本公開涉及用于穩(wěn)健的重型車輛運(yùn)動估計(jì)的方法和控制單元。所述方法特別地適于與貨物運(yùn)輸車輛（諸如卡車和半掛車）一起使用。然而，本發(fā)明還可以應(yīng)用于其他類型的重型車輛，例如，施工設(shè)備和采礦車輛以及轎車。

背景技術(shù)：

1、傳統(tǒng)上，重型車輛是使用基于加速踏板或制動踏板的位置生成并且通過控制器局域網(wǎng)（can）總線發(fā)送到運(yùn)動支持裝置（msd）（諸如行車制動器和推進(jìn)裝置）的扭矩請求信號來控制的。然而，通過替代地使用從中央車輛控制器發(fā)送到不同致動器的車輪滑移或車輪速度請求來控制致動器可以獲得優(yōu)勢。這使致動器控制更靠近車輪端，因此可以減少時(shí)延并更快更準(zhǔn)確地控制msd?；谲囕喕频膍sd控制方法特別適用于電池或燃料電池供電重型車輛的輪端電機(jī)，其中馬達(dá)車橋速度可以在高帶寬下得到精確控制。例如在wo?2017/215751?a1和wo?2021/144010?a1中討論了基于車輪滑移的車輛運(yùn)動管理（vmm）及其相關(guān)優(yōu)勢。

2、重型車輛的基于車輪滑移的控制依賴于對車輛對地速度和車輪的轉(zhuǎn)速的準(zhǔn)確了解，因?yàn)檫@兩個(gè)量共同確定了車輪滑移?？梢詮闹T如霍爾效應(yīng)傳感器或旋轉(zhuǎn)編碼器的傳感器可靠地獲得車輪的轉(zhuǎn)速。然而，至少在一些更具挑戰(zhàn)性的環(huán)境和工況下，諸如低摩擦工況、分離摩擦工況以及在涉及大車輪力的操縱期間，可能更難以以穩(wěn)健且經(jīng)濟(jì)高效的方式獲得車輛對地速度。

3、慣性測量單元（imu）提供有關(guān)加速度和旋轉(zhuǎn)的數(shù)據(jù)，可以對所述數(shù)據(jù)進(jìn)行積分以獲得有關(guān)車輛對地速度的信息。

4、us?2018/0178767?a1討論了基于imu和車輪速度傳感器的組合的車輛速度確定。

5、us?2015/0291178?a1描述了一種基于imu結(jié)合車輪速度傳感器和轉(zhuǎn)向角傳感器來估計(jì)車輛速度的系統(tǒng)。

6、us?5,173,860?a公開了一種建立車輛速度參考的方法，其中交替選擇車輛的后輪通過自由旋轉(zhuǎn)來建立車輛參考速度，以避免發(fā)生兩個(gè)后輪同時(shí)自由旋轉(zhuǎn)。

7、全球定位系統(tǒng)（gps）接收器通常能夠確定車輛對地速度，但衛(wèi)星系統(tǒng)在強(qiáng)多徑無線電傳播的環(huán)境中容易出錯，而且當(dāng)然需要清晰的天空視野才能操作，而這并不總是可行的。也可以使用相機(jī)系統(tǒng)，但這些系統(tǒng)成本高，并且在某些天氣條件下效果較差。

8、總而言之，一直需要可靠且經(jīng)濟(jì)有效的方法來確定適用于重型車輛（尤其是基于車輪滑移控制的重型車輛）的車輛對地速度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本公開的目的在于提供用于確定重型車輛的對地速度以及執(zhí)行重型車輛的車輛運(yùn)動管理的改進(jìn)方法。該目的是由用于重型車輛的車輛運(yùn)動管理（vmm）系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)的。所述系統(tǒng)包括至少一個(gè)車輪速度傳感器，所述至少一個(gè)車輪速度傳感器被配置為輸出指示所述車輛上的相應(yīng)車輪的轉(zhuǎn)速的車輪速度信號；以及至少一個(gè)imu，所述至少一個(gè)imu被配置為輸出指示所述車輛的加速度的imu信號。所述系統(tǒng)還包括運(yùn)動估計(jì)功能，所述運(yùn)動估計(jì)功能被配置為至少部分地基于車輪速度信號以及至少部分地基于imu信號估計(jì)包括車輛對地速度的車輛運(yùn)動狀態(tài)；以及msd協(xié)調(diào)功能，所述msd協(xié)調(diào)功能被配置為根據(jù)車輛運(yùn)動請求和估計(jì)的車輛運(yùn)動狀態(tài)協(xié)調(diào)重型車輛的多個(gè)msd的致動。所述運(yùn)動估計(jì)功能被布置為對估計(jì)的車輛運(yùn)動狀態(tài)中的誤差進(jìn)行建模，并且在建模的誤差不滿足接受標(biāo)準(zhǔn)的情況下向所述msd協(xié)調(diào)功能輸出自由滾動請求，并且所述msd協(xié)調(diào)功能被布置為響應(yīng)于從所述運(yùn)動估計(jì)功能接收到所述自由滾動請求而減小所述重型車輛的一個(gè)或多個(gè)車輪的車輪滑移設(shè)定點(diǎn)。這樣，盡管由于車輪滑移導(dǎo)致所述車輪速度傳感器信號與所述車輛對地速度不同，仍然可以保持對所述車輛對地速度的估計(jì)的準(zhǔn)確性。所述系統(tǒng)監(jiān)測狀態(tài)估計(jì)誤差，并在必要時(shí)選擇性地將一個(gè)或多個(gè)車輪置于滑移減小狀態(tài)，以獲得有關(guān)車輛對地速度的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。這意味著當(dāng)前車輪滑移的確定變得更加準(zhǔn)確，進(jìn)而意味著重型車輛的基于車輪滑移的控制變得更加高效。

2、根據(jù)一些方面，所述運(yùn)動估計(jì)功能被配置為基于所述車輪速度信號在相對于所述車輪滑移設(shè)定點(diǎn)的所述減小具有一定延遲的情況下估計(jì)車輛運(yùn)動狀態(tài)。這樣就考慮了瞬態(tài)效應(yīng)，否則可能會導(dǎo)致估計(jì)的車輛運(yùn)動狀態(tài)出現(xiàn)誤差。所述運(yùn)動估計(jì)功能還可以被配置為基于所述車輪速度信號將所述車輛運(yùn)動狀態(tài)估計(jì)為一定時(shí)間段內(nèi)所述車輪速度信號的極值。這樣，也可以避免瞬態(tài)，并增加車輪速度數(shù)據(jù)對于估計(jì)車輛對地速度的相關(guān)性。

3、所述運(yùn)動估計(jì)功能優(yōu)選地被布置為至少部分地通過將與所述imu信號相關(guān)聯(lián)的誤差建模為隨時(shí)間遞增的函數(shù)來對所述估計(jì)的車輛運(yùn)動狀態(tài)中的所述誤差進(jìn)行建模?？梢栽O(shè)想各種此類時(shí)間遞增函數(shù)。下面將給出一些示例。例如，仿射函數(shù)的線性可以表示不會帶來實(shí)質(zhì)性計(jì)算負(fù)擔(dān)的選項(xiàng)。

4、根據(jù)一些方面，所述運(yùn)動估計(jì)功能被布置為使所述估計(jì)的車輛運(yùn)動狀態(tài)在所述車輛上的所述車輪處施加扭矩的情況下主要基于所述imu信號，否則基于所述車輪速度信號。例如，這種選擇可以實(shí)施為兩種傳感器數(shù)據(jù)類型之間的加權(quán)，或者基于在任何給定時(shí)間點(diǎn)哪種類型被視為最可靠而進(jìn)行簡單的切換。因此，所述運(yùn)動估計(jì)功能還可被布置為基于所述車輪速度信號和所述imu信號的加權(quán)組合來估計(jì)車輛運(yùn)動狀態(tài)，其中所述加權(quán)組合的權(quán)重根據(jù)指示車輪滑移設(shè)定點(diǎn)和/或扭矩設(shè)定點(diǎn)的數(shù)據(jù)來配置。

5、所述msd協(xié)調(diào)功能可被配置為基于約束優(yōu)化問題的解來協(xié)調(diào)重型車輛的多個(gè)msd的致動，其中約束優(yōu)化問題的一個(gè)或多個(gè)約束被布置為根據(jù)是否已接收到所述自由滾動請求來進(jìn)行配置。這種類型的數(shù)學(xué)優(yōu)化允許vmm系統(tǒng)考慮車輪的選擇性和暫時(shí)性自由滾動，而不會在很大程度上影響車輛的整體運(yùn)動，因?yàn)榭梢允褂闷渌鹠sd致動器來補(bǔ)償一個(gè)或多個(gè)車輪的間歇性自由滾動。

6、所述msd協(xié)調(diào)功能優(yōu)選地被布置為將指示所述重型車輛上的車輪的車輪滑移設(shè)定點(diǎn)和/或扭矩設(shè)定點(diǎn)的數(shù)據(jù)輸出到所述運(yùn)動估計(jì)功能。這允許所述運(yùn)動估計(jì)功能基于指示車輪滑移設(shè)定點(diǎn)和/或扭矩設(shè)定點(diǎn)的所述數(shù)據(jù)來估計(jì)所述車輛運(yùn)動狀態(tài)。例如，可以使用所述數(shù)據(jù)來確定哪些車輪速度傳感器輸出可靠數(shù)據(jù)以及在確定車輛對地速度時(shí)應(yīng)避免使用哪些車輪速度傳感器。所述運(yùn)動估計(jì)功能還可以使用指示車輪滑移設(shè)定點(diǎn)和/或扭矩設(shè)定點(diǎn)的輸出數(shù)據(jù)來主動（即在車輪開始滑移或停止滑移之前）調(diào)整運(yùn)動估計(jì)，這是一個(gè)優(yōu)勢。

7、所述msd協(xié)調(diào)功能還可被布置為按一定序列減小所述重型車輛的所述一個(gè)或多個(gè)車輪的相應(yīng)車輪滑移設(shè)定點(diǎn)，其中所述序列中的每個(gè)車輪在預(yù)定的持續(xù)時(shí)間內(nèi)置于低滑移狀態(tài)。這樣就可以平衡自由滾動對車輛的影響，以減少對車輛運(yùn)動的整體影響。

8、本文還公開了與上文討論的優(yōu)勢相關(guān)聯(lián)的控制單元、車輛、計(jì)算機(jī)程序、計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。

9、通常，除非本文另外明確定義，否則在權(quán)利要求中使用的所有術(shù)語應(yīng)當(dāng)根據(jù)它們在本技術(shù)領(lǐng)域中的普通含義來解釋。所有提及的“一種/一個(gè)/所述元件、設(shè)備、組件、構(gòu)件、步驟等”將被開放性地解釋為是指所述元件、設(shè)備、組件、構(gòu)件、步驟等的至少一個(gè)實(shí)例，除非另外明確聲明。本文中所公開的任何方法的步驟不必按所公開的確切順序執(zhí)行，除非明確聲明。當(dāng)研究所附權(quán)利要求和以下描述時(shí)，本發(fā)明的其他特征和優(yōu)勢將變得顯而易見。技術(shù)人員意識到，可組合本發(fā)明的不同特征以形成除了下文所述的實(shí)施方案之外的實(shí)施方案，而此并不背離本發(fā)明的范疇。