CN104670205B - 用于控制车辆的四轮驱动的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于控制车辆的四轮驱动的方法。控制车辆的行驶的方法可以包括测量步骤、纵向加速度计算步骤、斜坡角度计算步骤、确定步骤以及控制步骤，所述测量步骤通过车辆上的纵向加速度传感器来测量纵向加速度感测值，所述纵向加速度计算步骤根据车辆速度来计算车辆的纵向加速度，所述斜坡角度计算步骤根据纵向加速度感测值以及计算出的纵向加速度来计算车辆位于其上的地面的斜坡角度，所述确定步骤根据计算出的斜坡角度来确定地面的倾斜方向以及倾斜水平，所述控制步骤根据地面的倾斜方向和倾斜水平，以不同的水平预先将从主驱动轮分配至从驱动轮以用于行驶的扭矩量提供至功率分配设备。

Description

用于控制车辆的四轮驱动的方法
技术领域
本发明涉及一种控制车辆的四轮驱动的方法，更具体而言，涉及一种当车辆启动时，尤其是在上坡启动时，通过根据车辆处于其上的地面的斜坡角度首先控制四轮驱动车辆的后轮的驱动力，以改进上坡驱动响应速度以及上坡驱动能力的控制车辆的四轮驱动的方法。
背景技术
一般而言，在使用将来自发动机的驱动扭矩分配至前轮和后轮的分动箱同时驱动前轮和后轮的四轮驱动车辆中，当车辆在滑路(比如雪路或冰路)上行驶或者需要大驱动力(例如在沙地、陡坡和泥路上)时，驱动力被分配至前轮和后轮的轮胎，因此驱动轮胎在路上较少滑动，从而在行驶中的稳定性和在地面上的运行能力得以改进。
四轮驱动车辆需要控制单元，所述控制单元依据周围环境将来自发动机的驱动力适当地分配到前轮和后轮，并且基于前轮和后轮的转数的差来确定哪个驱动轮被给予了过多的驱动力，以增加/减小驱动扭矩。
图1是示出处于正常状态的普通四轮驱动车辆的配置的示意图，其中处于正常状态的四轮驱动车辆的分动依据车辆行驶的周围环境而适当地将来自发动机1的驱动力分配至前轮和后轮。
分动40连接至控制器30并且将驱动力分配至前轮和后轮，并且控制器30基于轮20a、20b、20c和20d的旋转速度来确定车辆是否滑动并且控制分动40将驱动力分配至前轮和后轮。
然而，在四轮驱动车辆中，当车辆在斜坡上停止之后启动时，相较于前轮更大的负载施加到了后轮，所以在前轮和地面之间的摩擦力相对减小，而在后轮和地面之间的摩擦力增加。
因此，存在着这样的问题，当前轮被相对大的驱动扭矩旋转时，前轮的驱动力大于摩擦力，所以前轮进一步滑动，同时后轮的驱动力相对减小并且由后轮推动车辆的力相对减小，所以车辆的启动能力和上坡驱动能力降低。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
致力于提供一种控制车辆的四轮驱动的方法做出了本发明，当车辆启动时，尤其是在上坡上启动时，该方法通过根据车辆处于其上的地面的斜坡角度首先控制四轮驱动车辆的后轮的驱动力，来改进上坡驱动响应速度以及上坡驱动能力。
本发明的各个方面提供了一种控制车辆的四轮驱动的方法，该方法可以包括测量步骤、纵向加速度计算步骤、斜坡角度计算步骤、确定步骤以及控制步骤，所述测量步骤通过车辆上的纵向加速度传感器来测量纵向加速度感测值，所述纵向加速度计算步骤根据车辆速度来计算车辆的纵向加速度，所述斜坡角度计算步骤根据纵向加速度感测值以及计算出的纵向加速度来计算车辆位于其上的地面的斜坡角度，所述确定步骤根据计算出的斜坡角度来确定地面的倾斜方向以及倾斜水平，所述控制步骤根据地面的倾斜方向和倾斜水平以不同的水平预先将从主驱动轮分配至从驱动轮以用于行驶的扭矩量提供至功率分配设备。
在纵向加速度计算步骤中，纵向加速度可以通过微分平均轮速度进行计算。在纵向加速度计算步骤中，在计算纵向加速度之后，可以由噪声滤波器去除噪声。
主驱动轮可以是前轮并且从驱动轮可以是后轮，并且当车辆在具有上坡斜坡的地面上时所提供的扭矩量大于当车辆在具有下坡斜坡的地面上或者在平地上时所提供的扭矩量。
在控制步骤中，上坡斜坡的倾斜水平越高，被供的扭矩量越大。控制步骤可以进一步包括消除控制步骤，所述消除控制步骤根据车辆的制动器信号保持时间或者档位齿轮保持时间保持或者减小提供至功率分配设备的扭矩量。
在消除控制步骤中，当制动器信号保持时间小于第一参考时间时，提供的扭矩量可以被保持。在消除控制步骤中，当制动器信号保持时间等于或者大于第一参考时间并且小于第二参考时间时，在上坡斜坡上提供的扭矩量可以减小预定的比例。在消除控制步骤中，上坡斜坡的倾斜水平越高，扭矩量可以减小的比例越大。在消除控制步骤中，当制动器信号保持时间等于或者大于第二参考时间时，提供的扭矩量可以充分地减小。
在消除控制步骤中，当P档位齿轮或者N档位齿轮啮合而且档位齿轮保持时间小于第三参考时间时，提供的扭矩可以被保持。当P档位齿轮或者N档位齿轮啮合而且档位齿轮保持时间等于或者大于第三参考时间时，提供的扭矩可以完全地消除。
根据本发明，因为根据感测值和纵向加速度之间的差预先确定了车辆处于其上的斜坡角度，并且适当的扭矩量根据斜坡角度的水平被预先提供至功率分配设备，所以在车辆的启动中的响应速度得以改进，并且尤其在上坡斜坡上，相对大的驱动力通过功率分配设备被预先提供至后轮，所以上坡驱动响应速度和上坡驱动能量得以改进。
此外，因为驾驶员的停止的意愿得以确定并且随着斜坡识别提供的扭矩量被保持和消除，所述能够防止斜坡识别和停止之间的频繁转换。另外，因为当用于识别斜坡的逻辑停止时，扭矩量减小预定的比例，所以防止了扭矩量快速减小并且可以防止在四轮驱动系统中的震动。
通过纳入本文的附图以及随后与附图一起用于说明本发明的某些原理的具体实施方式，本发明的方法和装置所具有的其它特征和优点将更为具体地变得清楚或得以阐明。
附图说明
接下来将参照由所附附图显示的本发明的某些示例性实施方案来详细地描述本发明的以上及其它特征，这些附图在下文中仅以显示的方式给出，因而对本发明是非限定性的，在这些附图中：
图1是显示处于正常状态的相关技术的四轮驱动系统的配置的示意图；
图2是示出通过使用根据本发明的用于车辆的控制四轮驱动的示例性方法确定斜坡角度来控制扭矩量的控制流程的流程图；
图3是示出根据本发明的控制四轮驱动的示例性方法消除扭矩量的控制流程的流程图；
图4是显示根据由本发明的示例性方法所确定的斜坡角度水平预先提供的扭矩量和扭矩量消除比例的实例的示意图；以及
图5A和图5B是显示当未应用本发明的控制四轮驱动的示例性方法时对比应用时，在启动车辆时扭矩量的差的测试结果，其中图5A中未使用斜坡识别逻辑，图5B中使用了斜坡识别逻辑。
应当了解，所附附图不是必须按比例地显示了本发明的基本原理的说明性的各种优选特征的略微简化的画法。本文所公开的本发明的具体设计特征包括例如具体尺寸、方向、位置和外形将部分地由具体所要应用和使用的环境来确定。
在这些图形中，贯穿附图的多幅图形，附图标记引用本发明的同样的或等同的部件。
具体实施方式
下面将详细说明本发明的不同实施方式，在附图中和以下的描述中示出了这些实施方式的实例。虽然本发明将与示例性实施方式相组合进行描述，但是应当了解，本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施方式。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施方式，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种替换、修改、等效形式以及其它实施方式。
图2是示出通过根据依照本发明的用于车辆的控制四轮驱动的方法确定斜坡角度来控制扭矩量的控制流程的流程图，图3是示出根据本发明的控制四轮驱动的方法消除扭矩量的控制流程的流程图，图4是显示根据由本发明的方法所确定的斜坡角度水平预先提供的扭矩量和扭矩量消除比例的实例的示意图，以及图5A和图5B是显示当未应用本发明的控制四轮驱动的方法时对比应用时，在启动车辆时扭矩量的差的测试结果。
本发明的控制车辆的四轮驱动的方法包括测量步骤S10、纵向加速度计算步骤S20、斜坡角度计算步骤S30、确定步骤S40以及控制步骤S50。
参考图2和图3具体描述本发明，该方法包括：测量步骤S10、纵向加速度计算步骤S20、斜坡角度计算步骤S30、确定步骤S40以及控制步骤S50，测量步骤S10通过车辆上的纵向加速度传感器来测量纵向加速度感测值；纵向加速度计算步骤S20根据车辆速度来计算车辆的纵向加速度；斜坡角度计算步骤S30根据纵向加速度感测值以及实际的纵向加速度来计算车辆处于其上的地面的斜坡角度；确定步骤S40根据计算出的斜坡角度来确定地面的倾斜方向以及倾斜水平；控制步骤S50根据地面的倾斜方向和倾斜水平以不同的水平预先将从主驱动轮分配至从驱动轮以用于行驶的扭矩量提供至功率分配设备。
该方法根据感测值和纵向加速度之间的差来预先确定车辆处于其上的地面的斜坡角度，并且根据斜坡角度的水平预先将适当的扭矩量提供至功率分配设备，从而改进对于车辆启动的响应速度。功率分配设备可以是分动箱，而且分动箱可以装备有可以将功率分配到前轮和后轮的多片式离合器。
在本发明的纵向加速度计算步骤S20中，纵向加速度可以通过微分平均轮速度来计算。此外，在纵向加速度计算步骤S20中，在计算纵向加速度之后，能够使用噪声滤波器去除噪声。噪声滤波器可以是低通滤波器。去除了噪声的纵向加速度可以利用下述等式进行计算：
去除了噪声的纵向加速度＝低通滤波器(LP)(d(平均轮速度)/dt)
具体描述计算斜坡角度的方法，车辆上的纵向加速度传感器可以是DC加速度计，而且在平地上斜坡被测量为0而90°的斜坡被测量为1g。在来自纵向加速度传感器的输出中，根据车辆的加速/减速运动的加速度值被包括于根据斜坡角度水平的值中。
根据车辆的加速/减速运动的加速度值是通过微分轮速度获得的纵向加速度。
因此，通过从纵向加速度感测值减去通过微分轮速度计算出的纵向加速度值，不管车辆的当前行驶状态如何，都能够提取车辆处于其上的地面的后斜坡(rear slope)角度值，如以下述等式：
斜坡角度(％)＝tan[sin-1{纵向加速度感测值(m/s2)-计算出的纵向加速度值(m/s2)/g}]×100
因此，通过斜坡角度计算步骤S30，快速地(例如，在1到2秒之内)将车辆在其上行驶的斜坡精确地或者准确地确定，所以能够改进车辆启动中的响应速度。
在本发明中，主驱动轮可以是前轮并且从驱动轮可以是后轮。
在控制步骤S50中，当在确定步骤S40中车辆处于其上的地面被确定为上坡斜坡时，可以提供大于下坡斜坡和平地的扭矩量。优选地，在一些实施方式中，在控制步骤S50中，上坡斜坡的倾斜水平越高，越大的扭矩量可以被提供至功率分配设备。
根据倾斜水平提供的扭矩量的大小可以通过映射值来设定，而且倾斜水平的步骤可以以各种大小开始。作为一个实例，参考图4，当计算出的斜坡角度的倾斜水平对应于陡峭下坡斜坡、平缓下坡斜坡以及第一水平、第二水平和作为平地的第三水平时，可以预先将2～100Nm的扭矩量提供至功率分配设备。
此外，当计算出的斜坡角度的倾斜水平对应于作为平缓上坡斜坡的第四水平时，可以预先将2～200Nm的扭矩量提供至功率分配设备，尤其是，当倾斜水平对应于陡峭上坡斜坡时，可以预先将大于平缓上坡斜坡的扭矩量的200～400Nm的扭矩量提供至功率分配设备。
这就是说，当车辆在停止之后启动时，尤其是在上坡斜坡上时，相较于前轮更大的负载施加到了后轮，所以应当将高扭矩提供至后轮以便驱动它们。
相应地，如在图5B右侧的测试结果，因为预先确定了斜坡角度，扭矩量被预先提供至功率分配设备以便对应于倾斜水平，而且前轮的驱动力被控制为预先分配至后轮，所以在操作加速器踏板时的上坡响应速度得以改进。
具体而言，在上坡斜坡上，随着分配至后轮的扭矩量相对增加，对抗于后轮的负载和摩擦力后轮的驱动力增加，所以推动车辆的力增加而且上坡驱动能力得以改进。
控制步骤S50可以进一步包括消除控制步骤S60，消除控制步骤S60根据车辆的制动器信号保持时间或者特定的档位齿轮保持时间，保持或者减小提供至功率分配设备的扭矩量。这就是说，斜坡识别逻辑运行时，通过确定驾驶员停止车辆的意愿，消除控制步骤确定停止斜坡识别逻辑的时间点，而且防止了斜坡的识别与不识别之间的频繁转换。
参考图3，在消除控制步骤S60中，当制动器信号保持时间小于第一参考时间时，提供的扭矩量可以被保持。第一参考时间可以设定为比如3秒。这就是说，当制动器信号保持时间在3秒之内时，确定不存在驾驶员的停止的意愿，所以根据斜坡的识别逻辑得以保持而不会减小提供的扭矩量。
在消除控制步骤S60中，当制动器信号保持时间是第一参考时间或者更多并且小于第二参考时间时，在上坡斜坡上提供的扭矩量可以减小预定的比例。第二参考时间可以设定为比如6秒。
上坡斜坡的倾斜水平越高，可以减小的扭矩量的比例越大。这就是说，例如，当制动器信号保持时间是4秒而且当前道路的倾斜水平对应于作为平缓上坡斜坡的第四水平时，提供至功率分配设备的扭矩量可以减小比如20～40％的比例。当当前道路的倾斜水平对应于作为陡峭上坡斜坡的第五水平时，扭矩量可以减小比如40～80％的比例，大于平缓上坡斜坡的比例。
这就是说，斜坡识别逻辑运行时，当识别逻辑突然停止时，震动施加到了四轮驱动系统的内部，所以通过减小扭矩预定的比例来最小化震动的产生，如上所述，而且防止了斜坡识别逻辑的运行和停止之间的频繁转换。
此外，在消除控制步骤S60中，当制动器信号保持时间是第二参考时间或者更多时，提供的扭矩量充分减小。这就是说，当制动器信号保持时间是例如6秒或者更多时，确定存在驾驶员的停止的意愿，所以由于斜坡识别预先提供的扭矩得以消除。
在消除控制步骤S60中，当P档位齿轮或者N档位齿轮啮合而且档位齿轮保持时间小于第三参考时间时，提供的扭矩量可以被保持。第三参考时间可以设定为比如3秒。
这就是说，当P档位或者N档位保持时间在3秒之内时，确定不存在驾驶员的停止的意愿，所以根据斜坡识别的逻辑得以保持而不会减小提供的扭矩量。
此外，当P档位齿轮或者N档位齿轮啮合而且档位齿轮保持时间是第三参考时间或者更多时，提供的扭矩量可以充分地减小。这就是说，当P齿轮或者N齿轮保持时间是3秒或者更多时，确定存在驾驶员的停止的意愿，所以由于斜坡识别首先提供的扭矩得以消除。
前面对本发明的具体示例性实施方式所呈现的描述是出于说明和描述的目的。前面的描述并不意在成为毫无遗漏的，也不意在把本发明限制为所公开的精确形式，显然，根据上述言论很多修改和变化都是可能的。选择示例性实施方式并进行描述是为了解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本发明的各种示例性实施方式及其各种替代形式和修改形式。本发明的范围意在由所附权利要求及其等价形式限定。

Claims (11)

1.一种控制车辆的行驶的方法，包括；
测量步骤，所述测量步骤通过车辆上的纵向加速度传感器来测量纵向加速度感测值；
纵向加速度计算步骤，所述纵向加速度计算步骤根据所述车辆的速度来计算所述车辆的纵向加速度；
斜坡角度计算步骤，所述斜坡角度计算步骤根据纵向加速度感测值以及计算出的纵向加速度来计算车辆处于其上的地面的斜坡角度；
确定步骤，所述确定步骤根据计算出的斜坡角度来确定地面的倾斜方向和倾斜水平；
控制步骤，所述控制步骤根据地面的倾斜方向和倾斜水平，以不同的水平预先将从主驱动轮分配至从驱动轮以用于行驶的扭矩量提供至功率分配设备；以及
消除控制步骤，所述消除控制步骤根据所述车辆的制动器信号保持时间或者档位齿轮保持时间，保持或者减小提供至所述功率分配设备的扭矩量。
2.根据权利要求1所述的控制车辆的行驶的方法，其中在所述纵向加速度计算步骤中，所述纵向加速度通过微分平均轮速度进行计算。
3.根据权利要求2所述的控制车辆的行驶的方法，其中在所述纵向加速度计算步骤中，在计算所述纵向加速度之后，由噪声滤波器去除噪声。
4.根据权利要求1所述的控制车辆的行驶的方法，其中所述主驱动轮是前轮并且所述从驱动轮是后轮，而且
当所述车辆在具有上坡斜坡的地面上时所提供的扭矩量大于当所述车辆在具有下坡斜坡的地面上或者在平地上时所提供的扭矩量。
5.根据权利要求4所述的控制车辆的行驶的方法，其中在所述控制步骤中，上坡斜坡的倾斜水平越高，提供的扭矩量越大。
6.根据权利要求1所述的控制车辆的行驶的方法，其中在所述消除控制步骤中，当所述制动器信号保持时间小于第一参考时间时，提供的扭矩量被保持。
7.根据权利要求1所述的控制车辆的行驶的方法，其中在所述消除控制步骤中，当制动器信号保持时间等于或者大于第一参考时间并且小于第二参考时间时，在上坡斜坡上提供的扭矩量减小预定的比例。
8.根据权利要求7所述的控制车辆的行驶的方法，其中在所述控制步骤中，上坡斜坡的倾斜水平越高，扭矩量减小的比例就越大。
9.根据权利要求1所述的控制车辆的行驶的方法，其中在所述消除控制步骤中，当所述制动器信号保持时间等于或者大于第二参考时间时，提供的扭矩量充分地减小。
10.根据权利要求1所述的控制车辆的行驶的方法，其中在所述消除控制步骤中，当P档位齿轮或者N档位齿轮啮合而且所述档位齿轮保持时间小于第三参考时间时，提供的扭矩量被保持。
11.根据权利要求1所述的控制车辆的行驶的方法，其中当P档位齿轮或者N档位齿轮啮合而且所述档位齿轮保持时间等于或者大于第三参考时间时，提供的扭矩量完全地消除。
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