用于在车辆的车轴之间重新分配转矩的转矩分配系统

技术领域

本公开涉及车辆转矩分配系统。

本节中提供的信息是出于大体呈现本公开的背景的目。在本节中描述的范围内，目前署名的发明人的研究，以及在提交时可能原本不属于现有技术的描述的方面，既不明示也不默示地被承认为针对本公开的现有技术。

背景技术

全轮驱动（AWD）车辆能够全时或按需向车辆的所有车轮提供动力。作为示例，AWD车辆可包括具有第一对车轮的前车轴和具有第二对车轮的后车轴。前车轴可由前电机驱动。后车轴可由内燃机驱动。电子控制单元（ECU）可控制经由前电动马达供应给前轮的动力和经由发动机供应给后轮的动力。

发明内容

本发明公开了一种车轴转矩分配系统，并且其包括存储器和控制模块。所述存储器被配置为存储转向角和用于将转矩分配到车辆的第一车轴和第二车轴的转角分配算法。所述控制模块被配置为执行所述转矩分配算法以：获得所述转向角；基于所述转向角，确定针对所述第一车轴和所述第二车轴请求的总横向力；基于所请求的总横向力，确定针对所述第一车轴请求的横向力和针对所述第二车轴请求的横向力，同时约束所述第一车轴和所述第二车轴之间的横向力分配，其中所述横向力分配的约束包括，基于车辆的轮胎的最大横向力容量，限制针对第一车轴请求的横向力和针对第二车轴请求的横向力；基于分别针对第一车轴和第二车轴请求的横向力，确定第一车轴和第二车轴的可用纵向容量；基于分别针对第一车轴和第二车轴请求的横向力来确定第一车轴和第二车轴的转矩容量；以及基于第一车轴和第二车轴的转矩容量来控制对第一车轴和第二车轴的转矩的分配。

在其他特征中，车轴转矩分配系统还包括：第一转矩源，所述第一转矩源被配置为向车辆的第一车轴供应转矩；以及第二转矩源，所述第二转矩源被配置为向车辆的第二车轴提供转矩。所述控制模块被配置为基于第一车轴和第二车轴的转矩容量来控制第一转矩源的转矩输出和第二转矩源的转矩输出。

在其他特征中，所述第一车轴是车辆的前车轴。所述第二车轴是车辆的后车轴。

在其他特征中，所述控制模块被配置为：基于车辆的转向角输入、第一车轴的滑移角、第二车轴的滑移角、纵向速度和轴距长度来确定所请求的横向加速度；以及基于所请求的横向加速度来确定所请求的总横向力。

在其他特征中，所述控制模块被配置为基于车辆的纵向加速度、车辆的横摆角速率和车辆的速度来确定纵向速度。

在其他特征中，所述控制模块被配置为确定第一车轴的横向力和第二车轴的横向力，使得实现车辆的总横摆力矩平衡。

在其他特征中，所述控制模块被配置为：基于针对第一车轴请求的横向力和第一车轴与车辆的重心之间的距离来确定第一乘积；基于针对第二车轴请求的横向力和第二车轴与车辆的重心之间的距离来确定第二乘积；以及基于以下的总和来确定针对第一车轴请求的横向力和针对第二车轴请求的横向力：（i）第一乘积与第二乘积之间的差，以及（ii）由于车辆的横摆力矩引起的车辆的重心处的转矩。

在其他特征中，所述控制模块被配置为在限制对第一车轴和第二车轴的横向力分配时，（i）将针对第一车轴请求的横向力限制到第一车轴的确定的最大横向力，以及（ii）将针对第二车轴请求的横向力限制到第二车轴的确定的最大横向力。

在其他特征中，所述控制模块被配置为：基于当前道路状况和第一法向轮胎力限制针对第一车轴请求的横向力；以及基于当前道路状况和第二法向轮胎力限制针对第二车轴请求的横向力。

在其他特征中，所述控制模块被配置为：基于第一纵向力来限制针对第一车轴请求的横向力；以及基于第二纵向力来限制针对第二车轴请求的横向力。

在其他特征中，所述控制模块被配置为：基于第一法向力和第一请求的横向力来确定第一车轴的可用纵向容量；以及基于第二法向力和第二请求的横向力来确定第二车轴的可用纵向容量。

在其他特征中，所述控制模块被配置为：基于第一车轴的纵向力和第一衰减率来生成第一车轴的第一轮胎容量；基于第二车轴的纵向力和第二衰减率来生成第二车轴的第二轮胎容量；基于第一轮胎容量来确定第一车轴的转矩容量；以及基于第二轮胎容量来确定第二车轴的转矩容量。

在其他特征中，所述控制模块被配置为：基于轮胎的有效滚动半径来确定第一车轴的转矩容量；以及基于针对第二车轴请求的横向力和轮胎的有效滚动半径来确定第二车轴的转矩容量。

在其他特征中，提供了一种将转矩分配到车辆的第一车轴和第二车轴的方法。所述方法包括：接收转向角；基于转向角，确定针对第一车轴和第二车轴请求的总横向力；以及基于所请求的总横向力，确定针对第一车轴请求的横向力和针对第二车轴请求的横向力，同时约束第一车轴和第二车轴之间的横向力分配。横向力分配的约束包括，基于车辆的轮胎的最大横向力容量，限制针对第一车轴请求的横向力和针对第二车轴请求的横向力。所述方法还包括：基于分别针对第一车轴和第二车轴请求的横向力，确定第一车轴和第二车轴的可用纵向容量；基于分别针对第一车轴和第二车轴请求的横向力来确定第一车轴和第二车轴的转矩容量；以及基于第一车轴和第二车轴的转矩容量来控制对第一车轴和第二车轴的转矩的分配。

在其他特征中，所述方法还包括：基于所述车辆的转向角、第一车轴的滑移角、第二车轴的滑移角、纵向速度和轴距长度来确定所请求的横向加速度；基于所请求的横向加速度来确定所请求的总横向力；以及基于车辆的纵向加速度、车辆的横摆角速率和车辆的速度来确定纵向速度。

在其他特征中，所述方法还包括：确定第一车轴的横向力和第二车轴的横向力，使得实现车辆的总横摆力矩平衡；基于针对第一车轴请求的横向力和第一车轴与车辆的重心之间的距离来确定第一乘积；基于针对第二车轴请求的横向力和第二车轴与车辆的重心之间的距离来确定第二乘积；以及基于以下的总和来确定针对第一车轴请求的横向力和针对第二车轴请求的横向力：（i）第一乘积与第二乘积之间的差，以及（ii）由于车辆的横摆力矩引起的车辆的重心处的转矩。

在其他特征中，所述方法还包括：在限制对第一车轴和第二车轴的横向力分配时，（i）将针对第一车轴请求的横向力限制到第一车轴的确定的最大横向力，以及（ii）将针对第二车轴请求的横向力限制到第二车轴的确定的最大横向力。

在其他特征中，所述方法还包括：基于当前道路状况、第一法向轮胎力和第一纵向力来限制针对第一车轴请求的横向力；基于当前道路状况、第二法向轮胎力和第二纵向力来限制针对第二车轴请求的横向力；基于第一法向力和第一请求的横向力来确定第一车轴的可用纵向容量；以及基于第二法向力和第二请求的横向力来确定第二车轴的可用纵向容量。

在其他特征中，方法还包括：基于第一车轴的纵向力和第一衰减率来生成第一车轴的第一轮胎容量；基于第二车轴的纵向力和第二衰减率来生成第二车轴的第二轮胎容量；基于第一轮胎容量来确定第一车轴的转矩容量；以及基于第二轮胎容量来确定第二车轴的转矩容量。

在其他特征中，所述方法还包括：基于轮胎的有效滚动半径来确定第一车轴的转矩容量；以及基于针对第二车轴请求的横向力和轮胎的有效滚动半径来确定第二车轴的转矩容量。

本发明提供以下技术方案：

1. 一种车轴转矩分配系统，包括：

存储器，所述存储器被配置为存储转向角和用于将转矩分配到车辆的第一车轴和第二车轴的转角分配算法；以及

控制模块，所述控制模块被配置为执行所述转矩分配算法以：

获得所述转向角，

基于所述转向角，确定针对所述第一车轴和所述第二车轴请求的总横向力，

基于所请求的总横向力，确定针对所述第一车轴请求的横向力和针对所述第二车轴请求的横向力，同时约束所述第一车轴和所述第二车轴之间的横向力分配，其中所述横向力分配的约束包括，基于所述车辆的轮胎的最大横向力容量来限制针对所述第一车轴请求的所述横向力和针对所述第二车轴请求的所述横向力，

基于分别针对所述第一车轴和所述第二车轴请求的横向力，确定所述第一车轴和所述第二车轴的可用纵向容量，

基于分别针对所述第一车轴和所述第二车轴请求的横向力来确定所述第一车轴和所述第二车轴的转矩容量，以及

基于所述第一车轴和所述第二车轴的所述转矩容量来控制对所述第一车轴和所述第二车轴的转矩的分配。

2. 根据方案1所述的车轴转矩分配系统，还包括：

第一转矩源，所述第一转矩源被配置为向所述车辆的所述第一车轴供应转矩；以及

第二转矩源，所述第二转矩源被配置为向所述车辆的所述第二车轴提供转矩，

其中所述控制模块被配置为基于所述第一车轴和所述第二车轴的所述转矩容量来控制所述第一转矩源的转矩输出和所述第二转矩源的转矩输出。

3. 根据方案1所述的车轴转矩分配系统，其中：

所述第一车轴是所述车辆的前车轴；并且

所述第二车轴是所述车辆的后车轴。

4. 根据方案1所述的车轴转矩分配系统，其中所述控制模块被配置为：

基于所述车辆的转向角输入、所述第一车轴的滑移角、所述第二车轴的滑移角、纵向速度和轴距长度来确定所请求的横向加速度；以及

基于所请求的横向加速度来确定所请求的总横向力。

5. 根据方案4所述的车轴转矩分配系统，其中所述控制模块被配置为基于所述车辆的纵向加速度、所述车辆的横摆角速率和所述车辆的速度来确定所述纵向速度。

6. 根据方案1所述的车轴转矩分配系统，其中所述控制模块被配置为确定所述第一车轴的所述横向力和所述第二车轴的所述横向力，使得实现所述车辆的总横摆力矩平衡。

7. 根据方案6所述的车轴转矩分配系统，其中所述控制模块被配置为：

基于针对所述第一车轴请求的横向力和所述第一车轴与所述车辆的重心之间的距离来确定第一乘积；

基于针对所述第二车轴请求的横向力和所述第二车轴与所述车辆的所述重心之间的距离来确定第二乘积；以及

基于以下的总和来确定针对所述第一车轴请求的所述横向力和针对所述第二车轴请求的所述横向力：（i）所述第一乘积与所述第二乘积之间的差，以及（ii）由于所述车辆的横摆力矩引起的所述车辆的所述重心处的转矩。

8. 根据方案1所述的车轴转矩分配系统，其中所述控制模块被配置为在限制对所述第一车轴和所述第二车轴的横向力分配时，（i）将针对所述第一车轴请求的所述横向力限制到所述第一车轴的确定的最大横向力，以及（ii）将针对所述第二车轴请求的所述横向力限制到所述第二车轴的确定的最大横向力。

9. 根据方案8所述的车轴转矩分配系统，其中所述控制模块被配置为：

基于当前道路状况和第一法向轮胎力限制针对所述第一车轴请求的所述横向力；以及

基于所述当前道路状况和第二法向轮胎力限制针对所述第二车轴请求的所述横向力。

10. 根据方案8所述的车轴转矩分配系统，其中所述控制模块被配置为：

基于第一纵向力来限制针对所述第一车轴请求的所述横向力；以及

基于第二纵向力来限制针对所述第二车轴请求的所述横向力。

11. 根据方案8所述的车轴转矩分配系统，其中所述控制模块被配置为：

基于第一法向力和所述第一请求的横向力来确定所述第一车轴的所述可用纵向容量；以及

基于第二法向力和所述第二请求的横向力来确定所述第二车轴的所述可用纵向容量。

12. 根据方案1所述的车轴转矩分配系统，其中所述控制模块被配置为：

基于所述第一车轴的纵向力和第一衰减率来生成所述第一车轴的第一轮胎容量；

基于所述第二车轴的纵向力和第二衰减率来生成所述第二车轴的第二轮胎容量；

基于所述第一轮胎容量来确定所述第一车轴的转矩容量；以及

基于所述第二轮胎容量来确定所述第二车轴的转矩容量。

13. 根据方案1所述的车轴转矩分配系统，其中所述控制模块被配置为：

基于轮胎的有效滚动半径来确定所述第一车轴的所述转矩容量；以及

基于针对所述第二车轴请求的所述横向力和所述轮胎的所述有效滚动半径来确定所述第二车轴的所述转矩容量。

14. 一种将转矩分配到车辆的第一车轴和第二车轴的方法，所述方法包括：

接收转向角；

基于所述转向角，确定针对所述第一车轴和所述第二车轴请求的总横向力；

基于所请求的总横向力，确定针对所述第一车轴请求的横向力和针对所述第二车轴请求的横向力，同时约束所述第一车轴和所述第二车轴之间的横向力分配，其中所述横向力分配的约束包括，基于所述车辆的轮胎的最大横向力容量来限制针对所述第一车轴请求的所述横向力和针对所述第二车轴请求的所述横向力；

基于分别针对所述第一车轴和所述第二车轴请求的所述横向力，确定所述第一车轴和所述第二车轴的可用纵向容量；

基于分别针对所述第一车轴和所述第二车轴请求的所述横向力来确定所述第一车轴和所述第二车轴的转矩容量；以及

基于所述第一车轴和所述第二车轴的所述转矩容量来控制对所述第一车轴和所述第二车轴的转矩的分配。

15. 根据方案14所述的方法，还包括：

基于所述车辆的所述转向角、所述第一车轴的滑移角、所述第二车轴的滑移角、纵向速度和轴距长度来确定所请求的横向加速度；

基于所请求的横向加速度来确定所请求的总横向力；以及

基于所述车辆的纵向加速度、所述车辆的横摆角速率和所述车辆的速度来确定所述纵向速度。

16. 根据方案14所述的方法，还包括：

确定所述第一车轴的所述横向力和所述第二车轴的所述横向力，使得实现所述车辆的总横摆力矩平衡；

基于针对所述第一车轴请求的横向力和所述第一车轴与所述车辆的重心之间的距离来确定第一乘积；

基于针对所述第二车轴请求的横向力和所述第二车轴与所述车辆的所述重心之间的距离来确定第二乘积；以及

基于以下的总和来确定针对所述第一车轴请求的所述横向力和针对所述第二车轴请求的所述横向力：（i）所述第一乘积与所述第二乘积之间的差，以及（ii）由于所述车辆的横摆力矩引起的所述车辆的所述重心处的转矩。

17. 根据方案14所述的方法，还包括：在限制对所述第一车轴和所述第二车轴的横向力分配时，（i）将针对所述第一车轴请求的所述横向力限制到所述第一车轴的确定的最大横向力，以及（ii）将针对所述第二车轴请求的所述横向力限制到所述第二车轴的确定的最大横向力。

18. 根据方案14所述的方法，还包括：

基于当前道路状况、第一法向轮胎力和第一纵向力来限制针对所述第一车轴请求的所述横向力；

基于所述当前道路状况、第二法向轮胎力和第二纵向力来限制针对所述第二车轴请求的所述横向力；

基于第一法向力和所述第一请求的横向力来确定所述第一车轴的所述可用纵向容量；以及

基于第二法向力和所述第二请求的横向力来确定所述第二车轴的所述可用纵向容量。

19. 根据方案14所述的方法，还包括：

基于所述第一车轴的纵向力和第一衰减率来生成所述第一车轴的第一轮胎容量；

基于所述第二车轴的纵向力和第二衰减率来生成所述第二车轴的第二轮胎容量；

基于所述第一轮胎容量来确定所述第一车轴的转矩容量；以及

基于所述第二轮胎容量来确定所述第二车轴的转矩容量。

20. 根据方案14所述的方法，还包括：

基于轮胎的有效滚动半径来确定所述第一车轴的所述转矩容量；以及

基于针对所述第二车轴请求的所述横向力和所述轮胎的所述有效滚动半径来确定所述第二车轴的所述转矩容量。

从详细描述、权利要求和附图中，本公开的可应用性的另外领域将变得显而易见。详细描述和特定示例仅旨在用于说明目的，并且不意图于限制本公开的范围。

附图说明

根据详细描述和附图将更全面地理解本公开，其中：

图1示出了根据本公开的示例性轮胎容量曲线图；

图2示出了根据本公开的车轴转矩重新分配系统的示例的一部分；

图3示出了根据本公开的车轴转矩重新分配系统；

图4示出了根据本公开的用于全轮驱动车辆的示例性车轴转矩重新分配方法；以及

图5示出了根据本公开的用于后轮偏置的全轮驱动具体实施的示例车轴转矩重新分配方法。

在附图中，附图标号可重复用于指示类似和/或相同的元件。

具体实施方式

由于多种不确定性，实现最佳车辆横向性能是挑战性的（尤其是在极限操纵场景下）。示例极限操纵场景包括在高速转弯期间失去牵引力之前，或在制动导致车辆的车轮“锁住”并发生打滑情况时，车辆在到道路的附着力（或牵引力）极限处操作。例如，当获得冲突和/或不准确的传感器数据和/或其他收集的环境信息时，可能会出现不确定性。因此，道路和/或操作环境的真实当前状况可能无法确定。

在一些情况下，诸如在高性能驾驶期间，控制系统可能试图在对应车辆转弯时维持最大量的横向加速度。在硬转弯机动操作期间，最大可能横向加速度的目标在于实现更急的转弯和更高的转弯离开速度。将转矩分配到车辆的车轴和车轮的方式影响横向运动。例如，分配在前车轴上的过多转矩使得前车轴饱和，导致车辆转向不足并且遵循目标路径的径向向外的路径行驶。如果过多转矩被分配到后车轴，则后车轴饱和，这导致车辆转向过度并且遵循目标路径的径向向内的路径行驶。此外，当车轴饱和时，横向力（或牵引力）容量减少到发生打滑状况的点。

本文公开的示例包括将转矩分配到车辆的前车轴和后车轴以在转弯期间使横向力最大化以获得最大横向轮胎抓地力（或牵引力）。示例适用于其中生成的转矩被分路并分配到前车轴和后车轴的具体实施，以及其中转矩被独立控制并分配到车辆的每个车轮的具体实施。基于驾驶员转矩请求来确定输出转矩的量。所请求的驾驶员转矩的量可基于加速器踏板的位置来确定。输出转矩然后被分配到车辆的车轴和车轮，同时最大化由车辆的轮胎所经历的横向力。

图1示出了示例轮胎容量曲线图，该曲线图图示出对于特定车辆和操作环境的纵向轮胎力f

传统上，监测实际横向力并且将轮胎力保持在与轮胎容量曲线图相关联的容量极限内，使得不满足（或忽略）驾驶员的任何附加转矩请求。虽然实际横向力被监测，但横向力不一定被最大化。换句话说，在某些状况下，可生成附加横向力。

本文所述的示例包括监测车辆行为和驾驶员请求的输出转矩，以便能够提供附加的横向加速度并进一步最大化横向力。控制车辆的纵向性能以使横向力最大化。作为示例，如果车轴中的第一个（前车轴或后车轴）已饱和（即，更多转矩被请求和/或提供给车轴，则存在对于该车轴可用的轮胎容量），则检查另一车轴的可用横向力容量。如果另一车轴具有可用的横向力容量，则输出转矩被分配（或重新分配）到另一个车轴以使第一车轴不饱和或使两个车轴饱和。两个车轴都变得饱和的点是最大横向力和最大横向抓地力出现时的点。

在控制输出转矩的分配或重新分配时，可基于对应轮胎容量曲线图来限制纵向力和横向力以便不损失转弯和/或制动性能。转矩分配和重新分配可包括平衡前车轴和后车轴之间的转矩以提供最佳转矩分路用于：（i）实现由驾驶员请求的输出转矩和/或横向加速度，和/或（ii）实现最大量的横向加速度。这可提供车辆能够提供的横向加速度。这可包括控制前后转矩分配并且可包括控制左右差动转矩分配。提供转矩移位以便在考虑可用横摆运动能力的情况下最大化抓地力。

这些示例适用于不满足转矩请求的情况，以及当满足超过轮胎容量极限的转矩请求时的情况。作为一个示例，卡车的驾驶员可能请求比适合于对应轮胎容量曲线图的更多输出转矩，控制系统可能忽略（或不遵守）所请求的附加输出转矩。作为另一个示例，在性能车辆（或跑车）中，驾驶员可能想要有意地使车辆漂移。因此，驾驶员可请求附加的输出转矩，这使车轴饱和并且致使横向力超过轮胎容量。可提供该附加输出转矩以允许驾驶员使车辆漂移。车辆在漂移状况期间横向滑动。

在缺乏道路状况的真实估计的情况下，所公开的示例说明实时轮胎容量以最大化横向力和/或提供适当量的横向力。道路状况是指道路是否干燥、潮湿、结冰等。示例是为转矩重新分配设计的，并且因此适用于不同的传动系配置。示例可应用于具有不同推进系统配置的车辆，诸如包括用于向车辆的每个车轴的车轮提供转矩的一个或多个电动马达的全电动车辆。示例也适用于混合动力车辆，其中一个车轴从一个或多个电动马达接收转矩，并且另一个车轴从发动机接收转矩。示例进一步适用于将输出转矩提供给车辆的前车轴和后车轴的其他推进系统。示例因此适用于全轮驱动（AWD）车辆。

示例重新分配驾驶员的转矩请求，从而增强AWD车辆的横向性能并且帮助驾驶员实现和维持峰值横向抓地力。示例（i）例如通过监测方向盘角度来确定所请求的驾驶员的横向加速度，（ii）说明实时轮胎容量估计以更新和控制所采取的行动，（iii）与直接横摆控制致动器（例如，电动马达或车辆的发动机）协调，以及（iv）支持AWD传动系。可在车辆的每个车轮处提供直接横摆控制，或者可提供差动动力控制，其中每个车轴的左车轮和右车轮被联接但接收不同量的转矩。

示例包括用于重新分配车轴转矩以最大化车辆的横向性能的算法，该算法对道路状况的变化具有鲁棒性并且适用于所有AWD传动系配置。算法被设计为帮助驾驶员在转弯的所有阶段实现转矩分配的最佳平衡。各阶段是指转弯的进入、中间转弯和离开部分。算法对于从中间转弯到转弯离开的过渡阶段（也称为“开节气门阶段”）的车辆行为具有实质性的积极影响以将车辆维持在目标路径上。这包括防止和/或减小不足转向的可能性，帮助车辆的旋转，为过度转向提供动力，减小过度转向的可能性，和/或最大化脱离转弯的离开速度。算法包括连续监测车辆状态和驾驶员输入，并且根据需要重新分配车轴转矩。例如，当车辆的后车轴饱和时，将转矩传送到前车轴可帮助使车辆从摆尾行驶状况中恢复。作为另一个示例，当前车轴饱和时，将转矩传送到后车轴可帮助使车辆从不足转向状况中恢复。作为另一个示例，除上述推进系统外，算法还适用于包括三个电动马达的车辆；一个用于驱动前车轴，两个用于驱动后车轴。算法提供了改善的车辆稳定性和驾驶员体验。

图2示出了车辆的车轴转矩重新分配系统的一部分200。车轴转矩重新分配系统（也称为车轴转矩分配系统）包括控制模块202、多个转矩源204、205、前车轴206、后车轴208、209、用户输入设备210和转向设备（例如，方向盘）212。控制模块202基于由驾驶员经由用户输入设备210（例如，加速器踏板）提供的转矩请求和转向角（例如，方向盘的角度）来控制输出转矩到车轴206、208的分配和重新分配。输出转矩的分配由虚线216表示，并且来自用户输入设备210和转向设备212的输入由箭头217、218表示。控制模块202可实现本文公开的算法。

转矩源204、205可包括电动马达、发动机和/或其他转矩源（或旋转能动力源）。在图2所示的示例中，转矩源204是电动马达并且转矩源205是后发动机。后发动机经由包括齿轮222的差动分动箱220和差速器224连接到后车轴208。车轴206、208、209连接到轮胎230并驱动轮胎。

图3示出了车辆302的车轴转矩重新分配系统300。车轴转矩重新分配系统300可类似于图2的车轴转矩重新分配系统来操作和/或配置。车轴转矩重新分配系统300可包括底盘控制模块304、诸如一个或多个电动马达306和一个或多个发动机（示出了一个发动机308）的转矩源、车辆传感器310和存储器312。底盘控制模块304可控制经由转矩源到车辆302的车轴的输出转矩的分配和重新分配。底盘控制模块304可控制包括电动马达306和发动机308的推进系统313的操作。

传感器310可包括转向传感器320（例如，方向盘传感器）、车辆速度传感器322、加速度计324、加速器踏板传感器326、横摆角速率传感器328和其他传感器330。底盘控制模块304基于传感器310的输出来控制转矩源。

存储器312可存储车辆状态340、轮胎力342、驾驶员输入344、致动器约束346以及其他参数和数据348。车辆状态340可包括纵向力、横向力和垂直力

车辆302还可包括车身控制模块（BCM）360、远程信息处理模块362、制动系统363、导航系统364、信息娱乐系统366、空调系统370、其他致动器372、其他设备374以及其他车辆系统和模块376。模块和系统304、360、362、364、366、370、376可经由控制器局域网（CAN）总线378彼此通信。可包括电源380，并且该电源为BCM 360和其他系统、模块、设备和/或部件供电。电源380可包括一个或多个电池和/或其他电源。

远程信息处理模块362可包括收发器382和远程信息处理控制模块384。BCM 360可控制模块和系统362、363、364、366、370、376和其他致动器、设备和系统（例如，致动器372和设备374）。该控制可基于来自传感器310的数据。

图4示出了包括执行上述算法的示例车轴转矩重新分配方法。该算法适用于极限操纵情况和非极限操纵情况。在轮胎容量极限下的驾驶是极限操纵情况的示例。轮胎容量和车辆横向抓地力被说明以将适当水平的转矩分配到每个车轴。方法的操作可由控制模块重复地执行，诸如图3的底盘控制模块304、图2的控制模块202或其他控制模块中的一者。控制模块能够无缝地从次极限操纵过渡到极限操纵情况，然后过渡到极限操纵之外（例如，在有目的的漂移情况下）。

方法可在400处开始。在402处，控制模块诸如经由传感器310和/或类似传感器收集传感器数据和驾驶员输入。

在404处，控制模块确定车辆状态、轮胎力和致动器约束，诸如上文所述。轮胎力可包括纵向、横向和垂直（或法向）轮胎力。致动器约束可包括每个致动器能够生成的最大转矩水平。在406处，执行车轴转矩重新分配过程，其包括多步算法以确定将由转矩源提供给车辆的前车轴和后车轴的输出转矩。

在406A处，控制模块确定驾驶员请求的横向力

驾驶员请求的横向力

横向力可使用等式2来确定，其中m是车辆的质量。等式2可表示应如何分配纵向力以在每个车轴处生成特定横向力容量，以提供所请求的横向加速度。等式2是基于牛顿第二定律并且提供前车轴和后车轴的总横向力。

当确定是否承兑转矩请求时，控制模块可说明转矩源（或致动器）的最大转矩能力极限。例如，当电机不能够生成特定量的转矩时，可能不会承兑转矩请求。

在406B处，控制模块确定受约束的横向力分配的总横向力。获得总横向力。总横向力分配在前车轴和后车轴之间以实现最大的转弯性能。在转弯时，实现最佳横向力分配是实现最大量的横向抓地力所需的。车辆重心（CG）处的不平衡横向力可致使车辆易受不稳定（例如，不足转向或过度转向行为）的影响。在406B，控制模块分配横向力，使得可实现车辆的总横摆力矩平衡。横摆力矩平衡可由等式3定义，其中

在传动系中存在直接横摆控制执行器的情况下，外部力矩在Δ

除了在前车轴和后车轴之间适当分配横向力以接近最佳横向力分配，控制模块还说明了车辆轮胎上的横向力的物理极限。对于驾驶员要求过大的横向力（即，高于轮胎的剩余容量）的情况尤其如此。每个车轴的最大可用横向力

左前轮胎的最大横向力等于

在最大抓地力下，所有轮胎容量可彼此相等。当针对轮胎达到最大容量时，最大容量可彼此相等。在将转矩分配给车轴时，控制模块说明轮胎容量和车辆横向抓地力。每个车轴的轮胎容量或横向力容量是左右轮胎的横向力容量的组合。控制模块可在轮胎容量极限下行驶。当在纵向方向和横向方向上接近轮胎容量极限时，会发生极限操纵情况。所公开的算法在接近轮胎容量极限和/或在轮胎容量极限下操作时适用，并且能够无缝地从次极限过渡到极限操纵，并且超越到例如漂移情况。

在406C处，控制模块通过实时校正确定车轴转矩容量。在AWD控制系统中，控制变量为前车轴转矩和后车轴转矩。因此，控制模块不能够直接影响车轴上的横向力。因此，控制模块说明车轴转矩（纵向力）和横向力之间的关系并且基于该关系执行以下操作。轮胎的纵向力和横向力之间的关系可使用轮胎摩擦椭圆曲线图来定义，诸如图1所示的曲线图。图1示出了力曲线405的两个点P1和P2。根据这种关系，对于给定道路状况

转矩可经由电动马达、发动机和/或其他转矩源独立地分配给每个车轮。如果纵向轮胎力相同，则可为每个车轴确定最大纵向容量而不是为每个车轮确定转矩输出。如果确定了每个车轴的最大容量并且确定了用于维持最大抓地力的横向力，则每个轮胎的纵向力可由控制模块确定。

基于操作406A和406B以及轮胎的纵向力和横向力之间的上述关系，可通过预定义相应车轴的纵向容量来实现最佳横向力分配。如果车轴转矩被重新分配以使得车轴维持在定义的纵向容量

等式10和11提供可传送到每个车轴以维持最大抓地力状况的最大纵向力。与转矩请求相关联的任何横向力请求（低于由等式10和11提供的最大力值）提供足够的轮胎容量以便不必处于最大抓地力状态。

纵向力容量

在确定校正估计值之后，控制模块可使用等式14-15来确定每个车轴的转矩容量，其中

关于等式12-13，控制模块说明实际力，并且关于等式14-15中，控制模块检查是否已经达到最大转矩容量水平。每个车轴的轮胎容量或横向力容量是左侧和右侧的横向力容量的组合。如果纵向轮胎力相同，则可确定每个车轴的最大纵向容量而不是确定每个轮胎的轮胎容量。在已知每个车轴的最大容量以及已知用于维持最大抓地力的横向力的情况下，可确定每个车轮处的纵向轮胎容量力。

在406D，控制模块基于车辆的传动系配置来执行车轴转矩重新分配。

作为第一前轮驱动（FWD）偏置AWD示例，车轴转矩可被传送到车辆的前车轴，直到达到最大纵向容量。附加的（或额外的）转矩然后被传送到后车轴。FWD车辆可以是例如4门乘用车或其他车辆。提供给前车轴和后车轴的转矩可由等式16-17表示并且然后由等式18-19表示。

作为第二50-50分路偏置AWD示例，车轴转矩在前车轴和后车轴之间被50-50分路，直到其中一个车轴达到最大纵向容量。附加的（或附加的）转矩然后被传送到车轴中的另一个。50-50分路的车辆可以是例如卡车或其他车辆。提供给前车轴和后车轴的转矩可由等式20-21表示并且然后由等式22-23表示。提供给前车轴和后车轴的转矩之间的最大差可能基于转弯或制动。

作为第三RWD偏置AWD示例，车轴转矩被传送到后车轴，直到达到最大纵向容量。附加的（或额外的）转矩然后被传送到前车轴。RWD车辆可以是跑车或其他车辆。提供给前车轴和后车轴的转矩可由等式24-25表示并且然后由等式26-27表示。

至少对于上述三个示例，可使用等式28-29提供给前车轴和后车轴的指令转矩，其中

提供以上示例以说明方法的适应性。方法适用于所有AWD传动系结构。尽管适用于AWD车辆，但在任何时刻，转矩都可应用于一个车轴（例如，前车轴或后车轴）并且不应用于另一个车轴（例如，前车轴和后车轴中的另一个）。

当提供总转矩请求时，控制模块可取决于底盘的配置开始向车轴分配转矩。例如，如果车辆是后轮驱动，则控制模块可通过确定后车轴能够操纵以确保不违反横向最大抓地力条件的最大纵向力而开始。当针对后车轴已经达到最大横向抓地力（或最大横向力）时，转矩被提供给前车轴，直到针对前车轴达到极限。当两个车轴都处于最大横向力时，则已经达到车辆的最大抓地力状况。例如，如果这是4门轿车，则可以不承兑超过该点的任何转矩请求。然而，如果这是性能（例如，运动型）汽车并且驾驶员打算引起漂移状况，则控制模块可确定车轴中的哪一者提供所请求的附加转矩。

图5示出了用于后轮偏置的全轮驱动具体实施的车轴转矩重新分配方法。尽管以下示例操作主要关于RWD偏置的AWD车辆进行描述，但这些操作可适用于其他AWD车辆，包括50-50分路偏置和FWD偏置的AWD车辆。可针对这些其他AWD车辆中的每一者执行和/或修改类似操作。可重复地执行操作。操作由虚线501分开。操作502、504、516、518、520、522、524、526与转矩重新分配控制相关联。操作506、508、510、512、514与用于调整前车轴和后车轴的纵向力容量的实时校正控制相关联。以下操作可由控制模块执行，诸如图2的底盘控制模块202或图3的底盘控制模块304中的一者。

方法可在500处开始。在502处，控制模块基于驾驶员请求的横向加速度和横摆力矩平衡来确定横向加速力。操作502对应于图4的操作406A和406B。在504处，控制模块基于轮胎模型和法向力估计来确定车轴转矩容量。在506处，控制模块估计前车轴和后车轴饱和水平。操作504和516对应于图4的操作406C。

在508处，控制模块确定前车轴是否饱和。如果为真，则执行操作510，否则可执行操作506。以下操作510和514是应用上述衰减率的示例。在510处，控制模块使前车轴纵向容量倾斜下降。在512处，控制模块确定后车轴是否饱和。如果为真，则执行操作514，否则可执行操作506。在514处，控制模块使后车轴纵向容量倾斜下降。

在516处，控制模块基于预测和校正的纵向容量的最小值来确定车轴转矩容量。在518处，控制模块确定驾驶员转矩请求是否小于或等于后车轴的转矩容量。如果为真，则执行操作520，否则执行操作522。在520处，控制模块将转矩转移到后车轴。

在522处，控制模块确定驾驶员转矩请求是否小于或等于前车轴的转矩容量。如果为真，则执行操作524，否则执行操作526。在524处，当提供给后车轴的转矩处于极限时，控制模块将剩余的转矩转移到前车轴。在526处，当提供给前车轴的转矩处于极限时，控制模块将剩余的转矩转移到后车轴以满足驾驶员请求的转矩。控制模块可在执行操作520、524、526之后返回操作502。操作518、520、522、524、526对应于图4的操作406D。

上述算法涉及满足轮胎载荷容量。这不同于对车辆响应（诸如横摆角速率和横向速度）做出响应。所公开的示例提供了改进的车辆横向性能，特别是在极限操纵场景中，考虑到诸如对道路状况的真实了解的多种不确定性，这可能是具有挑战性的。在一个实施例中并且为了最大化拐弯中的可持续横向加速度，完全利用了可用的轮胎容量。在硬转弯机动操作下，期望最大的可能横向加速度以实现更急的转弯和更高的转弯离开速度。示例提供了转矩分路算法以便将转矩分配到前车轴和后车轴，从而实现最大横向抓地力以用于极限操纵，同时提高驾驶质量。约束调整是基于轮胎容量来进行。提供转矩分配以用于次极限机动操作、极限机动操作和超出极限机动操作。在说明路面和轮胎变化中的影响并且关于轮胎力准确度控制系统操作的鲁棒性时，提供所述的转矩分配。

前述描述在本质上仅是说明性的，并且绝不旨在限制本公开、其应用或用途。本公开的广泛教导可以各种形式实现。因此，尽管本公开包括特定示例，但本公开的真实范围不应如此限制，因为在研究附图、说明书和所附权利要求时，其他修改将变得显而易见。应当理解，在不改变本公开的原理的情况下，可以不同的顺序（或同时）执行方法中的一个或多个步骤。此外，尽管实施例中的每一个在上面被描述为具有某些特征，但关于本公开的任何实施例描述的那些特征中的任何一个或多个特征可在任何其他实施例中实现和/或与任何其他实施例的特征组合，即使该组合没有明确描述。换句话说，所描述的实施例不是互斥的，并且一个或多个实施例彼此的置换仍在本公开的范围内。

使用各种术语来描述元件之间（例如，模块、电路元件、半导体层等之间）的空间和功能关系，这些术语包括“连接”、“接合”、“联接”、“邻近”、“旁边”、“在……上面”、“高于”、“下低于”和“布置”。除非明确描述为“直接”，否则当在上述公开中描述第一和第二元件之间的关系时，该关系可以是在第一元件和第二元件之间没有其他介入元件的直接关系，但也可以是其中在第一元件和第二元件之间（空间上或功能上）存在一个或多个介入元件的间接关系。如本文所使用的，短语A、B和C中的至少一者应被解释为意味着使用非排他逻辑“或”的逻辑（A或B或C），而不应被解释为意味着“A中的至少一者、B中的至少一者和C中的至少一者”。

在这些图中，箭头的方向（如箭头部所指示）通常表明了图中感兴趣的信息（诸如数据或指令）的流动。例如，当元件A和元件B交换各种信息但从元件A传输到元件B的信息与图示相关时，箭头可从元件A指向元件B。这个单向箭头并不意味着没有其他信息从元件B传输到元件A。此外，对于从元件A发送到元件B的信息，元件B可向元件A发送对该信息的请求或该信息的接收确认。

在本申请中，包括下面的定义，术语“模块”或术语“控制器”可用术语“电路”替换。术语“模块”可指以下部件、作为以下部件的一部分或包括以下部件：专用集成电路（ASIC）；数字、模拟或混合模拟/数字离散电路；数字、模拟或混合模拟/数字集成电路；组合逻辑电路；现场可编程门阵列（FPGA）；执行代码的处理器电路（共享、专用或组）；存储由处理器电路执行的代码的存储器电路（共享、专用或组）；提供所述功能的其他合适的硬件部件；或者上述的部分或全部的组合，诸如在片上系统中。

模块可包括一个或多个接口电路。在一些示例中，接口电路可包括连接到局域网（LAN）、互联网、广域网（WAN）或其组合的有线或无线接口。本公开的任何给定模块的功能可分布在经由接口电路连接的多个模块之间。例如，多个模块可能允许负载平衡。在另一示例中，服务器（也称为远程或云）模块可代表客户模块完成一些功能。

如上所述，术语代码可包括软件、固件和/或微代码，并可指程序、例程、功能、类、数据结构和/或对象。术语共享处理器电路包括执行来自多个模块的部分或全部代码的单个处理器电路。术语组处理器电路包括与附加处理器电路结合执行来自一个或多个模块的一些或全部代码的处理器电路。对多个处理器电路的提及包括离散管芯上的多个处理器电路、单个管芯上的多个处理器电路、单个处理器电路的多核、单个处理器电路的多线程或上述的组合。术语共享存储器电路包括存储来自多个模块的部分或全部代码的单个存储器电路。术语组存储器电路包括与附加存储器结合存储来自一个或多个模块的一些或全部代码的存储器电路。

术语存储器电路是术语计算机可读介质的子集。如本文使用，术语计算机可读介质不包括通过介质（诸如在载波上）传播的短暂电或电磁信号；因此，术语计算机可读介质可被认为是有形的和非暂态的。非暂态的、有形的计算机可读介质的非限制性示例是非易失性存储器电路（诸如闪存存储器电路、可擦除可编程只读存储器电路、或掩模只读存储器电路）、易失性存储器电路（诸如静态随机存取存储器电路或动态随机存取存储器电路）、磁性存储介质（诸如模拟或数字磁带或硬盘驱动器）和光学存储介质（诸如CD、DVD或蓝光光盘）。

本申请中描述的装置和方法可由专用计算机部分或全部实现，该专用计算机通过将通用计算机配置为执行计算机程序中体现的一个或多个特定功能而创建。上面描述的功能块、流程图部件和其他元素用作软件规范，可通过熟练的技术人员或程序员的日常工作将其翻译成计算机程序。

计算机程序包括存储在至少一个非暂态的有形计算机可读介质上的处理器可执行指令。计算机程序还可包括或依赖于存储的数据。计算机程序可包括与专用计算机的硬件交互的基本输入/输出系统（BIOS）、与专用计算机的特定设备交互的设备驱动器、一个或多个操作系统、用户应用程序、后台服务、后台应用程序等。

计算机程序可包括：（i）要解析的描述性文本，诸如HTML（超文本标记语言）、XML（可扩展标记语言）或JSON（JavaScript对象表示法），（ii）汇编代码，（iii）由编译器根据源代码生成的对象代码，（iv）供解释器执行的源代码，（v）供即时编译器编译和执行的源代码等。仅作为示例，源代码可使用来自包括以下的语言的语法来编写：C、C++、C#、Objective-C、Swift、Haskell、Go、SQL、R、Lisp、Java®、Fortran、Perl、Pascal、Curl、OCaml、Javascript®、HTML5（超文本标记语言第五次修订版）、Ada、ASP（活动服务器页面）、PHP（PHP：超文本预处理器）、Scala、Eiffel、Smalltalk、Erlang、Ruby、Flash®、Visual Basic®、Lua、MATLAB、SIMULINK和Python®。