CN103085866A - 一种全液压驱动车辆的防滑控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全液压驱动车辆的防滑控制方法，所述全液压驱动车辆的车轮由包括液压泵、多个并联的液压马达、换向装置、油箱的液压系统驱动，所述防滑控制方法包括：步骤1：检测车轮的转角和速度；步骤2：根据转角和速度大小，判断各车轮是否处于滑转状态；若是，则进行步骤3；若否，则返回步骤1；步骤3：对于处于滑转状态的滑转车轮，截断从液压泵到驱动该滑转车轮的液压马达的油路，并控制该液压马达吸油。本发明可实时判断各车轮是否处于滑转状态，并在第一时间进行防滑处理，具有响应速度快、系统冲击小、无流量损失等优点。

Description

一种全液压驱动车辆的防滑控制方法

技术领域

本发明主要涉及全液压驱动车辆领域，具体地说，涉及一种全液压驱动车辆的防滑控制方法。

背景技术

对于液压传动的车辆，由于没有差速锁定机构，当车轮的地面附着条件不同时，阻力低的车轮速度会升高，出现滑转的现象。

此外，对于多个马达并联的情况，当各马达上的压力降相同时，系统的液压油的流量将会更多地流向低阻力的马达，致使该马达的转速会急速增大，而阻力大的车轮的流量会随之下降，造成各车轮的速度不均衡的现象，从而使车辆的整体驱动能力下降，严重时还会影响车辆的正常行驶，甚至会出现安全事故。

因此，对于液压传动的车辆采取防滑措施是非常必要的。现有技术中，常见的防滑措施包括采用节流阀和分流集流阀防滑，通过减少马达排量防滑两种方式。对于第一种方式而言，存在着节流损失，影响液压系统的效率和能耗；对于第二种方式而言，调节时间较长，具有防滑处理的滞后性，不能实现完全的同步。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种全液压驱动车辆的防滑控制方法，该防滑控制方法克服了现有技术中防滑时产生的节流损失问题和响应时间慢的问题。

本发明全液压驱动车辆的防滑控制方法，所述全液压驱动车辆的车轮由包括液压泵、多个并联的液压马达、换向装置、油箱的液压系统驱动，所述防滑控制方法包括：

步骤1：检测车轮的转角和速度；

步骤2：根据转角和速度大小，判断各车轮是否处于滑转状态；若是，则进行步骤3；若否，则返回步骤1；

步骤3：对于处于滑转状态的滑转车轮，截断从液压泵到驱动该滑转车轮的液压马达的油路，并控制该液压马达吸油。

进一步地，还包括：

步骤4：预设时间后，判断滑转车轮是否脱离滑转状态；若是，则进行步骤5；若否，则继续步骤3；

步骤5：恢复从液压泵到驱动滑转车轮的液压马达的油路。

进一步地，所述步骤3还包括：减小所述液压泵的排量；所述步骤5还包括：增加所述液压泵的排量。

进一步地，所述步骤2的判断过程具体为：

计算同一轴的左轮与右轮速度的第一比值；

在当前转角下，判断所述第一比值是否位于预设区间；若否，则判断为车轮处于滑转状态。

进一步地，所述步骤2的判断过程还包括：

对于左侧或右侧车轮，以速度最小的车轮为基准；

计算其它各车轮的速度与基准的第二比值；

在当前转角下，判断所述第二比值是否位于预设区间；若否，则判断为车轮处于滑转状态。

进一步地，所述步骤4的判断过程具体为：

计算经停油处理后的滑转车轮与同一轴的另一车轮速度的第三比值；

在当前转角下，判断所述第三比值是否位于预设区间；若是，则判断为车轮脱离滑转状态。

进一步地，所述步骤4的判断过程还包括：

对于左侧或右侧车轮，以速度最小的车轮为基准；

计算经停油处理后的滑转车轮的速度与基准的第四比值；

在当前转角下，判断所述第四比值是否位于预设区间；若是，则判断为车轮脱离滑转状态。

进一步地，所述液压系统包括第一回油油路和第二回油油路，所述液压马达包括C1口和C2口，所述第一回油油路连接于所述C1口和油箱之间，所述第二回油油路连接于所述C2口和油箱之间；所述第一回油油路上设置有第一比例溢流阀，所述第二回油油路上设置有第二比例溢流阀，其中，

所述步骤3具体包括：

控制所述第一比例溢流阀为打开状态；控制所述第二比例溢流阀为部分打开状态；

所述步骤5具体包括：

控制所述第一比例溢流阀为关闭状态；控制所述第二比例溢流阀为打开状态。

进一步地，所述液压系统的换向装置包括：

三位四通换向阀，包括P口、T口、A口和B口，所述P口连通控制油路，所述T口连通油箱；

第一插装阀，包括K1口、P1口、O1口，所述K1口连通所述A口，所述O1口连通所述C1口；

第二插装阀，包括K2口、P2口、O2口，所述K2口连通所述B口，所述O2口连通所述C2口；

所述P1口和P2口连通所述液压泵的出口，其中，

所述步骤具体3包括：

控制所述三位四通换向阀为截止状态，所述第一插装阀和第二插装阀均关闭；

所述步骤5具体包括：

控制所述三位四通换向阀的A口和B口中的其中一个进油，另外一个回油，所述第一插装阀或第二插装阀打开。

进一步地，所述步骤1中，通过转角传感器检测所述车轮的转角；或者

通过位移传感器得到所述车轮的转角，所述位移传感器用于检测转向助推油缸的伸缩量。

本发明实时检测车轮的转角和速度信息，并实时判断车轮是否处于滑转状态，在车轮发生滑转的第一时间即可通过控制器进行停油、减小泵排量等防滑控制，具有响应速度快的优点。

在一种实施方式中，本发明在车轮发生滑转时，通过减小液压泵的排量，可保证进入其它车轮的液压马达中的液压油排量不受影响，减轻了对系统造成的冲击。

而且，本发明优选控制所述第二比例溢流阀为部分打开状态，在液压马达的出口侧产生阻力，从而使液压马达的速度减小，可进一步地使车轮尽早脱离滑转状态。此外，本发明在防滑控制时，还不会产生多余的流量损失，具有系统效率高的优点。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明一实施例的防滑控制方法的流程图；

图2是本发明一实施例全液压驱动车辆的液压原理图；

图3是图2中左前车轮的液压原理图；

图4是本发明一实施例的车辆转弯时的状态图。

附图标记说明：

液压泵-1液压马达-2油箱-3第一比例溢流阀-41第二比例溢流阀-42三位四通换向阀-50第一插装阀-51第二插装阀-52转角传感器-6速度传感器-7

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

图1所示是本发明一实施例的防滑控制方法的流程图。该实施例的防滑控制方法用于全液压驱动车辆中。该全液压驱动车辆的车轮由包括液压泵1、液压马达2、换向装置、油箱3的液压系统驱动，该全液压驱动车辆可以采用各种现有及改进的液压线路，本发明并不受限于此。作为一种实施方式，可以应用于图2-3所示的液压线路中。

该实施例的防滑控制方法包括：

步骤1：检测车轮的转角和速度；

步骤2：根据转角和速度大小，判断各车轮是否处于滑转状态；若是，则进行步骤3；若否，则返回步骤1；

步骤3：对于处于滑转状态的滑转车轮，截断从液压泵1到驱动该滑转车轮的液压马达2的油路，并控制该液压马达2吸油。对于图2所示的开式液压系统，步骤3中液压马达2可以从油箱3吸油。

步骤1中，可以通过转角传感器6检测所述车轮的转角，也可以通过位移传感器得到所述车轮的转角，该位移传感器用于检测转向助推油缸的伸缩量。前述转角传感器6和位移传感器可以仅设置于车辆的一侧，如左前侧和左后侧，相对侧的车轮的转角可以相应地计算得出，也可以在各车轮上均设置有转角传感器6或位移传感器。可以通过速度传感器7测量各车轮的速度，各车轮上均可设置一个速度传感器7。

参考图4，假设车辆设置有左前车轮A、右前车轮B、左后车轮C、右后车轮D（在具体使用中，可以根据需要设置更多车轮，如三轴6个车轮，四轴8个车轮等）。在图4所示的转弯状态中，各车轮的转角分别为β、α、δ、γ，车辆重心为G，G到前轴的距离为L1，G到后轴的距离为L2，前轴和后轴的轴长为H，右前车轮B的转弯半径为R。假设已测得左前车轮A的转角为β，则根据汽车理论，转向时满足几何关系：从而可以计算得出右前车轮B的转角α，进一步地可确定每个车轮的转弯半径，并可确定正常行驶情况下车轮的速度比值。

作为一种实施方式，步骤2的判断过程具体为：

计算同一轴的左轮与右轮速度的第一比值；

在当前转角下，判断所述第一比值是否位于预设区间；若否，则判断为车轮处于滑转状态。

在图4所示实施例中，该第一比值可以为V_A/V_B和V_C/V_D，从而判断车辆的左侧和右侧有没有打滑。

该预设区间可以根据车辆设计的几何结构及车轮的转角等参数设定，如当实测比值和理论比值的绝对误差超过±20%，则认为该车轮的车速超出了范围，判断为车轮处于滑转状态。该预设区间可以为其它数值范围。此外，本发明各判断步骤中的预设区间可以相同，也可以不同。

在对左右轮比较完后，进一步地还可对前后轮进行比较。步骤2还包括：

对于左侧或右侧车轮，以速度最小的车轮为基准；

计算其它各车轮的速度与基准的第二比值；

在当前转角下，判断所述第二比值是否位于预设区间；若否，则判断为车轮处于滑转状态。

在图4所示实施例中，该第二比值可以为V_A/V_C和V_B/V_D（假设以V_C、V_D为基准），从而判断车辆的前侧和后侧有没有打滑。

步骤3中，由于液压马达2被停油，其在惯性作用下继续转动，并且其转速在停油后开始下降，从而可以使得该车轮及时脱离滑转状态。

完成前述步骤1-3后，可以进行停车检修处理，也可以继续行驶。优选地，在车轮脱离滑转状态后，为保证车辆正常行驶，该实施例还包括恢复泵油的步骤，具体包括：

步骤4：预设时间后，判断滑转车轮是否脱离滑转状态；若是，则进行步骤5；若否，则继续步骤3；

步骤5：恢复从液压泵1到驱动滑转车轮的液压马达2的油路。

作为一种实施方式，所述步骤4的判断过程具体为：

计算经停油处理后的滑转车轮与同一轴的另一车轮速度的第三比值；

在当前转角下，判断所述第三比值是否位于预设区间；若是，则判断为车轮脱离滑转状态。

进一步地，本发明还可以对前后轮进行比较。即对于左侧或右侧车轮，以速度最小的车轮为基准；计算经停油处理后的滑转车轮的速度与基准的第四比值；在当前转角下，判断所述第四比值是否位于预设区间；若是，则判断为车轮脱离滑转状态。

步骤5中，恢复泵油后，可使得该液压马达2的转速与其它液压马达2的转速协调一致，保证车辆的正常行驶。

此外，为了减小滑转车轮的液压马达2进行停油处理和泵油处理时的冲击，所述步骤3还包括减小所述液压泵1的排量，所述步骤5还包括增加所述液压泵1的排量。从而可以保证进入其它车轮的液压马达2中的液压油排量不受影响，具有系统冲击小的优点。

具体地，在应用于图2和图3所示的液压线路中时，前述实施例的防滑控制方法的工作过程可以参考下述说明。

在图2中，示意性地表示了4个车轮，各车轮通过4个并联的液压马达驱动，各液压马达由1个换向装置控制其方向，4个液压马达均由液压泵供油。各车轮均设置有速度传感器7，并在左前车轮和左后车轮设置有转角传感器6。

假设在行驶过程中，依据转角及速度信息，判断为左前车轮处于滑转状态，则进行前述步骤3；若判断为左前车轮脱离滑转状态，则进行前述步骤5。参考图4，该左前车轮的换向装置包括三位四通换向阀50、第一插装阀51和第二插装阀52。

其中，该三位四通换向阀50包括P口、T口、A口和B口，所述P口连通控制油路，所述T口连通油箱3；该第一插装阀51包括K1口、P1口、O1口，所述K1口连通所述A口，所述O1口连通所述C1口；该第二插装阀52包括K2口、P2口、O2口，所述K2口连通所述B口，所述O2口连通所述C2口；所述P1口和P2口连通所述液压泵1的出口。

该三位四通换向阀50可以实现三个状态，第一状态时，第一插装阀51打开、第二插装阀52关闭，液压马达2正转；第二状态时，第一插装阀51关闭、所述第二插装阀52打开，液压马达2反转；第三状态时，第一插装阀51和第二插装阀52均关闭。

所述步骤3具体包括控制所述三位四通换向阀50为截止状态，所述第一插装阀51和第二插装阀52均关闭，即前述第三状态。

所述步骤5具体包括控制所述三位四通换向阀50的A口和B口中的其中一个进油，另外一个回油，所述第一插装阀51或第二插装阀52打开。即前述的第一状态或第二状态。

此外，在图3所示的实施例中，所述液压系统包括第一回油油路和第二回油油路，所述液压马达包括C1口和C2口，所述第一回油油路连接于所述C1口和油箱3之间，所述第二回油油路连接于所述C2口和油箱3之间；所述第一回油油路上设置有第一比例溢流阀41，所述第二回油油路上设置有第二比例溢流阀42。

为了进一步加速降低滑转车轮的液压马达2转速，步骤3具体包括：控制所述第一比例溢流阀41为打开状态；控制所述第二比例溢流阀42为部分打开状态。由于第二比例溢流阀42为部分打开状态，可在液压马达2的出口处形成背压，提高液压马达2阻力，从而减低其转速，使其尽早脱离滑转状态。

在前述步骤5中，恢复正常泵油，则控制所述第一比例溢流阀41为关闭状态；控制所述第二比例溢流阀42为打开状态。

前述各步骤贯穿于车辆行驶的全过程中，可实时判断车辆的各车轮是否处于滑转状态，并在第一时间进行防滑处理，保证了车辆的正常运行。本发明前述实施例具有响应速度快、系统冲击小、无流量损失等优点。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种全液压驱动车辆的防滑控制方法，所述全液压驱动车辆的车轮由包括液压泵（1）、多个并联的液压马达（2）、换向装置、油箱（3）的液压系统驱动，其特征在于，所述防滑控制方法包括：

步骤1：检测车轮的转角和速度；

步骤2：根据转角和速度大小，判断各车轮是否处于滑转状态；若是，则进行步骤3；若否，则返回步骤1；

步骤3：对于处于滑转状态的滑转车轮，截断从液压泵（1）到驱动该滑转车轮的液压马达（2）的油路，并控制该液压马达（2）吸油。

2.根据权利要求1所述的防滑控制方法，其特征在于，还包括：

步骤4：预设时间后，判断滑转车轮是否脱离滑转状态；若是，则进行步骤5；若否，则继续步骤3；

步骤5：恢复从液压泵（1）到驱动滑转车轮的液压马达（2）的油路。

3.根据权利要求2所述的防滑控制方法，其特征在于，所述步骤3还包括：减小所述液压泵（1）的排量；所述步骤5还包括：增加所述液压泵（1）的排量。

4.根据权利要求1-3任一项所述的防滑控制方法，其特征在于，所述步骤2的判断过程具体为：

计算同一轴的左轮与右轮速度的第一比值；

在当前转角下，判断所述第一比值是否位于预设区间；若否，则判断为车轮处于滑转状态。

5.根据权利要求4所述的防滑控制方法，其特征在于，所述步骤2的判断过程还包括：

对于左侧或右侧车轮，以最小的车轮速度为基准；

计算其它各车轮的速度与基准的第二比值；

在当前转角下，判断所述第二比值是否位于预设区间；若否，则判断为车轮处于滑转状态。

6.根据权利要求2或3所述的防滑控制方法，其特征在于，所述步骤4的判断过程具体为：

计算经停油处理后的滑转车轮与同一轴的另一车轮速度的第三比值；

在当前转角下，判断所述第三比值是否位于预设区间；若是，则判断为车轮脱离滑转状态。

7.根据权利要求6所述的防滑控制方法，其特征在于，所述步骤4的判断过程还包括：

对于左侧或右侧车轮，以最小的车轮速度为基准；

计算经停油处理后的滑转车轮的速度与基准的第四比值；

在当前转角下，判断所述第四比值是否位于预设区间；若是，则判断为车轮脱离滑转状态。

8.根据权利要求2或3所述的防滑控制方法，其特征在于，所述液压系统包括第一回油油路和第二回油油路，所述液压马达包括C1口和C2口，所述第一回油油路连接于所述C1口和油箱（3）之间，所述第二回油油路连接于所述C2口和油箱（3）之间；所述第一回油油路上设置有第一比例溢流阀（41），所述第二回油油路上设置有第二比例溢流阀（42），其中，

所述步骤3具体包括：

控制所述第一比例溢流阀（41）为打开状态；控制所述第二比例溢流阀（42）为部分打开状态；

所述步骤5具体包括：

控制所述第一比例溢流阀（41）为关闭状态；控制所述第二比例溢流阀（42）为打开状态。

9.根据权利要求2或3所述的防滑控制方法，其特征在于，所述液压系统的换向装置包括：

三位四通换向阀（50），包括P口、T口、A口和B口，所述P口连通控制油路，所述T口连通油箱（3）；

第一插装阀（51），包括K1口、P1口、O1口，所述K1口连通所述A口，所述O1口连通所述C1口；

第二插装阀（52），包括K2口、P2口、O2口，所述K2口连通所述B口，所述O2口连通所述C2口；

所述P1口和P2口连通所述液压泵（1）的出口，其中，

所述步骤3具体包括：

控制所述三位四通换向阀（50）为截止状态，所述第一插装阀（51）和第二插装阀（52）均关闭；

所述步骤5具体包括：

控制所述三位四通换向阀（50）的A口和B口中的其中一个进油，另外一个回油，所述第一插装阀（51）或第二插装阀（52）打开。

10.根据权利要求1-3任一项所述的防滑控制方法，其特征在于，所述步骤1中：

通过转角传感器（6）检测所述车轮的转角；或者

通过位移传感器得到所述车轮的转角，所述位移传感器用于检测转向助推油缸的伸缩量。

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