用于控制车辆的致动器的方法与流程

1.本公开涉及一种用于控制车辆的致动器的方法。本公开还涉及一种在致动器控制系统中执行的方法、在车辆运动管理系统中执行的方法、致动器控制系统，以及车辆运动管理系统。此外，本公开进一步涉及一种表示致动器控制系统要执行的指令的控制信号。本公开适用于电推进车辆。尽管本公开将主要针对使用电机进行推进的卡车形式的车辆，但是本公开也可适用于其他类型的车辆。


背景技术：

2.在车辆领域，特别是通常被称为卡车的低、中和重型车辆，关于车辆的各种控制功能不断发展。特别地，控制功能旨在提高车辆的驾驶性能、驾驶员的舒适度以及运行过程中的安全性。
3.cn 10 4228609涉及一种车轮速度控制方法。特别地，模块通过使用四个车轮的速度来计算实际车速。之后，模块计算实际车速与目标车速之间的差值并将该差值输入控制器。控制器输出驱动电动机的目标扭矩。由此，通过反馈式自适应调整获得驱动扭矩，并且加速器踏板与电动机扭矩没有直接关系，由此无需驾驶员在行驶过程中不断调整加速器踏板。
4.尽管cn 10 4228609致力于改进车辆运行，但仍需要进一步改进，尤其是在操作者舒适性方面。因而，期望改善车辆操作者的舒适度以及降低运行期间的总能量消耗。


技术实现要素：

5.本公开的目标在于至少部分地克服上述缺陷。根据第一方面，提供了一种用于控制车辆的至少一个致动器的方法，致动器被配置用以在车辆的至少一个车轮上施加扭矩，其中，所施加的扭矩由与控制带宽相关联的控制功能部确定，该方法包括：配置控制功能部以控制所施加的扭矩，从而减小与车轮的当前转速相关的第一参数值和与车轮的目标转速相关的第二参数值之间的差值；获得指示车辆当前运行条件的数据；取决于车辆的当前运行条件设置控制功能部的控制带宽；以及使用控制功能部控制致动器。
6.控制功能部应被解释为一种操作功能性，其被配置用以向至少一个致动器施加扭矩。通过控制带宽，可以取决于当前的运行条件以不同的响应时间施加扭矩。根据示例，如下文将描述的，减小的带宽可能与致动器的更大扭矩响应时间相关联。因而，随着带宽的增加，可以更快地施加扭矩。
7.此外，与车轮的当前转速相关的值以及与车轮的目标转速相关的值应被解释为与车轮转速和车轮滑移两者相关的值，车轮滑移即是车轮对地速度与实际车轮速度之间的差异。在后一种情况下，第一参数因而可以是车轮的当前车轮滑移，而第二参数可以是车轮的目标车轮滑移。
8.优点在于，基于当前运行条件控制带宽，这将在需要时引起快速的扭矩响应，而在其他情况下引起低的适中的扭矩响应。因而，由于仅在需要时才执行快速、耗能运行，因而
提高了运行期间的舒适度并且可以降低车辆的整体能耗。此外，通常在优化车辆控制时，更大的可配置性允许附加的自由度。
9.此外，控制功能部获得与车轮转速相关的参数。从车轮请求特定轮胎力的常用方法是基于从高层控制功能部发送的扭矩请求在致动器级别上使用扭矩控制。然而，不同控制功能部之间的通信(例如，通过控制器局域网(can)总线)中所涉及的延迟显著限制了滑移控制性能。因而，获得了基于速度的控制功能部，这与例如基于扭矩的控制相比是有利的。特别地，对于电机，与集中管理的扭矩控制相比，本地执行的基于速度的车轮滑移控制更快，这主要是can消息循环时间引起的。
10.如将在下文中进一步详细描述的，可以优选地使用车辆运动管理系统和致动器控制系统来执行该方法。当实施这样的车辆运动管理系统和致动器控制系统时，可以以多种不同方式控制带宽。例如，车辆运动管理系统可以被布置用以向致动器控制系统传输控制信号，该信号包括与目标带宽以及车辆运行条件有关的数据。因而，目标带宽由车辆运动管理系统设置/确定。基于目标带宽，致动器控制系统基于各种参数确定控制带宽，以实现目标带宽。
11.根据另一示例，车辆运动管理系统被配置用以基于当前运行条件确定控制带宽本身，并且将指示所确定的控制带宽的控制信号传输到致动器控制系统。之后，致动器控制系统使用从车辆运动管理系统接收的控制带宽来控制致动器。
12.根据又进一步示例，致动器控制系统可以设置有多个预定带宽设置参数。这里的车辆运动管理系统被配置用以基于当前运行条件确定哪一个带宽参数设置最合适，并且将控制信号传输到致动器控制系统以在控制致动器时使用所确定的带宽设置参数。
13.下面将关于本公开的其他方面描述控制功能部和控制带宽的进一步细节。
14.根据第二方面，提供了一种在致动器控制系统中执行的用于控制至少一个致动器以将扭矩施加到车辆的至少一个车轮上的方法，致动器控制系统包括控制功能部，其中，所施加的扭矩由与控制带宽相关联的控制功能部确定，该方法包括：确定与车轮的当前转速相关的第一参数值；配置控制功能部以控制所施加的扭矩，从而减小第一参数值和与车轮的目标转速相关的第二参数值之间的差值；获得指示车辆当前运行条件的数据；取决于车辆的当前运行条件，设置控制功能部的控制带宽；以及使用控制功能部控制致动器。
15.指示当前运行条件的数据可以优选地从上述高级别的车辆运动管理系统通过从其接收控制信号而获得。
16.根据示例实施例，控制功能部可以被配置用以控制致动器的速度。
17.如上所述，当使用电机推进车辆时，致动器的速度控制是特别有利的，因为与扭矩控制相比，基于速度的控制更快。与基于扭矩的控制相比，基于速度的控制在控制滑移方面也更准确，并且对外部干扰(诸如车轮表面和路面之间的摩擦变化、坑洼等)更具有鲁棒性。
18.根据示例实施例，控制功能部的增加的带宽可以与致动器的增加的扭矩响应相关联。应将增加扭矩响应解释为使得扭矩响应时间减少。
19.根据示例实施例，可以使用致动器的一组预定的反馈增益来控制控制功能部的控制带宽，每个反馈增益与车辆的指定运行条件相关联。反馈增益应被解释为表示致动器响应特性的参数。因而，扭矩响应的“积极性”基于所述一组预定增益，其中，更大的反馈增益值产生更快速的扭矩响应，即更高的带宽控制行为。例如，优选地为需要快速扭矩响应的运
行条件提供大的增益。
20.根据示例实施例，控制功能部可以是pid控制器。
21.pid控制器，也称为比例积分微分控制器，对于使用反馈增益控制致动器特别有用。pid控制器可以有利地将误差值计算为第一和第二参数值之间的差值并应用快速校正。例如，在当前运行条件需要快速响应时，与需要更温和的扭矩响应的当前运行条件相比，pid控制的比例和整数项会增加。
22.根据示例实施例，控制功能部可以是比例控制器，该方法进一步包括：获得指示用于控制功能部的目标带宽的信号；和使用目标带宽和与车辆的当前运行条件相关的比例参数来配置控制功能部。
23.比例控制器应被理解成，控制功能部仅通过目标带宽的比例值来控制致动器。因而，比例值优选地是与当前转速相关的第一参数值和与目标转速相关的第二参数值之间的差值的比例参数。
24.第二方面的进一步效果和特征在很大程度上类似于上文关于第一方面所述的那些效果和特征。
25.根据第三方面，提供了一种在车辆的车辆运动管理系统中执行的方法，该车辆运动管理系统可连接至致动器控制系统以在两者之间通信控制信号，该方法包括：获得车辆的当前速度；确定车辆的当前运行条件；以及将控制信号传输到致动器控制系统，控制信号表示指令，所述指令在由致动器控制系统执行时使致动器控制系统的控制功能部与控制带宽相关联地在车辆的至少一个车轮上施加扭矩，以降低与基于车辆当前速度的车轮当前转速相关的第一参数值和与车轮目标转速相关的第二参数值之间的差值，控制带宽可取决于车辆的当前运行条件来确定。
26.车辆的当前速度可以是车轮的当前车轮速度，或者仅仅是车辆的速度。车辆速度可以优选地从速度传感器或等效物以及从高级驾驶员辅助系统(adas)获得。因而，车辆运动管理系统将高层的车辆参数传输到致动器控制系统，致动器控制系统基于从车辆运动管理系统接收的控制信号确定车轮指定参数。例如，车辆运动管理系统传输包括指示车辆速度的数据的信号，但致动器控制系统将该车辆速度转换为与车轮转速相关的参数值。当确定车轮的转速时，致动器控制系统可以优选地结合当前传动系统状态。这种传动系统状态优选地是当前档位、一个或多个离合器的接合/分离特性等。
27.因而，车辆运动管理系统产生控制信号，控制信号使得致动器控制系统能够如上文关于第二方面所述的那样适当地控制致动器。
28.根据示例实施例，该方法可以进一步包括基于当前运行条件确定车辆的目标速度，其中，车轮的目标转速基于车辆的目标速度。
29.因而，目标速度由此由高层车辆运动管理系统确定。
30.根据示例实施例，该方法可以进一步包括基于当前运行条件确定车辆的期望操作性能，其中，控制带宽进一步可取决于车辆的期望操作性能来确定。
31.期望的操作性能可以例如与操作者的优选驾驶体验和/或驾驶舒适性有关。
32.根据示例实施例，该方法可以进一步包括：确定目标带宽；和传输包括所确定的目标带宽的控制信号，其中，控制带宽可进一步取决于目标带宽来确定。因而，控制信号指示所确定的目标带宽。因此，提供给致动器控制系统的控制信号可以优选地指示当优选地使
用上述比例参数配置控制功能部时，将被致动器控制系统作为控制带宽所获得的目标带宽。
33.根据示例实施例，车辆的当前运行条件可以基于当前车辆条件和车辆正在运行的当前道路条件中的至少一个条件。因而，当前运行条件可以从车辆指定参数获得，诸如满载或空载车辆，并且/或者基于道路条件，诸如抓地或湿滑的道路条件等。
34.根据示例实施例，当前运行条件可以是当前车辆质量、车辆正在运行的道路的倾斜度、车辆速度、车辆的车轮和路面之间的摩擦水平以及当前轮胎刚度中的至少一个。
35.这些运行条件可以基于例如传感器信号数据，或通过基于传感器数据输入的计算机计算等确定。优点在于，可以基于车辆及其环境的若干参数和因素来操作控制带宽。
36.根据第四方面，提供了一种车辆的致动器控制系统，该致动器控制系统被配置用以控制至少致动器以在车辆的至少一个车轮上施加扭矩，该致动器控制系统包括控制功能部，其中，所施加的扭矩由与控制带宽相关联的控制功能部确定，致动器控制系统被配置用以：确定与车轮的当前转速相关的第一参数值；配置控制功能部以控制施加的扭矩，从而减小第一参数值和与车轮的目标转速相关的第二参数值之间的差值；获得指示车辆当前运行条件的数据；取决于车辆的当前运行条件设置控制功能部的控制带宽；以及使用控制功能部控制致动器。
37.第四方面的效果和特征在很大程度上类似于上文关于第一、第二和第三方面，特别是第二方面所述的那些效果和特征。
38.根据第五方面，提供了一种车辆的车辆运动管理系统，该车辆运动管理系统可连接至致动器控制系统以在两者之间通信控制信号，其中，车辆运动管理系统被配置用以：获得当前车辆速度；确定车辆的当前运行条件；和向致动器控制系统传输控制信号，控制信号表示指令，该指令当由致动器控制系统执行时使致动器控制系统的控制功能部与控制带宽相关联地在车辆的至少一个车轮上施加扭矩，以减少与基于车辆的当前速度的车轮的当前转速相关的第一参数值和与车轮的目标转速相关的第二参数值之间的差值，控制带宽取决于车辆的当前运行条件来确定。
39.第五方面的效果和特征在很大程度上类似于上文关于第一、第二和第三方面，特别是第三方面所述的那些效果和特征。
40.根据第六方面，提供了一种表示将由车辆的致动器控制系统执行的指令的控制信号，该控制信号包括：车速分量，其使得致动器控制系统能够确定车轮的当前转速；车辆运行条件分量，其表示指令，该指令当由致动器控制系统执行时使致动器控制系统的控制功能部与控制带宽相关联地在车辆的至少一个车轮上施加扭矩，以减少与基于车辆的当前速度的车轮的当前转速相关的第一参数值和与车轮的目标转速相关的第二参数值之间的差值，控制不定期可取决于车辆的当前运行条件来确定。
41.车速分量可以包括指示目标车速的数据，使得致动器控制系统能够确定致动器的目标转速。
42.根据第七方面，提供了一种包括程序代码装置的计算机程序，所述程序代码装置用以当程序在计算机上运行时执行上文关于第一、第二和第三方面所述的任一实施例的步骤。
43.根据第八方面，提供了一种携带包括程序装置的计算机程序的计算机可读介质，
以当程序装置在计算机上运行时，执行上文关于第一、第二和第三方面所述的任一实施例的步骤。
44.第六、第七和第八方面的效果和特征在很大程度上类似于上文关于本公开的其余方面所述的那些效果和特征。
45.当研究所附权利要求和以下说明时，进一步的特征和优点将变得显而易见。本领域技术人员应认识到，在不脱离本公开的范围的情况下，可以组合不同的特征来产生除以下所述的那些实施例之外的实施例。
附图说明
46.通过以下对例证性实施例的说明性和非限制性详细说明，将更好地理解上述以及附加目标、特征和优点，其中：
47.图1是示出卡车形式的车辆的示例实施例的侧向侧视图；
48.图2是根据示例实施例的车辆运动管理系统和致动器控制系统的示意图；
49.图3是示出表示车轮滑移与轮胎力之间的关系的模型的示例实施例的曲线图；
50.图4根据示例实施例的用于控制图1的车辆的致动器的方法的流程图；
51.图5是根据示例实施例的在图2的致动器控制系统中执行的方法的流程图；以及
52.图6是根据示例实施例的在图2的车辆运动管理系统中执行的方法的流程图。
具体实施方式
53.现在将在下文中参考附图更全面地描述本公开，其中示出了例证性实施例。然而，本公开可以以许多不同的形式体现并且不应被解释为限于本文阐述的实施例；相反，提供这些实施例是为了彻底和完整。在整个说明中，相同的附图标记指代相同元素。
54.特别参考图1，其中描绘了卡车形式的车辆100。车辆包括多个车轮102，其中，每个车轮102包括对应的致动器104。虽然图1中描绘的实施例示出了用于每个车轮102的致动器，但是应易于理解，例如，一对车轮102可以被布置成没有这样的致动器104。此外，致动器104优选地是用于在车辆的对应车轮上或为轮轴的两个车轮产生扭矩的致动器。致动器可以是电机106，其被布置用以例如向车辆100的车轮提供纵向车轮力，如图3中所示并如下文进一步所述的。这样的电机因而可以适于产生推进扭矩，以及被布置成再生制动模式，从而为车辆100的电池(未示出)或其他蓄能系统充电。电机也可以产生制动扭矩而不储存能量。例如，可以使用制动电阻器等，从而在制动期间耗散来自电机的过量能量。
55.此外，每个致动器104连接到被布置用以用于控制致动器104的操作的对应致动器控制系统300。致动器控制系统300优选地是分散的致动器控制系统300，尽管集中式实施方式也是可能的。还应明白，运动支持系统的一些部分可以在远离车辆的处理电路上实现，诸如在车辆可经由无线链路访问的远程服务器1000上实现。又进一步，每个致动器控制系统300经由数据总线通信布置114连接到车辆100的车辆运动管理系统200，数据总线通信布置可以是有线的、无线的或者有线和无线两者。由此，可以在车辆运动管理系统200和致动器控制系统300之间传输控制信号。下面将参考图2更详细地描述车辆运动管理系统200和致动器控制系统300。
56.车辆运动管理系统200以及致动器控制系统300可以包括微处理器、微控制器、可
编程数字信号处理器或另一可编程设备。该系统还可以或者作为代替，包括应用程序专用集成电路、可编程门阵列或可编程阵列逻辑、可编程逻辑设备或数字信号处理器。在系统包括诸如上述微处理器、微控制器或可编程数字信号处理器的可编程设备的情况下，处理器可以进一步包括控制可编程设备的操作的计算机可执行代码。
57.参考图2，图2是根据示例实施例的车辆运动管理系统200和致动器控制系统300的示意图。车辆运动管理系统200和致动器控制系统300因而形成车辆运动系统500的一部分。整个车辆控制系统可以在一个或多个车辆单元计算机(vuc)上实现。vuc可以被配置用以执行根据分层功能架构组织的车辆控制方法，其中一些功能性可以被包括在高层的交通状况管理(tsm)域中，并且一些其他功能性可以被包括在驻留于较低的功能层中的车辆运动管理(vmm)域中。
58.图2示意性地示出了通过一些示例致动器控制系统(msd)，诸如摩擦制动器和推进设备来控制一个或多个车轮的功能性。摩擦制动器和推进设备是车轮扭矩产生设备的示例，它们也可以被称为致动器并且可以由一个或多个致动器控制系统控制。控制是基于例如从车轮速度传感器以及从其他车辆状态传感器(诸如雷达传感器、激光雷达传感器)和基于视觉的传感器(诸如相机传感器和红外检测器)获得的测量数据。可以根据本文讨论的原理来控制的其他示例扭矩产生致动器控制系统包括发动机缓速器和动力转向设备。
59.msd控制单元可以被布置用以控制一个或多个致动器。例如，并不少见地，msd控制单元被布置用以控制给定轮轴上的两个车轮，例如经由差速器来控制。
60.tsm功能以例如10秒左右的时间范围计划驾驶操作。该时间帧对应于例如车辆通过弯道所花费的时间。由tsm计划和执行的车辆操纵可以与描述给定操纵的期望车辆速度和转弯的加速度曲线和曲率曲线相关联。tsm持续地从vmm功能请求期望的加速度曲线a
req
和曲率曲线c
req
，vmm功能执行力分配，从而以安全和稳健的方式满足tsm的请求。
61.加速度曲线和曲率曲线也可以经由常规控制输入设备，诸如方向盘、加速器踏板和制动踏板从重型车辆的驾驶员处获得。
62.vmm功能在约1秒左右的时间范围内运行，并持续将加速度曲线a
req
和曲率曲线c
req
转换为用于控制车辆运动功能的控制命令，车辆的运动功能由车辆100的不同msd驱动，这些msd将能力报告给vmm，能力反过来又用作车辆控制中的约束。vmm功能执行车辆状态或运动估计，即，vmm功能通过使用布置在车辆100上的各种传感器(通常但并不总是连接到msd)的监视操作来持续地确定车辆状态，包括车辆组合中不同单元的位置、速度、加速度和铰接角度。
63.运动估计的结果，即估计的车辆状态，可以被输入到力产生模块，力产生模块确定不同车辆单元所需的全局力，从而根据请求的加速度曲线a
req
和曲率曲线c
req
使车辆100移动。所需的全局力向量被输入到msd协调功能中，msd协调功能分配车轮力并协调其他msd，诸如转向和悬架。然后，经协调的msd一起为车辆单元提供期望的侧向力fy和纵向力f
x
以及所需的力矩mz，从而获得车辆组合的期望运动。
64.通过使用例如全球定位系统、基于视觉的传感器、车轮速度传感器、雷达传感器和/或激光雷达传感器来确定车辆单元运动，并且通过将该车辆单元运动转换到给定车轮的局部坐标系(例如，在纵向速度分量和侧向速度分量方面)中，可以通过将车轮参考坐标系中的车辆单元运动与从与车轮相连布置的车轮速度传感器获得的数据进行比较，而准确
地估计车轮滑移。
65.下面将结合图3更详细地讨论轮胎模型，该轮胎模型可用以在期望的纵向轮胎力f
x
和车轮滑移之间进行转换。车轮滑移涉及到车轮旋转速率和对地速度之间的差异。车轮速度是车轮的转速，以例如每分钟转数(rpm)或以弧度/秒(rad/s)或度/秒(deg/s)表示的角速度为单位给出。
66.这里，轮胎模型是车轮行为的模型，其描述了作为车轮滑移的函数在纵向方向(沿滚动方向)和/或侧向方向(与纵向方向正交)上产生的车轮力。在hans pacejka的“轮胎和车辆动力学(tire and vehicle dynamics)”(elsevier ltd.2012，isbn 978-0-08-097016-5)中涵盖了轮胎模型的基础知识。例如参见第7章，其中讨论了车轮滑移和纵向力之间的关系。
67.总而言之，vmm功能管理力产生和msd协调两者，即，其确定车辆单元需要什么样的力才能满足来自tsm功能的请求，例如，根据tsm请求的请求加速度曲线对车辆加速和/或产生也由tsm请求的车辆的特定曲率运动。这些力可以包括，例如横摆力矩mz、纵向力f
x
和侧向力fy，以及要施加在不同车轮上的不同类型扭矩。
68.vmm被布置成高层控制系统，而msd被布置成低层控制系统。因而，如将在下面描述的，高层vmm 200被布置用以确定车辆/车轮域中的各种参数，即基于整体车辆条件，诸如车辆速度来确定。另一方面，低层msd 300被布置用以确定连接到车轮的致动器所指定的参数。因而，低层msd考虑例如传动比、传动系统惯性等将从高层vmm接收到的信号转换到致动器域中。
69.因而，并且如下文还将描述的，车辆运动管理系统和致动器控制系统是车辆的控制系统，其中，每个控制系统被布置用以执行用于控制车辆运行的各种控制功能，特别是用于控制车轮运行。如上所述，车辆运动管理系统被配置用以接收和确定高层中的车轮参数，即车辆运动管理系统确定例如期望速度并且是以更一般的形式，而致动器控制系统被配置用以将从车辆运动管理系统接收的参数转换为致动器的适当参数。
70.根据非限制性示例，车辆运动管理系统200包括车辆条件模块202、车速模块204和可选的带宽模块280。车辆运动管理系统200被进一步布置用以接收车辆运行信号502，其包括要在车辆运动管理系统200及其各种模块202、204、280上操作的数据。提供给车辆运动管理系统200的车辆运行信号502例如可以包括以下信号形式的数据：指示车辆当前环境、当前交通状况、车辆重量参数(诸如车辆是否满载、空载、部分装载)，等等。车辆运动管理系统200还可以接收指示指定车辆条件的其他信号，诸如将在下面描述的当前车辆运行条件。模块可以由比图2中所描绘的更多数量的模块形成，并将这些模块配置用以在彼此之间传输通信信号，即，不同的模块被配置成置用以彼此通信，这将通过以下公开内容显而易见。应易于理解，车辆条件模块202、车速模块204和带宽模块280仅出于说明的目的被示为单独组件。车辆运动管理系统200当然也可以简单地包括各种控制功能部本身，这些控制功能部执行下文所述的操作。
71.下面将描述车辆运动管理系统200的功能操作。特别地，车辆运动管理系统200被布置用以接收具有与车辆当前速度有关的信息的输入信号502。此外，车辆条件模块202可以被布置用以确定车辆100的当前运行条件。当前运行条件可以例如包括指示车辆的车轮与路面之间的车轮摩擦水平、车辆的当前重量(即车辆是否空载、满载或部分满载)和/或车
辆当前运行的道路的拓扑结构等的数据。因此，车辆的当前运行条件至少基于当前车辆条件和车辆正在运行的当前道路条件之一。因而，车辆运动管理系统200可以将各种运行条件确定为各个条件，或者通过将不同的运行条件合并为整体车辆运行条件而确定为单个条件。车辆的当前运行条件可以通过从合适的传感器接收数据来确定，该数据被传输到车辆运动管理系统200。此外，在示例实施例中，带宽模块280被配置用以确定待传输到致动器控制系统300的带宽。
72.车辆运动管理系统200被进一步配置用以向致动器控制系统300传输控制信号550。控制信号550包括指示车辆100的当前运行条件和车辆的当前速度的数据。控制信号550优选地还包括指示控制带宽的数据，下面更详细地描述该控制带宽。
73.致动器控制系统300优选地包括车轮速度模块302和控制功能部304。车轮速度模块302被布置用以确定与车轮102的当前转速相关的第一参数值。第一参数可以是车轮102的旋转车轮速度或车轮102的当前车轮滑移。与车轮102的当前转速相关的第一参数值基于从车辆运动管理系统200接收到的当前车辆速度。因而，速度模块302将高级的车辆速度值转换成以车轮指定坐标系(未示出)表达的参数。
74.关于车轮速度，在图3中描绘了车轮滑移相对于纵向轮胎力的特征。因而，图3示出了轮胎模型350，其表示所计算的纵向车轮滑移与所估计的纵向车轮力值之间的关系。轮胎模型450可选地还表示对于给定的纵向车轮滑移的最大可获得侧向车轮力之间的关系。对于轮胎的预定侧向滑移角，模型450还可以表示对于给定的纵向车轮滑移所达到的侧向车轮力。竖直轴线340表示在支撑车轮102的表面与车轮之间产生的轮胎力，而水平轴线330表示车轮102的纵向车轮滑移。
75.重新参考图2，致动器控制系统300还被配置用以确定车轮102的目标转速。车轮的目标转速可以基于来自控制信号550的数据来确定，由此，控制信号550包括与期望车速有关的数据。致动器控制系统300被布置用以将这样的车速转换成在车轮指定坐标系中表达的参数。
76.此外，致动器控制系统300被布置用以确定要施加到致动器104的扭矩。特别地，致动器控制系统300被布置用以配置控制功能部304，以控制由致动器104施加的扭矩从而减小当前转速与目标转速之间的差异。致动器控制系统300被进一步配置用以借助控制功能部来使用控制带宽，该控制带宽是从车辆运动管理系统接收的。致动器控制系统300还可以被配置用以基于从车辆运动管理系统200接收到的当前运行条件，来设置控制功能部304的控制带宽。由此，使用控制功能部来控制致动器104，以施加扭矩。控制功能部优选地被配置用以控制致动器的速度。
77.因而，扭矩由致动器取决于车辆100的当前运行条件使用不同的控制带宽施加。因而，在当前运行条件需要如此时，可以快速施加扭矩，或者在当前运行条件不需要如此快速的扭矩响应时，以更适度的方式施加。此外，车辆控制系统现在可以更自由地执行车辆运动控制，因为它现在不仅可以选择设置用于控制的期望目标值，还可以选择设置将执行控制的控制带宽。较大的控制带宽通常意味着对变化(诸如变化的道路坡度、摩擦力等)的响应更快。较小的带宽意味着对运行条件变化的响应较慢，但从另一方面看，由于较小带宽，更多的噪声被抑制。
78.根据示例实施例，使用用于致动器的一组预定反馈增益来控制控制功能部的控制
带宽，其中，控制功能部优选地是pid控制器。
79.此外，控制功能部可以可选地包括前馈组件。前馈组件可以被用作输入数据，用于例如对控制器的反馈增益的选择。
80.根据非限制性示例，当计算致动器的估计所需扭矩时可以使用以下等式(1)至(4)，其中，所述估计所需扭矩优选地用于设置pid控制器的p、i和/或d增益。
[0081][0082][0083][0084]
t
axle，ff
＝(r
lftyre
(λ
req
，c
l
，α
l
，μ
est
) r
rftyre
(λ
req
，cr，αr，μ
est
))igi
fd
ꢀꢀꢀ
(4)
[0085]
其中：
[0086]
λ
req，i
，αi为从目标车轮速度和当前估计的车轮侧向滑移计算的纵向车轮滑移，
[0087]
ω
req
，ri为目标车轮速度和车轮半径，
[0088]
ig，i
fd
分别为车辆变速器的档位和最终驱动比，
[0089]vx
，vy，γ分别为车辆的纵向、侧向和横摆速率，
[0090]ci
，f
z，i
，c0，c1为轮胎刚度，车轮上的法向载荷，以及线性和非线性轮胎刚度法向载荷相关参数，
[0091]
t
axle，ff
为用于致动器的所计算的估计所需扭矩，以及
[0092]ftyre
为图3中示出其示例的轮胎模型函数。
[0093]
现在参考图4，图4是根据示例实施例的用于控制图1中的车辆的致动器的方法的流程图。由关于图4所述的方法执行的各种操作不限于由车辆运动管理系统200或致动器控制系统300中的指定一个执行，而是作为对本公开的功能操作的总体说明。
[0094]
该方法被配置用以控制图1中描绘的致动器104。如上所述，致动器被配置用以在其所连接的车轮上施加扭矩。施加的扭矩由与控制带宽相关联的控制功能部确定。因而，图4中的方法的控制功能部可以形成车辆运动管理系统200或致动器控制系统300的一部分。控制功能部被配置用以s1控制所施加的扭矩，以减少车轮的当前转速与车轮的目标转速之间的差值，如上文进一步详述的。
[0095]
此外，还获得s2指示车辆当前运行条件的数据。之后，取决于车辆100的当前运行条件设置s3控制功能部的控制带宽，由此使用控制功能部来控制s4致动器。
[0096]
根据示例实施例，上述车辆运动管理系统200和致动器控制系统300也根据示例实施例被布置用以执行操作方法。上文已经描述了车辆运动管理系统200和致动器控制系统300的操作，并且为了概述，现在参考图5和图6。
[0097]
从图5开始，图5是根据示例实施例在图2的致动器控制系统中执行的方法的流程图。如上文关于图2所述的，致动器控制系统300包括与控制带宽相关联的控制功能部。致动器控制系统300被布置用以确定s10与车辆100的车轮102的当前转速相关的第一参数值。如上所述，第一参数值可以是车轮的转速或车轮的当前车轮滑移。之后，致动器控制系统300的控制功能部被配置s20，以被控制向致动器104施加扭矩，以减小第一参数值和与车轮102
的目标转速相关的第二参数值之间的差值。
[0098]
此外，致动器控制系统300和/或车辆运动管理系统200被布置用以获得s30指示当前运行条件的数据。因而，当前运行条件可以由致动器控制系统300从车辆运动管理系统200接收，或者由车辆运行信号502传输到车辆运动管理系统200。取决于当前运行条件，设置s40控制带宽，由此，致动器控制系统300使用控制功能部来控制s50致动器。
[0099]
最后，参考图6，图6是根据示例实施例在图2的车辆运动管理系统中执行的方法的流程图。如上所述，车辆运动管理系统200获得s100车辆100的当前速度。车辆100的当前速度可以通过从例如车辆100的速度传感器或类似设备接收信号而获得。车辆运动管理系统200进一步确定s200车辆100的当前运行条件，并且向致动器控制系统300发送s300控制信号550。
[0100]
从车辆运动管理系统传输到致动器控制系统的控制信号550表示指令，这些指令当由致动器控制系统300执行时使致动器控制系统的控制功能部304与控制带宽相关联地在车辆的至少一个车轮上施加扭矩，以减小与基于车辆当前速度的车轮当前转速相关的第一参数值和与车轮的目标转速相关的第二参数值之间的差值，控制带宽可取决于车辆的当前运行条件确定。
[0101]
车轮102的上述目标转速可以基于由车辆运动管理系统200确定的目标车速。此外，车辆运动管理系统200可以被布置用以确定期望的运行性能，诸如操作者的优选驾驶体验和/或驾驶舒适度。当设置控制带宽时，车辆运动管理系统200由此可以传输期望的运行性能作为致动器控制系统的输入参数。
[0102]
因而，关于图5和图6所述的方法被布置用以彼此结合地操作。
[0103]
应理解，本公开不限于上文所述和附图所示的实施例；相反，本领域技术人员应认识到在所附权利要求的范围内可以做出许多改变和修改。

技术特征：
1.一种用于控制车辆(100)的至少一个致动器(104)的方法，所述致动器(104)被配置用以在车辆(100)的至少一个车轮(102)上施加扭矩，其中，所施加的扭矩由与控制带宽相关联的控制功能部确定，所述方法包括：-配置(s1)所述控制功能部以控制所施加的扭矩，从而减小与车轮(102)的当前转速相关的第一参数值和与车轮(102)的目标转速相关的第二参数值之间的差值；-获得(s2)指示车辆的当前运行条件的数据；-取决于车辆(100)的所述当前运行条件，设置(s3)所述控制功能部的所述控制带宽；以及-使用所述控制功能部控制(s4)所述致动器(104)。2.一种在致动器控制系统(300)中执行的用于控制至少一个致动器(104)以在车辆(100)的至少一个车轮(102)上施加扭矩的方法，所述致动器控制系统(300)包括控制功能部，其中，所施加的扭矩由与控制带宽相关联的所述控制功能部确定，所述方法包括：-确定(s10)与所述车轮(102)的当前转速相关的第一参数值；-配置(s20)所述控制功能部以控制所施加的扭矩，从而减小所述第一参数值和与所述车轮(102)的目标转速相关的第二参数值之间的差值；-获得(s30)指示车辆当前运行条件的数据；-取决于车辆的所述当前运行条件，设置(s40)所述控制功能部的所述控制带宽；以及-使用所述控制功能部控制(s50)所述致动器。3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述控制功能部被配置用以控制所述致动器(104)的速度。4.根据权利要求2或3中的任一项所述的方法，其中，所述控制功能部的增加的带宽与所述致动器的增加的扭矩响应相关联。5.根据权利要求2至4中的任一项所述的方法，其中，使用所述致动器的一组预定的反馈增益来控制所述控制功能部的所述控制带宽，每个反馈增益与车辆的指定运行条件相关联。6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述控制功能部是pid控制器。7.根据权利要求2至6中的任一项所述的方法，其中，所述控制功能部是比例控制器，所述方法进一步包括：-获得指示用于所述控制功能部的目标带宽的信号；和-使用所述目标带宽和与车辆的所述当前运行条件相关的比例参数，来配置所述控制功能部。8.一种在车辆(100)的车辆运动管理系统(200)中执行的方法，所述车辆运动管理系统能够连接到致动器控制系统(300)以在两者之间通信控制信号，所述方法包括：-获得(s100)车辆(100)的当前速度；-确定(s200)车辆(100)的当前运行条件；以及-将控制信号(550)传输(s300)到所述致动器控制系统，所述控制信号表示如下指令，所述指令在由所述致动器控制系统执行时使所述致动器控制系统的控制功能部与控制带宽相关联地在车辆的至少一个车轮上施加扭矩，以降低与基于车辆当前速度的所述车轮的当前转速相关的第一参数值和与所述车轮的目标转速相关的第二参数值之间的差值，所述
控制带宽能够取决于车辆的所述当前运行条件来确定。9.根据权利要求8所述的方法，进一步包括：-基于所述当前运行条件来确定车辆的目标速度，其中，所述车轮的所述目标转速是基于车辆的所述目标速度。10.根据权利要求8或9中的任一项所述的方法，进一步包括：-基于所述当前运行条件来确定车辆的期望操作性能，其中，所述控制带宽能够进一步取决于车辆的所述期望操作性能来确定。11.根据权利要求8至10中的任一项所述的方法，进一步包括：-确定目标带宽；和-传输包括所确定的目标带宽的所述控制信号，其中，所述控制带宽能够进一步取决于所述目标带宽来确定。12.根据权利要求8至11中的任一项所述的方法，其中，车辆的所述当前运行条件是基于当前车辆条件和车辆正在运行的当前道路条件中的至少一个条件。13.根据权利要求8至12中的任一项所述的方法，其中，所述当前运行条件是当前车辆质量、车辆正在运行的道路的倾斜度、车辆速度、车辆的所述车轮与路面之间的摩擦水平以及当前轮胎刚度中的至少一个。14.一种车辆(100)的致动器控制系统(300)，所述致动器控制系统(300)被配置用以控制至少致动器(104)以在车辆的至少一个车轮上施加扭矩，所述致动器控制系统包括控制功能部，其中，所施加的扭矩由与控制带宽相关联的所述控制功能部确定，所述致动器控制系统被配置用以：-确定与所述车轮的当前转速相关的第一参数值；-配置所述控制功能部以控制所施加的扭矩，从而减小所述第一参数值和与所述车轮的目标转速相关的第二参数值之间的差值；-获得指示车辆的当前运行条件的数据；-取决于车辆的当前运行条件，设置所述控制功能部的所述控制带宽；以及-使用所述控制功能部控制所述致动器。15.一种车辆(100)的车辆运动管理系统(200)，所述车辆运动管理系统(200)能够连接至致动器控制系统(300)以在两者之间通信控制信号(550)，其中，所述车辆运动管理系统被配置用以：-获得车辆的当前速度；-确定车辆的当前运行条件；和-向所述致动器控制系统传输控制信号，所述控制信号表示如下指令，所述指令在由所述致动器控制系统执行时使得所述致动器控制系统的控制功能部与控制带宽相关联地在车辆的至少一个车轮上施加扭矩，以减少与基于车辆的所述当前速度的所述车轮的当前转速相关的第一参数值和与所述车轮的目标转速相关的第二参数值之间的差值，所述控制带宽能够取决于车辆的所述当前运行条件来确定。16.一种表示将由车辆(100)的致动器控制系统(300)执行的指令的控制信号(550)，所述控制信号包括：-车速分量，所述车速分量使得所述致动器控制系统(300)能够确定所述车轮(102)的
当前转速；-车辆运行条件分量，所述车辆运行条件分量表示如下指令，所述指令在由所述致动器控制系统(300)执行时使得所述致动器控制系统的控制功能部与控制带宽相关联地在车辆的至少一个车轮上施加扭矩，以减少与基于车辆的当前速度的所述车轮的当前转速相关的第一参数值和与所述车轮的目标转速相关的第二参数值之间的差值，所述控制带宽能够取决于车辆的所述当前运行条件来确定。17.一种包括程序代码装置的计算机程序，所述程序代码装置用以当所述程序在计算机上运行时执行根据权利要求1至15中的任一项所述的步骤。18.一种承载计算机程序的计算机可读介质，所述计算机程序包括程序装置，用以当所述程序装置在计算机上运行时执行根据权利要求1至15中的任一项所述的步骤。

技术总结
公开了用于控制车辆的致动器的方法。本公开涉及一种用于控制车辆的至少一个致动器的方法，致动器被配置用以在车辆的至少一个车轮上施加扭矩，其中，所施加的扭矩由与控制带宽相关联的控制功能部确定，该方法包括：配置(S1)控制功能部以控制所施加的扭矩，从而减小与车轮的当前转速相关的第一参数值和与车轮的目标转速相关的第二参数值之间的差值；获得(S2)指示车辆的当前运行条件的数据；取决于车辆的当前运行条件设置(S3)控制功能部的控制带宽；以及使用控制功能部控制(S4)致动器。以及使用控制功能部控制(S4)致动器。以及使用控制功能部控制(S4)致动器。


技术研发人员：阿迪耶
受保护的技术使用者：沃尔沃卡车集团
技术研发日：2021.11.01
技术公布日：2022/5/25