车辆运动控制VehicleMotionControl？如何实现更高性能和安全舒适性？

在近年来，车辆运动控制技术取得巨大进展，从传统的制动和加速力控制发展到矢量控制和纵向协调控制。丰田等汽车公司均提出了各自的集中式动力底盘控制解决方案。通过统一协调控制，车辆可以获得更高性能和安全舒适性，实现动力底盘功能的创新进步。矢量控制通过扩展转向的线性区间，减少非线性驾驶操作风险，提升操控体验。纵向协调控制主要通过协调驱动力和制动力，实现线性平顺的驾驶体验，同时通过控制主动尾翼提升运动极限。这些技术的不断发展与完善，为车辆运动控制带来了更多的可能性与发展方向。

最近，中央计算，区域控制，集成控制，集中协调控制等新的名词层出不穷，大家都在探索动力底盘应该如何应对。集中式车辆运动控制VMC是其中的热点。汇报下我关于车辆运动集中控制的理解和想法，供大家参考指正。

1车辆运动控制的背景与趋势

电子电气架构由分布式ECU向域控制、中央集中计算架构方向发展。即底盘和动力域功能安全，实时性要求，信息安全相似，会逐步形成跨域融合，直至中央集中计算的形态。但是，如何集中计算，如何产出更好的收益还需要思考。国外开发者已经进行了非常有意义的探索。近年来，控制车辆动力学以提高车辆安全性的技术发展取得了重大进展。除了传统的制动和加速力控制(即控制车辆产生的纵向力)之外，通过根据车辆行为控制轮胎转向角度或控制转向扭矩，进一步提高安全性的新技术也已开发出来。在动力底盘的集中式运动控制技术也有了较大进展。

丰田汽车公司在2004年开发了汽车动力学集成管理(VDIM)系统，作为一个结合安全性和舒适性的概念。图1显示了VDIM的演变过程。2005年，丰田发布了一款名为VDIM-Step2的主动前轮转向系统。该系统在现有的纵向力(刹车力和加速度)控制基础上，通过主动前轮转向，增加了偏航力矩控制，从而提高了安全性和舒适性。同年发布的VDIM-Step3将系统的范围扩大到四个自由度(DOF)，并增加了滚转和俯仰控制。

采埃孚的cubiX提供XY方向的协调控制解决方案。

还有大陆的SCCU，及博世的VMD。这些都是对集中式动力底盘控制提出了解决方案。

2车辆运动控制功能VehicleMotionControl

2.1VMC功能架构(FunctionArchitecture)

VMC功能需要统一协调控制Fx/Fy/Fz/Mx/My/Mz，使车辆获得更高的性能(DynamicPerformance)，安全(Safety)，舒适(Comfort)。提供一种VMC的逻辑功能架构(L2层级)，如下，供参考。框架可以实现很多先进的动力底盘功能，如矢量控制，轨迹控制，分布式TCS等。

2.2VMC实现横纵协调控制-矢量控制(TorqueVector)

矢量控制的目的是扩展转向的线性区间，减少非线性带来的驾驶员紧张操作风险，线性抵达ESC控制区间。

根据BasilioLenzo博士对矢量控制的逻辑分层(如下)，与上述的VMC逻辑架构对应关系：Layer1对应MotionTarget层，Layer2对应DynamicsControl层，Layer3对应OptimalDistribution层。

实现方法有：1)差速器控制左右轮扭矩分配；2)左右轮分离电机，分别控制扭矩；3)一个轴电机+差速器，制动控制轮边扭矩分配；4)后轮转向附加转向，控制实际yaw与方向盘预期yaw线性，超出极限时使用3方法。另外，矢量控制是持续工作的，需要考虑能效。

2.3VMC实现纵向协调控制-纵向力协调

纵向协调主要协调的是驱动力，制动力，能量回收，目的是获得线性，平顺，高能效的纵向驾驶体验。同时，对于有主动尾翼的配置，可通过控制主动尾翼，提升Z向下压力，进而提升运动极限。

3写在最后的话

以上是对VMC的理解与认识，欢迎批评指正。其中关于轨迹控制，分布式TCS，能量回收安全，跨系统冗余等技术点，有机会，有时间再和大家交流分享。

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