CN107380155A - 拖曳阻尼系统 - Google Patents

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Abstract

公开了一种拖曳阻尼系统。一种车辆包括拖车挂钩、具有电子限滑差速器的车桥和控制器。电子限滑差速器包括扭矩容量可变的锁止离合器。控制器被配置为：响应于检测到连接到拖车挂钩的拖车的存在和车辆速度的增大，将锁止离合器的扭矩增大第一扭矩调节量。

Description

拖曳阻尼系统
技术领域
本公开涉及用于车辆的拖曳阻尼系统。
背景技术
由移动的车辆拖曳的拖车可具有在车辆后部上施加力的倾向。由拖车施加到车辆的力可沿着拖车移动的方向，该方向可能与车辆移动的方向不相同。该力可使车辆的后端在比车辆的前端所行进的路径宽的路径上行进，从而导致转向过度。转向过度可危害到车辆的稳定性和/或可引起折叠事件(jack-knifing event)。
发明内容
一种车辆包括拖车挂钩、具有电子限滑差速器的车桥和控制器。电子限滑差速器包括扭矩容量可变的锁止离合器。控制器被配置为：响应于检测到连接到拖车挂钩的拖车的存在和车辆速度的增大，将锁止离合器的扭矩增大第一扭矩调节量。
一种车辆包括电子限滑差速器和控制器。电子限滑差速器包括锁止离合器，该锁止离合器被配置为：在锁止离合器的扭矩增大时，减小车桥上的相对的车轮的相对转速。控制器被配置为：响应于检测到连接到车辆的拖车的存在、车辆的前进运动和方向盘角度的增大，将锁止离合器的扭矩增大第一扭矩调节量。
根据本发明的一个实施例，所述控制器被配置为：响应于车辆速度的增大，使第一扭矩调节量增大。
根据本发明的一个实施例，所述控制器被配置为：响应于制动请求，将锁止离合器的扭矩增大第二扭矩调节量。
根据本发明的一个实施例，所述控制器被配置为：响应于方向盘角度变化率超过角速度阈值，将锁止离合器的扭矩增大第三扭矩调节量。
根据本发明的一个实施例，使第一扭矩调节量、第二扭矩调节量和第三扭矩调节量乘以比例因子，所述比例因子的值随着车辆速度从下限速度阈值增大到上限速度阈值而增大。
根据本发明的一个实施例，使第一扭矩调节量、第二扭矩调节量和第三扭矩调节量乘以比例因子，所述比例因子随着车辆的横向加速度从下限加速度阈值增大到上限加速度阈值而减小。
一种车辆控制器包括输入信道、输出信道和控制逻辑。输入信道被配置为接收指示拖车连接的存在、车辆速度、方向盘角度和制动请求的信号。输出信道被配置为提供指令以调节差速器锁止离合器的扭矩。控制逻辑被配置为：响应于拖车连接的存在、车辆速度的增大和方向盘角度的增大，增大锁止离合器的扭矩。
根据本发明的一个实施例，所述控制逻辑被配置为：响应于方向盘角度变化率超过角速度阈值，进一步增大锁止离合器的扭矩。
根据本发明的一个实施例，所述控制逻辑被配置为：响应于制动请求，进一步增大锁止离合器的扭矩。
根据本发明的一个实施例，所述控制逻辑被配置为：响应于车辆速度超过速度阈值，使锁止离合器的扭矩的增大量乘以第一比例因子；并且响应于横向加速度小于加速度阈值，使锁止离合器的扭矩的增大量乘以第二比例因子。
附图说明
图1是表示车辆和连接到车辆的拖曳连接器的拖车的示意图；
图2是示出用于在拖曳拖车时调节车辆中的差速器锁止离合器的扭矩的控制方法的流程图。
具体实施方式
在此描述本公开的实施例。然而，将理解的是，公开的实施例仅为示例，其他实施例可采用各种和替代的形式。附图不一定按比例绘制；可夸大或最小化一些特征以示出特定组件的细节。因此，在此公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制，而仅为教导本领域技术人员以各种方式使用实施例的代表性基础。如本领域普通技术人员将理解的，可将参照任一附图示出并描述的各种特征与在一个或更多个其他附图中示出的特征相结合以产生未明确示出或描述的实施例。示出的特征的组合为典型应用提供代表性实施例。然而，与本公开的教导一致的特征的各种组合和变型可被期望用于特定应用或实施方式。
参照图1，示出了表示车辆10和连接到车辆10的拖曳连接器或挂钩14的拖车12的示意图。车辆10包括动力传动系统。动力传动系统包括动力产生部件(即，发动机或电动马达)和传动系两者。传动系是将动力传递到驱动轮的部件组，不包括动力产生部件。相比之下，动力传动系统被认为包括动力产生部件和传动系两者。动力传统系统包括发动机16和变速器18两者。变速器18可被构造为在变速器18的输入与输出之间提供多个传动比。变速器18可通过一系列传动系部件连接到车桥20。更具体地，变速器18可通过驱动轴24连接到车桥20的差速器22。差速器22进而可通过半轴28连接到驱动轮26的轮毂。可在变速器18与驱动轮26之间存在另外的传动系连接。例如，等速万向节(未示出)可将变速器18连接到驱动轴24，将驱动轴24连接到差速器22，将差速器22连接到半轴28和/或将半轴28连接到驱动轮26的轮毂。
在图1中描绘的驱动轮26被示出为车辆10的后轮。然而，应理解前轮30也可以是驱动轮。例如，前轮30可通过一系列传动系部件(诸如驱动轴、半轴、差速器、分动箱、等速万向节等)以与后轮连接到变速器18类似的方式但不一定以相同的顺序或构造连接到变速器18。此外，尽管发动机16被示出为动力传动系统的动力产生部件，但可使用其它动力产生部件(即，电动马达或燃料电池)来取代发动机16或作为发动机16的补充(诸如混合动力车辆)。
应理解在此描述的车辆构造仅是示例性的并且不意在被限制。其它非混合动力车辆、电动车辆或混合动力车辆构造应被理解为在此被公开。其它车辆构造可包括但不限于微混合动力车辆、串联式混合动力车辆、并联式混合动力车辆、串并联式混合动力车辆、插电式混合动力电动车辆(PHEV)、燃料电池混合动力车辆、电池运转的电动车辆(BEV)或本领域普通技术人员已知的任意其它车辆构造。
车辆10的操作者可通过踩下加速踏板32或制动踏板34来控制车辆的速度和/或正施加在车辆10的驱动轮26处的扭矩。踩下加速踏板32可与对增大车辆速度和/或扭矩的请求一致。踩下制动踏板34可与对减小车辆速度和/或扭矩的请求一致。踩下加速踏板32或制动踏板34可将加速请求或制动请求分别发送到车辆控制器36。车辆控制器36进而可基于加速请求或制动请求和当前车辆速度Vvehicle来调节发动机16的转速和/或扭矩、使变速器18换挡或调节正被施加到制动器38的扭矩。速度传感器40可被配置为将车辆速度通信到控制器36。速度传感器40可被配置为计算一个或更多个车轮的转速，并且控制器36可包括被配置为基于一个或更多个车轮的转速来确定当前车辆速度Vvehicle的算法。
车辆10还可包括转向系统42，转向系统42被配置为基于从方向盘44接收到的用户输入而转动前轮30。方向盘传感器46可被配置为将方向盘44的当前角位移θsw和/或方向盘44的当前角速度ωsw通信到控制器36。方向盘44的当前角位移θsw和/或当前角速度ωsw可分别包括沿着顺时针方向或沿着逆时针方向的角位移和角速度。
其它额外的传感器还可将车辆10和/或拖车12的各种状态通信到控制器36。例如，车辆10可包括横向加速度传感器48和拖车传感器50，横向加速度传感器48被配置为将车辆的横向加速度Alateral通信到控制器36，拖车传感器50被配置为通信拖车是否被连接到拖曳连接器或挂钩14。
差速器22可以是电控限滑差速器。差速器22可包括锁止离合器52。锁止离合器52可以是扭矩容量可变的锁止离合器，该扭矩容量可变的锁止离合器被配置为在锁止离合器的扭矩增大时减小车桥20上的相对的车轮26的相对转速。锁止离合器52的扭矩可在完全分离状况与完全锁止状况之间进行调节，包括处于完全分离状况与完全锁止状况之间的打滑状况。在打滑状况期间随着锁止离合器52上的扭矩增大，车桥20上的相对的车轮26的相对转速将减小。当锁止离合器52获得足以锁止差速器22的扭矩时，相对的车轮26的转速变得同步化并且相对的车轮26的相对转速变为零。差速器22可包括致动器54，致动器54被配置为通过增大或减小作用在锁止离合器52上的扭矩而接合/分离锁止离合器52。致动器54可从控制器接收信号，以增大或减小锁止离合器52的扭矩。致动器54可以是电磁阀、液压阀或本领域已知的能够增大和减小离合器上的扭矩的任何其它装置。致动器54还可用作传感器，将作用在锁止离合器52上的扭矩的量通信回控制器36。
虽然被示出为一个控制器，但控制器36可以是较大控制系统的一部分并且可以通过整个车辆10中的各种其它控制器(诸如车辆系统控制器(VSC))进行控制。因此，应理解控制器36和一个或更多个其它控制器可以统称为“控制器”，所述“控制器”响应于来自各种传感器的信号而控制各种致动器，以控制车辆10或车辆子系统的多种功能。控制器36可包括与各种类型的计算机可读存储装置或介质通信的微处理器或中央处理器(CPU)。例如，计算机可读存储装置或介质可包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)和保活存储器(KAM)中的易失性和非易失性存储器。KAM是可以用于在CPU掉电时存储各种操作变量的持久或非易失性存储器。计算机可读存储装置或介质可以使用多个已知存储装置中的任何存储装置实施，诸如PROM(可编程只读存储器)、EPROM(电可编程只读存储器)、EEPROM(电可擦除可编程只读存储器)、闪存或能够存储数据的任何其它电、磁、光学或组合的存储装置，其中，所述数据中的一些代表由控制器36使用以控制车辆10或车辆子系统的可执行指令。
可以通过一个或更多个附图中的流程图或类似图表来表示通过控制器36执行的控制逻辑、算法或功能。这些附图提供可以使用一个或更多个处理策略(诸如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等)来实现的代表性控制策略和/或逻辑。因此，示出的各种步骤或功能可以以示出的序列执行、并行执行或在某些情况下有所省略。尽管没有总是明确地说明，但是本领域内的普通技术人员将理解根据使用的特定处理策略可以重复执行一个或更多个说明的步骤或功能。类似地，处理顺序对于实现在此描述的特征和优点并非是必需的，而只是提供用于说明和描述的方便。控制逻辑可以主要以通过基于微处理器的车辆、发动机和/或动力传动系统控制器执行的软件实现。当然，根据特定应用，可以以在一个或更多个控制器中的软件、硬件或者软件和硬件的结合来实现控制逻辑。当以软件实现时，可以在具有代表通过计算机执行以控制车辆或其子系统的代码或指令的存储数据的一个或更多个计算机可读存储装置或介质中提供控制逻辑。计算机可读存储装置或介质可以包括利用电、磁和/或光学存储器来保持可执行指令和关联的校准信息、操作变量等的许多已知物理装置中的一个或更多个。
控制器36可被配置为通过电信号接收图1中示出的各种车辆部件的各种状态或状况。电信号可通过输入信道从各种部件传递到控制器36。此外，从各种部件接收到的电信号可指示对改变或更改车辆10的一个或更多个相应部件的状态的请求或指令。控制器36包括被配置为将请求或指令(通过电信号)传递到各种车辆部件的输出信道。控制器36包括控制逻辑和/或算法，所述控制逻辑和/或算法被配置为基于各种车辆部件的请求、指令、状况或状态而产生通过输出信道被传递的请求或指令。
在图1中输入信道和输出信道被示出为虚线。应理解单个虚线可表示从单个元件进出的输入信道和输出信道两者。此外，至一个元件的输出信道可作为至另一元件的输入信道操作，反之亦然。
参照图2，示出了表示用于在拖曳操作(即，车辆10拖曳拖车12)期间调节差速器22的锁止离合器52的扭矩的控制方法100的流程图。控制方法100可在如上所述的控制器36中实施。控制方法100可称为拖曳阻尼控制方法。可利用电控限滑差速系统来改善车辆操纵。当驾驶员需求的横摆与实际横摆之间的横摆误差较小、横向加速度增大、转向不足较少等时，车辆操纵可被认为得到改善。另一方面，拖曳阻尼控制方法增加了不足的转向，从而在拖曳拖车期间使车辆更加稳定。提高的稳定性在诸如转弯或改变车道的动态事件期间会更受欢迎。
方法100开始于在框102处计算差速器锁止离合器第一扭矩调节量，在框104处计算差速器锁止离合器第二扭矩调节量和在框106处计算差速器锁止离合器第三扭矩调节量。差速器锁止离合器第一扭矩调节量是基于车辆速度Vvehicle和/或方向盘44的当前角位移θsw的。基于车辆速度Vvehicle和方向盘44的角位移θsw的差速器锁止离合器第一扭矩调节量可作为三维查找表存储在控制器36内。差速器锁止离合器第一扭矩调节量可被配置为随着车辆速度Vvehicle的增大和/或随着方向盘44的当前角位移θsw的增大而逐渐增大。差速器锁止离合器第二扭矩调节量是基于方向盘角度变化率(即，方向盘44的当前角速度ωsw)的。差速器锁止离合器第二扭矩调节量可被配置为随着方向盘角度变化率ωsw的增大而逐渐增大。差速器锁止离合器第二扭矩调节量可被限制为使得当方向盘角度变化率ωsw处于或大于上限角速度阈值时其具有最大值，并且当方向盘角度变化率ωsw小于下限角速度阈值时其具有零值。差速器锁止离合器第三扭矩调节量是基于来自车辆操作者的制动扭矩请求的。差速器锁止离合器第三扭矩调节量可被配置为随着制动扭矩请求的增大而逐渐增大。差速器锁止离合器第三扭矩调节量可被限制为使得当制动扭矩请求处于或大于制动扭矩阈值时其具有最大值。
差速器锁止离合器第一扭矩调节量、差速器锁止离合器第二扭矩调节量和差速器锁止离合器第三扭矩调节量随后在求和节点108处被加到一起。差速器锁止离合器第一扭矩调节量、差速器锁止离合器第二扭矩调节量和差速器锁止离合器第三扭矩调节量的总和随后在第一乘法节点110处乘以车辆速度比例因子。首先在框112处计算车辆速度比例因子，随后将车辆速度比例因子输入到第一乘法节点110。车辆速度比例因子被配置为随着车辆速度Vvehicle的增大而增大。车辆速度比例因子可被配置为在下限车辆速度阈值与上限车辆速度阈值之间逐渐增大。当车辆速度Vvehicle小于下限车辆速度阈值时，车辆速度比例因子的值可为0，当车辆速度Vvehicle大于上限车辆速度阈值时，车辆速度比例因子的值可为1。接着在第二乘法节点114处将差速器锁止离合器第一扭矩调节量、差速器锁止离合器第二扭矩调节量和差速器锁止离合器第三扭矩调节量的总和乘以横向加速度比例因子。首先在框116处计算横向加速度比例因子，随后将横向加速度比例因子输入到第二乘法节点114。横向加速度比例因子可被配置为随着横向加速度Alateral的增大而增大或减小。例如，横向加速度比例因子可被配置为在第一下限横向加速度阈值与第一上限横向加速度阈值之间逐渐减小。当横向加速度Alateral处于或小于第一下限横向加速度阈值时，横向加速度比例因子的值可高达1，当横向加速度Alateral处于或大于第一上限横向加速度阈值时，横向加速度比例因子的值可低至0。随后横向加速度比例因子可被配置为在第二下限横向加速度阈值(大于或等于第一上限横向加速度阈值)与第二上限横向加速度阈值之间逐渐增大。当横向加速度Alateral处于或略小于第二下限横向加速度阈值时，横向加速度比例因子的值可低至0，当横向加速度Alateral处于或大于第二上限横向加速度阈值时，横向加速度比例因子的值可高达1。随后横向加速度比例因子可再次被配置为随着横向加速度Alateral的增大而逐渐减小到低至0的值。例如，随后横向加速度比例因子可再次被配置为在横向加速度Alateral增大到第二上限横向加速度阈值以上的值时逐渐减小到低至0的值。横向加速度比例因子可存储在车辆控制器36中的二维查找表中。
当可操纵性(并且因此，车桥20上的相对的车轮26之间的速度差)是期望的时，车辆速度比例因子和横向加速度比例因子防止差速器22的锁止离合器52锁止。例如，在停泊车辆10和拖车12时的低车速期间或者在可能引起横向加速度的车辆10的高加速度事件期间，可操纵性会是期望的。在泊车时或在高加速度事件期间增大差速器22的锁止离合器52上的扭矩可能在尝试使车辆10转弯时引起粘结(binding)或转向不足，这在这些事件期间可能是不期望的。
第二乘法节点114输出由框118表示的合计的差速器锁止离合器扭矩调节量。随后将合计的差速器锁止离合器扭矩调节量输入到判定框120中。判定框120基于入口条件(entry condition)来确定是否启用拖曳阻尼。在所有或一些入口条件已满足时，可启用拖曳阻尼。入口条件首先在框122处被确定并被输入到判定框120中。入口条件可包括拖车12被连接到拖曳连接器或挂钩14、车辆10没有沿倒车方向行驶、车辆10沿前进方向行驶和/或车辆10的速度大于阈值速度。如果入口条件使得在判定框120处启用拖曳阻尼，则所述方法继续进行至框124，在框124处，将合计的差速器锁止离合器扭矩调节量施加到差速器22的锁止离合器52(即，施加到锁止离合器52的扭矩按照合计的差速器锁止离合器扭矩调节量增大)。如果入口条件使得在判定框120处未启用拖曳阻尼，则所述方法继续进行至框126，在框126处，合计的差速器锁止离合器扭矩调节量不被施加到差速器22的锁止离合器52(即，施加到锁止离合器52的扭矩未按照合计的差速器锁止离合器扭矩调节量增大)。如果入口条件使得拖曳阻尼未被启用，则差速器22的锁止离合器52可被配置为作为限滑差速器运转以改善车辆操纵(如上所述)。尽管图1描绘了位于车辆10的后桥上的差速器22，但是方法100也可适用于在拖曳操作期间控制位于车辆的前桥上的差速器。
说明书中使用的词语为描述性词语而非限制，并且应理解的是，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可作出各种改变。如之前所描述的，可组合各个实施例的特征以形成可能未被明确描述或示出的进一步的实施例。虽然各个实施例可能已被描述为提供优点或在一个或更多个期望的特性方面优于其他实施例或现有技术实施方式，但是本领域的普通技术人员应该认识到，根据具体应用和实施方式，一个或更多个特征或特性可被折衷，以实现期望的整体系统属性。因此，被描述为在一个或更多个特性方面不如其他实施例或现有技术实施方式合意的实施例并不在本公开的范围之外，并且可被期望用于特定应用。

Claims (12)

1.一种车辆，包括：
拖车挂钩；
车桥，具有包括扭矩容量可变的锁止离合器的电子限滑差速器；
控制器，被配置为：响应于检测到连接到所述拖车挂钩的拖车的存在和车辆速度的增大，将锁止离合器的扭矩增大第一扭矩调节量。
2.如权利要求1所述的车辆，其中，所述控制器被配置为：响应于方向盘角度的增大，使第一扭矩调节量增大。
3.如权利要求2所述的车辆，其中，所述控制器被配置为：响应于方向盘角度变化率超过角速度阈值，将锁止离合器的扭矩增大第二扭矩调节量。
4.如权利要求3所述的车辆，其中，所述控制器被配置为：响应于制动请求，将锁止离合器的扭矩增大第三扭矩调节量。
5.如权利要求4所述的车辆，其中，使第一扭矩调节量、第二扭矩调节量和第三扭矩调节量乘以比例因子，所述比例因子的值随着车辆速度从下限速度阈值增大到上限速度阈值而增大。
6.如权利要求5所述的车辆，其中，在车辆速度小于下限速度阈值时，所述比例因子的值为0。
7.如权利要求5所述的车辆，其中，在车辆速度大于上限速度阈值时，所述比例因子的值为1。
8.如权利要求4所述的车辆，其中，使第一扭矩调节量、第二扭矩调节量和第三扭矩调节量乘以比例因子，所述比例因子随着车辆的横向加速度从下限加速度阈值增大到上限加速度阈值而减小。
9.如权利要求8所述的车辆，其中，在横向加速度大于上限加速度阈值时，所述比例因子的值为0。
10.如权利要求8所述的车辆，其中，在横向加速度小于下限加速度阈值时，所述比例因子的值为1。
11.一种车辆，包括：
电子限滑差速器，包括锁止离合器，该锁止离合器被配置为：在锁止离合器的扭矩增大时，减小车桥上的相对的车轮的相对转速；
控制器，被配置为：响应于检测到连接到车辆的拖车的存在、车辆的前进运动和方向盘角度的增大，将锁止离合器的扭矩增大第一扭矩调节量。
12.一种车辆控制器，包括：
输入信道，被配置为接收指示拖车连接的存在、车辆速度、方向盘角度和制动请求的信号；
输出信道，被配置为提供指令以调节差速器锁止离合器的扭矩；
控制逻辑，被配置为：响应于拖车连接的存在、车辆速度的增大和方向盘角度的增大，使锁止离合器的扭矩增大。
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