CN108016422B - 车辆扭矩的控制方法、系统及车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种车辆扭矩的控制方法、系统及车辆，该方法包括：获取车辆的前后轴载荷、车辆行驶参数和需求扭矩；根据车辆的前后轴载荷、车辆行驶信息和需求扭矩得到车辆的前后轴初始分配扭矩；根据车辆的前后轴初始分配扭矩和前后轴载荷得到理论地面附着系数；判断理论地面附着系数是否大于实际地面附着系数；如果是，则根据实际地面附着系数对前后轴初始分配扭矩进行调整，以得到车辆的前后轴最终分配扭矩；根据车辆的前后轴最终分配扭矩对车辆进行控制。本发明的方法利用轮胎与路面之间的附着系数，在相同的车辆扭矩需求下，降低轮胎与路面的附着率，减少出现车轮滑转的概率，进而提升驾驶体验。

Description

车辆扭矩的控制方法、系统及车辆
技术领域
本发明涉及汽车技术领域，特别涉及一种车辆扭矩的控制方法、系统及车辆。
背景技术
目前，车辆前后轴扭矩分配的方式主要为固定扭矩分配方式。车辆在行驶过程中根据车速、坡度、方向盘转角、目标扭矩等变量，根据一定的规则，以固定的比例阶梯性调节的方式控制前后轴的扭矩分配。我国的四轮驱动系统大多是采用机械式分动箱的分时四驱，这种系统是四轮驱动系统最简单的方式，但是操作复杂，而且不能在硬地面上使用四驱模式。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种车辆扭矩的控制方法，该方法可以减少出现车轮滑转的概率，进而提升驾驶体验。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种车辆扭矩的控制方法，包括以下步骤：获取车辆的前后轴载荷、车辆行驶参数和需求扭矩；根据所述车辆的前后轴载荷、所述车辆行驶信息和所述需求扭矩得到所述车辆的前后轴初始分配扭矩；根据所述车辆的前后轴初始分配扭矩和所述前后轴载荷得到理论地面附着系数；判断所述理论地面附着系数是否大于实际地面附着系数；如果是，则根据所述实际地面附着系数对所述前后轴初始分配扭矩进行调整，以得到所述车辆的前后轴最终分配扭矩；根据所述车辆的前后轴最终分配扭矩对车辆进行控制。
进一步的，所述车辆行驶参数包括速度信息、加速度信息和坡度信息。
进一步的，当判断所述理论地面附着系数小于或等于所述实际地面附着系数时，还包括：根据所述车辆的前后轴初始分配扭矩对车辆进行控制。
进一步的，当所述根据所述实际地面附着系数对所述前后轴初始分配扭矩进行调整，以得到所述车辆的前后轴最终分配扭矩的步骤，包括：确定对应于所述实际地面附着系数的前后轴分配扭矩；将对应于所述实际地面附着系数的前后轴分配扭矩作为所述车辆的前后轴最终分配扭矩。
相对于现有技术，本发明所述的车辆扭矩的控制方法具有以下优势：
本发明所述的车辆扭矩的控制方法，利用轮胎与路面之间的附着系数，在相同的车辆扭矩需求下，降低轮胎与路面的附着率，减少出现车轮滑转的概率，进而提升驾驶体验。
本发明的另一个目的在于提出一种车辆扭矩的控制系统，该系统可以减少出现车轮滑转的概率，进而提升驾驶体验。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种车辆扭矩的控制系统，包括：前轴载荷信息获取模块，用于获取所述车辆的前轴载荷信息；后轴载荷信息获取模块，用于获取所述车辆的后轴载荷信息；需求扭矩获取模块，用于获取驾驶员操作车辆生成对应的需求扭矩；控制模块，所述控制模块用于根据所述车辆的前后轴载荷、所述车辆行驶信息和所述需求扭矩得到所述车辆的前后轴初始分配扭矩，所述控制模块还用于根据所述车辆的前后轴初始分配扭矩和所述前后轴载荷得到理论地面附着系数，所述控制模块还用于判断所述理论地面附着系数大于实际地面附着系数时，根据所述实际地面附着系数对所述前后轴初始分配扭矩进行调整，以得到所述车辆的前后轴最终分配扭矩，所述控制模块还用于根据所述车辆的前后轴最终分配扭矩对车辆进行控制。
进一步的，所述车辆行驶参数包括速度信息、加速度信息和坡度信息。
进一步的，所述控制模块还用于当判断所述理论地面附着系数小于或等于所述实际地面附着系数时，根据所述车辆的前后轴初始分配扭矩对车辆进行控制。
进一步的，所述根据所述实际地面附着系数对所述前后轴初始分配扭矩进行调整，以得到所述车辆的前后轴最终分配扭矩，包括：确定对应于所述实际地面附着系数的前后轴分配扭矩；将对应于所述实际地面附着系数的前后轴分配扭矩作为所述车辆的前后轴最终分配扭矩。
进一步的，所述控制模块通过发动机为所述车辆的前轴提供扭矩，所述控制模块通过驱动电机为所述车辆的后轴提供扭矩，所述车辆的前后轴的扭矩比例通过控制发动机和后桥驱动电机的工作工况实现。
所述的车辆扭矩的控制系统与上述的车辆扭矩的控制方法相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。
本发明的另一个目的在于提出一种车辆，该车辆可以减少出现车轮滑转的概率，进而提升驾驶体验。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种车辆，设置有如上述实施例所述的车辆扭矩的控制系统。
所述的车辆与上述的车辆扭矩的控制系统相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。
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为本发明实施例所述的车辆扭矩的控制方法的流程图；
图2为本发明实施例所述的扭矩控制的原理图；
图3为本发明实施例所述的车辆扭矩的控制系统的结构框图。
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。
在介绍本发明的具体实时方式之前，本发明的发明人通过研究发现目前四驱车辆的扭矩分配存在的主要问题在于不能够充分利用地面的附着系数，导致车辆的稳定性能、加速性能、爬坡性能下降，甚至导致出现打滑状况。
相关技术中采用的阶梯式扭矩分配方法，前后轴的附着率在绝大多情况下是不相等的，此时增大扭矩输出时，则较大附着率的车轮会先达到滑转状态，而另一轴上的车轮要克服的阻力就会增大，会随之滑转，造成车辆无法前进。四轮驱动车辆的动力性能受到限制。
基于前后轴荷的混合动力汽车扭矩分配方法的控制方法考虑到通常情况下车辆行驶时，四个车轮的着地面的状态是一致的。此时考虑到理想状态下，前后轴的附着率应该相等，此时传动系统可传递的扭矩是最大的，可以克服的坡度最大。反之，如果某一轴的附着率比较高，那么该轴上的车轮会先滑转，而另一轴上的车轮要克服的阻力就会过大，也随之滑转，使车辆无法前进。
现有的四轮驱动系统在控制前后轴扭矩分配时并未考虑汽车的动力传递与地面的关系。汽车在路面上行驶时，虽然其驱动力取决与动力系统输出的扭矩，但是，在动力系统所提供动力足够的情况下，车辆的驱动力受到轮胎与地面附着条件的限制。有鉴于此，提出本发明。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
图1是根据本发明一个实施例的车辆扭矩的控制方法的流程图。
如图1所示，根据本发明一个实施例的车辆扭矩的控制方法，包括如下步骤：
S1：获取车辆的前后轴载荷、车辆行驶参数和需求扭矩。
通过设置在车辆相关位置上的前轴载荷采集装置、后轴载荷采集装置获取车辆的前后轴载荷。在本发明的一个实施例中，车辆行驶参数包括速度、角速度和车辆所处的坡度。通过发动机转速得到车辆速度和加速度，通过相应的传感器得到车辆所处的坡度。在本发明的一个实施例中，需求扭矩通过驾驶员操作车辆行驶的动作产生，例如踩踏加速踏板或制动踏板、方向盘转角和档位信息等动作得到需求扭矩。
其中，预设值可以预先标定得到，预设值为车辆是否为急加速或者缓慢加速的一个界限，即：当油门踏板被踩下的速度越快，说明驾驶员越想使车辆进行快速地提速，反之，如果驾驶员踩下油门踏板的速度非常慢，则说明书驾驶员虽然想使车辆提速，但是只要车辆能够相对缓慢地进行提速即可。
S2：根据车辆的前后轴载荷、车辆行驶信息和需求扭矩得到车辆的前后轴初始分配扭矩。
S201：根据车辆运行状态判断前后轴扭矩的计算模型，计算模型根据前后轴载荷计算得到前后轴扭矩的分配比例。
图2为本发明实施例所述的扭矩控制的原理图。如图2所示，在本发明的一个实施例中，根据记录车辆在水平路面时前后轴的静态分量作为标准值。当车辆前后轴载荷发生变化时，车身前后轴的载荷传感器将载荷变量传递至信号收集器，与静态载荷比较，将差值发送至扭矩分配控制器，作为扭矩分配控制器计算分配比的依据。扭矩分配控制器中的计算模型分为坡度模型、加速度模型、速度模型。上坡时，前轴载荷减小，后轴载荷相应增加；下坡时正好相反，后轴的载荷减小，前轴相应增加。此时选用坡度模型计算扭矩分配比例。在水平路面上时，静态轴载荷由车辆的纵向重心位置、前后轴之间的轴距决定。前后轴载荷会因升力出现变化，前后轴载荷会因此而减小。并且随着车速的增加和侧向风的增强，前后轴的载荷下降加剧。此时选用速度模型计算扭矩分配比例。在加速时，前轴的载荷会有所卸载，后轴载荷则增加。减速时情况正好相反。这种载荷的变化有两部分组成：一部分是平移运动质量的力矩引起的；另一部分是由旋转质量加速引起的。此时选用加速度模型计算扭矩分配比例。上述坡度模型、加速度模型、速度模型都是根据车辆预设好的。
S202：根据需求扭矩和前后轴扭矩的分配比例得到车辆的前后轴初始分配扭矩。
S3：根据车辆的前后轴初始分配扭矩和前后轴载荷得到理论地面附着系数。
具体地，通过前后轴初始分配扭矩和前后轴载荷的比值得到理论地面附着系数。
S4：判断理论地面附着系数是否大于实际地面附着系数。
实际地面附着系数通过标准公路上官方给出的参考标准结合天气情况和轮胎情况得到，或通过车辆在路面通过改变地面附着系数时，记录车轮打滑的临界值确定。
S5：如果理论地面附着系数大于实际地面附着系数，则根据所述实际地面附着系数对所述前后轴初始分配扭矩进行调整，以得到所述车辆的前后轴最终分配扭矩。
在本发明的一个实施例中，当根据实际地面附着系数对前后轴初始分配扭矩进行调整，以得到车辆的前后轴最终分配扭矩的步骤，包括：确定对应于实际地面附着系数的前后轴分配扭矩；将对应于实际地面附着系数的前后轴分配扭矩作为车辆的前后轴最终分配扭矩。在本发明的一个示例中，通过步骤S4得到的理论底面附着系数为0.9，实际地面附着系数为0.8。此时发动机和后轴驱动电机不再按照控制器的计算值输出扭矩，而是按照附着系数0.8重新计算分配前后轴扭矩，在防止车辆打滑的前提下，提供最大动力输出，进而提升驾驶体验。
S6：根据车辆的前后轴最终分配扭矩对车辆进行控制。
在本发明的一个实施例中，在步骤S4之后还包括：
理论地面附着系数小于或等于实际地面附着系数时，根据车辆的前后轴初始分配扭矩对车辆进行控制。此时车辆按照当前分配的扭矩驱动车辆运行时车轮不会打滑。
本发明实施例的车辆扭矩的控制方法，利用轮胎与路面之间的附着系数，在相同的车辆扭矩需求下，降低轮胎与路面的附着率，减少出现车轮滑转的概率，进而提升驾驶体验。
图3为本发明实施例所述的车辆扭矩的控制系统的结构框图。如图3所示，一种车辆扭矩的控制系统，包括前轴载荷信息获取模块210、后轴载荷信息获取模块220、需求扭矩获取模块230和控制模块240。
其中，前轴载荷信息获取模块210用于获取车辆的前轴载荷信息。后轴载荷信息获取模块220用于获取车辆的后轴载荷信息。需求扭矩获取模块230用于获取驾驶员操作车辆生成对应的需求扭矩。控制模块240用于根据车辆的前后轴载荷、车辆行驶信息和需求扭矩得到车辆的前后轴初始分配扭矩。控制模块240还用于根据车辆的前后轴初始分配扭矩和前后轴载荷得到理论地面附着系数。控制模块240还用于判断理论地面附着系数大于实际地面附着系数时，根据实际地面附着系数对前后轴初始分配扭矩进行调整，以得到车辆的前后轴最终分配扭矩。控制模块240还用于根据车辆的前后轴最终分配扭矩对车辆进行控制。
根据本发明实施例的车辆扭矩的控制系统，，利用轮胎与路面之间的附着系数，在相同的车辆扭矩需求下，降低轮胎与路面的附着率，减少出现车轮滑转的概率，进而提升驾驶体验。
在本发明的一个实施例中，车辆行驶参数包括速度信息、加速度信息和坡度信息。
在本发明的一个实施例中，控制模块240还用于当判断理论地面附着系数小于或等于实际地面附着系数时，根据车辆的前后轴初始分配扭矩对车辆进行控制。
在本发明的一个实施例中，根据实际地面附着系数对前后轴初始分配扭矩进行调整，以得到车辆的前后轴最终分配扭矩，包括：确定对应于实际地面附着系数的前后轴分配扭矩；将对应于实际地面附着系数的前后轴分配扭矩作为车辆的前后轴最终分配扭矩。
在本发明的一个实施例中，控制模块240通过发动机为车辆的前轴提供扭矩，控制模块240通过驱动电机为车辆的后轴提供扭矩，车辆的前后轴的扭矩比例通过控制发动机和后桥驱动电机的工作工况实现。
需要说明的是，本发明实施例的车辆扭矩的控制系统的具体实现方式与本发明实施例的车辆扭矩的控制方法的具体实现方式类似，具体请参见方法部分的描述，为了减少冗余，此处不做赘述。
进一步地，本发明的实施例公开了一种车辆，设置有如上述任意一个实施例中的车辆扭矩的控制系统。该车辆可以减少出现车轮滑转的概率，进而提升驾驶体验。
另外，根据本发明实施例的车辆的其它构成以及作用对于本领域的普通技术人员而言都是已知的，为了减少冗余，此处不做赘述。
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)

1.一种车辆扭矩的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取车辆的前后轴载荷、车辆行驶参数和需求扭矩；
根据所述车辆的前后轴载荷、车辆行驶信息和所述需求扭矩得到所述车辆的前后轴初始分配扭矩，包括：根据车辆行驶参数判断前后轴扭矩的计算模型，计算模型根据前后轴载荷计算得到前后轴扭矩的分配比例；根据需求扭矩和前后轴扭矩的分配比例得到车辆的前后轴初始分配扭矩，其中，根据记录车辆在水平路面时前后轴的静态分量作为标准值，当车辆前后轴载荷发生变化时，车身前后轴的载荷传感器将载荷变量传递至信号收集器，与静态载荷比较，将差值发送至扭矩分配控制器，作为扭矩分配控制器计算分配比的依据，所述扭矩分配控制器中的所述计算模型包括：坡度模型、加速度模型、速度模型，当车辆上坡或下坡时，通过所述坡度模型计算前后轴扭矩的分配比例；当车辆在水平路面上时，通过所述速度模型计算前后轴扭矩的分配比例；当车辆加速或减速时，通过所述加速度模型计算前后轴扭矩的分配比例；
根据所述车辆的前后轴初始分配扭矩和所述前后轴载荷得到理论地面附着系数；
判断所述理论地面附着系数是否大于实际地面附着系数；
如果是，则根据所述实际地面附着系数对所述前后轴初始分配扭矩进行调整，以得到所述车辆的前后轴最终分配扭矩；
根据所述车辆的前后轴最终分配扭矩对车辆进行控制。
2.根据权利要求1所述的车辆扭矩的控制方法，其特征在于，所述车辆行驶参数包括速度信息、加速度信息和坡度信息。
3.根据权利要求1所述的车辆扭矩的控制方法，其特征在于，当判断所述理论地面附着系数小于或等于所述实际地面附着系数时，还包括：根据所述车辆的前后轴初始分配扭矩对车辆进行控制。
4.根据权利要求1所述的车辆扭矩的控制方法，其特征在于，当所述根据所述实际地面附着系数对所述前后轴初始分配扭矩进行调整，以得到所述车辆的前后轴最终分配扭矩的步骤，包括：
确定对应于所述实际地面附着系数的前后轴分配扭矩；
将对应于所述实际地面附着系数的前后轴分配扭矩作为所述车辆的前后轴最终分配扭矩。
5.一种车辆扭矩的控制系统，其特征在于，包括：
前轴载荷信息获取模块，用于获取所述车辆的前轴载荷信息；
后轴载荷信息获取模块，用于获取所述车辆的后轴载荷信息；
需求扭矩获取模块，用于获取驾驶员操作车辆生成对应的需求扭矩；
控制模块，所述控制模块用于根据所述车辆的前后轴载荷、车辆行驶信息和所述需求扭矩得到所述车辆的前后轴初始分配扭矩，包括：根据车辆行驶参数判断前后轴扭矩的计算模型，计算模型根据前后轴载荷计算得到前后轴扭矩的分配比例；根据需求扭矩和前后轴扭矩的分配比例得到车辆的前后轴初始分配扭矩；所述控制模块还用于根据所述车辆的前后轴初始分配扭矩和所述前后轴载荷得到理论地面附着系数，所述控制模块还用于判断所述理论地面附着系数大于实际地面附着系数时，根据所述实际地面附着系数对所述前后轴初始分配扭矩进行调整，以得到所述车辆的前后轴最终分配扭矩，所述控制模块还用于根据所述车辆的前后轴最终分配扭矩对车辆进行控制，其中，根据记录车辆在水平路面时前后轴的静态分量作为标准值，当车辆前后轴载荷发生变化时，车身前后轴的载荷传感器将载荷变量传递至信号收集器，与静态载荷比较，将差值发送至扭矩分配控制器，作为扭矩分配控制器计算分配比的依据，所述扭矩分配控制器中的所述计算模型包括：坡度模型、加速度模型、速度模型，当车辆上坡或下坡时，通过所述坡度模型计算前后轴扭矩的分配比例；当车辆在水平路面上时，通过所述速度模型计算前后轴扭矩的分配比例；当车辆加速或减速时，通过所述加速度模型计算前后轴扭矩的分配比例。
6.根据权利要求5所述的车辆扭矩的控制系统，其特征在于，所述车辆行驶参数包括速度信息、加速度信息和坡度信息。
7.根据权利要求5所述的车辆扭矩的控制系统，其特征在于，所述控制模块还用于当判断所述理论地面附着系数小于或等于所述实际地面附着系数时，根据所述车辆的前后轴初始分配扭矩对车辆进行控制。
8.根据权利要求5所述的车辆扭矩的控制系统，其特征在于，所述根据所述实际地面附着系数对所述前后轴初始分配扭矩进行调整，以得到所述车辆的前后轴最终分配扭矩，包括：
确定对应于所述实际地面附着系数的前后轴分配扭矩；
将对应于所述实际地面附着系数的前后轴分配扭矩作为所述车辆的前后轴最终分配扭矩。
9.根据权利要求5-8任一项所述的车辆扭矩的控制系统，其特征在于，所述控制模块通过发动机为所述车辆的前轴提供扭矩，所述控制模块通过驱动电机为所述车辆的后轴提供扭矩，所述车辆的前后轴的扭矩比例通过控制发动机和后桥驱动电机的工作工况实现。
10.一种车辆，其特征在于，设置有如权利要求5-9任一项所述的车辆扭矩的控制系统。
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