用于车辆扭矩的控制分配的制作方法

1.本说明书一般涉及与车辆传动系设计有关的方法和系统。


背景技术：

2.现代轮式车辆可能采用传动系统，其中各种动力学子系统能够请求扭矩设定点(例如，基于每个车轮)。在车辆传动系架构中，车辆动力学子系统可包括例如用于偏航控制的子系统、用于侧滑角控制的子系统和/或用于牵引力控制的子系统。然后，这些请求的扭矩设定点可以成为对控制分配子系统的输入，该子系统可以在它们之间进行仲裁，以确定针对车辆诸车轮(例如，针对车辆的每个车轮)的扭矩分配。
3.在某些车辆中，控制分配子系统可基于数学优化(诸如，通过线性规划(例如，采用单纯形算法))来计算针对诸车轮的最佳扭矩分配。然后可以调整线性规划的系数的增广矩阵a(其可被称为控制有效性矩阵a)中的特定值以修改转矩分布。
4.在某些条件或请求集下，车辆可能会欠约束(和/或过度致动)。在此类情况下，扭矩请求(和/或转向请求)可以通过电机扭矩的无限组合来满足。然而，在其他条件或请求集下，车辆传动系统可能会被过约束(和/或致动不足)。此外，车辆动力学子系统有时可能请求不兼容的扭矩设定点。在某些情况下，接收到所分配的扭矩的一个或多个致动器可能被限制，或者甚至可能已经降级。
5.同时，一些车辆可以采用四轮驱动或全轮驱动的类型，其中独立电机(例如电动机)可被耦合到每个车轮上。
6.在仲裁中寻找兼容扭矩的基于规则的办法也可被应用于车辆传动系架构和/或系统。在各种方法和系统中，通过利用线性规划的松弛变量的特性，针对线性规划的特定成本函数(这样的成本函数c
t
x)的最优扭矩分布的计算可以基于该成本函数有利地确定诸车辆动力学请求(例如，来自车辆动力学子系统的请求，诸如扭矩请求)的优先级。


技术实现要素：

7.通过使用成本函数的系数(其可被称为成本函数的权重)，而不是控制有效性矩阵的值，有利地可存在可用于计算扭矩分布的数学最优的解。此外，成本函数的权重的恰适选择，诸如本文更详细地描述的，可以促进或使得能够在可能不兼容的控制请求之间进行明确的优先级排序。车辆动力学请求的优先排序还可以有利地帮助可能被过约束或欠约束的车辆传动系架构和系统，这取决于提供给其控制分配子系统(例如，来自其车辆动力学子系统)的特定请求集。
8.因此，可以通过本文公开的方法和系统来解决上述与车辆传动系架构相关的潜在问题。例如，一些方法可以包括确立线性规划的多个传动系控制的值，并基于这些值来调整多个传动系致动器。该多个传动系控制的值可以基于线性规划的多个传动系请求，并且传动系控制可以分别与多个传动系致动器相对应。该多个传动系控制的值可以使线性规划的成本函数的值最小化，并且可以基于与传动系请求相对应的成本函数的多个权重的值来确
立。一个或多个传动系请求可通过将成本函数的一个或多个权重的值设置为任意高值而无效，这可有利地减少约束、避免相冲突的扭矩设定点和/或恰当地处置功能性受限或失效的传动系致动器。
9.作为进一步的示例，在各种实施例中，方法和系统可适应诸约束(例如，传动系请求)，该约束可包括总扭矩请求、总偏航力矩请求、前和/或后偏航力矩请求、前和/或后扭矩请求、最大前和/或后扭矩、针对每个车轮和/或致动器的个体扭矩限制和/或扭矩率限制、以及针对每个车轮的牵引力控制。在一些实施例中，全轮驱动、四轮驱动或单轮驱动车辆可包括允许通过设置成本函数的一个或多个权重的值来消除一个或多个此类约束的方法和系统。
10.应理解，以上概要被提供用于以简化的形式介绍在具体实施方式中进一步描述的一些概念。这并不意味着识别所要求保护的主题的关键特征或必要特征，所要求保护的主题的范围由具体实施方式之后的权利要求唯一地限定。此外，所要求保护的主题不限于解决在上文中或在本公开的任一部分中所提及的任何缺点的实现。
附图说明
11.通过参照附图阅读以下非限制性实施例的说明可以更好地理解本公开，其中：
12.图1a和1b示出了根据本公开的一个或多个实施例的具有传动系架构的车辆的剖切顶视图；
13.图2示出了根据本公开的一个或多个实施例的车辆的传动系控制架构的图；
14.图3示出了根据本公开的一个或多个实施例的传动系控制架构的控制分配子系统的图；
15.图4示出了根据本公开的一个或多个实施例的用于确立传动系控制的值的方法的流程图；以及
16.图5示出了根据本公开的一个或多个实施例的用于控制车辆传动系的方法的流程图。
具体实施方式
17.本文公开了用于使用成本函数的权重来改进基于线性规划的车辆传动系架构和系统的方法和系统。图1a和1b描绘了具有带有各车轮、传动系和电机的传动系统的车辆，其可采用线性规划办法基于传动系请求来优化传动系控制。图2和图3描绘了具有控制分配子系统的传动系架构的各部分。所采用的线性规划的结构(例如，由控制分配子系统所采用)可允许使用成本函数的权重来对各种传动系请求进行优先级排序。如本文所使用的，其中引用“一实施例”、“一些实施例”或“各种实施例”的术语表示所描述的相关联特征、结构或特性在至少一些实施例中，但不一定在所有实施例中。此外，此类术语的各种外观不一定都指相同的实施例。同样，使用“和/或”语言在列表中呈现元素的术语意指所列出的元素的任何组合。例如，“a、b和/或c”可意指以下任意一种：a单独；b单独；c单独；a和b；a和c；b和c；或a、b和c。
18.图1a和1b示出了具有能够同时向四个车轮提供扭矩的传动系架构的车辆100的剖切顶视图。在各种实施例中，车辆100可采用全轮驱动(awd)传动系架构、四轮驱动(4wd)传
动系架构或单轮驱动(iwd)传动系架构。在替代实施例中，车辆可采用不同类型的传动系架构，其可同时向四个以上的车轮提供扭矩(诸如六轮驱动(6wd)传动系架构、八轮驱动(8wd)传动系架构)，或者可以同时向少于四个车轮提供扭矩(诸如两轮驱动(2wd)传动系架构)。在各种实施例中，车辆可采用向任何多个车轮提供扭矩的传动系架构。
19.根据车辆100的传动系架构，车辆100的传动系统包括：(1)耦合到第一传动系114和第一电机116的第一车轮112；(2)耦合到第二传动系124和第二电机126的第二车轮122；(3)耦合到第三传动系134和第三电机136的第三车轮132；以及(4)耦合到第四传动系144和第四电机146的第四车轮142。传动系114、124、134和144可以将来自电机116、126、136和146的扭矩施加到车轮112、122、132和142。
20.对于一些实施例，电机116、126、136和146可以是或可以包括电动机。因此，车辆100的一些实施例可以包括四个车轮和四个电动机，这些电动机可以独立地向四个车轮提供扭矩。
21.在一些实施例中，传动系114、124、134和144可以是或可以包括将电机116、126、136和146耦合到车轮112、122、132和142的轴。在各种实施例中，传动系114、124、134和144可以包括任何机构或组装件，通过这些机构或组装件，电机116、126、136和146可以向车轮112、122、132和142提供扭矩。在一些实施例中，传动系114、124、134和144中的一部分或全部和/或电机116、126、136和146中的一部分或全部甚至可以定位在车轮112、122、132和142内。
22.车辆100的传动系统可包括控制分配子系统，其可被耦合到传动系114、124、134和144。传动系统的控制分配子系统可以实现在例如传动系控制分配电路系统和/或机构中。在各种实施例中，由控制分配子系统采用的控制分配算法可以最优地分配车辆扭矩，包括可能相冲突的扭矩设定点，并且可以提供容错控制分配(例如，对于具有独立驱动四个车轮的四个电动机的车辆)。在各种实施例中，具有一个以上独立致动器的任何传动系统可有利地受益于诸如本文所公开的容错控制机构和方法(诸如，包括离合器组、双内燃机、前后电子限滑差速器等的传动系统)。
23.传动系统还可包括一个或多个动力学子系统，其可向控制分配子系统呈现各种传动系请求(例如，所请求的扭矩设定点)。动力学子系统可耦合到一个或多个传感器102，传感器102可位于车辆100上的各种位置。动力学子系统还可以耦合到与电机相关联的一个或多个传感器，诸如第一传感器118、第二传感器128、第三传感器138和第四传感器148。传感器102、118、128、138和/或148可以向动力学子系统提供各种类型的信息。例如，传感器102、118、128、138和/或148可以向动力学子系统指示传动系致动器(如本文所讨论的)发生故障，或者功能受限或受损。
24.车辆100的传动系统的各种子系统可以按各种方式被整合在车辆100中。在一些实施例中，控制分配子系统可以基本上在物理上是紧凑的(例如，采用单独耦合到传动系的单个中央机构和/或电路系统)，而在其他实施例中，控制分配子系统可以在物理上是分散的(例如，采用耦合到各传动系的多个机构和/或电路系统)。类似地，动力学子系统可以相对靠近或相对远离车辆100内的控制分配子系统(和/或控制分配子系统的在物理上分散的各部分)。
25.车辆100具有通信路径104，其可通信地互连车辆100的各种组件。例如，通信路径
104可以在第一电机116、第二电机126、第三电机136、第四电机146和/或车辆100的中央计算机之间延伸，以在这些组件之间承载信号、指示符等。动力学子系统和/或控制分配子系统还可以通信地连接到通信路径104。各传动系请求和各传动系控制可相应地经由通信路径104被传送到车辆100的各子系统和组件。通信路径104可以沿着车辆100内各种各样的物理路径中的任何路径，并且可以具有符合各种通信架构(例如，共享总线架构或分布式网络架构)的各种物理表现形式。
26.在一些实施例中，信号可由通信路径104承载在特定导线上(例如，用于传动系请求信号的导线和/或用于传动系控制信号的导线)，并且在一些实施例中，通信路径104承载的信号可符合更复杂的信令协议。因此，在各种实施例中，信号或信令可以以相对简单的形式(诸如，原始电脉冲)承载在通信路径104上，或者替换地可以以相对复杂的形式(诸如通过符合基于消息的通信协议、基于传输的通信协议，或另一更高级的通信协议(其可最终基于电脉冲)的电脉冲)承载在通信路径104上。此外，在各种实施例中，所使用的信号本质上可以是模拟的和/或数字的。
27.作为基于各种传动系请求来优化线性规划的结果(如本文所讨论的)，控制分配子系统可将各传动系控制传送到车辆100的诸电机和/或诸传动系。在各种实施例中，控制分配子系统可将第一传动系控制传送到第一电机116，将第二传动系控制传送到第二电机126，将第三传动系控制传送到第三传动系电机136，并将第四传动系控制传送到第四电机146。从那里，传动系控制可以控制与电机116、126、136和146相关联的致动器；进而，致动器可以分配、分布或以其他方式确立由电机116、126、136和146提供给车轮112、122、132和142的扭矩(例如，经由传动系114、124、134和144)。在某些情况下，致动器可阻止电机116、126、136和146向车轮112、122、132和142提供扭矩。在各种实施例中，致动器可以是扭矩致动器，其向车轮112、122、132和142提供规定的扭矩(例如，来自电机116、126、136和146和/或经由传动系114、124、134和144)。
28.例如，如图1b中所描绘的，控制分配子系统可以向第一电机116传送传动系控制(例如，经由通信路径104)，第一电机116随后可以控制与第一电机116相关联的第一致动器162，并且第一致动器162随后可阻止第一电机116经由第一传动系114向第一车轮112提供扭矩。类似的结构可以将传动系控制传送到电机126、136和146，电机126、136和146然后可以控制与这些电机相关联的致动器。在各种实施例中，可将多个传动系控制递送到各电机(例如，针对相应车轮的正牵引力控制和负牵引力控制)。
29.在图1b中，控制分配子系统的第一部分被描绘为被分配给第一电机116。在一些实施例中，第一部分可包括处理器164和用于存储指令的存储器166，其可被布置成执行各种操作。然而，在替代实施例中，控制分配子系统的第一部分可以包括执行处理器164和存储器166的各种操作的逻辑器件或电路系统。在各种实施例中，处理器164和存储器166可以接收和/或处理各种传动系请求，并且可以生成和/或传送各种传动系控制(诸如传送到第一电机116的传动系控制)。
30.因此，基于传动系请求的值(例如，来自诸如动力学子系统之类的子系统)，车辆传动系系统可确立与各传动系致动器相对应的各传动系控制的值。致动器然后可以基于传动系控制的值来调整，例如，通过阻止与致动器相对应的电机向与电机相对应的车轮提供扭矩。
31.图2示出了车辆的传动系控制架构200的图。在各种实施例中，传动系控制架构200可以与车辆100的车辆传动系架构一致，和/或可以是车辆100的传动系统的至少一部分。传动系控制架构200可以包括控制分配子系统210，其可以接收和/或处理各种传动系请求，并且可以生成和/或传送各种传动系控制。
32.在传动系请求侧上，传动系控制架构200可包括高级车辆动力学控制子系统220和故障检测子系统230。控制分配子系统210可以接收和/或处理来自其他子系统的各种传动系请求(例如，以信号和/或信令的形式，其可以承载在车辆的通信路径上)。
33.传动系请求可包括来自高级车辆动力学控制子系统220的一个或多个传动系请求212、来自故障检测子系统230的一个或多个传动系请求214和/或来自低级传动系/电机控制子系统240的一个或多个传动系请求216。来自高级车辆动力学控制子系统220的传动系请求212可包括总扭矩请求(或另一扭矩请求)、偏航力矩请求和/或一个或多个牵引力控制限制。来自故障检测子系统230的传动系请求214和来自低级传动系/电机控制子系统240的传动系请求216可以包括牵引电机扭矩限制(例如，扭矩限制为“0”表示检测到故障)。
34.在传动系控制侧上，传动系控制架构200还可以包括低级传动系/电机控制子系统240。控制分配子系统210还可以生成和/或传送针对其它子系统的各种传动系控制(例如，以信号和/或信令的形式，该信号和/或信令可承载在车辆的通信路径上)。传动系控制可以包括对低级传动系/电机控制子系统240的一个或多个传动系控制218。在一些实施例中，低级传动系/电机控制子系统240可以包括低级电机控制子系统。
35.此外，如图2中所描绘的，在各种实施例中，高级车辆动力学控制子系统220可以接收和/或处理来自故障检测子系统230的输入，并且还可以接收和/或处理来自驾驶员202和/或来自车辆的其他部分204的输入。对于各种实施例，故障检测子系统还可以接收来自车辆的其他部分204的输入，和/或低级传动系/电机控制子系统240可以生成和/或传送针对车辆的其他部分204的输出。
36.图3示出了车辆传动系体系架构的控制分配子系统310的图。在各种实施例中，控制分配子系统310可以与传动系控制架构200一致，和/或可以是传动系控制架构200的至少一部分。控制分配子系统310可以接收和/或处理各种传动系请求，并且可以生成和/或传送各种传动系控制。
37.在传动系请求侧上，控制分配子系统310可接收和/或处理一个或多个传动系请求312，其可包括扭矩请求(例如，车轮扭矩请求)和/或偏航力矩请求。控制分配子系统310还可接收一个或多个传动系请求314，其可包括各种限制，诸如牵引力控制限制、致动器扭矩限制和/或致动器速率限制。在传动系控制侧上，控制分配子系统310可以生成和/或传送一个或多个传动系控制318，其可以包括一个或多个车轮扭矩310(诸如经优化的或优化的车轮扭矩)。
38.在各种实施例中，控制分配子系统310(其可与传动系架构200和/或车辆100的车辆传动系架构一致)可基于涵盖若干n
r
个传动系请求的线性规划来确立若干n
c
个传动系控制的值。线性规划可阐述约束向量b(其可包括传动系请求的值)、变量向量x(其可包括传动系控制的值以及松弛变量)、系数矩阵a和成本向量c
t
之间的以下关系：
39.40.使得满足ax＝b
41.x≥o
42.(在一些实施例中，系数矩阵a可被称为“控制有效性矩阵”。)线性规划的成本函数(或目标函数)可以是c
t
x(例如，成本向量c
t
和变量向量x的乘积)。
43.约束向量b可以是具有等于n
r
(例如，传动系请求的数目)数目的项的列向量。约束向量b的n
r
个项可相应地与n
r
个传动系请求的值相对应。
44.变量向量x可以是列向量，其项数量等于n
c
加上两倍n
r
(例如，传动系控制的数量和两倍的传动系请求的数量之和)。变量x的向量的前n
c
项可相应地与n
c
个传动系控制的值相对应，而变量x的向量的最后2
×
n
r
项可包括松弛变量集。
45.系数矩阵a可以是具有等于n
r
的行数和等于n
c
加上两倍n
r
的列数(例如，传动系控制的数量和两倍的传动系请求的数量之和)的矩阵。系数矩阵a的前n
c
列可与多个传动系控制相对应。系数矩阵a的最后2
×
n
r
列可以包括具有n
r
行和n
r
列的单位矩阵(例如，n
r
×
n
r
单位矩阵)和具有n
r
行和n
r
列的负单位矩阵(例如，n
r
×
n
r
负单位矩阵)。
46.成本向量c
t
可以是行向量，其项数量等于n
c
加上两倍nr(例如，传动系控制的数量和两倍传动系请求数量之和)。成本向量c
t
的前n
c
项可以是零，并且成本向量c
t
的最后2
×
n
r
项可以包括多个权重。(作为行向量的成本向量c
t
可以是作为列向量的另一成本向量c的转置；并且成本向量c
t
的列可以包含与成本向量c的行相同的项。)
47.线性规划的各种参数或特征可相应地与传动系请求的数量n
r
和传动系控制的数量n
c
相关。与数量n
r
相关的参数或特征可以包括：约束向量b中的项数量；系数矩阵a的行数；以及系数矩阵a的最后各列中的单位矩阵和负单位矩阵的每一者的行数和列数。与数量n
r
的两倍有关的参数或特征可以包括：变量向量x的最后各项中的松弛变量的数量；系数矩阵a的最后各列中的单位矩阵和负单位矩阵所占用的列数；成本向量c
t
的最后各项中的权重的数量。数值n
c
可对应于：变量向量x的前诸项；系数矩阵a的单位矩阵和负单位矩阵之前的列数；成本向量c
t
的前诸项中的零数量。
48.控制分配子系统310可以基于涵盖nr个传动系请求的线性规划，通过优化(例如，最小化)成本函数c
t
x，使得对于x≥0，ax＝b，来确立n
c
个传动系控制的值。n
r
个传动系请求由此可确立例如n
c
个传动系控制的扭矩值的分布。结果，可以基于成本向量c
t
的最后诸项中的权重来确立n
c
个传动系控制的值。进而，权重可以与各传动系请求相对应。这可以有利地促进基于规则的办法来确立传动系控制以及与之相关的扭矩。
49.例如，在各种实施例中，通过将任意高的值分配给针对零扭矩是最佳解决方案的点(例如，最低所得成本)的一个或多个权重，n
c
个传动系控制的至少一个值可被无效。在各种实施例中，任意高的值可以是相对高的值(例如，远大于其他权重的值的值)。在一些实施例中，任意高的值可以是预定值。此外，对于将任意高的值分配给一个以上权重的各种实施例，相同的值可被分配给每个这样的权重，或者不同的值被分配给每个这样的权重。在一些实施例中，如果致动器的性能水平降级，则可以改变一个或多个权重(例如，通过控制分配子系统310)以反映致动器的经降级性能。对于一些实施例，如果致动器发生故障，则可以增加一个或多个权重，并且一个或多个传动系请求(例如，与该致动器相关联的)因此可以在线性规划中无效。因此，权重的值可以在传动系请求集中确立优先级，最多并包括完全取消一个或多个传动系请求的优先级(例如，无效)。
50.结果，如果车辆的一个或多个电机发生故障(或者如果发生另一故障，诸如转向致动器故障)，则剩余致动器的组合可有利地仍然能够在某种程度上(并且甚至可能完全)控制车辆100的动力学。除了完全故障外，致动器还可能受到机电属性(诸如速率约束)、扭矩能力降低(例如温度或转速)或外部因素(诸如可用的道路
‑
轮胎摩擦)的限制，并且传动系请求之间的优先级可有利地促进或使得能够适应这些限制。
51.在各种实施例中，控制分配子系统310可以包括处理器364和用于存储指令的存储器366，这些指令可以被布置成执行各种操作，诸如与优化如本文所述的线性规划有关的操作，或者与确立成本向量c
t
的权重有关的操作。然而，在替代实施例中，控制分配子系统310可以包括执行处理器364和存储器366的各种操作的逻辑器件或电路系统。在各种实施例中，处理器364和存储器366可以接收和/或处理各种传动系请求，并且可以生成和/或传送各种传动系控制。此外，控制分配子系统310的存储器366可以存储约束向量b、变量向量x、系数矩阵a和成本向量c
t
，包括成本向量c
t
的权重。
52.值得注意的是，对成本函数中的权重的修改可允许使用与用于如本文所讨论的包括线性规划的其它传动系系统的算法相类似的算法，这可有利地改善传动系架构的灵活性。通过修改成本函数中的权重，本文讨论的方法和系统因此可以有利地增强故障检测和致动器的机电属性以及牵引和稳定性控制的处理和处置。
53.在各种实施例中，车辆的电动机可具有各种约束，其可包括：电动机控制回路(具有机电限制和速率约束)；故障检测算法；以及具有牵引力控制限制的高级车辆动力学。本文所讨论的方法和系统可有利地组合用于每个电动机的各种这样的约束。
54.尽管本文将线性规划描述为用于执行优化(例如，最小化)，但是在其他实施例中，也可以应用其他优化算法。
55.根据本文所讨论的系统和方法的线性规划的第一示例给出为：
[0056][0057]
使得满足a1x1＝b1[0058]
x1≥0
[0059]
第一线性规划包括第一约束向量b1、第一变量向量x1、第一系数矩阵a1和第一成本向量第一示例线性规划涉及13个传动系请求(n
r
＝13)和6个传动系控制(n
c
＝6)。
[0060]
第一线性规划的第一约束向量b1被定义为：
[0061][0062]
如所定义的，第一约束向量b1的13个项(nr个项)是各种传动系请求的值：总扭矩请求(t
reqtot
)；总偏航力矩请求(m
z，tot
)；前偏航力矩目标(m
z，fr
)；后扭矩请求(t
req，re
)；最大后扭矩(t
max，re
)；左前轮牵引力控制(t
tc，frl
)；右前轮牵引力控制(t
tc，frr
)；左后轮正牵引力控制(t
tc ，rel
)；右后轮正牵引力控制(t
tc ，rer
)；左后轮负牵引力控制(t
tc
‑
rel
)；右后轮负牵引力控制(t
tc
‑
rer
)；左后轮最大扭矩(t
max，rel
)；右后轮最大扭矩(t
max，rer
)。t
tc
‑
rel
[0063]
第一线性规划的第一变量向量x1被定义为：
[0064][0065]
如所定义的，第一变量向量x1的前6项(前n
c
项)是针对各种扭矩的传动系控制的值：左前轮扭矩(t
frl
)、右前轮扭矩(t
frr
)、左后轮正扭矩右后轮正扭矩左后轮负扭矩和右后轮负扭矩第一变量向量x1的最后26项(最后2*n
r
项)是松弛变量到以及到的集合。
[0066]
第一线性规划的第一系数矩阵a1被定义为：
[0067][0068]
如所定义的，第一系数矩阵a1具有13(n
r
)行和6 (2*13)＝32列(n
c
2*n
r
列)。第一系数矩阵a1的前6列(n
c
列)可与传动系控制相对应，并且第一系数矩阵a1的最后2
×
13＝26列(2
×
n
r
列)可包括13
×
13单位矩阵l
13x13
和13
×
13负单位矩阵
‑
i
13x13
。第一系数矩阵a1的前6列的项包括基于车辆轮距的一半(r)和有效车轮半径(r)的值，该值将车轮扭矩与偏航力矩扭矩相关。
[0069]
第一线性规划的第一成本向量被定义为：
[0070][0071]
如所定义的，第一成本向量的前6项(前n
c
项)包含零。第一成本向量的最后2
×
13＝26项(最后2
×
n
r
项)包含c1到c
13
以及c
14
到c
26
，它们一起构成第一成本向量的权重集。
[0072]
因此，根据第一示例性线性规划，如本文所讨论的控制分配子系统(诸如控制分配子系统310)可以基于第一约束向量b1的13个传动系请求(nr个传动系请求)，通过优化(例如，最小化)成本函数(使得对于x1≥0，a1x1＝b1)来确立6个传动系控制(n
c
个传动系控制)的值。第一成本向量的权重c1到c
13
以及c
14
到c
26
的值可被有利地调整，以调整各种传动系请求的优先级(其可以包括完全取消一个或多个传动系请求的优先级)。
[0073]
参考第一示例性线性规划，在各种实施例中，不同的车轮扭矩可经由第一系数矩阵a1与线性规划中的(例如，对控制分配子系统的)不同请求相关。第一系数矩阵a1中的每一行可对应于一请求，诸如：总驾驶员扭矩；偏航力矩(阻尼或放大)；或传动系技术的限制，诸如最大离合器扭矩或离合器速率。修改第一成本向量的权重值c1到c
13
以及c
14
到c
26
的值可有利地允许启用不同控制请求和/或确定其优先级。因此，第一示例性线性规划可适应诸如总扭矩请求、后扭矩请求、最大后扭矩、总偏航力矩请求、前偏航力矩目标、针对每个车轮的牵引力控制、最大后离合器扭矩和/或离合器扭矩率等参数之间的优化。
[0074]
根据本文所讨论的系统和方法的线性规划的第二示例被给出为：
[0075]
[0076]
使得满足a2x2＝b2[0077]
x2≥0
[0078]
第二线性规划包括第二约束向量b2、第二变量向量x2、第二系数矩阵a2和第二成本向量第二示例线性规划涉及6个传动系请求(n
r
＝6)和8个传动系控制(n
c
＝8)。
[0079]
第二线性规划的第二约束向量b2被定义为：
[0080][0081]
如所定义的，第二约束向量b2的6个项(nr个项)是各种传动系请求的值：总扭矩请求(t
req，tot
)；总偏航力矩请求(m
z，tot
)；左前轮最大扭矩(t
max，frl
)；右前轮最大扭矩(t
max，frr
)；左后轮最大扭矩(t
max，rel
)；以及右后轮最大扭矩(t
max，rer
)。
[0082]
第二线性规划的第二变量向量x2被定义为：
[0083][0084]
如所定义的，第二变量向量x2的前8项(前n
c
项)是针对各扭矩的传动系控制的值：左前轮正扭矩有前轮正扭矩左前轮负扭矩右前轮负扭矩左后轮正扭矩右后轮正扭矩左后轮负扭矩以及右后轮负扭矩第二变量向量x2的最后12项(最后2*n
r
项)是松弛变量到以及到的集合。
[0085]
第二线性规划的第二系数矩阵a2被定义为：
[0086][0087]
如所定义的，第二系数矩阵a2具有6(n
r
)行和8 (2*6)＝20列(n
c
2*n
r
列)。第二系数矩阵a2的前8列(n
c
列)可与传动系控制相对应，并且第二系数矩阵a2的最后2
×
6＝12列(2
×
n
r
列)可包括6
×
6单位矩阵i
6x6
和6
×
6负单位矩阵
‑
i
6x6
。第二系数矩阵a2的前8列的项包括基于r和r的值。
[0088]
第二线性规划的第二成本向量被定义为：
[0089][0090]
如所定义的，第二成本向量的前8项(前n
c
项)包含零。第二成本向重的最后2
×
6＝12项(最后2
×
n
r
项)包含c1到c6以c7及c7到c
12
，它们一起构成第二成本向量的权重集。
[0091]
因此，根据第二示例性线性规划，如本文所讨论的控制分配子系统(诸如控制分配子系统310)可以基于第二约束向量b2的6个传动系请求(n
r
个传动系请求)，通过优化(例如，最小化)成本函数(使得对于x2≥0，a2x2＝b2)来确立8个传动系控制(n
c
个传动系控制)的值。第二成本向量的权重c1到c6以及c7到c
12
的值可被有利地调整，以调整各种传动系请求的优先级(其可以包括完全取消一个或多个传动系请求的优先级)。
[0092]
参考第二示例性线性规划，在各种实施例中，取决于设计要求，第二系数矩阵a2和成本函数(和/或成本向量)可被扩展以确定诸约束的优先级。例如，通过在第二系数矩阵a2中添加额外的行(例如，针对牵引力控制限制)并向这些行分配较低的权重(例如，经由权重c1到c6和c7到c
12
)，在驾驶员扭矩请求为高的情况下可以超过牵引力控制限制，但是，电动机或致动器故障的机电限制仍然可以得到遵守，并且(例如，控制分配子系统的)控制分配可以找到跟踪总扭矩请求和/或偏航力矩请求的最佳解决方案。此外，通过改变线性规划中的权重，而不是改变第二系数矩阵a2，该算法在物理上可能更准确，因为车轮扭矩和例如偏航力矩之间的运动学关系可能不取决于致动器限制。
[0093]
在各种实施例中，对于在转向致动器故障的情况下的容错控制，高级车辆动力学可以修改偏航力矩请求以补偿转向致动器的缺失。
[0094]
因此，关于图1a到3，用于控制车辆的传动系的系统可包括用于控制四个致动器的四个传动系控制，以及一个或多个传动系控制分配电路系统(例如，诸如控制分配子系统310)，其用于基于多个传动系请求的值来确立四个传动系控制的四个扭矩值的分布。四个扭矩值可与线性规划的成本函数的最小化值相对应。可通过将任意高值指派给成本函数的多个权重中的一个或多个权重来使多个传动系请求的值中的至少一个值无效。
[0095]
在一些实施例中，四个致动器中的至少一个致动器可以是扭矩致动器。对于一些实施例，四个扭矩值的分布可由单个传动系控制分配电路系统来确立。在一些实施例中，多个传动系请求的值可以由一个或多个动力学子系统来确立。对于一些实施例，一个或多个动力学子系统可包括用于偏航控制的子系统、用于侧滑角控制的子系统和/或用于牵引力控制的子系统。
[0096]
图4示出了用于确立传动系控制的值的方法400的流程图。方法400可包括第一部分410和第二部分420。在第一部分410中，可以基于线性规划的多个传动系请求(例如，针对控制分配子系统(诸如控制分配子系统310)的传动系请求)的值来确立线性规划的多个传动系控制(例如，针对控制分配子系统(诸如控制分配子系统310)的传动系控制)的值。传动系控制可分别与多个传动系致动器相对应。在第二部分420中，可以基于多个传动系控制的值来调整多个传动系致动器。
[0097]
在一些实施例中，可以基于线性规划的成本函数的多个权重的值来确立多个传动系控制的值，该多个权重分别与该多个传动系请求相对应。对于一些实施例，成本函数的一个或多个权重的值可以基于一个或多个传动系致动器的性能降级。
[0098]
对于一些实施例而言，可通过将任意高值指派给成本函数的多个权重中的一个或多个权重来使多个传动系请求的值中的至少一个值无效。在一些实施例中，成本函数的一个或多个权重的值可以基于一个或多个传动系致动器的性能降级。对于一些实施例而言，线性规划的约束向量可以包含分别与多个传动系请求相对应的值。在一些实施例中，一个或多个传动系控制可包括至少一个车轮扭矩分配。
[0099]
在一些实施例中，线性规划可以包括约束向量b、变量向量x、系数矩阵a和成本向量c
t
，并且成本函数可以是成本向量c
t
和变量向量x的乘积。
[0100]
对于一些实施例而言，成本向量c
t
可以是行向量，该行向量的项数量等于传动系控制的数量n
c
加两倍的传动系请求的数量n
r
。成本向量c
t
的前n
c
项可以是零，并且成本向量c
t
的最后2
×
n
r
项可以包括多个权重。
[0101]
在一些实施例中，变量向量x可以是列向量，该列向量的项数量等于传动系控制的数量n
c
加两倍的传动系请求的数量n
r
。变量向量x的前n
c
项可分别与多个传动系控制的值相对应，并且变量向量x的最后2
×
n
r
项可包括松弛变量集。
[0102]
对于一些实施例而言，系数矩阵a可以是一矩阵，其行数等于传动系请求的数量n
r
，而列数等于传动系控制的数量n
c
和传动系请求的数量2*n
r
之和。系数矩阵a的前n
c
列可与多个传动系控制相对应，并且系数矩阵a的最后2
×
n
r
列可包含n
r
×
n
r
单位矩阵和n
r
×
n
r
负单位矩阵。
[0103]
在一些实施例中，约束向量b可以是列向量，其项数量等于传动系请求的数量n
r
，并且约束向量b的该n
r
个项可以分别与多个传动系请求的值相对应。
[0104]
图5示出了用于控制车辆传动系的方法500的流程图。方法500可包括第一部分510和第二部分520。在第一部分510中，可基于车辆的传动系请求集(例如，针对控制分配子系统(诸如控制分配子系统310)的传动系请求)，通过最小化用于传动系控制集和传动系请求集的线性规划的成本函数来确立车辆的传动系控制集(例如，针对控制分配子系统(诸如控制分配子系统310)的传动系控制)的值。成本函数的权重集可与车辆的传动系请求集相对应。在第二部分520中，可通过将任意高值指派给权重集中的一个或多个权重来使传动系请
求中的至少一个传动系请求无效。
[0105]
在一些实施例中，线性规划可包括系数矩阵a，其行数等于传动系请求的数量。对于一些实施例而言，传动系请求集可以包括以下中的一个或多个：总扭矩请求；总偏航力矩请求；车轮的牵引力控制目标；以及针对车轮的扭矩限制。在一些实施例中，成本函数的权重集的值可以在传动系请求集中确立优先级。对于一些实施例而言，成本函数的一个或多个权重的值可以基于一个或多个传动系致动器的性能降级。
[0106]
因此，本文公开了用于使用成本函数的权重来改进基于线性规划的车辆传动系架构和系统的方法和系统。在传动系架构中，诸如图1a和1b中描绘的架构中，车辆可以具有为其车轮独立地提供扭矩的分开的电机。如图2和3所示，控制分配子系统可以接收或处理各种传动系请求，并且可以生成或传送各种传动系控制。然后，控制分配子系统可采用与约束向量b(其可包括传动系请求的值)、变量向量x(其可包括传动系控制以及松弛变量的值)、系数矩阵a、以及成本向量c
t
(其可包括与传动系请求相对应的权重值)相关的线性规划。通过调整成本向量c
t
的权重值，传动系请求可被重新确定优先级(和/或取消优先级)。
[0107]
在本文讨论的方法和系统的第一办法中，方法的第一示例包括：基于线性规划的多个传动系请求的值来确立线性规划的多个传动系控制的值，传动系控制分别与多个传动系致动器相对应；以及基于所述多个传动系控制的值来调整多个传动系致动器，其中多个传动系控制的值是基于线性规划的成本函数的多个权重的值来确立的，该多个权重分别与多个传动系请求相对应。在基于第一示例构建的方法的第二示例中，通过向成本函数的多个权重中的一个或多个权重指派任意高的值，使得多个传动系请求的值中的至少一个值无效。在基于第一示例或第二示例构建的方法的第三示例中，成本函数的一个或多个权重的值是基于一个或多个传动系致动器的性能降级的。在基于第一示例到第三示例中的任一示例构建的方法的第四示例中，线性规划的约束向量包含分别与多个传动系请求相对应的值。在基于第一示例到第四示例中任一示例的方法构建的第五示例中，一个或多个传动系控制包括至少一个车轮扭矩分配。在基于第一示例到第四示例中的任一示例构建的方法的第六示例中，线性规划包括约束向量b、变量向量x、系数矩阵a和成本向量c
t
；并且成本函数是成本向量c
t
和变量向量x的乘积。在基于第六示例构建的方法的第七示例中，成本向量c
t
是行向量，其项数量等于传动系控制的数量n
c
加两倍的传动系请求的数量n
r
；成本向量c
t
的前n
c
项为零；并且成本向量c
t
的最后2
×
n
r
项包括多个权重。在基于第六示例或第七示例构建的方法的第八示例中，变量向量x是列向量，其项数量等于传动系控制的数量n
c
和传动系请求的数量n
r
两倍之和；变量向量x的前n
c
项分别与多个传动系控制的值相对应；并且变量向量x的最后2
×
n
r
项包括松弛变量集。在基于第六示例到第八示例中的任一示例构建的方法的第九示例中，系数矩阵a是行数等于传动系请求的数量nr，并且列数等于传动系控制的数量n
c
和2
×
传动系请求的数量数目n
r
之和的矩阵；系数矩阵a的前n
c
列与多个传动系控制相对应；系数矩阵a的最后2
×
n
r
列包含n
r
×
n
r
单位矩阵和n
r
×
n
r
负单位矩阵。在基于第六示例到第九示例中的任一示例构建的方法的第十示例中，约束向量b是项数量等于传动系请求的数量n
r
的列向量；并且约束向量b的n
r
个项分别与多个传动系请求的值相对应。
[0108]
在本文所讨论的方法和系统的第二办法中，用于控制车辆的传动系的系统的第一示例包括：用于控制四个致动器的四个传动系控制；以及一个或多个传动系控制分配电路系统，用于基于多个传动系请求的值来确立四个传动系控制的四个扭矩值的分配，其中四
个扭矩值与线性规划的成本函数的最小化值相对应；并且其中通过将任意高的值指派给成本函数的多个权重中的一个或多个权重，使多个传动系请求的值中的至少一个值无效。在基于第一示例构建的系统的第二示例构建中，四个致动器中的至少一个致动器是扭矩致动器。在基于第一示例或第二示例构建的系统的第三示例构建中，四个扭矩值的分布由单个传动系控制分配电路系统确立。在基于第一示例到第三示例中的任何一者的系统构建的第四示例构建中，多个传动系请求的值由一个或多个动力学子系统确立。在基于第四示例构建的系统的第五示例中，一个或多个动力学子系统包括以下中的至少一者：针对偏航控制的子系统、针对侧滑角控制的子系统、以及针对牵引力控制的子系统。
[0109]
在本文所讨论的方法和系统的第三办法中，控制车辆传动系的方法的第一示例包括：通过最小化针对传动系控制集和传动系请求集的线性规划的成本函数，基于车辆的传动系请求集来确立车辆的传动系控制集的值，其中成本函数的权重集与车辆的传动系请求集相对应；并且通过将任意高的值指派给该权重集中的一个或多个权重，使传动系请求中的至少一个传动系请求无效。在基于第一示例构建的方法的第二示例中，线性规划包括系数矩阵a，其行数等于传动系请求的数量。在基于第一示例或第二示例的方法构建的第三示例中，传动系请求集包括以下中的一者或多者：总扭矩请求、总偏航力矩请求、针对车轮的牵引力控制目标；以及针对车轮的扭矩限制。在基于第一示例到第三示例中的任一示例构建的方法的第四示例中，成本函数的权重集的值在传动系请求集中确立优先级。在基于第一示例到第四示例中任一示例构建的方法的第五示例中，成本函数的一个或多个权重的值基于车辆的一个或多个传动系致动器的性能降级。
[0110]
出于解说和描述的目的，已经提出了各实施例的描述。可以根据上述描述执行对实施例的适当修改和变化，或者可以从实践这些方法中获得实施例的适当修改和变化。例如，除非另有说明，否则所描述的方法中的一个或多个可由适当的设备和/或设备组合来执行，诸如以上关于图1a到3所述的车辆和系统。这些方法可以通过使用一个或多个逻辑器件(例如，处理器)结合一个或多个附加硬件元件(诸如，存储设备、存储器、图像传感器/镜头系统、光传感器、硬件网络接口/天线、开关、致动器、时钟电路等)执行所存储的指令来执行。除了本技术中描述的顺序之外，还可以并行和/或同时以各种顺序执行所描述的方法和相关联的动作。所描述的系统本质上是示例性的，并且可以包括附加元件和/或省略元件。本发明的主题内容包括所公开的各种系统和配置以及其他特征、功能和/或特性的所有新颖和不明显的组合和子组合。
[0111]
如本技术所使用的，以单数叙述且冠以用词“一”或“一个”的组件或步骤应该被理解为不排除所述组件或步骤的复数，除非此类排除被声明。此外，对本公开的“一个实施例”或“一个示例”的引用并不旨在被解释为排除也包括所述特征的附加实施例的存在。诸如“第一”、“第二”、“第三”等的术语仅被用作标签，并且不旨在对其对象施加数字要求或特定的位置顺序。所附权利要求特别指出了来自上述公开的被认为是新颖和不明显的主题内容。