基于轮胎传感器负载估计的冗余车辆控制系统的制作方法

本公开涉及用于控制重型车辆的运动的方法和系统，并且特别地涉及即使一个或多个车辆部件发生故障也能够提供至少基本控制功能的冗余系统。本发明可以应用于诸如卡车和建筑设备的重型车辆，但不限于这种特定类型的车辆。

背景技术：

1、大多数重型车辆包括一个或多个车辆控制单元(vecu)，该一个或多个车辆控制单元布置成例如作为高级驾驶员辅助系统(adas)的一部分来辅助驾驶员操纵车辆。当然，自主或半自主车辆在很大程度上依靠vecu进行车辆运动控制。

2、例如，vecu控制的防抱死制动系统(abs)在车辆的一个或多个车轮在制动期间抱死的情况下介入以进行控制。类似地，牵引力控制系统(tcs)(也称为asr(来自德语：antriebsschlupfregelung))在车辆的车轮在加速期间失去控制的情况下进行控制。tcs典型地是在重型车辆上的整体电子稳定性控制(esc)的一部分，它依靠一个或多个vecu来提供更稳定的车辆操作。

3、通常对重型车辆并且特别是对诸如四级(l4)和五级(l5)自主车辆的自主车辆施加严格的安全要求。因此，重型车辆通常需要实现冗余控制和致动系统两者，这意味着至少一个备用系统应当能够被激活，以便在一个或多个主要车辆控制系统遭受故障或某种形式的断电的情况下提供至少基本的控制功能。

4、用于在重型车辆中实现冗余的一种选择是简单地将车辆中的每个重要部件和系统部署两个或更多个，然而，这种方法可能非常昂贵，并且将占用宝贵的空间，而这些空间本可以用于诸如电动车辆中的额外电池容量的增值特征。例如，通过简单地倍增部件来设计两个分开且独立的制动系统在封装、功能性能和系统性能方面是低效的。

5、需要在重型车辆中提供冗余的更高效的方式。特别地，需要冗余车辆传感器系统和控制单元，该控制单元被配置成以稳健的方式解译来自冗余车辆传感器的输出信号以用于冗余目的。

技术实现思路

1、本公开的一个目的是提供用于重型车辆的冗余运动控制系统。该目的至少部分地通过用于控制重型车辆上的一个或多个扭矩产生装置的控制系统来获得。该系统包括具有主传感器控制单元的主传感器系统，该主传感器控制单元被配置成解译主传感器系统的输出信号，其中，主传感器控制单元被配置成确定与重型车辆相关联的第一负载值，即，作用在重型车辆的一个或多个车轮上的法向力。该系统还包括安装在重型车辆的一个或多个轮胎上的一个或多个轮胎传感器装置，以及被配置成解译一个或多个轮胎传感器装置的输出信号的轮胎传感器控制单元，其中，轮胎传感器控制单元被配置成确定与重型车辆相关联的第二负载值。控制系统被布置成在主传感器系统中和/或主传感器控制单元中发生故障的情况下基于第二负载值来对重型车辆进行控制，而在其它情况下基于第一负载值来对重型车辆进行控制。同样，提供了基于轮胎传感器技术的冗余系统，该系统不占用重型车辆的车轴或底盘上的宝贵空间。轮胎传感器系统可以被设计成独立于其它车辆传感器系统，如果轮胎传感器将被用作冗余系统，这是一个优点。

2、根据各方面，主传感器系统包括被配置成连接到重型车辆的悬架系统的传感器。悬架系统通常用来估计车辆负载。轮胎传感器提供冗余传感器系统，以补充这种基于悬架的负载估计系统。所述一个或多个轮胎传感器装置包括以下任一者：加速度计、应变计和光学传感器，其中，轮胎传感器控制单元的输出数据包括第二负载值。这些传感器类型可以与悬架分开设计，从而提供有利地用于冗余目的的独立传感器系统。

3、根据各方面，主传感器控制单元被配置成控制用于重型车辆的制动控制的主阀系统，其中，轮胎传感器控制单元被配置成控制用于重型车辆的制动控制的与主阀系统分开的副阀系统。这样可以提供基于智能轮胎技术的冗余制动控制系统。该系统可靠且成本相对较低。轮胎传感器与其它车辆传感器系统分开且独立，这是一个优点。

4、根据各方面，轮胎传感器控制单元被配置成基于机器学习(ml)算法来解译所述一个或多个轮胎传感器装置的输出信号。机器学习已被证明能够提供适用于与轮胎传感器系统一起使用的高效且稳定的信号处理功能。另外，ml算法可以被训练成与不同类型的轮胎传感器一起工作，并且还使用来自两种或更多种轮胎传感器类型的输出数据，这是一个优点，因为获得了更稳健的系统。当然也可以使用物理引导的ml算法。

5、根据各方面，轮胎传感器控制单元的输出数据包括与重型车辆上的车轮相关联的车轮滑移率。因此，提供了基于车轮滑移的冗余控制系统，这是一个优点。

6、本文还公开了与上面讨论的优点相关联的控制单元、计算机程序、计算机可读介质、计算机程序产品、制动系统、推进系统、方法和车辆。

7、通常，权利要求书中使用的所有术语都将根据它们在技术领域中的普通含义来解释，除非本文中另有明确定义。所有对“一/一个/元件、设备、部件、装置、步骤等”的引用都应公开解释为是指元件、设备、部件、装置、步骤等的至少一个实例，除非另有明确说明。本文公开的任何方法的步骤不必以所公开的确切顺序执行，除非明确说明。当研究所附权利要求书和以下描述时，本发明的另外的特征和优点将变得显而易见。本领域技术人员认识到，在不脱离本发明的范围的情况下，可以组合本发明的不同特征来产生不同于以下描述那些的实施例。

技术特征：

1.一种用于控制重型车辆(100)上的一个或多个扭矩产生装置(320、340)的控制系统(500)，所述系统(300、500)包括：

2.根据权利要求1所述的控制系统(500)，其中，所述主传感器系统(380)包括被配置成与所述重型车辆(100)的悬架系统连接的传感器。

3.根据前述权利要求中的任一项所述的控制系统(500)，其中，所述一个或多个轮胎传感器装置(210)包括以下任一者：加速度计、应变计和光学传感器，其中，所述轮胎传感器控制单元(350)的输出数据包括所述第二负载值。

4.根据前述权利要求中的任一项所述的控制系统(500)，其中，所述轮胎传感器控制单元(350)被配置成基于机器学习算法来解译所述一个或多个轮胎传感器装置(210)的所述输出信号(355)。

5.根据前述权利要求中的任一项所述的控制系统(500)，其中，所述轮胎传感器控制单元(350)被配置成基于物理引导的机器学习算法来解译所述一个或多个轮胎传感器装置(210)的所述输出信号(355)。

6.根据前述权利要求中的任一项所述的控制系统(500)，其中，所述一个或多个轮胎传感器装置(210)包括以下任一者：加速度计、应变计和光学传感器，其中，所述轮胎传感器控制单元(350)的输出数据包括一个或多个车轮速率。

7.根据前述权利要求中的任一项所述的控制系统(500)，其中，所述一个或多个轮胎传感器装置(210)包括卫星定位系统接收器，其中，所述轮胎传感器控制单元(350)的输出数据包括车辆对地速率。

8.根据权利要求7所述的运动控制系统(300、500)，其中，所述轮胎传感器控制单元(350)的输出数据包括与所述重型车辆(100)上的车轮相关联的车轮滑移率。

9.一种在控制系统(500)中执行的用于控制重型车辆(100)上的一个或多个扭矩产生装置(320、340)的计算机实现方法，所述方法包括

10.一种包括程序代码装置的计算机程序(820)，所述程序代码装置用于当所述程序在计算机上或在控制单元(110、115)的处理电路(710)上运行时执行权利要求9的所述步骤。

11.一种承载包括程序代码装置的计算机程序(820)的计算机可读介质(810)，所述程序代码装置用于当所述程序产品在计算机上或在控制单元(110、115)的处理电路(710)上运行时执行权利要求9的所述步骤。

技术总结
公开了基于轮胎传感器负载估计的冗余车辆控制系统。具体地，一种用于控制重型车辆上的一个或多个扭矩产生装置的控制系统，包括：主传感器系统，其具有配置成解译主传感器系统的输出信号的主传感器控制单元，其中主传感器控制单元被配置成确定与重型车辆相关联的第一负载值，和一个或多个轮胎传感器装置，其安装在重型车辆的一个或多个轮胎上，以及轮胎传感器控制单元，其被配置成解译一个或多个轮胎传感器装置的输出信号，其中轮胎传感器控制单元被配置成确定与重型车辆相关联的第二负载值，其中控制系统布置成在主传感器系统中和/或主传感器控制单元中发生故障的情况下基于第二负载值、而在其它情况下基于第一负载值来对重型车辆进行控制。

技术研发人员：奇丹巴拉姆·萨布拉马尼安
受保护的技术使用者：沃尔沃卡车集团
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13