本發(fā)明涉及一種動(dòng)力系和一種用于協(xié)調(diào)底盤和推進(jìn)系統(tǒng)扭矩極限的方法。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)車輛動(dòng)力系將扭矩從內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)傳遞到一個(gè)或多個(gè)驅(qū)動(dòng)橋。電動(dòng)動(dòng)力系使用來(lái)自電機(jī)的電動(dòng)機(jī)扭矩來(lái)驅(qū)動(dòng)該驅(qū)動(dòng)橋?；旌蟿?dòng)力車輛動(dòng)力系依據(jù)混合工作模式選擇性地傳遞來(lái)自特定組合的發(fā)動(dòng)機(jī)和/或電機(jī)的扭矩。來(lái)自變速器的輸出扭矩可依據(jù)車輛配置傳遞到前、后或者全部驅(qū)動(dòng)輪。

在具有獨(dú)立驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)橋的動(dòng)力系中(如，在發(fā)動(dòng)機(jī)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)其他驅(qū)動(dòng)橋時(shí)將電動(dòng)機(jī)扭矩按需傳遞到前或后驅(qū)動(dòng)橋的電動(dòng)全輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng))，駕駛員請(qǐng)求扭矩確定為加速踏板角度、力以及扭矩線在二維空間相對(duì)于單個(gè)扭矩點(diǎn)的行程這三者的函數(shù)。扭矩線描述了給定輸入組的所有可能橋扭矩組合的總和。駕駛員請(qǐng)求扭矩可通過(guò)在單個(gè)驅(qū)動(dòng)橋上或在驅(qū)動(dòng)橋之間分開(kāi)而實(shí)現(xiàn)。在正常駕駛期間，控制器計(jì)算位于扭矩線上的最佳有效扭矩操作點(diǎn)，并要求足夠用于實(shí)現(xiàn)最佳車輛性能效率的橋扭矩組合。

給定車輛推進(jìn)系統(tǒng)的扭矩產(chǎn)生部件也具有相應(yīng)的扭矩極限。這種部件扭矩極限通常是基于電池、電動(dòng)機(jī)、逆變器溫度、電動(dòng)機(jī)速度、電池電壓或電流以及其他因素。然而，在動(dòng)態(tài)駕駛操縱中，(如急轉(zhuǎn)彎或急剎車時(shí))，通?？蓪?shí)現(xiàn)最佳燃料效率的特定橋扭矩組合可能不能實(shí)現(xiàn)最佳車輛動(dòng)力性能，例如牽引性和穩(wěn)定性。換言之，在具有獨(dú)立橋扭矩源的動(dòng)力系中，對(duì)于給定的駕駛員請(qǐng)求扭矩點(diǎn)，不一定能完全滿足部件扭矩極限和車輛底盤動(dòng)力性能要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本文公開(kāi)了一種方法，其旨在幫助解決具有獨(dú)立橋扭矩源的動(dòng)力系中的上述控制問(wèn)題。方法通過(guò)在這種動(dòng)力系中自動(dòng)協(xié)調(diào)底盤性能要求和推進(jìn)系統(tǒng)部件扭矩極限來(lái)實(shí)施。作為該方法和潛在的動(dòng)力系結(jié)構(gòu)的一部分，控制器檢測(cè)動(dòng)態(tài)駕駛操縱并選擇性地基于底盤系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)要求來(lái)控制橋扭矩窗口的大小和/或方向。方法的結(jié)果是，控制器可自動(dòng)調(diào)節(jié)前后驅(qū)動(dòng)橋之間的扭矩分配，從而利用動(dòng)力學(xué)性能最佳地平衡動(dòng)力系加速要求和總體燃料效率。

控制器部分地通過(guò)向獨(dú)立扭矩源中的一個(gè)或兩個(gè)傳遞扭矩控制信號(hào)進(jìn)行運(yùn)行以選擇性地調(diào)節(jié)扭矩命令，因而幫助確保在動(dòng)態(tài)駕駛操縱期間保持可接受水平的底盤動(dòng)力學(xué)性能。即，如果在控制邏輯中控制器發(fā)現(xiàn)底盤會(huì)在動(dòng)態(tài)駕駛操縱期間有性能下降的趨勢(shì)，則控制器自動(dòng)調(diào)整推進(jìn)系統(tǒng)部件的扭矩極限，從而將車輛動(dòng)力學(xué)性能保持在可接受的范圍內(nèi)。如果駕駛員請(qǐng)求扭矩有使得車輛動(dòng)力學(xué)性能超越該性能范圍的趨勢(shì)，強(qiáng)加的新扭矩極限使得對(duì)扭矩源的扭矩命令降低，以幫助將車輛動(dòng)力學(xué)性能拉回性能范圍內(nèi)。

在特定實(shí)施例中，動(dòng)力系系統(tǒng)包括具有第一和第二扭矩源的推進(jìn)系統(tǒng)，以及分別連接到第一和第二扭矩源并由第一和第二扭矩源獨(dú)立地驅(qū)動(dòng)的第一和第二驅(qū)動(dòng)橋。從第一和第二扭矩源到相應(yīng)第一和第二驅(qū)動(dòng)橋的扭矩貢獻(xiàn)的容許范圍由部件扭矩窗口限定。動(dòng)力系系統(tǒng)還包括可運(yùn)行用于檢測(cè)具有動(dòng)力系的車輛的動(dòng)態(tài)駕駛操縱的控制器和傳感器。

控制器編程為在所檢測(cè)到的動(dòng)態(tài)駕駛操縱期間調(diào)整底盤扭矩窗口的大小和/或方向，并且編程為確定靠近底盤扭矩窗口并落在的容許扭矩線上的最佳有效橋扭矩操作點(diǎn)。如本文所用，“底盤扭矩窗口”指的是推進(jìn)系統(tǒng)中使用的部件的基于動(dòng)力學(xué)性能的扭矩極限，即，指定為提供可接受水平的車輛動(dòng)力學(xué)性能的扭矩極限?？刂破鹘?jīng)由將扭矩控制信號(hào)傳遞到第一和第二扭矩源來(lái)命令扭矩貢獻(xiàn)，以實(shí)現(xiàn)最佳有效橋扭矩操作點(diǎn)。

控制器可命令減小扭矩控制信號(hào)對(duì)扭矩源中一個(gè)或兩個(gè)所命令的扭矩水平，由此減小對(duì)驅(qū)動(dòng)橋的扭矩水平。

傳感器可包括速度傳感器、橫擺率傳感器、加速器踏板傳感器以及轉(zhuǎn)向角傳感器。

控制器可以可選地從驅(qū)動(dòng)模式選擇裝置中接收所選的驅(qū)動(dòng)模式，并調(diào)整扭矩貢獻(xiàn)，使得最佳有效橋扭矩操作點(diǎn)完全落在底盤扭矩窗口之外。

在一些實(shí)施例中，控制器可響應(yīng)于能量存儲(chǔ)系統(tǒng)的荷電狀態(tài)、容量和溫度來(lái)調(diào)整扭矩貢獻(xiàn)。

還公開(kāi)了一種用于協(xié)調(diào)具有第一和第二驅(qū)動(dòng)橋的車輛的底盤和推進(jìn)系統(tǒng)的扭矩極限的方法。推進(jìn)系統(tǒng)包括第一和第二扭矩源，其分別連接到第一和第二驅(qū)動(dòng)橋并獨(dú)立地驅(qū)動(dòng)第一和第二驅(qū)動(dòng)橋。從第一和第二扭矩源到相應(yīng)第一和第二驅(qū)動(dòng)橋的扭矩貢獻(xiàn)的容許范圍由部件扭矩窗口限定。示例性實(shí)施例中的方法包括：通過(guò)控制器在動(dòng)態(tài)駕駛操縱期間調(diào)整基于車輛動(dòng)力學(xué)特征的底盤扭矩窗口的大小和/或方向，確定靠近底盤扭矩窗口并落在部件扭矩窗口內(nèi)的容許扭矩線上的最佳有效橋扭矩操作點(diǎn)。此外，方法包括：選擇性地經(jīng)由將控制信號(hào)傳遞到第一和第二扭矩源來(lái)調(diào)整來(lái)自扭矩源的扭矩貢獻(xiàn)。

結(jié)合附圖和所附權(quán)利要求書，從實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例和最佳方式的以下詳細(xì)描述中，可容易清楚本發(fā)明的上述和其他特征和優(yōu)勢(shì)。

附圖說(shuō)明

圖1為具有多個(gè)獨(dú)立橋扭矩源和控制器的示例性車輛的示意圖，該控制器編程為協(xié)調(diào)車輛上底盤與推進(jìn)系統(tǒng)的扭矩要求。

圖2A-D為示例性駕駛操縱和最終的如依據(jù)本文所提出的方法所控制的底盤扭矩窗口大小或方向調(diào)整的示意圖，在垂直軸線上描述出后橋扭矩，在水平軸線上描述出前橋扭矩。

圖3-6為如依據(jù)本文所提出的方法所控制的另外的駕駛操縱的示意圖。

圖7A-7B共同提供了經(jīng)由圖1的控制器執(zhí)行的方法的示例性實(shí)施例的示意性流程圖。

具體實(shí)施方式

參照附圖，圖1中示出了動(dòng)力系10P，其用于具有底盤12、變速器18和相應(yīng)前后驅(qū)動(dòng)橋15和17的示例性車輛10。在圖1的非限制性示例性實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)橋15和17經(jīng)由相應(yīng)的橋扭矩源分別獨(dú)立地驅(qū)動(dòng)，如經(jīng)由內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(E)20和電機(jī)30(例如電動(dòng)牽引電動(dòng)機(jī)或電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)單元)。電機(jī)30可為該領(lǐng)域中已知類型的電動(dòng)全輪驅(qū)動(dòng)(eAWD)系統(tǒng)的一部分。雖然圖1中描述了后eAWD的實(shí)施例，且變速器18和發(fā)動(dòng)機(jī)20連接到驅(qū)動(dòng)橋15，但在其他實(shí)施例中，在前eAWD變體中電機(jī)30可驅(qū)動(dòng)圖1的驅(qū)動(dòng)橋15，或者在不使用發(fā)動(dòng)機(jī)20的情況下驅(qū)動(dòng)橋15和17兩者可由單獨(dú)的電機(jī)30電力驅(qū)動(dòng)。

車輛10的控制器(C)35編程為執(zhí)行指令，實(shí)現(xiàn)用于協(xié)調(diào)底盤與推進(jìn)系統(tǒng)扭矩要求的方法100。通常，控制器35編程為通過(guò)處理來(lái)自如下文所解釋的傳感器的電信號(hào)來(lái)檢測(cè)動(dòng)態(tài)駕駛操縱。然后，控制器35選擇性地按需調(diào)整驅(qū)動(dòng)橋15和/或17并將扭矩極限應(yīng)用到驅(qū)動(dòng)橋15和/或17，從而優(yōu)化動(dòng)態(tài)駕駛性能(可能以動(dòng)力系效率為臨時(shí)代價(jià))。

如在下文中特別參照?qǐng)D2A-6所述，控制器35有效地設(shè)定或調(diào)整計(jì)算出的底盤扭矩窗的大小和/或方向，即，通過(guò)車輛10的校準(zhǔn)的或所需的車輛動(dòng)力學(xué)性能要求而限定的推進(jìn)系統(tǒng)扭矩極限，然后沿著上文所述的在圖2A-6中示出的類型的二維扭矩線找到最佳有效橋扭矩操作點(diǎn)。最佳有效橋扭矩操作點(diǎn)在仍然盡可能地提供駕駛員請(qǐng)求扭矩的同時(shí)優(yōu)化了底盤12的穩(wěn)定性。通常，控制器35確定在圖2A-6中以42示出的底盤扭矩窗，尤其是在車輛10的動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)操縱期間，但在正常驅(qū)動(dòng)狀態(tài)期間也是如此，而且其還確定最佳有效橋扭矩操作點(diǎn)。

最佳有效橋扭矩操作點(diǎn)落在推進(jìn)系統(tǒng)的部件的扭矩能力范圍至內(nèi)，其在下文中被稱為部件扭矩窗，所述部件扭矩窗在圖3-6中以44示出，并鄰近底盤扭矩窗42，例如，最近可達(dá)距離不會(huì)與推進(jìn)系統(tǒng)部件(如，發(fā)動(dòng)機(jī)20和電機(jī)30)的部件扭矩極限發(fā)生沖突?？刂破?5最終通過(guò)傳遞扭矩控制信號(hào)(箭頭11)來(lái)從可用扭矩源命令特定的扭矩貢獻(xiàn)。在下文中參照?qǐng)D7A和7B對(duì)方法100的示例性實(shí)施例進(jìn)行了描述。

圖1的控制器35可具體體現(xiàn)為具有處理器(P)和存儲(chǔ)器(M)的數(shù)字計(jì)算機(jī)。存儲(chǔ)器(M)包括充足量的有形非瞬態(tài)存儲(chǔ)器，例如，只讀存儲(chǔ)器、閃存、光學(xué)存儲(chǔ)器和/或磁存儲(chǔ)器、電可編程只讀存儲(chǔ)器等。存儲(chǔ)器(M)還包括充足的瞬態(tài)存儲(chǔ)器，如，隨機(jī)存取存儲(chǔ)器、電子緩沖器等?？刂破?5的硬件包括高速時(shí)鐘、模擬數(shù)字電路和數(shù)字模擬電路、輸入/輸出電路和裝置、以及合適的信號(hào)調(diào)節(jié)和緩沖電路。

對(duì)于車輛10的結(jié)構(gòu)，可能的配置可包括皮帶傳動(dòng)交流發(fā)電機(jī)-起動(dòng)機(jī)(BAS)系統(tǒng)28，其經(jīng)由驅(qū)動(dòng)元件27(如，皮帶滑輪系統(tǒng))將電機(jī)扭矩選擇性地傳遞至發(fā)動(dòng)機(jī)20。如本領(lǐng)域中所公知，BAS系統(tǒng)28可用來(lái)幫助轉(zhuǎn)動(dòng)并起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)20。雖然未在圖1中示出，但車輛10可以可選地包括輔助起動(dòng)電動(dòng)機(jī)或飛輪交流發(fā)電機(jī)起動(dòng)機(jī)。

車輛10可包括其他部件，如，直流(DC)高壓能量存儲(chǔ)系統(tǒng)(ESS)22(例如，高壓并聯(lián)蓄電池和相關(guān)聯(lián)的電力電子裝置)以及逆變器模塊(PIM)23。PIM 23經(jīng)由交流(AC)總線VAC電連接至BAS系統(tǒng)28，并經(jīng)由具有電壓VDC的DC總線電連接至電機(jī)30。如在本領(lǐng)域中所公知，PIM 23等逆變器通常可運(yùn)行用于：經(jīng)由脈寬調(diào)制或其他快速半導(dǎo)體切換技術(shù)以及任何所需的電源過(guò)濾和調(diào)節(jié)元件將DC電壓轉(zhuǎn)換成AC電壓，反之亦然?？照{(diào)(A/C)裝置29可被包括來(lái)作為一個(gè)作用在ESS 22上的可能電力負(fù)載。其他電力負(fù)載可包括輔助電源模塊(APM)24，其可運(yùn)行用于：將來(lái)自ESS 22的DC電壓調(diào)節(jié)成適合用于為車輛10上的輔助負(fù)載提供電力的低電壓。

控制器35與車輛10上的各種傳感器或裝置通信。傳感器可包括橋速度傳感器S₁₇和S₁₈、車輪速度傳感器S₁₄、相對(duì)于方向盤21設(shè)置的轉(zhuǎn)向角傳感器S₂₁、相對(duì)于加速器踏板25設(shè)置的踏板傳感器S₂₅、以及設(shè)置在底盤12上的橫擺率傳感器S_Y。橋速度傳感器S₁₇和S₁₈分別測(cè)量速度信號(hào)(箭頭N₁₇和N₁₈)。同樣地，轉(zhuǎn)向角傳感器S₂₁測(cè)量轉(zhuǎn)向角(箭頭θ₂₁)，而踏板傳感器S₂₅和橫擺率傳感器分別測(cè)量踏板位置和橫擺率(分別為箭頭CC₂₅和Y)。車輪速度傳感器S₁₄可用于測(cè)量單個(gè)車輪速度N₁₄，其可由控制器35用來(lái)確定作為方法100的一部分的車輪滑移，尤其是在確定底盤扭矩極限的大小和方向時(shí)。

可從可選驅(qū)動(dòng)模式選擇裝置31(例如，模式選擇開(kāi)關(guān)、觸摸屏裝置、按鈕裝置或撥盤)接收驅(qū)動(dòng)模式信號(hào)(箭頭S_M)，或者可自動(dòng)確定該驅(qū)動(dòng)模式信號(hào)，以在執(zhí)行如下文所述的方法100時(shí)提供不同水平的動(dòng)力系控制靈活性。例如，“旅行模式”可用來(lái)為底盤12提供高度穩(wěn)定的運(yùn)行模式，而“賽道模式”或“運(yùn)動(dòng)模式”可使控制器35在允許車輛10以可能暫時(shí)的最佳穩(wěn)定性作為代價(jià)來(lái)實(shí)現(xiàn)更高的性能極限方面具有更多的余地。同樣地，不論車輛10的設(shè)計(jì)是高性能運(yùn)動(dòng)型車輛、賽車、越野車輛、豪華轎車，還是箱式乘用車，其都可影響控制器35設(shè)定本文所述的底盤扭矩窗42的大小和方向的程度。

此外，圖1的控制器35通過(guò)(例如)如本領(lǐng)域中所公知的底盤12的獨(dú)立車體控制模塊來(lái)確定底盤扭矩極限(箭頭CC₁₂)，并最終基于車輛10的當(dāng)前動(dòng)力學(xué)性能要求來(lái)調(diào)整計(jì)算出的橋扭矩窗的大小和/或方向。經(jīng)由方法100確定的扭矩控制信號(hào)(箭頭11)最終由控制器35傳遞至獨(dú)立扭矩源中的一個(gè)或兩個(gè)，以調(diào)整扭矩源的扭矩貢獻(xiàn)。

圖2A-2D共同描述了示例性驅(qū)動(dòng)場(chǎng)景，其中，車輛10的推進(jìn)系統(tǒng)部件的橋扭矩能力為控制器35所公知或可為其所用的。控制器35可調(diào)整底盤扭矩窗42的大小和/或方向。例如，圖2A示出了具有高摩擦系數(shù)的路面上的示例性巡行狀態(tài)，例如，在干燥路面上進(jìn)行高速公路巡行時(shí)的駕駛狀態(tài)。扭矩線43表示來(lái)自實(shí)現(xiàn)駕駛員請(qǐng)求扭矩的驅(qū)動(dòng)橋15和17的扭矩組合的二維范圍，在圖1的實(shí)施例中，后橋扭矩T₁₇等于駕駛員請(qǐng)求扭矩減去前橋扭矩T₁₅。

扭矩線43位于底盤扭矩窗42內(nèi)的部分為如通過(guò)車輛動(dòng)力立足點(diǎn)確定的優(yōu)化扭矩貢獻(xiàn)。橋扭矩操作點(diǎn)P_A示出了一種情況，其中，驅(qū)動(dòng)橋15和17都提供牽引力。橋扭矩操作點(diǎn)P_B描述了前橋15上的扭矩大于駕駛員請(qǐng)求扭矩，并且如圖1所示由電機(jī)30驅(qū)動(dòng)的后橋上的負(fù)扭矩用于重建ESS 22。因此，所選模式可在非動(dòng)態(tài)駕駛操縱期間將最佳有效橋扭矩操作點(diǎn)移動(dòng)至任何需要位于底盤扭矩窗42的邊界內(nèi)的地方。

圖2B示出了一種場(chǎng)景，其中，圖1的驅(qū)動(dòng)橋15上的驅(qū)動(dòng)車輪14發(fā)生滑移。底盤扭矩窗42的大小通過(guò)控制器35和方法100的操作來(lái)相對(duì)于圖1進(jìn)行減小。點(diǎn)P_A表示簡(jiǎn)化的示例性80/20扭矩分配。點(diǎn)P_A移動(dòng)至位于底盤扭矩窗42內(nèi)的新點(diǎn)P_B，例如，移動(dòng)至80/20扭矩分配。類似地，圖3描述了在驅(qū)動(dòng)橋17上滑移的驅(qū)動(dòng)車輪14。底盤扭矩窗42的大小和方向可通過(guò)控制器35的運(yùn)行來(lái)相對(duì)于圖2A進(jìn)行改變。底盤扭矩窗42甚至可進(jìn)一步縮減，使得底盤扭矩窗42在巨大加速度出現(xiàn)在轉(zhuǎn)向操縱期間時(shí)，有效地減小至點(diǎn)P_B。圖2D描述了一種車輛滑移狀態(tài)，其中，控制器35必須減小施加至驅(qū)動(dòng)橋15和17兩者的扭矩，進(jìn)而有效地將扭矩線43移位至如調(diào)整扭矩線143所指示的新位置。在本發(fā)明的范圍內(nèi)，可能影響底盤扭矩窗42的大小和/或方向的這些和其他控制操作。

可預(yù)見(jiàn)，在其他場(chǎng)景中，橋扭矩能力對(duì)于控制器35而言是不可用的。在這些情況中，控制器35可調(diào)整底盤扭矩窗42，使得底盤扭矩窗42包括原點(diǎn)，即，各驅(qū)動(dòng)橋15和17上的零扭矩貢獻(xiàn)點(diǎn)。在此類情況中，控制器35可將橋扭矩操作點(diǎn)移動(dòng)至駕駛員請(qǐng)求扭矩線與底盤扭矩窗42的邊界之間的或底盤扭矩窗42之內(nèi)的交點(diǎn)。例如，如果前驅(qū)動(dòng)車輪14發(fā)生滑移，且80/20扭矩分配扭矩操作點(diǎn)位于底盤扭矩窗42的邊界之外，則扭矩操作點(diǎn)可被控制器35調(diào)整來(lái)從未滑移橋命令更大的扭矩貢獻(xiàn)。

圖3-6和圖7A-7B的方法100描述了如應(yīng)用于圖1中所示的車輛10的本方法100。一般而言，控制器35依據(jù)計(jì)算驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)橋15和17的獨(dú)立扭矩源的扭矩能力所需的信息的可用性，以兩種可能的方式中的其一執(zhí)行實(shí)施方法100的指令。如果這個(gè)信息可用，則控制器35計(jì)算其大小和方向均經(jīng)過(guò)合適設(shè)置的橋扭矩窗(即，圖3-6所示的組件扭矩窗44)，并對(duì)底盤扭矩窗42相對(duì)于駕駛員請(qǐng)求扭矩進(jìn)行定位，駕駛員請(qǐng)求扭矩被確定為踏板位置(箭頭CC₂₅)和所測(cè)量的橋速度(箭頭N₁₇和N₁₈)的函數(shù)。

然后，控制器35依據(jù)底盤扭矩極限范圍(箭頭CC₁₂)的當(dāng)前動(dòng)力學(xué)狀態(tài)自動(dòng)調(diào)整底盤扭矩窗42的大小和/或方向，例如，使用所需橫擺角速度、轉(zhuǎn)向角、車速等來(lái)確定。如果每個(gè)驅(qū)動(dòng)橋15和17的當(dāng)前扭矩能力不能完全確定，則組件扭矩窗44取而代之設(shè)置為包含其原點(diǎn)，即，零扭矩對(duì)驅(qū)動(dòng)橋15和17都起作用的點(diǎn)。在這個(gè)示例中，控制器35設(shè)有最大控制靈活性，以使控制器35在繼續(xù)留在組件扭矩窗44內(nèi)或在最近可達(dá)組件扭矩窗的距離內(nèi)的同時(shí)盡可能近地實(shí)現(xiàn)駕駛員請(qǐng)求扭矩。

在任一情況下，有可能的是，車輛10的推進(jìn)系統(tǒng)組件(例如，圖1的發(fā)動(dòng)機(jī)20和電機(jī)30)可能不能夠在滿足由底盤控制系統(tǒng)(未示出)所規(guī)定的扭矩極限的同時(shí)完全實(shí)現(xiàn)駕駛員請(qǐng)求扭矩。例如，相對(duì)于驅(qū)動(dòng)橋15等發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)橋，驅(qū)動(dòng)橋17等電機(jī)驅(qū)動(dòng)的橋可具有更為有限的扭矩能力。當(dāng)出現(xiàn)這種情況時(shí)，底盤系統(tǒng)幫助確定推進(jìn)系統(tǒng)組件如何能最好地實(shí)現(xiàn)駕駛員請(qǐng)求扭矩。

即，第一種方法中推進(jìn)系統(tǒng)組件被允許不在底盤扭矩窗42的底盤扭矩極限之內(nèi)，但仍然接近底盤扭矩窗42，以便實(shí)現(xiàn)可接受水平的驅(qū)動(dòng)性能，驅(qū)動(dòng)性能本身可基于車輛10的設(shè)計(jì)和所選的驅(qū)動(dòng)模式(例如，通過(guò)來(lái)自模式選擇裝置31的模式信號(hào)(箭頭S_M)來(lái)確定)發(fā)生變化。在以上所述的第二種方法中，如果控制器35認(rèn)為驅(qū)動(dòng)橋15和17之間需要有一定的扭矩分配，則從駕駛員請(qǐng)求扭矩水平降低整體車輛扭矩。如果扭矩分配可以有更多的余地，即，如果動(dòng)力學(xué)狀態(tài)目前還沒(méi)有在其相對(duì)于圖4-5的底盤扭矩窗42的界限的極限，則可以用次佳的動(dòng)態(tài)扭矩分配來(lái)滿足駕駛員請(qǐng)求扭矩。

圖3-6描述了方法100的示例性應(yīng)用。在圖3-6的每個(gè)圖中，在垂直軸上繪制出后橋扭矩(T₁₇)，在水平軸上繪制出前橋扭矩(T₁₅)。并且，底盤扭矩窗42表示從底盤12的車輛動(dòng)力學(xué)性能的角度來(lái)看的容許扭矩分配的界限，而組件扭矩窗44表示從推進(jìn)系統(tǒng)組件的角度來(lái)看的扭矩分配的界限，例如，圖1的發(fā)動(dòng)機(jī)20和電機(jī)30。組件扭矩窗44限定出給予驅(qū)動(dòng)橋15和17的所有可能扭矩分配的極限，組件扭矩窗可以計(jì)算為發(fā)動(dòng)機(jī)20和電機(jī)30的當(dāng)前扭矩性能、ESS 22的電力荷電狀態(tài)、溫度、功率流和/或其他電力和熱力參數(shù)、電力負(fù)載等的函數(shù)?；趧?dòng)力學(xué)信息計(jì)算底盤扭矩窗42，動(dòng)力學(xué)信息包括但不一定限于：所測(cè)量的橋速度(箭頭N₁₇、N₁₈)、所需的橫擺角速度(箭頭Y)和/或轉(zhuǎn)向角(箭頭θ₂₁)。

圖3描述了示例性第一狀態(tài)40，其中，控制器35被允許以依賴于車輛10的類型(例如，高性能車輛、豪華轎車、貨運(yùn)車等)和所選的驅(qū)動(dòng)模式(圖1的箭頭S_M)的方式選擇性地違背限定出底盤極限(CL)的底盤扭矩窗42。例如，可能出現(xiàn)一種場(chǎng)景，其中，作用于電驅(qū)動(dòng)的橋(如，圖1的驅(qū)動(dòng)橋17)的扭矩受到了限制。這可能發(fā)生在ESS 22的荷電狀態(tài)為較低時(shí)或者在電機(jī)30的低扭矩容量期間。扭矩線43表示駕駛員請(qǐng)求扭矩線，即，滿足駕駛員請(qǐng)求的理論上可以實(shí)現(xiàn)的扭矩分配。沿扭矩線43的虛線部分的任何點(diǎn)位于底盤扭矩窗42內(nèi)，意味著車輛動(dòng)力學(xué)特性得到優(yōu)化。如果電驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)橋17不能使扭矩線43上的任何點(diǎn)位于底盤扭矩窗42的極限之外，則另一個(gè)驅(qū)動(dòng)橋15的控制器35請(qǐng)求更多的扭矩貢獻(xiàn)。

橋扭矩操作點(diǎn)P₀表示沿駕駛員請(qǐng)求扭矩線43的最有效的駕駛員請(qǐng)求橋扭矩操作點(diǎn)。即，圖1的車輛10的駕駛員通過(guò)向加速器踏板25施力請(qǐng)求一定量的輸出扭矩，控制器35的邏輯確定前橋扭矩和后橋扭矩的最佳分配，以滿足這個(gè)請(qǐng)求。然而，如圖3所描述，橋扭矩操作點(diǎn)P₀不在限定出推進(jìn)系統(tǒng)極限(PL)的組件扭矩窗44內(nèi)，因此不能在這些極限內(nèi)得到滿足。

響應(yīng)于這個(gè)狀態(tài)，控制器35沿駕駛員請(qǐng)求扭矩線43將橋扭矩操作點(diǎn)P₀自動(dòng)調(diào)整至與組件扭矩窗44的界限相交的交點(diǎn)，這個(gè)交點(diǎn)是相對(duì)于底盤扭矩窗42的界限的最近可達(dá)到組件扭矩窗44的位置，并且該新點(diǎn)指示為圖3的橋扭矩操作點(diǎn)P_X。因此，當(dāng)推進(jìn)系統(tǒng)組件的扭矩性能極限完全已知并通過(guò)組件扭矩窗44而界定時(shí)，控制器35采用底盤車輛動(dòng)力學(xué)性能要求對(duì)加速性能和效率進(jìn)行謹(jǐn)慎的平衡，在這個(gè)示例中，通過(guò)選擇性地減少對(duì)后驅(qū)動(dòng)橋17的扭矩命令并增加對(duì)前驅(qū)動(dòng)橋15的扭矩命令來(lái)進(jìn)行平衡。

圖4描述了具有駕駛員請(qǐng)求扭矩線52的示例性第二狀態(tài)50。然而，整個(gè)扭矩線52不在底盤12的扭矩極限之內(nèi)，即，全部都在底盤扭矩窗42的界限之外。當(dāng)駕駛員在有限的電子橋扭矩性能期間請(qǐng)求過(guò)多的扭矩時(shí)，就可能產(chǎn)生這種狀態(tài)?？刂破?5通過(guò)調(diào)整如由調(diào)整扭矩線152來(lái)指示的駕駛員請(qǐng)求扭矩線52來(lái)作出反應(yīng)，直到產(chǎn)生與底盤扭矩窗42相交的交點(diǎn)，該交點(diǎn)出現(xiàn)在橋扭矩操作點(diǎn)P₀處。

然而，如圖3所示的橋扭矩操作點(diǎn)P₀仍然不在由組件扭矩窗44界定的推進(jìn)系統(tǒng)組件的極限之內(nèi)。在這個(gè)示例中，橋扭矩操作點(diǎn)P₀通過(guò)控制器35沿調(diào)整后的駕駛員請(qǐng)求扭矩線152自動(dòng)切換，直到有與組件扭矩窗44相交的交點(diǎn)，該交點(diǎn)出現(xiàn)在圖3中的橋扭矩操作點(diǎn)P_X處。在點(diǎn)P_X處，使駕駛員請(qǐng)求扭矩盡可能滿足位于組件扭矩窗44的極限之內(nèi)。因此，在圖4的實(shí)例中，圖1的控制器35自動(dòng)減少對(duì)后驅(qū)動(dòng)橋17的扭矩源(例如，電機(jī)30)的扭矩命令，并增加對(duì)前驅(qū)動(dòng)橋15的扭矩命令，例如對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)20的扭矩命令，但只有一個(gè)產(chǎn)生新扭矩線的中間步驟。

圖5和6分別描述了示例性第三狀態(tài)60和第四狀態(tài)70，每個(gè)狀態(tài)給出了不同的控制如上所述的第二場(chǎng)景的方法，第二場(chǎng)景即是每個(gè)驅(qū)動(dòng)橋15和17的當(dāng)前扭矩能力不能完全確定。在這些示例中，底盤扭矩窗42自動(dòng)設(shè)置以包含原點(diǎn)，原點(diǎn)即是具有作用于驅(qū)動(dòng)橋15和17兩者的零扭矩。圖5表示以下情況，其中，控制器35被允許依據(jù)車輛10的配置和所選的驅(qū)動(dòng)模式違背底盤扭矩極限。例如，駕駛員請(qǐng)求可選擇“跟蹤”模式，該模式中，底盤扭矩窗42設(shè)置為硬極限。然后，控制器35挑選位于底盤扭矩窗42內(nèi)同時(shí)位于推進(jìn)系統(tǒng)組件扭矩窗44內(nèi)的操作點(diǎn)。

圖5中的橋扭矩操作點(diǎn)P₀位于組件扭矩窗44的容許極限之內(nèi)，但在底盤扭矩窗42之外。因此，控制器35選擇在扭矩窗42和44兩者之內(nèi)的新橋扭矩操作點(diǎn)P_X，這可能使得整個(gè)駕駛員請(qǐng)求扭矩線62向下移位，形成新的駕駛員請(qǐng)求扭矩線162。在圖5的示例中，控制器35增加對(duì)后驅(qū)動(dòng)橋17的扭矩命令，并減小對(duì)前驅(qū)動(dòng)橋15的扭矩命令。

圖6表示示例性狀態(tài)70，其中，再次基于所選的驅(qū)動(dòng)模式(箭頭S_M)使用圖1中所示的輸入裝置31，控制器35同樣始終將底盤扭矩窗42看作施加硬扭矩極限。控制器35可盡可能地保持如橋扭矩操作點(diǎn)P_X1所指示的駕駛員請(qǐng)求扭矩，或作為替代，可以分別在如由橋扭矩操作點(diǎn)P_X2所指示的前后橋扭矩T₁₇和T₁₅之間保持校準(zhǔn)的差異。或者，控制器35可保持如由橋扭矩操作點(diǎn)P_X3所指示的校準(zhǔn)的扭矩分配比。

因此，對(duì)于給定的落到底盤扭矩窗42的極限之外的橋扭矩操作點(diǎn)P₀以及給定的如圖1中所示的傳感器測(cè)量的車輛動(dòng)力輸入組，控制器35可自動(dòng)地將橋扭矩操作點(diǎn)P₀移位至給定的橋扭矩操作點(diǎn)P_X(如箭頭A所指示)，然后朝向如箭頭B所指示的組件扭矩窗44，使得扭矩線72的移位最終導(dǎo)致：調(diào)整扭矩線172與組件扭矩窗44的極限或邊界相交。橋扭矩操作點(diǎn)P₀的移位量取決于所選擇的驅(qū)動(dòng)模式，從而可以校準(zhǔn)用以執(zhí)行控制器35。對(duì)于所有的結(jié)果，最終的橋扭矩操作點(diǎn)P_X1、P_X2和P_X3位于扭矩窗42和44兩者的邊界之內(nèi)或之上。除了圖3-6中所述的那些狀態(tài)之外，其他狀態(tài)也可以在本發(fā)明的預(yù)期范圍內(nèi)預(yù)料到。

參照?qǐng)D7A和圖7B，對(duì)于驅(qū)動(dòng)橋15和17，方法100的示例性實(shí)施例由控制器35運(yùn)行，并且每個(gè)驅(qū)動(dòng)橋15和17都有如上所述的自己的容許扭矩范圍。啟動(dòng)之后(*)，例如，點(diǎn)火或接通事件之后，方法100開(kāi)始于步驟S102，其中，圖1的控制器35評(píng)估當(dāng)前的車輛系統(tǒng)狀態(tài)，包括對(duì)于特定的驅(qū)動(dòng)橋15或17，評(píng)估例如電子穩(wěn)定控制(ESC)系統(tǒng)是否激活或牽引控制系統(tǒng)(TCS)是否激活。如果這些狀態(tài)存在，方法100進(jìn)行至步驟S103。如果未檢測(cè)到車輛的狀態(tài)，方法100依替代方案進(jìn)行至步驟S104。

步驟S103包括確保被發(fā)現(xiàn)在步驟S102是激活的系統(tǒng)具有足夠用于其適當(dāng)運(yùn)行的扭矩范圍。例如，閾值扭矩范圍的底盤扭矩窗42可記錄在控制器35的存儲(chǔ)器(M)中，并可在步驟S103中使用。在這種控制動(dòng)作完成后，方法100重新恢復(fù)到步驟S102。

對(duì)于在步驟S102中評(píng)估的其他驅(qū)動(dòng)橋，執(zhí)行步驟S104。如果TCS系統(tǒng)對(duì)于在步驟S104中被評(píng)估的驅(qū)動(dòng)橋15或17的是激活的，則方法100進(jìn)行到步驟S105。否則，方法100進(jìn)行到步驟S106。

在步驟S104，最佳有效橋扭矩操作點(diǎn)設(shè)置為在駕駛員請(qǐng)求扭矩線上的一個(gè)點(diǎn)減去已經(jīng)傳遞至在步驟S102中評(píng)估的驅(qū)動(dòng)橋的實(shí)際橋扭矩。扭矩范圍在步驟S104中設(shè)置到足以實(shí)現(xiàn)最佳有效橋扭矩操作點(diǎn)的校準(zhǔn)范圍。步驟S104有效地確保：如果TCS系統(tǒng)只有在事先考慮的驅(qū)動(dòng)橋上是激活的，則控制器35嘗試滿足最佳有效橋扭矩操作點(diǎn)。方法100然后恢復(fù)到步驟S102。

步驟S106涉及動(dòng)態(tài)駕駛操縱的檢測(cè)。步驟S106包括：確定所需的橫擺率是否如經(jīng)由這些動(dòng)力學(xué)輸入(如，來(lái)自速度傳感器(N₁₇、N₁₈、N₁₄)的車輛10或驅(qū)動(dòng)輪14的速度、轉(zhuǎn)向角度(箭頭θ₂₁)、實(shí)際橫擺率(箭頭Y)、以及油門踏板位置(箭頭CC₂₅))所確定的那樣等于或超過(guò)校準(zhǔn)動(dòng)力學(xué)值，這樣反過(guò)來(lái)可以確定作為如本領(lǐng)域中所公知的輪胎摩擦系數(shù)和車輛10的速度的函數(shù)。如果是，則方法100進(jìn)行到步驟S107。否則，方法100進(jìn)行到步驟S108。

在步驟S107，在持續(xù)的動(dòng)態(tài)駕駛操縱期間，控制器35應(yīng)用相對(duì)較大的底盤扭矩窗42，例如，如圖2A中所示。方法100然后進(jìn)行到步驟S112。

在步驟S108，控制器35確定圖1的油門踏板25的油門踏板位置(箭頭CC₂₅)是否超過(guò)校準(zhǔn)閾值。如果是，則方法100進(jìn)行到步驟S107。否則，方法100進(jìn)行到步驟S110。

步驟S110包括應(yīng)用相對(duì)較小的底盤扭矩窗42，例如，如圖2B和圖2C中所示。底盤扭矩窗42的大小的調(diào)整確保底盤扭矩窗42在動(dòng)態(tài)駕駛操縱期間縮減。方法100進(jìn)行到步驟S112，如圖7A中(**)所示并且如圖7B中所詳細(xì)描述。

圖7B的步驟S112，其為圖7A的延續(xù)，涉及確定是否存在與車輛10行進(jìn)在其上的表面有關(guān)的驅(qū)動(dòng)橋15和17兩者之一的驅(qū)動(dòng)輪14的滑移閾量。如本領(lǐng)域中所公知，這種滑移可經(jīng)由速度傳感器S₁₄、S₁₇、和/或S₁₈確定。當(dāng)檢測(cè)到滑移閾量時(shí)，方法100進(jìn)行到步驟S113。否則，方法100進(jìn)行到步驟S114。

在步驟S113，控制器35確定受評(píng)估的橋的驅(qū)動(dòng)輪14相對(duì)于閾值發(fā)生滑移。結(jié)果是，控制器35確定需要限制最大容許橋扭矩，并經(jīng)由圖1中所示的扭矩控制信號(hào)(箭頭11)命令該動(dòng)作。

在步驟S114，控制器35確定在其他驅(qū)動(dòng)橋上的驅(qū)動(dòng)輪14是否正以比考慮之中的驅(qū)動(dòng)橋的驅(qū)動(dòng)輪14更高的速度發(fā)生滑移。如果是，則方法100進(jìn)行到步驟S115。否則，則方法100進(jìn)行到步驟S116。

步驟S115涉及：經(jīng)由控制器35的運(yùn)行確保較小滑移的橋15或17提供足夠的牽引力用于滿足駕駛員請(qǐng)求扭矩，該扭矩相對(duì)于底盤扭矩窗42的極限是接近可得到的。

在步驟S116，控制器35確定驅(qū)動(dòng)橋15或17兩者都不滑移，因此可以使用沿駕駛員請(qǐng)求扭矩線的任何點(diǎn)，例如，沿著在底盤扭矩窗42的邊界之內(nèi)的圖2A的扭矩線43。

步驟S118包括基于當(dāng)前的縱向和橫向的車輛動(dòng)力學(xué)特征以任何適當(dāng)?shù)姆绞皆O(shè)置底盤扭矩窗42，車輛動(dòng)力學(xué)特征由如圖1中所示的各種動(dòng)力學(xué)傳感器確定。方法100在步驟S118后完成，如由圖7B中的(***)所示。

因此，使用本文描述的方法100和動(dòng)力系10P旨在在較寬的可能驅(qū)動(dòng)狀態(tài)的范圍內(nèi)最佳地調(diào)整底盤扭矩窗42的大小或方向。結(jié)果是，使推進(jìn)系統(tǒng)組件的燃油經(jīng)濟(jì)性能夠在正常的駕駛操作期間優(yōu)化，同樣實(shí)現(xiàn)優(yōu)化的是：依據(jù)ESS 22的荷電狀態(tài)，驅(qū)動(dòng)橋15和17之間的扭矩分配的基于荷電狀態(tài)的自動(dòng)偏置。通過(guò)協(xié)調(diào)底盤扭矩窗42與組件扭矩窗44實(shí)現(xiàn)組件水平保護(hù)。鑒于本發(fā)明，這些和其他可能的優(yōu)勢(shì)對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員是可容易理解的。

盡管詳細(xì)描述了實(shí)施本發(fā)明的最佳實(shí)施方式，但那些熟悉與本發(fā)明相關(guān)的技術(shù)的人員可理解的是，用于實(shí)踐本發(fā)明的各種替代設(shè)計(jì)和實(shí)施例在所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。