车架上的副车架、轮毂组件、VCM载VCM控制器以及多个子系统，所述多个子系统驻留在所述VCM上以介于所述副车架与所述轮毂组件之间，所述子系统选自由驱动子系统、转向子系统、悬架子系统和制动子系统组成的子系统组，所述装置包括：
a.支撑元件，所述支撑元件用于至少部分地支撑所述副车架的重量并用于限制所述副车架的运动；
b.至少一个诊断设备，所述至少一个诊断设备用于测量所述多个子系统中的至少一个子系统的操作数据，以及
c.计算设备，所述计算设备被配置为与所述VCM控制器通信并从其接收与所述离线测试相关的诊断信息，
其中所述测试包括对所述多个子系统中的至少一个子系统的功能测试。
6.一种车辆，其包括：
a.车载车辆控制器；
b.一对或多对相对的车辆转角模块(VCM)，每个VCM包括安装到所述车辆的基准车架上的副车架、轮毂组件、VCM载VCM控制器、多个子系统，所述多个子系统介于所述副车架与所述轮毂组件之间并且选自由驱动子系统、转向子系统、悬架子系统和制动子系统组成的子系统组；以及
c.通信体系，所述通信体系实现所述一对或多对相对的VCM中的至少一对的相应VCM控制器之间的对等数据通信，所述相应VCM控制器被配置为在其之间交换信息。
7.如权利要求6所述的车辆，其中所交换的信息包括新的或替换的VCM的操作历史和操作配置文件中的至少一项。
8.如权利要求6或7中任一项所述的车辆，其中所述VCM控制器被配置为单独地或组合地减少所述车辆控制器上的计算负载。
9.如权利要求6至7中任一项所述的车辆，其中所述VCM控制器被配置为单独地或组合地为另一VCM控制器提供操作备份功能。
10.如权利要求6至8中任一项所述的车辆，其中所述VCM控制器被配置为单独地或组合地为所述车辆控制器提供操作备份功能。
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