DE102014222088A1

DE102014222088A1 - Koordinationssystem für fahrdynamiksteuerungen für elektrofahrzeuge mit zwei angetriebenen achsen

Info

Publication number: DE102014222088A1
Application number: DE201410222088
Authority: DE
Inventors: Hai Yu; Jianbo Lu; Ryan Abraham McGee
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2013-10-31
Filing date: 2014-10-29
Publication date: 2015-04-30
Also published as: CN104590051B; US20150120106A1; CN104590051A; US9096226B2

Abstract

Ein Elektrofahrzeug (HEV/BEV/EV) enthält ein System zur dynamischen Bodenhaftungssteuerung (DTC-System), das konfiguriert ist, um einen DTC-Prozess auszuführen, und ein System zur verbesserten dynamischen Elektromotor-Raddrehmoment-Bremssteuerung (eDWT-B-System), das konfiguriert ist, um einen eDWT-B-Prozess auszuführen. Ein Controller wählt gemäß einem Fahrzeugkriterium eine Kombination aus dem DTC- und dem eDWT-B-Prozess, um einen Fahrzeugbetrieb zu steuern.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Elektrofahrzeugkonfigurationen mit zwei angetriebenen Achsen.
In den Fahrzeugelektrifizierungs- und -hybridisierungstechniken ist ein elektrischer Fahrzeugantrieb (EV/HEV/BEV) entwickelt worden, um die Fahrbarkeit, die Kraftstoffwirtschaftlichkeit und die Energieflexibilität zu verbessern und die Emissionen zu verringern. Die Antriebsstrang- und Triebstrangelektrifizierung des Fahrzeugs stellt Gelegenheiten für die Fahrdynamiksteuerungen für die aktive/passive Stabilitätsverbesserung und Leistungserweiterung des Fahrzeugs bereit. Unter Ausnutzung der schnellen und genauen Drehmomentsteuerfähigkeit der Elektromotoren sind elektrische Antriebskomponenten vorgeschlagen worden, die bei der Bodenhaftungssteuerung und den seitlichen Fahrdynamiksteuerungen bei einer beobachteten Verbesserung der Leistung und der Stabilität der Fahrzeughandhabung zu verwenden sind.
In einer Ausführungsform wird ein System bereitgestellt. Das System enthält ein Untersystem zur dynamischen Bodenhaftungssteuerung (DTC-Untersystem) und ein Untersystem zur verbesserten dynamischen Elektromotor-Raddrehmoment-Bremssteuerung (eDWT-B-Untersystem). Das System enthält ferner einen Controller, der konfiguriert ist, um ein Fahrzeug mit einer Kombination aus dem DTC- und dem eDWT-B-Untersystem zu betreiben.
Der Controller kann gemäß einem Fahrzeugkriterium die Kombination aus dem DTC- und dem eDWT-B-Untersystem wählen, um einen Fahrzeugbetrieb zu steuern. In diesem Fall kann der Controller die Kombination wählen, so dass das DTC-Untersystem beim Steuern des Fahrzeugbetriebs eine größere Wirkung als das eDWT-B-Untersystem besitzt, solange wie das Fahrzeugkriterium durch die ausgewählte Kombination erfüllt bleibt. Der Controller kann die Kombination so wählen, dass das eDWT-B-Untersystem beim Steuern des Fahrzeugbetriebs eine größere Wirkung als das DTC-Untersystem besitzt, wenn das Fahrzeugkriterium ist, dass die Fahrzeugstabilität eine höhere Priorität als die Fahrzeugfahrbarkeit besitzt. Der Controller kann die Kombination so wählen, dass das DTC-Untersystem beim Steuern des Fahrzeugbetriebs eine größere Wirkung als das eDWT-B-Untersystem besitzt, wenn das Fahrzeugkriterium ist, dass die Fahrzeugfahrbarkeit eine höhere Priorität als die Fahrzeugstabilität besitzt.
Die Kombination kann entweder das DTC-Untersystem allein, um den Fahrzeugbetrieb zu steuern, oder das eDWT-B-Untersystem allein, um den Fahrzeugbetrieb zu steuern, oder das DTC- und das eDWT-B-Untersystem in Verbindung, um den Fahrzeugbetriebs zu steuern, sein. In dem Fall, dass die Kombination das DTC- und das eDWT-B-Untersystem in Verbindung ist, um den Fahrzeugbetrieb zu steuern, kann eines der Untersysteme beim Steuern des Fahrzeugbetriebs eine größere Wirkung als das andere der Untersysteme besitzen.
Das Fahrzeug kann ein Elektrofahrzeug mit zwei angetriebenen Achsen sein, wie z. B. ein Hybridelektrofahrzeug (HEV), ein Batterieelektrofahrzeug (BEV) und ein vollelektrisches Fahrzeug (EV).
In einer weiteren Ausführungsform wird ein Verfahren bereitgestellt. Das Verfahren enthält das Wählen gemäß einem Fahrzeugkriterium einer Kombination aus einem Prozess der dynamischen Bodenhaftungssteuerung (DTC-Prozess) und einem Prozess der verbesserten dynamischen Elektromotor-Raddrehmoment-Bremssteuerung (eDWT-B-Prozess). Das Verfahren enthält ferner das Steuern einer Vorderachse und/oder einer Hinterachse und/oder eines Bremssystems eines Fahrzeugs gemäß der ausgewählten Kombination aus dem DTC- und dem eDWT-B-Prozess.
1 veranschaulicht einen Blockschaltplan einer beispielhaften Konfiguration eines Elektrofahrzeugs mit zwei angetriebenen Achsen für die Verwendung mit einem Koordinationssystem der Fahrdynamiksteuerungen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 veranschaulicht einen Blockschaltplan der beispielhaften Konfiguration eines Elektrofahrzeugs mit zwei angetriebenen Achsen mit einem Koordinationssystem der Fahrdynamiksteuerungen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
3 veranschaulicht einen Ablaufplan zum Beschreiben des Betriebs des Koordinationssystems der Fahrdynamiksteuerungen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Hier sind ausführliche Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung offenbart; es ist jedoch selbstverständlich, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich beispielhaft für die Erfindung sind, die in verschiedenen und alternativen Formen verkörpert sein kann. Die Figuren sind nicht notwendigerweise maßstabsgerecht; wobei einige Merkmale übertrieben oder minimiert sein können, um die Einzelheiten spezieller Komponenten zu zeigen. Deshalb sind die hier offenbarten spezifischen strukturellen und funktionalen Einzelheiten nicht als einschränkend zu interpretieren, sondern lediglich als eine repräsentative Grundlage, um einem Fachmann auf dem Gebiet zu lehren, die vorliegende Erfindung verschieden zu verwenden.
In 1 ist ein Blockschaltplan einer beispielhaften Konfiguration 10 eines Elektrofahrzeugs mit zwei angetriebenen Achsen für die Verwendung mit einem Koordinationssystem der Fahrdynamiksteuerungen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Die Fahrzeugkonfiguration 10 enthält eine Vorderachse 12 und eine Hinterachse 14, die unabhängig angetrieben sind, einen vorderen Elektromotor 16 und eine Kraftmaschine 18 für den Antrieb an der Vorderachse 12 und einen hinteren Elektromotor 20 für den Antrieb an der Hinterachse 14. Eine Hochspannungsbatterie (HV-Batterie) 21 stellt den Motoren 16, 20 elektrische Leistung bereit, damit die Motoren sie für den Antrieb an den Vorder- und Hinterachsen 12 bzw. 14 verwenden. Die Fahrzeugkonfiguration 10 enthält ferner einen Fahrzeugsystem-Controller (VSC) 22. Der VSC 22 ist konfiguriert, um einen Vorderachsen-Drehmomentbefehl 24 zu erzeugen, der das auf die Vorderachse 12 auszuübende Drehmoment angibt. Der VSC 22 ist konfiguriert, um einen Hinterachsen-Drehmomentbefehl 26 zu erzeugen, der das auf die Hinterachse 14 auszuübende Drehmoment angibt.
Es ist ein Ziel der zweifach elektrisch angetriebenen Konfiguration, wie z. B. der Fahrzeugkonfiguration 10, eine Allradantriebsfunktion (AWD-Funktion) in einer Hybrid- oder Elektrofahrzeugplattform mit einem optimierten Betriebswirkungsgrad des Systems zu verwirklichen. Eine derartige Konfiguration ermöglicht außerdem die Leistungsunterstützung von der sekundären Leistungsvorrichtung (d. h., den Motoren 16, 20), um die primäre Leistungsvorrichtung (d. h., die Kraftmaschine 18) in einem Hybrid-Fahrzeugsystem zu verkleinern. Während der Fahrzeugfahrbarkeitsanforderung von dem Fahrer entsprochen wird, ist die Kraftstoffwirtschaftlichkeit des Antriebsstrangsystems des Hybridfahrzeugs im hohen Grade verbessert.
Wie beschrieben und gezeigt ist, repräsentiert die Fahrzeugkonfiguration 10 ein Hybrid-Elektrosystem mit zwei angetriebenen Achsen mit einer durch einen Elektromotor betätigten angetriebenen Hinterachse 14 und einer angetriebenen Vorderachse 12 mit Hybridantrieb. Beide Motoren 16, 20 können den angetriebenen Achsen 12 bzw. 14 Antriebsdrehmoment und Rückgewinnungsbremsdrehmoment zuführen. Es wird angenommen, dass die Vorderachse 12 die primär angetriebene Achse ist, die mit einem Leistungsteilungs-/MHT-(modularen Hybridantriebsstrang) oder einem anderen Typ eines Hybrid-Leistungserzeugungssystems ausgerüstet ist.
Während zur Vereinfachung die ausführlichen Beziehungen der mechanischen Kraftübertragung ignoriert werden, ist die Vorderachsen-Drehmomentausgabe an der Antriebswelle durch τ_{fa_dft} = τ_{eng_dft} + τ_mf als Formel ausgedrückt, wobei τ_{eng_dft} die Gesamt-Drehmomentausgabe der Kraftmaschine an der Vorderachsen-Antriebswelle ist und τ_mf das Drehmoment des vorderen Elektromotors an der Vorderachsen-Antriebswelle ist. Es wird angenommen, dass das Kraftmaschinendrehmoment und das Motordrehmoment an der Antriebswelle additiv sind.
An der Hinterachse ist der hintere Motor die rein elektrische Drehmomentquelle, die τ_mr an der Hinterachsen-Antriebswelle erzeugt, so dass die Hinterachsen-Drehmomentausgabe an der Antriebswelle wie folgt als Formel ausgedrückt ist: τ_{ra_dft} = τ_mr.
Ein Koordinationssystem der Fahrdynamiksteuerungen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist auf die Fahrzeugsystemsteuerungen gerichtet. Die für diesen Zweck definierte Fahrbarkeit besitzt die Systemanforderung von: τ_{drv_whl} = τ_{fa_dft} + τ_{ra_dft}, τ_{drv_whl} wobei das hauptsächlich durch den Fahrer und ergänzend durch andere aktive/passive Sicherheitssteuersysteme, wie z. B. ACC, CMB, TRC, ABS usw., modifizierte angeforderte Gesamt-Raddrehmoment ist. Es wird hier angenommen, dass beide angetriebenen Achsen 12, 14 mit offenen Differentialen ausgerüstet sind. Die angetriebenen Achsen 12, 14 könnten jedoch mit einigen aktiven/passiven Drehmomentverteilungsvorrichtungen ausgerüstet sein.
Wenn die Kraftmaschine 18 ausgeschaltet ist, arbeitet das Fahrzeug in einem Elektrofahrzeugmodus (EV-Modus), wobei die einzige Quelle der Antriebsleistung die Batterie 21 ist, die Leistung bereitstellt, um das Fahrzeug gemäß der folgenden Formel anzutreiben: P_batt = P_drv + P_loss, wobei P_batt die Batterieleistung ist, die bei einem positiven Wert entlädt und bei einem negativen Wert lädt, P_drv die äquivalente Antriebsleistungsanforderung ist und P_loss der Gesamtleistungsverlust des Fahrzeugbetriebs ist, der den mechanischen Drehmomentübertragungsverlust, den Erzeugungs- und Zufuhrverlust der elektrischen Leistung und den Kraftmaschinenleistungserzeugungsverlust enthält.
Wenn die Kraftmaschine 18 eingeschaltet ist, stellen sowohl die Kraftmaschine 18 als auch die Batterie 21 gleichzeitig Leistung bereit, um das Fahrzeug gemäß der folgenden Formel anzutreiben: P_eng + P_batt = P_drv + P_loss, wobei P_eng die Leistungsausgabe der Kraftmaschine ist, die bei einem positiven Wert Leistung zuführt und während des Kraftmaschinenbremsens einen negativen Wert besitzt.
In normalen Fahrsituationen bestimmen die Funktionen der Energiemanagementsteuerung (EMC) und der Raddrehmomentsteuerung (WTC) in dem Fahrzeugsystem-Controller (VSC) 22 einen Ein-/Ausschaltzustand der Kraftmaschine und die Leistungsteilungs- und Raddrehmomentverteilungszustände, so dass die Fahrbarkeitsanforderung hauptsächlich bei optimierten Systembetriebszuständen erfüllt ist, die den Systemleistungsverlust P_loss in einem Fahrzyklus sowohl sofort als auch akkumulativ minimieren, während bestimmten Erhaltungs- oder Erschöpfungsbeschränkungen der Batterieladung entsprochen wird. Als solcher wird der höchste Vorteil der Kraftstoffwirtschaftlichkeit erreicht.
Zusätzlich zu den normalen an der Fahrbarkeit und der Kraftstoffwirtschaftlichkeit orientierten Fahrzeugsteuerungen ist die Fahrdynamikverbesserung ein weiteres Steuerungsziel, das für die AWD-Fahrzeugplattform der Fahrzeugkonfiguration 10 zu erreichen ist. Zu diesem Zweck sind zwei auf der Antriebsstrang-/Triebstrangelektrifizierung basierende Fahrdynamiksteuertechniken für Elektrofahrzeuge mit zwei angetriebenen Achsen vorgeschlagen worden. Die beiden Fahrdynamiksteuertechniken sind: (1) die dynamische Bodenhaftungssteuerung (DTC); und (2) die verbesserte dynamische Elektromotor-Raddrehmoment-Bremssteuerung (eDWT-B).
Die Fahrdynamiksteuerung der dynamischen Bodenhaftungssteuerung (DTC) zielt darauf ab, die Verwendung der Fahrzeugbodenhaftung zu maximieren und die Manövrierbarkeit und die Stabilitätsbewahrung des Fahrzeugs zu verbessern. Ein DTC-System enthält einen Bodenhaftungs-Controller, der die AWD-Antriebsbodenhaftungsoptimierung verwirklicht. Während der Fahrzeugbeschleunigung oder -verzögerung kann die Fahrzeugantriebsdrehmoment- oder Rückgewinnungsbremsdrehmomentanforderung durch die elektrische Leistungsverteilung zwischen der Vorder- und der Hinterachse kontinuierlich aufgeteilt werden, so dass das Fahrzeug die Option der Muster des Vorderradantriebs, des Hinterradantriebs und des Allradantriebs besitzt.
Die DTC-Fahrdynamiksteuerung besitzt zwei Steuerziele. Das erste Steuerziel ist, durch das aktive Aufteilen des Raddrehmoments zwischen den beiden angetriebenen Achsen ein maximales Niveau der Fahrbarkeit zu erreichen, das durch die Straßenoberfläche unterstützt werden kann. Wenn die Räder an einer Achse eine lose Bodenhaftung besitzen, wird mehr oder die gesamte Raddrehmomentanforderung der anderen angetriebenen Achse zugeordnet, um die verfügbare Reibungsunterstützung von dem Boden auszunutzen. Unterdessen wird die Drehmomentanforderung an der durchdrehenden Achse verringert, um die instabile Achse/das instabile Rad durch motorbasiertes Rückgewinnungsbremsen zurück zu dem stabilen Reifenkraft/Schlupfbereich zu bringen. Die wiederverwendete elektrische Energie kann in die HV-Batterie geladen werden oder direkt zu der anderen Achse übertragen werden, um den Antrieb zu unterstützen. Im Ergebnis wird erwartet, dass in diesem Bodenhaftungssteuerereignis keine Antriebsdrehmomentverringerung und ein minimaler Leistungsverlust vorhanden sind. Das gleiche Steuer- und Betätigungsschema gilt außerdem für ein Fahrzeugbremsereignis. Das heißt, während des Bremsens, wenn eine angetriebene Achse eine Radblockierungstendenz beobachtet, wird das Motordrehmoment erhöht, die Rückgewinnungsbremswirkung zu verringern und eine mögliche Kraftmaschinenbremswirkung zu kompensieren. Die verringerte Bremsanforderung wird zu der anderen Achse mit einem vergrößerten Motor-Rückgewinnungsbremsdrehmoment hinzugefügt, um die verfügbare Reibungskapazität von dem Boden zu verwenden. Die vergrößerte Rückgewinnungsenergie an der zweiten Achse kann außerdem helfen, die Leistungszunahme an der ersten Achse zu unterstützen.
Während einer Kurvenfahrt des Fahrzeugs nimmt die Reifenquerkraft des Fahrzeugs im Allgemeinen ab, wenn die Längskraft desselben Reifens während des Betriebs innerhalb des Reibungskreises zunimmt. Wenn eine aktive Raddrehmomentaufteilung ausgeführt wird, ändert sich die Bedingung der Reifenlängskräfte an verschiedenen Achsen dementsprechend. Als solche ändern sich die Fahrdynamik-Gierzustände außerdem. Dies ist so, weil die Querkraft auf eine Achse zunimmt, wie die Raddrehmomentanforderung an der Achse verringert wird, und die Längskraft an der anderen Achse abnimmt, wie ihre Raddrehmomentanforderung erhöht wird. Dieser Effekt unterstützt es, die direkte Giermomentsteuerung über die aktive Raddrehmomentverteilung zwischen den beiden angetriebenen Achsen zu verwirklichen. Folglich ist es das zweite Steuerziel der DTC-Fahrdynamiksteuerungen, den Gier-/Roll-Fahrdynamikzustand für die Fahrdynamikverbesserung bezüglich Lenkbarkeit und Stabilität einzustellen, ohne die Fahrzeugfahrbarkeit zu gefährden, indem die von der aktiven Raddrehmomentverteilung erhaltene Giermomenteinstellung ausgenutzt wird.
Die Fahrdynamiksteuerung der verbesserten dynamischen Elektromotor-Raddrehmoment-Bremssteuerung (eDWT-B) erreicht dasselbe Niveau der Giermoment-Steuerfähigkeit wie die von einem bremsbasierten Fahrzeugstabilitäts-Steuersystem, z. B. dem ESP (dem elektronischen Stabilitätsprogramm), ohne die Fahrzeugfahrbarkeit zu gefährden. Das Erreichen der Stabilitäts- und Lenkfähigkeitsverbesserung basiert auf der Erzeugung eines reinen Giersteuermoments durch die unabhängige Bremsbetätigung und die auf dem Elektromotor basierende Fahrbarkeitskompensation. Das Bremsdrehmoment kann während eines Abbiegeereignisses auf jedes Rad auf einer Seite des Fahrzeugs angewendet werden. Unterdessen fordert die eDWT-B das Ausüben eines zusätzlichen Antriebsdrehmoments von dem elektrifizierten Antriebsstrang-/Triebstrangsystem an, um den Bodenhaftungsverlust und die potentielle Geschwindigkeitsverringerung, die durch die Bremsbetätigung eingeführt werden, zu kompensieren. Folglich führt es zu einem reinen Giersteuermoment. Für die Stabilitätssteuerungen kann wenigstens eines der inneren Räder bremsen, um ein mitdrehendes Giersteuermoment zu erzeugen, um der übermäßigen Untersteuerungstendenz entgegenzuwirken. Wenigstens eines der äußeren Räder kann bremsen, um einen gegendrehendes Giersteuermoment zu erzeugen, um der übermäßigen Übersteuerungsbewegung entgegenzuwirken. In beiden Fällen ist das Motor-Bodenhaftungsdrehmoment erhöht und ist die Bodenhaftungskraft auf der entgegengesetzten Seite der Räder kompensiert, um den Bodenhaftungsaufwand auszugleichen. Für die Lenkbarkeits- und Komfortverbesserung bremst ähnlich wenigstens eines der inneren Räder, um ein mitdrehendes Giersteuermoment zu erzeugen, um die Drehbeweglichkeit des Fahrzeugs zu verbessern. In einer Steueranwendung zur Unterdrückung der Gierstörung hängt das Rad, das einen Bremsaufwand ausübt, von der Richtung des Störgiermoments ab. Das Fahrzeugantriebsdrehmoment nimmt geeignet auf der entgegengesetzten Seite der Räder zu, um den Bodenhaftungsverlust zu kompensieren.
Ferner unterstützt das Sicherstellen der Fahrbarkeit außerdem das Maximieren des Giersteuermoments bei einem Reifenreibungs-Sättigungsereignis, das durch eine bremsbasierte Giersteuerstrategie nicht erreicht werden kann. Es wird erwartet, dass die Steuerleistungen, wie die Unverzüglichkeit und die Genauigkeit, infolge der schnellen Reaktionszeit und der genauen Drehmomentsteuerung der Motoren im großen Umfang verbessert sind. Dies ist ein Vorteil, weil die Variation und der Verlust der Bodenhaftung ohne die schnelle genaue motorbasierte Bodenhaftungskompensation der inneren Schleife während der Übergangssteuerphase des relativ langsamen bremsbasierten Giermoment-Regelkreises nicht vermieden werden können.
Wie aus der oben beschriebenen Fahrdynamiksteuerung über die Techniken des elektrifizierten Antriebsstrangs/Triebstrangs dargelegt worden ist, sind sowohl die DTC- als auch die eDWT-B-Fahrdynamiksteuerung imstande, den Fahrer beim Erreichen eines höheren Niveaus der Lenkfähigkeit des Fahrzeugs und beim Beibehalten sowohl der Stabilität (kein Schleudern oder Pflügen) als auch eines verbesserten Fahrkomforts während dynamischer Handhabungsmanöver des Fahrzeugs zu unterstützen. Es wird erwartet, dass die Hybridelektrofahrzeuge neben den Vorzügen der verbesserten Fahrbarkeit und der verbesserten Kraftstoffwirtschaftlichkeit eine bessere Handhabungsleistung und Stabilitätsbewahrung des Fahrzeugs bereitstellen können.
Ein Problem ist jedoch wie folgt. Beim Betrieb eines normalen Elektrofahrzeugs (EV/HEV/BEV) ist die Fahrbarkeit die primäre Anforderung, während die Kraftstoffwirtschaftlichkeit bei minimiertem Kraftstoffverbrauch die nächste Anforderung ist. Während der Drehmomentanforderung des Fahrers entsprochen wird, ist die Raddrehmomentverteilung zwischen den Achsen gemäß einem optimal bestimmten effizienten Betriebszustand des Fahrzeugs bestimmt. Das Ziel der Systemoptimierung ist als:
definiert, wobei ṁ_f die Kraftstoff-Durchflussmenge des Fahrzeugs ist, e_Tdrv = τ_{drv_whl} – (τ_{fa_dft} + τ_{ra_dft}) gilt und τ_f der Zeitraum eines Fahrzyklus ist.
Wenn ein Fahrzeug immer mehr eine Untersteuerungs- oder Übersteuerungstendenz zeigt, ist die Manövrierbarkeit des Fahrzeugs gefährdet. Die Manövrierbarkeit des Fahrzeugs ist hier als ein zusammengefasster Fahrzeugleistungsindex der Anforderungen an die Wegverfolgung, die Lenkfähigkeit und die Kompensation eines mittleren Niveaus der Übersteuerung/Untersteuerung definiert. Während die Fahrbarkeit des Fahrzeugs immer noch garantiert ist, müssen die Anforderungen an die Kraftstoffwirtschaftlichkeit und die Manövrierbarkeit zusammen optimiert werden, um den Raddrehmoment-Verteilungszustand zwischen den Achsen zu bestimmen. In Abhängigkeit von einer Konstruktionsspezifikation kann die Manövrierbarkeitsanforderung die momentanen und kurzfristigen Ziele der Kraftstoffwirtschaftlichkeit gefährden, selbst wenn die in die Fahrdynamik einbezogene Optimierung der Raddrehmomentverteilung die langfristige Kraftstoffwirtschaftlichkeit potentiell verbessern kann. Wenn außerdem eine übermäßige Untersteuerungs-/Übersteuerungstendenz des Fahrzeugs oder eine schwere Rolldynamik beobachtet wird, muss die Fahrdynamik eingeschränkt werden, um die Gier-/Rollstabilität des Fahrzeugs zu bewahren. In diesem Fall besitzt die Fahrzeugstabilitätsanforderung die höchste Priorität der Steuerung gegenüber den Anforderungen der Fahrbarkeit, der Kraftstoffwirtschaftlichkeit und der Manövrierbarkeit.
Die Bezugs-Gierrate wird als r_d bezeichnet, der Bezugs-Schleuderwinkel wird als β_d bezeichnet und das Giersteuermoment wird als m_zc bezeichnet, wobei der Zustandsvektor der Fahrdynamiksteuerung als X = [q₁(r_d – r), q₂(β_d)]^T definiert ist, wobei r und β die gemessene oder geschätzte Gierrate bzw. der gemessene oder geschätzte Schleuderwinkel des Fahrzeugs sind. Es wird außerdem Z = [X^T, R·m_zc]^T definiert. Das neue Ziel der Systemoptimierung in einem in die Fahrdynamik einbezogenen Steuerereignis ist dann:
Aus der obigen Analyse ist es erwünscht, eine Steuerstrategie zu konstruieren, die die verschiedenen Fahrzeugbetriebsanforderungen bezüglich der verschiedenen Fahrsituationen des Fahrzeugs priorisieren und synchronisieren kann. Wenn entweder die Manövrierbarkeitsanforderung oder die Stabilitätsanforderung die Priorität erlangen, können sowohl die DTC- als auch die eDWT-B-Fahrdynamiksteuerung die Giermomentsteuerung unterstützen, um die Gier-/Roll-Fahrdynamikzustände zu steuern. Verschiedene Techniken besitzen jedoch ihre spezifischen Eigenschaften und Beschränkungen der Steuerung und der Implementierung. Selbst wenn ihre Steuerausführungen nicht wechselseitig ausschließend sind, müssen ihre Betätigungen sequentiell koordiniert werden, um eine zufriedenstellende und optimierte Steuerleistung sicherzustellen.
Die DTC-Fahrdynamiksteuerung ist eine weitere Optimierung der VSC-WTC bezüglich der Fahrdynamiksteuerung und der Kraftstoffwirtschaftlichkeit. In einigen Situationen könnte die Kraftstoffwirtschaftlichkeit durch die Manövrierbarkeit gefährdet sein, wobei aber eine optimierte DTC das Potential besitzt, durch die optimierte Raddrehmomentverteilung die Kraftstoffwirtschaftlichkeit weiter zu verbessern. Die Betätigung der DTC ist schwierig und kontinuierlich bei keinem oder einem trivialen zusätzlichen Energieverbrauch zur Raddrehmoments-Umverteilung aufgrund der Energierückführungsfähigkeit. Ihre Verfügbarkeit und Wirksamkeit sind jedoch den folgenden System- und Umgebungsbeschränkungen unterworfen.
Zuerst wird das Giersteuermoment aus dem Modifizieren der Reifenquerkraft an jeder Achse durch die Umverteilung der Bodenhaftungslängskraft indirekt erhalten. Das verfügbare Gesamtgiermoment für die Steuerung ist durch Folgendes begrenzt: den aktuellen Drehmomentverteilungszustand; die Lenkeingabe des Fahrers; den Straßenreibungszustand und die Nick- und Rollzustände des Fahrzeugs. Zweitens ist die Raddrehmoments-Verteilungsfähigkeit zwischen dem Vorderachsen-Hybridantrieb und dem Hinterachsen-Elektroantrieb ferner durch Folgendes eingeschränkt: den Ladezustand und die Leistungsgrenze der HV-Batterie; den Betriebsmodus des Fahrzeugs, die Moduswechsel-Übergangsvorgänge; und den Betriebsmodus und die Modusübergänge des Antriebsstrangs.
Andererseits übt die Ausführung der eDWT-B-Fahrdynamiksteuerung eine Reifenlängskraft aus, um das Giersteuermoment unter Verwendung des Differentialbremsens direkt zu erzeugen, ohne die Fahrbarkeit (durch Bodenhaftungskompensation) zu gefährden. Die Anwendungsstrategie besitzt eine bessere Stabilitätsbewahrung, die sie bei der Giermomentsteuerung im Vergleich zur DTC leistungsfähig macht. Das Soll-Giersteuermoment kann unter Verwendung verschiedener Kombinationen des Radbremsdrehmoments und des Kompensationsmotordrehmoments zwischen den Achsen flexibel verwirklicht werden. Es besitzt einen weiteren Anwendungsbereich, weniger Beschränkungen durch die Zustände des Antriebstrangs und des elektrischen Systems und keine Beschränkung von dem aktuellen Drehmomentaufteilungszustand. Im Allgemeinen besitzt ihre Ausführung eine garantierte Verfügbarkeit und Wirksamkeit. Die Bremsanwendung bei der eDWT-B führt jedoch einen zusätzlichen Leistungsverbrauch ein, der das Steuerziel der Kraftstoffwirtschaftlichkeit gefährdet. Außer bei einem Stabilitätssteuerereignis oder dann, wenn die Manövrierbarkeit hoch bewertet ist, ist die Ausführung der eDWT-B um der Berücksichtigung der Kraftstoffwirtschaftlichkeit willen nicht bevorzugt.
Basierend auf der obigen Analyse ist es erwünscht, eine Steuerstrategie zu besitzen, die die Aktivierung und die Ausführung der DTC- und der eDWT-B-Fahrdynamiksteuerung steuert, um ihre einzelnen Steuereigenschaften auszunutzen, während die Betätigungsbeschränkungen vermieden werden. Bei einer derartigen Steuerstrategie können die Fahrzeugstabilitäts- und Manövrierbarkeitsanforderungen bei einer zufriedenstellenden Konstruktionsspezifikation und bei einer minimalen oder bei keiner Gefährdung der Kraftstoffwirtschaftlichkeit erreicht werden. Außerdem wird erwartet, dass eine derartige Steuerstrategie die beste erreichbare Kraftstoffwirtschaftlichkeit für verschiedene Fahrzyklen bereitstellt, während sie eine zufriedenstellende Leistung der Fahrzeughandhabung bereitstellt.
Ein Koordinierungssystem der Fahrdynamiksteuerungen gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung arbeitet, um eine derartige gewünschte Steuerstrategie bereitzustellen. Die Steuerstrategie des Koordinationssystems der Fahrdynamiksteuerungen koordiniert zwei auf der Fahrzeugelektrifizierung basierende Dynamiksteuerprozesse (d. h., die DTC- und die eDWT-B-Fahrdynamiksteuerung) für Elektrofahrzeuge mit zwei angetriebenen Achsen. Die Steuerstrategie erreicht einen optimierten Systembetrieb und einen erweiterten Anwendungsbereich bezüglich der Stabilität und der Manövrierbarkeit, während den Zielen der Fahrzeugfahrbarkeit und der Kraftstoffwirtschaftlichkeit entsprochen wird.
Die Steuerstrategie des Koordinationssystems der Fahrdynamiksteuerungen gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung koordiniert die Priorisierung zwischen verschiedenen den Anforderungen des Fahrzeugbetriebs (Fahrbarkeit/Kraftstoffwirtschaftlichkeit gegen Manövrierbarkeit und Stabilität), so dass der gesamte Fahrzeugbetrieb in verschiedenen Fahrszenarios den erwünschten Konstruktionsspezifikationen entspricht. Außerdem steuert die Steuerstrategie die Steuerausführung zwischen der DTC- und der eDWT-B-Fahrdynamiksteuerung, so dass die Gesamt-Fahrzeugsteuerhandlung ein stabiles Fahrzeugverhalten sicherstellt und den spezifizierten Leistungsanforderungen der Manövrierbarkeit des Fahrzeugs entspricht.
In 2 ist ein Blockschaltplan einer Fahrzeugkonfiguration 10 mit einem Koordinationssystem 30 der Fahrdynamiksteuerungen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Das Koordinationssystem 30 enthält auf der höchsten Strategieebene ein Fahrdynamiksteuer- und Stabilitätssteuermodul (VDC-Modul) 32. Das VDC-Modul 32 berechnet kontinuierlich sowohl die Ziel-Gierrate und den Ziel-Schleuderwinkel als auch den Ziel-Rollzustand des Fahrzeugs. Das VDC-Modul 32 projiziert ferner diese Ziel-Bezugssignale auf den angenommenen Fahrzeugzuständen und äußeren Eingaben basierend als Voraussagen in die Zukunft. Unterdessen verwendet das VDC-Modul 32 eine Regelung oder modellbasierte Prädiktionsteuerverfahren beim Bestimmen des Soll-Giersteuermoments in endlichen Prädiktions- und Steuerhorizonten in der Zukunft. Dieser Bezugssteuerbefehl auf hoher Ebene wird von dem VDC-Modul 32 an die Steuermodule auf niedrigerer Ebene des Koordinationssystems 30 mit dem Steuerziel gesendet, dass die Gier-, Schleuder- und Rollzustände des Fahrzeugs geregelt werden, um die beste Manövrierbarkeitsleistung und die optimale Bewahrung der Stabilität zu erreichen, wenn der empfohlene Giermoment-Steuerbefehl 33 ausgeführt wird.
Das Koordinationssystem 30 enthält ferner auf einem niedrigeren Strategieniveau eine e-VDC-Steuereinheit 34. Die e-VDC-Steuereinheit 34 ist ein Teil der VSC 22. Die e-VDC-Steuereinheit 32 enthält einen DTC-Fahrdynamik-Steueralgorithmus 36 und einen eDWT-B-Fahrdynamik-Steueralgorithmus 38. Sowohl der DTC- als auch der eDWT-B-Steueralgorithmus als solche stehen in dem Funktionsblock der e-VDC-Steuereinheit 34, wo entweder eine aktive Raddrehmomentaufteilung (d. h., die DTC-Fahrdynamiksteuerung) oder eine vernetzte Anwendung des Brems- und Motordrehmoments (d. h., die eDWT-B-Fahrdynamiksteuerung) oder irgendeine Kombination daraus (d. h., irgendeine Kombination aus der DTC- und der eDWT-B-Fahrdynamiksteuerung) betätigt wird, um das empfohlene Giersteuermoment zu verwirklichen.
Die Aktivierung und Auswahl der Steuerstrategie ist im hohen Grade von dem aktuellen Steuerziel des Fahrzeugssystems bei verschiedenen Fahrsituationen des Fahrzeugs abhängig. Zu diesem Zweck enthält die e-VDC-Steuereinheit 34 ferner einen Arbitrierungs-Controller 40. Der Steuerarbitrierungs-Funktionsblock des Arbitrierungs-Controllers 40 ist für die e-VDC-Steuereinheit 34 konstruiert, um die Steueraktivierung und die Strategieauswahl zu managen, so dass die Manövrierbarkeit und die Stabilität des Fahrzeugs bei keiner oder einer minimalen Gefährdung des Ziels der Minimierung des Kraftstoffverbrauchs optimal gemanagt werden. Der ausführliche Algorithmus der Arbitrierungsfunktion des Arbitrierungs-Controllers 40 wird im Folgenden ausführlich beschrieben.
Wie in 2 gezeigt ist, enthalten die Ausgaben der e-VDC-Steuereinheit 34 Folgendes: (i) den Soll-Radbremsdrehmoment-Befehl 42, der einem ABS-/ESP-Bremsmodul 44 der Fahrzeugkonfiguration 10 befohlen wird; und (ii) den Befehl 46 der Soll-Antriebsstrang-/Triebstrang-Drehmomentaufteilungszustände an den Achsen, d. h., das Soll-Vorderachsen-Antriebswellendrehmoment und das Soll-Hinterachsen-Antriebswellendrehmoment.
Die VSC 22 mit der Raddrehmomentsteuerung (WTC) managt die Zustände des Antriebsstrangs und der elektrischen Leistungseinheit des Fahrzeugs, um die angeforderten Vorderachsen- und Hinterachsen-Antriebswellendrehmomente gemäß dem e-VDC-Drehmomentverteilungsbefehl zuzuführen. Bei normalen Fahrsituationen bestimmt die VSC-WTC-Funktion die Raddrehmomentverteilung zwischen den Achsen, um der Fahrbarkeit zu entsprechen und um den Betriebswirkungsgrad/die Kraftstoffwirtschaftlichkeit des Systems zu optimieren. Wenn bestimmte Manövrierbarkeits- oder Stabilitätsanforderungen erfüllt werden sollen, übt die e-VDC-bestimmte Raddrehmomentverteilung eine zusätzliche Beschränkung für die VSC-WTC-Antriebsstrangoptimierung aus. Die VSC-WTC besitzt immer noch die Freiheit, die Zustände des Antriebsstrangs und des elektrischen Systems zu optimieren, sie soll aber die richtige Zufuhr von Raddrehmoment zu jeder angetriebenen Achse sicherstellen. Eine derartige Beschränkungsoptimierung kann das Ziel der Kraftstoffwirtschaftlichkeit gefährden. Folglich managt die Steuerarbitrierung in der e-VDC-Steuereinheit 34 die Betätigung der DTC- und der eDWB-T-Fahrdynamiksteuerung, so dass zwischen den Zielen der Manövrierbarkeit/Stabilität und der Kraftstoffwirtschaftlichkeit ein optimaler Kompromiss erreicht werden kann.
In 3 ist unter fortgesetzter Bezugnahme auf 2 ein Ablaufplan 50 gezeigt, der den Betrieb des Koordinationssystems 30 der Fahrdynamiksteuerungen, der den Betrieb der e-VDC-Steuerarbitrierungslogik enthält, beschreibt.
Gemäß dem Steuerlogikablauf berechnet und befiehlt das VDC-Modul 32 des Koordinationssystems 30 anfangs eine Fahrdynamiksteuerung auf hoher Ebene. Insbesondere werden unter Bezugnahme auf den Block 52 sowohl eine Soll-Zielgierrate als auch ein Soll-Schleuderwinkel in einem projizierten Steuerhorizont h_proj und einem vorhergesagten Steuerhorizont h_pred berechnet. Der projizierte Horizont ist ein Zeitmaßstab in die Zukunft, in dem die Fahrzeugzustände projiziert werden, indem feste äußere Eingaben ohne eine aktive e-VDC-Steuerhandlung angenommen werden. Der Vorhersagehorizont ist ein Zeitmaßstab in die Zukunft, in dem die Fahrzeugzustände und die e-VDC-Steuerungen unter Verwendung einer modellbasierten prädiktiven Regelstrategie vorhergesagt werden. In der folgenden Analyse wird die Variable τ verwendet, um die zukünftige Zeit anzugeben.
Die Ziel-Gierrate r_d(τ) des Fahrzeugs und der Bezugs-Schleuderwinkel β_d(τ) für τ ∈ 0 ~ h_proj werden auf der Fahrzeuggeschwindigkeit, dem Lenkwinkel, dem Straßenreibungszustand usw. basierend berechnet. Sie werden zusammen mit der Projektion des Fahrzeugszustands in die Zukunft projiziert, wobei nicht verfügbare zukünftige Informationen als auf ihren aktuellen Werten fest angenommen werden.
Wenn h_proj = 0 gilt, dann wird keine Projektion ausgeführt. Stattdessen werden nur die momentane Bezugs-Gierrate und der momentane Bezugs-Schleuderwinkel erhalten. Unterdessen werden die projizierte Gierrate r(τ) und der projizierte Schleuderwinkel β(τ) für τ ∈ 0 h_proj des Fahrzeugs außerdem aus dem Fahrzeugmodell berechnet, wobei aufrechterhaltene Fahrzeugzustände und äußere Eingaben angenommen werden.
Das VDC-Modul 32 berechnet ein projiziertes stabilitätsorientiertes Giersteuermoment aus dem projizierten Gierratenfehler ε_r(τ) und dem projizierten Schleuderwinkelfehler ε_β(τ) als: m proj / sc(τ) = f / 1sc(ε_r(τ), ε_β(τ), ϕ_veh(τ)), wobei der untere Index ”sc” für Stabilitätssteuerung steht; ε_r(τ) = r_d(τ) – r(τ) und ε_β(τ) = β_d(τ) – β(τ) für τ ∈ 0 ~ h_proj gelten und ϕ_veh(τ) die konzentrierten Fahrzeugszustände sind, die in die Zukunft projiziert werden.
Das VDC-Modul 32 berechnet außerdem ein projiziertes stabilitätsorientiertes Giersteuermoment aus einer modellbasierten prädiktiven Regelstrategie, bei der das Giersteuermoment in einem endlichen Steuerhorizont h_pred in die Zukunft optimiert ist. Das vorhergesagte Giersteuermoment ist wie folgt definiert: m pred / sc(τ) = f 2 / sc(ε_r(0), ε_β(0), ϕ_veh(0), h_pred), τ ∈ 0 ~ h_pred.
Die zugeordneten vorhergesagten Fahrzeugzustände sind wie folgt definiert: ϕ sc / veh(τ) = f 3 / sc(ε_r(0), ε_β(0), ϕ_veh(0),h_pred), τ ∈ 0 ~ h_pred.
Ähnlich berechnet das VDC-Modul 32 eine projiziertes an der Manövrierbarkeit orientiertes Giersteuermoment aus dem projizierten Fahrzeug-Gierratenfehler und den projizierten Fahrzeugzuständen als: m proj / mc(τ) = f 1 / mc(ε_r(τ), ϕ_veh(τ)), τ ∈ 0 ~ h_proj.
Der untere Index ”mc” steht für die Steuerung der Manövrierbarkeit.
Das VDC-Modul 32 berechnet ein vorhergesagtes an der Manövrierbarkeit orientiertes Giersteuermoment aus einer modellbasierten prädiktiven Regelstrategie mit einem optimierten Manövrierbarkeits-Giersteuermoment als: m pred / mc(τ) = f 2 / mc(ε_r(0), ϕ_veh(0), h_pred), τ ∈ 0 ~ h_pred.
Die zugeordneten vorhergesagten Fahrzeugzustände sind wie folgt definiert: ϕ mc / veh(τ) = f 3 / mc(ε_r(0), ϕ_veh(0), h_pred), τ ∈ 0 ~ h_pred.
Unter Bezugnahme auf den Entscheidungsblock 54 ist der nächste Schritt, zu bestimmen, ob die eDWT-B-Fahrdynamiksteuerung freizugeben ist, um die Steuerung der Lenkfähigkeit und der Gierstabilität zu unterstützen. Die Stabilitätsanforderung ist, wenn sie vorhanden ist, die zu erfüllende Anforderung mit der höchsten Priorität. Die Logik zum Treffen von Entscheidungen folgt einer Steuerbedingung I, die im Entscheidungsblock 56 angegeben ist und wie folgt beschrieben wird.
Steuerbedingung I: Die eDWT-B-Freigabebedingung ist eine UND-Logik aller folgender Bedingungen:
Wenn mit Absicht entweder h_proj = 0 oder h_pred = 0 gilt, wird die entsprechende Bedingung Nr. 3 oder Nr. 4 der Steuerbedingung I aus der UND-Logik entfernt.
Die DTC-Fahrdynamiksteuerung wird auf einen ersten Schwellenwert der seitlichen Manövrierbarkeit (der Wegfolge- und Gier-/Rollkompensation) basierend aktiviert, der aus dem Gierratenfehler und dem Fahrzeug-Schleuderfehler bestimmt wird. Das angeforderte Drehmomentaufteilungsverhältnis zwischen vorn und hinten wird aus einer Optimierung bezüglich der Ziele sowohl der Kraftstoffwirtschaftlichkeit als auch der Manövrierbarkeit erhalten. Die Fahrbarkeit ist sichergestellt. Die Manövrierbarkeitsanforderung ist, wenn sie vorhanden ist, der Fahrbarkeitsanforderung untergeordnet. Sie soll zusammen mit der Anforderung der Kraftstoffwirtschaftlichkeit optimiert werden. Unter Bezugnahme auf den Entscheidungsblock 58 wird die Aktivierung der DTC-Fahrdynamiksteuerung durch eine Steuerbedingung II wie folgt bestimmt.
Steuerbedingung II: Die Manövrierbarkeits-Steuerkriterien I sind eine UND-Logik aller folgender Bedingungen:
Wenn mit Absicht entweder h_proj = 0 oder h_pred = 0 gilt, wird die entsprechende Bedingung Nr. 3 oder Nr. 4 der Steuerbedingung II aus der UND-Logik entfernt.
Wenn sowohl die eDTW-B-Fahrdynamiksteuerung freigegeben ist als auch die DTC-Fahrdynamiksteuerung aktiviert ist, ist es vorteilhaft, zu überwachen, ob die DTC die Giersteuerung vom aktuellen Zeitpunkt bis zu einem kurzen Zeitraum in der Zukunft gemäß den aktuellen Fahrzeugzuständen und den in die Zukunft projizierten Fahrzeugzuständen handhaben kann. Unter Bezugnahme auf den Entscheidungsblock 60 wird dies durch die Steuerbedingung III wie folgt bestimmt.
Steuerbedingung III: Die DTC-Fähigkeitsbestimmung. Zuerst wird die Bestimmung des zukünftigen Giersteuermoments und zukünftigen Fahrzeugzustands ausgeführt. Wenn die eDWT-B-Fahrdynamiksteuerung freigegeben ist, dann m pred / c(τ) = m pred / sc(τ) und ϕ_veh(τ) = ϕ_veh(τ), sonst m pred / c(τ) = m pred / mc(τ) und ϕ_veh(τ) = ϕ mc / veh(τ).
Das zukünftige Potential der DTC-Giermomentsteuerung wird dann wie folgt berechnet: m +/– / DTC(τ) = f_DTC(ϕ_veh(0), ϕ_veh(τ)), τ ∈ 0 ~ h_DTC, wobei m +/– / sC(τ) ein Wertepaar ist, das das geschätzte positive und negative maximale durch die DTC erreichbare Giersteuermoment repräsentiert, mit
wobei der positive Wert oder der negative Wert von m +/– / sC(τ) mit dem gleichen Vorzeichen wie m pred / c(τ) verwendet wird.
Wenn h_DTC = 0 gilt, wird nur die momentane DTC-Giermoment-Steuerfähigkeit berechnet.
Unter Bezugnahme auf den Entscheidungsblock 62, wenn bestimmt worden ist, dass die DTC-Fahrdynamiksteuerung für die Handhabung des Steuerereignisses unzureichend ist, hängt die Aktivierung der eDTW-B-Fahrdynamiksteuerung ferner von der folgenden Steuerbedingung IV ab.
Steuerbedingung IV: Das Manövrierbarkeits-Steuerkriterium II ist eine UND-Logik aller folgender Bedingungen:

1. T_{mc_pred} ≥ H_{mc_pred_dtc}, wobei T_{mc_pred} unter Verwendung von C_{mc_ind2} berechnet wird, wobei die Schwellenwerte M 5 / mc und M 6 / mc M 3 / mc und M 4 / mc ersetzen.
2. T_{sc_pred} ≥ H_{sc_pred}, wobei T_{sc_pred} genauso wie in der Steuerbedingung 1 berechnet wird.

Am Ende eines erfolgreichen Giersteuerereignisses wird erwartet, den normalen Steuerzustand des Fahrzeugssystems wiederaufzunehmen, so dass sich das Steuerziel mehr auf die Kraftstoffwirtschaftlichkeit konzentrieren kann. Unter Bezugnahme auf den Entscheidungsblock 64 stützt sich die Annullierung der DTC-Fahrdynamiksteuerung auf die folgende Steuerbedingung V.
Steuerbedingung V: Die DTC-Beendigungsbedingung:

1. |m proj / mc(0)| > M 7 / mc
2. T_{mc_proj} < H_{mc_proj_out}, wobei T_{mc_proj} unter Verwendung von C_{mc_ind2} berechnet wird, wobei die Schwellenwerte M 8 / mc und M 9 / mc M 3 / mc und M 4 / mc ersetzen.
3. T_{mc_pred} < H_{mc_pred_out}, wobei T_{mc_pred} bezüglich der Schwellenwerte M 10 / mc und M 11 / mc berechnet wird.

Ähnlich wird auf den aktuellen und zukünftigen Fahrzeugsteueranforderungen eine Entscheidung getroffen, um zu bestimmen, ob es unnötig ist, das Vorhandensein des eDWT-B-Aufwands aufrechtzuerhalten, so dass der folgende Steueraufwand zur DTC oder zum normalen Modus für die besseren Optimierungen der Kraftstoffwirtschaftlichkeit zurückgehen kann. Unter Bezugnahme auf den Entscheidungsblock 66 stützt sich die Annullierung der eDWT-B-Fahrdynamiksteuerung auf die folgende Steuerbedingung VI.
Steuerbedingung VI: Die eDWT-B-Beendigungsbedingung:

1. |m proj / sc(0)| > M 5 / sc.
2. T_{sc_proj} < H_{sc_proj_out}, wobei T_{sc_proj} unter Verwendung von C_{sc_ind2} mit den Schwellenwerten M S / sc und M 7 / sc berechnet wird.
3. T_{sc_pred} < H_{sc_pred_out}, wobei T_{mc_pred} bezüglich der Schwellenwerte M 8 / mc und M 9 / mc berechnet wird.

Wie beschrieben worden ist, ist eine e-VDC-Steuerarbitrierungsstrategie vorgeschlagen worden, die darauf abzielt, die Fahrdynamiksteuerungen, insbesondere die auf die Raddrehmomentverteilung bezogenen Fahrzeugsystemsteuer- und Fahrdynamiksteuerfunktionen zu koordinieren. Die Steuerstrategie kann die Steueroptimierungskriterien in verschiedenen Fahrsituationen mit dem adaptiven Priorisieren unter den folgenden Anforderungen einstellen: Stabilität, Fahrbarkeit, Manövrierbarkeit und Kraftstoffwirtschaftlichkeit gemäß den Konstruktionsspezifikationen. Außerdem kann die Steuerstrategie eine glatte Steuerkoordination und -synchronisation zwischen zwei Elektro-/Hybrid-Fahrdynamiksteuerfunktionen (d. h., der DTC- und der eDTW-B-Fahrdynamiksteuerung) erreichen, so dass die Gesamtleistung der Fahrzeughandhabung kontinuierlich über verschiedene Fahrszenarios optimiert ist. Die Vorteile der Steuerstrategie können (1) eine verbesserte Fahrdynamiksteuerleistung bezüglich der Sicherheit, der Beweglichkeit, der Bodenhaftung und des Komforts enthalten und (2) die Gefährdung des Ziels der Kraftstoffwirtschaftlichkeit minimieren, während der erste Vorteil erreicht wird.
Wie beschrieben worden ist, enthält die Steuerstrategie die folgenden Merkmale: Steuerung und Koordination, um die e-VDC- und die VSC-Steuerung beim Erreichen des Ziels einer verbesserten Leistung der Fahrdynamiksteuerung und einer verbesserten Kraftstoffwirtschaftlichkeit zu synchronisieren; Steuerung und Koordination, um die Aktivierung der beiden e-VDC-Funktionen (der DTC und der eDTW-B) beim Erreichen eines kontinuierlichen und optimierten Fahrdynamiksteuerprozesses zu arbitrieren; die Bestimmung des Freigebens der eDTW-B-Fahrdynamiksteuerung; die Bestimmung der Aktivierung der DTC-Fahrdynamiksteuerung; das Bestimmen, ob die DTC für die Giermomentsteuerung ausreichend ist; das Aktivieren der eDTW-B, wenn die DTC für die Giermomentsteuerung unzureichend ist; die Bestimmung der DTC-Deaktivierung; und die Bestimmung des Sperrens der eDTW-B.
Während oben beispielhafte Ausführungsformen beschrieben worden sind, ist nicht vorgesehen, dass diese Ausführungsformen alle möglichen Formen der vorliegenden Erfindung beschreiben. Stattdessen sind die in der Beschreibung verwendeten Wörter Wörter der Beschreibung anstatt der Einschränkung, wobei es selbstverständlich ist, das verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Erfindungsgedanken und Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. Außerdem können die Merkmale der verschiedenen implementierenden Ausführungsformen kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen zu bilden.
Bezugszeichenliste
Fig. 1

12: Vorderachse
14: Hinterachse
16: Elektromotor
18: Leistungsteilungs-/MHT-HEV-Antriebsstrang oder BEV-Vorderantrieb
20: Elektromotor
21: HV-Batterie und Steuereinheit für elektrische Leistung
22: Fahrzeugsystemsteuerung (VSC): Energiemanagement und Raddrehmomentverteilung
24: Vorderachsen-Drehmomentbefehl
26: Hinterachsen-Drehmomentbefehl VSC: Vorderachsen-WTC
44: ESP-Bremssteuerung u. -koordination (ABS/TCT/ESP...)

12: Vorderachse
14: Hinterachse
16: Elektromotor
20: Elektromotor
22: Fahrzeugsystemsteuerung (VSC): Energiemanagement und Raddrehmomentverteilung Vorderachsen-Drehmomentbefehl
32: Fahrdynamik- und -stabilitätssteuerung
33: Soll-Giersteuermoment
36: dynamischer Bodenhaftungs-Controller (DTC)
38: direkte eDWT-B-Giermomentsteuerung
40: Steuerarbitrierung
44: ESP-Bremssteuerung u. -koordination (ABS/TCT/ESP...)
46: Soll-Raddrehmomente der Vorder-/Hinterachse

52: 1. VDC-Zielgierrate und Fahrzeugzustandsprojektion 2. Berechnung des Soll-Giersteuermoments in dem Steuerhorizont
54: ist die eDWT-B aktiv?
56: sind die eDWT-B-Freigabekriterien erfüllt?
58: sind die Manövrierbarkeits-Steuerkriterien I erfüllt?
60: ist die DTC zur Giersteuerung imstande?
66: ist die eDWT-B-Beendigungsbedingung erfüllt?
62: sind die Manövrierbarkeits-Steuerkriterien II erfüllt?
64: sind die DTC-Annulierungskriterien erfüllt?

Claims

System, das Folgendes umfasst: ein Untersystem zur dynamischen Bodenhaftungssteuerung (DTC-Untersystem); ein Untersystem zur verbesserten dynamischen Elektromotor-Raddrehmoment-Bremssteuerung (eDWT-B-Untersystem); und einen Controller, der konfiguriert ist, um ein Fahrzeug mit einer Kombination aus dem DTC- und dem eDWT-B-Untersystem zu betreiben.
System nach Anspruch 1, wobei: der Controller gemäß einem Fahrzeugkriterium die Kombination aus dem DTC- und dem eDWT-B-Untersystem wählt, um einen Fahrzeugbetrieb zu steuern.
System nach Anspruch 2, wobei: der Controller die Kombination so wählt, dass das DTC-Untersystem beim Steuern des Fahrzeugbetriebs eine größere Wirkung als das eDWT-B-Untersystem besitzt, solange wie das Fahrzeugkriterium durch die gewählte Kombination erfüllt bleibt.
System nach Anspruch 2, wobei: der Controller die Kombination so wählt, dass das DTC-Untersystem beim Steuern des Fahrzeugbetriebs eine größere Wirkung als das eDWT-B-Untersystem besitzt, solange wie das Fahrzeugkriterium durch die gewählte Kombination erfüllt bleibt.
System nach Anspruch 2, wobei: der Controller die Kombination so wählt, dass das eDWT-B-Untersystem beim Steuern des Fahrzeugbetriebs eine größere Wirkung als das DTC-Untersystem besitzt, wenn das Fahrzeugkriterium die Fahrzeugstabilität ist, die eine höhere Priorität als die Fahrzeugfahrbarkeit besitzt.
System nach Anspruch 2, wobei: der Controller die Kombination so wählt, dass das DTC-Untersystem beim Steuern des Fahrzeugbetriebs eine größere Wirkung als das eDWT-B-Untersystem besitzt, wenn das Fahrzeugkriterium die Fahrzeugfahrbarkeit ist, die eine höhere Priorität als die Fahrzeugstabilität besitzt.
System nach Anspruch 1, wobei: die Kombination entweder das DTC-Untersystem allein, um den Fahrzeugbetrieb zu steuern, oder das eDWT-B-Untersystem allein, um den Fahrzeugbetrieb zu steuern, oder das DTC- und das eDWT-B-Untersystem in Verbindung, um den Fahrzeugbetrieb zu steuern, ist.
System nach Anspruch 7, wobei: die Kombination aus dem DTC- und dem eDWT-B-Untersystem in Verbindung, um den Fahrzeugbetrieb zu steuern, enthält, dass eines der Untersysteme beim Steuern des Fahrzeugbetriebs eine größere Wirkung als das andere der Untersysteme besitzt.
System nach Anspruch 2, wobei: der Controller vom Wählen einer Kombination aus dem DTC und dem eDWT-B-Untersystem, um einen Fahrzeugbetrieb zu steuern, gemäß einem Fahrzeugkriterium gesperrt ist, während das Fahrzeugkriterium die Kraftstoffwirtschaftlichkeit ist, die eine höhere Priorität als sowohl die Fahrzeugstabilität als auch die Fahrzeugfahrbarkeit besitzt.