CN108357494A - 一种电控适时四驱控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种电控适时四驱控制系统控制方法，车辆在良好路面行驶时，驾驶者可选用On_Road模式，替代2WD模式，具有2WD燃油经济性的优势，如果高速转向时发生较大的不足转向，或者当车辆由良好路面驶入湿滑路面或越野路面发生前轮打滑时，立即自动转换为AUTO模式控制的4WD驱动。On_Road模式规避了2WD模式下扭矩管理器异常烧坏的风险，综合了2WD驱动的节省燃油和自动模式(AUTO模式)的越野脱困及行驶稳定性的优点。在一般越野路或湿滑路面行驶时，驾驶者可选用AUTO模式，达到主动控制的目的，获得行驶稳定性和越野路面的越野脱困能力。
Description
技术领域
本发明涉及基于前轮驱动、采用扭矩管理器的适时四驱控制系统的控制方法，具体涉及到一种既具有2WD模式的燃油经济性，又具有AUTO模式的行驶稳定性和越野脱困性的新的驱动模式控制方法。
背景技术
参见图1，基于前轮驱动的四驱车辆，其四驱系统主要由PTU、中间传动轴、扭矩管理器、后桥主减速器、后驱动轴等部件组成。
扭矩管理器是这种四驱系统的核心部件，负责按动态的比例向后轴分配扭矩，在需要的时候断开向后轴的扭矩传递。四驱系统通过ECU的控制软件控制电流大小来控制扭矩管理器离合器的压紧力，进而控制扭矩管理器传递的扭矩值。
根据扭矩管理器离合器向后轴分配扭矩的大小，基于前轮驱动的电控适时四驱系统的驱动模式一般有3种。
第一种是2WD模式，即完全是前轮驱动，扭矩管理器向后轴分配扭矩为0，后轮不参与驱动；
第二种是AUTO模式，AUTO模式有两种比较典型的控制方法:
一是全时四驱控制方法，即从起步开始，始终按一定比例向后轴分配扭矩，直到车速达到设定的四驱退出车速（一般为80_120km/h）。
二是与车速和扭矩管理器输入扭矩关联的控制方法，从起步到设定的低速车速(一般为40km/h)，按一定比例向后轴分配扭矩，超过设定车速后，如果从PTU传到扭矩管理器的扭矩未超过设定值，扭矩管理器向后轴分配的扭矩逐渐降为0，完全为前轮驱动。当PTU传到扭矩管理器的扭矩超过设定值后，则恢复按一定比例向后轴分配扭矩，直到PTU传到扭矩管理器的扭矩低于另一较低的设定值，扭矩管理器向后轴分配的扭矩又逐渐降为0，完全为前轮驱动。
AUTO模式是一种主动控制方法，当车辆在湿滑路面或越野路面行驶时，由于后轴预先分担了发动机扭矩，降低了前轮的扭矩，减少了前轮发生打滑的可能性。同样，由于后轴分担了一部份扭矩，高速转向时发生因严重不足转向而导致车辆驶出弯道的风险降低，使车辆具有一定的越野脱困能力和行驶稳定性。
第三种是LOCK模式，可提高车辆的越野脱困能力。通过增大扭矩管理器的控制电流，使扭矩管理器具备能将100%的发动机扭矩分配到后轴的能力，扭矩管理器起到中央差速锁的作用。当车速大于设定车速(一般为40km/h)后，LOCK模式自动切换到AUTO模式，避免出现转弯制动等不良现象。
当前，一般都采用2WD/AUTO/LOCK三种模式组合，或AUTO/LOCK两种模式组合，或只有AUTO一种模式。大多数四驱车辆都只有AUTO/LOCK这两种模式组合，少数车辆只有AUTO模式或采用2WD/AUTO/LOCK三种模式组合能及2WD/AUTO两种模式组合。
LOCK模式是车辆在越野路面才用到的驱动模式，目的是增大车辆的越野脱困能力，对于主要在良好路面行驶的基于前轮驱动的四驱车辆，日常驾驶时这种模式较少使用，能够满足一般的越野脱困需求。
对于只采用AUTO一种模式或AUTO/LOCK两种模式组合的四驱车辆，绝大多数情况下都是采用AUTO模式，无论越野路面还是良好的良好路面，扭矩管理器都会向后轴输入扭矩，不利于燃油经济性，会增加油耗，尤其是在城区工况，多数情况下低速行驶，而扭矩管理器一直向后轴传递扭矩，更不利于燃油经济性。
有的车辆采用了2WD/AUTO/LOCK三种模式组合，以及少数车辆采用2WD/AUTO两种组合模式，在良好路面行驶时，采用2WD模式，可明显降低油耗。但是，采用2WD模式行驶存在两个问题，一是所有扭矩均由前轴承担，当高速转向时易发生严重不足转向而导致车辆驶出弯道，二是当车辆驶入越野路况，如果驾驶员没有及时切换到AUTO或LOCK模式，不但不能及时脱困，而且还存在因前轮过度打滑而导致扭矩管理器这一关键部件烧坏的风险。
发明内容
本发明的主要目的是针对基于前轮驱动、采用扭矩管理器进行扭矩分配的电控适时四驱车辆，在良好的良好路面行驶时，如采用AUTO模式则燃油经济性不好，采用2WD模式则存在不能及时脱困或扭矩管理器烧坏的风险，在保留AUTO和LOCK模式的同时，采用On_Road模式（公路模式）取代2WD模式，综合2WD驱动的节省燃油和自动模式(AUTO模式)的越野脱困及行驶稳定性的优点，提供一种替代2WD模式的称为On_Road模式(即公路模式)的电控适时四驱控制系统控制方法。
本发明的技术方案如下：
一种电控适时四驱控制方法，所述控制方式为：
四驱系统控制车辆绝大部份时间（即除车辆发生以下情况以外的时间）时始终处于2WD驱动模式，即On_Road模式，扭矩管理器分配给后轴的四驱系统扭矩估算值为0；
当车辆发生以下情况时，将四驱系统扭矩估算值等于Auto模式同步计算的四驱请求扭矩值，四驱系统控制车辆由2WD驱动转为AUTO模式控制的4WD驱动：
（1）发生前轮打滑，当前后轮速差大于设定值时；
（2）车辆高速转弯，当不足转向度大于设定值时；
AUTO模式介入后，如设定时间内，代表前后轮速差的扭矩管理器离合器输入和输出转速差Delta_Speed_Clutch一直小于设定值，和代表不足转向度的稳定性因子Vehicle_stability_index一直小于设定值，则退出AUTO模式控制的4WD驱动，扭矩管理器分配给后轴的扭矩为0，四驱系统切换回2WD驱动。
本发明所述的On_Road模式控制方法，其控制步骤如下：
1.四驱系统变量初始化，设置On_Road模式向AUTO模式切换的转换请求值On_Road_Auto_Request_Enable=0、On_Road模式四驱请求扭矩值On_Road_Torque_Request=0、四驱系统扭矩估算值AWD_EstimateTorque=0；
2. 四驱系统从CAN网络获取四个车轮的转速Wheel_Speed_FL、Wheel_Speed_FR、Wheel_Speed_RL、Wheel_Speed_RR,计算扭矩管理器离合器输入转速Clutch_Speed_Input和输出转速Clutch_Speed_Output以及扭矩管理器离合器输入和输出转速差Delta_Speed_Clutch；
3.四驱系统从CAN网络获取稳定性因子Vehicle_stability_index；
4.Auto模式按AUTO控制方法同步计算四驱请求扭矩值Auto_Torque_Request；
5.如果扭矩管理器离合器输入和输出转速差Delta_Speed_Clutch小于设定值,和稳定性因子Vehicle_stability_index小于设定值时，保持On_Road_Auto_Request_Enable=0、On_Road_Torque_Request=0、AWD_EstimateTorque=0，重复进行步骤2-步骤4；
6.如果扭矩管理器离合器输入和输出转速差Delta_Speed_Clutch大于或等于设定值,或稳定性因子Vehicle_stability_index大于或等于设定值时，四驱系统设置On_Road_Auto_Request_Enable=1；
7.设置计时t=0，开始计时；
8.将Auto模式同步计算的四驱请求扭矩值付给On_Road模式四驱请求扭矩值On_Road_Torque_Request=Auto_Torque_Request；
9.四驱系统扭矩估算值AWD_EstimateTorque=On_Road_Torque_Request,四驱系统由2WD驱动切换到AUTO模式控制的4WD驱动；
10. 四驱系统继续从CAN网络获取四个车轮的转速Wheel_Speed_FL、Wheel_Speed_FR、Wheel_Speed_RL、Wheel_Speed_RR,计算扭矩管理器离合器输入转速Clutch_Speed_Input和输出转速Clutch_Speed_Output以及扭矩管理器离合器输入和输出转速差Delta_Speed_Clutch；
11. 四驱系统继续从CAN网络获取稳定性因子Vehicle_stability_index；
12. Auto模式按AUTO控制方法同步计算四驱请求扭矩值Auto_Torque_Request；
13. 在计时t未达到设定时间，如果Delta_Speed_Clutch始终小于设定值，和Vehicle_stability_index始终小于设定值，则重复进行步骤8-步骤12；
14. 在计时t未达到设定时间，如果Delta_Speed_Clutch大于等于设定值，或Vehicle_stability_index大于等于设定值，将计时t重新置0，重复进行步骤7-12；
15. 如果计时t达到设定时间，置On_Road_Auto_Request_Enable=0、On_Road_Torque_Request=0、AWD_EstimateTorque=0；
16. 四驱系统切换回2WD驱动，结束本次循环，重复进行步骤2-步骤15；
以上步骤中，扭矩管理器离合器输入和输出转速差Delta_Speed_Clutch设定值、稳定性因子Vehicle_stability_index设定值、设定时间，需要待标定匹配时确定。
采用本发明的On_Road模式控制方法，在良好公路行驶时，可替代2WD模式，具有2WD燃油经济性的优势，同时又具有AUTO模式的行驶稳定性和越野路面的越野脱困能力，规避了2WD模式下扭矩管理器异常烧坏的风险。
发明提出的On_Road模式的控制方法，除了读取前后轮速来计算轮速差，还要读取稳定性因子，其目的是判断和决定四驱系统的驱动模式是否由2WD驱动切换到自动模式(AUTO模式)或者由自动模式(AUTO模式)切换回2WD驱动状态，保证车辆在良好路面行驶时绝大部份时间都处于2WD驱动以节省燃油，同时当车辆产生严重不足转向时，或车辆在越野路面行驶因前轮打滑产生前后轮速差时，自动切换到按自动模式(AUTO模式)控制方法的4WD驱动，以保证车辆的越野脱困能力和行驶稳定性能。
本发明提出的On_Road模式控制方法，相对于AUTO模式的主动控制，是一种被动响应的四驱模式，替代2WD模式，与AUTO模式组合，在良好路面行驶时，只要前后轮速差没有超过设定值，或车辆没有发生较大的不足转向，四驱系统向后轴传输的扭矩值持续为0，车辆一直保持前轮驱动，与原2WD模式完全相同，相对于AUTO模式可节省燃油。如果高速转向时发生较大的不足转向，或者当车辆驶入湿滑路面或越野路面发生前轮打滑时，立即将四驱向后轴的扭矩值置为按AUTO模式同步计算的四驱请求扭矩值，实际上就是切换为AUTO模式控制的4WD驱动，使车辆提高行驶稳定安全性或立即由两驱转入具备越野脱困能力的四轮驱动；在AUTO模式介入后的设定时间内，如不足转向度和前后轮速差均没有大于相应的设定值，则退出AUTO模式，又切换为纯2WD驱动。
本发明将On_Road与AUTO模式组合，供驾驶者选择。车辆在良好路面行驶时，驾驶者可选择On_Road模式，车辆绝大部份时间都始终处于2WD驱动模式，扭矩管理器分配给后轴的四驱系统扭矩估算值为0，节省燃油。越野路面或湿滑路面采用AUTO模式，主动控制，将四驱系统扭矩估算值等于Auto模式同步计算的四驱请求扭矩值，车辆由On_Road模式驱动转为AUTO模式控制的4WD驱动，保证越野脱困和提高行驶稳定性。
附图说明
图1 是基于前轮驱动的四驱系统结构示意图
图2是本发明On_Road模式的控制逻辑图。
具体实施方式
以下结合附图进一步说明本发明的控制逻辑：
参见图2，本发明所述电控适时四驱控制方法，其控制逻辑如下：
1.四驱系统变量初始化，设置On_Road模式向AUTO模式切换的转换请求值On_Road_Auto_Request_Enable=0、On_Road模式四驱请求扭矩值On_Road_Torque_Request=0、四驱系统扭矩估算值AWD_EstimateTorque=0；
2.四驱系统从CAN网络获取四个车轮的转速Wheel_Speed_FL、Wheel_Speed_FR、Wheel_Speed_RL、Wheel_Speed_RR,计算扭矩管理器离合器输入转速Clutch_Speed_Input和输出转速Clutch_Speed_Output以及扭矩管理器离合器输入和输出转速差Delta_Speed_Clutch；
3.四驱系统从CAN网络获取稳定性因子Vehicle_stability_index；
4.Auto模式按AUTO控制方法同步计算四驱请求扭矩值Auto_Torque_Request；
5.如果扭矩管理器离合器输入和输出转速差Delta_Speed_Clutch小于设定值,和稳定性因子Vehicle_stability_index小于设定值时，保持On_Road_Auto_Request_Enable=0、On_Road_Torque_Request=0、AWD_EstimateTorque=0，重复进行步骤2-4；
6. 如果扭矩管理器离合器输入和输出转速差Delta_Speed_Clutch大于或等于设定值,或稳定性因子Vehicle_stability_index大于或等于设定值时，四驱系统设置On_Road_Auto_Request_Enable=1；
7.设置计时t=0，开始计时；
8.将Auto模式同步计算的四驱请求扭矩值付给On_Road模式四驱请求扭矩值On_Road_Torque_Request=Auto_Torque_Request；
9.四驱系统扭矩估算值AWD_EstimateTorque=On_Road_Torque_Request,四驱系统由2WD驱动切换到AUTO模式控制的4WD驱动；
10. 四驱系统继续从CAN网络获取四个车轮的转速Wheel_Speed_FL、Wheel_Speed_FR、Wheel_Speed_RL、Wheel_Speed_RR,计算扭矩管理器离合器输入转速Clutch_Speed_Input和输出转速Clutch_Speed_Output以及扭矩管理器离合器输入和输出转速差Delta_Speed_Clutch；
11. 四驱系统继续从CAN网络获取稳定性因子Vehicle_stability_index；
12. Auto模式按AUTO控制方法同步计算四驱请求扭矩值Auto_Torque_Request；
13. 在计时t未达到设定时间，如果Delta_Speed_Clutch始终小于设定值，和Vehicle_stability_index始终小于设定值，则重复进行步骤8-12；
14. 在计时t未达到设定时间，如果Delta_Speed_Clutch大于等于设定值，或Vehicle_stability_index大于等于设定值，将计时t重新置0，重复进行步骤7-12；
15. 如果计时t达到设定时间，置On_Road_Auto_Request_Enable=0、On_Road_Torque_Request=0、AWD_EstimateTorque=0；
16. 四驱系统切换回2WD驱动，结束本次循环，重复进行步骤2-15；
以上步骤中，扭矩管理器离合器输入和输出转速差Delta_Speed_Clutch设定值、稳定性因子Vehicle_stability_index设定值、设定时间，需要待标定匹配时确定。
采用以上方法，车辆在良好路面上正常行驶时保持2WD驱动，以节省燃油，当检测到不足转向量超过设定值或驶入越野路面发生前后轮速差超过设定值，达到切换条件时，系统切换自动(AUTO)模式，以提高车辆的越野脱困能力和行驶稳定性能。而切换到自动模式后，如果在设定的时间内前后轮转速差和不足转向量均低于设定值，系统立即切换到2WD驱动，以利于燃油经济性。
Claims (3)
1.一种电控适时四驱控制方法，其特征在于,所述控制方式为：
四驱系统控制车辆在车辆发生以下情况以外的时间始终处于2WD驱动模式，即On_Road模式，扭矩管理器分配给后轴的四驱系统扭矩估算值为0；
当车辆发生以下情况时，四驱系统将四驱系统扭矩估算值等于Auto模式同步计算的四驱请求扭矩值，四驱系统控制车辆由2WD驱动转为AUTO模式控制的4WD驱动：
（1）发生前轮打滑，当前后轮速差大于设定值时；
（2）车辆高速转弯，当不足转向度大于设定值时；
AUTO模式介入后，如设定时间内，代表前后轮速差的扭矩管理器离合器输入和输出转速差Delta_Speed_Clutch一直小于设定值，和代表不足转向度的稳定性因子Vehicle_stability_index一直小于设定值，则退出AUTO模式控制的4WD驱动，扭矩管理器分配给后轴的扭矩为0，四驱系统切换回2WD驱动。
2.根据权利要求1所述的电控适时四驱控制方法,其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，四驱系统变量初始化，设置On_Road模式向AUTO模式切换的转换请求值On_Road_Auto_Request_Enable=0、On_Road模式四驱请求扭矩值On_Road_Torque_Request=0、四驱系统扭矩估算值AWD_EstimateTorque=0；
步骤2，四驱系统通过CAN网络获取四个车轮的转速Wheel_Speed_FL、Wheel_Speed_FR、Wheel_Speed_RL、Wheel_Speed_RR,计算扭矩管理器离合器输入转速Clutch_Speed_Input和输出转速Clutch_Speed_Output以及扭矩管理器离合器输入和输出转速差Delta_Speed_Clutch；
步骤3，四驱系统通过CAN网络获取稳定性因子Vehicle_stability_index；
步骤4，Auto模式按AUTO控制方法同步计算四驱请求扭矩值Auto_Torque_Request；
步骤5，当扭矩管理器离合器输入和输出转速差Delta_Speed_Clutch小于设定值,并且稳定性因子Vehicle_stability_index小于设定值时，四驱系统保持On_Road_Auto_Request_Enable=0、On_Road_Torque_Request=0、AWD_EstimateTorque=0，重复进行步骤2-步骤5；
步骤6，当扭矩管理器离合器输入和输出转速差Delta_Speed_Clutch大于或等于设定值,或稳定性因子Vehicle_stability_index大于或等于设定值时，四驱系统设置On_Road_Auto_Request_Enable=1；
步骤7，设置计时t=0，开始计时；
步骤8，将Auto模式同步计算的四驱请求扭矩值付给On_Road模式四驱请求扭矩值On_Road_Torque_Request=Auto_Torque_Request；
步骤9，四驱系统扭矩估算值AWD_EstimateTorque=On_Road_Torque_Request,四驱系统由On_Road模式控制的2WD驱动切换到AUTO模式控制的4WD驱动；
步骤10，四驱系统继续从CAN网络获取四个车轮的转速Wheel_Speed_FL、Wheel_Speed_FR、Wheel_Speed_RL、Wheel_Speed_RR,计算扭矩管理器离合器输入转速Clutch_Speed_Input和输出转速Clutch_Speed_Output以及扭矩管理器离合器输入和输出转速差Delta_Speed_Clutch；
步骤11，四驱系统继续从CAN网络获取稳定性因子Vehicle_stability_index；
步骤12，Auto模式按AUTO控制方法同步计算四驱请求扭矩值Auto_Torque_Request；
步骤13，在计时t未达到设定时间，如果Delta_Speed_Clutch始终小于设定值，和Vehicle_stability_index始终小于设定值，则重复进行步骤8-步骤12；
步骤14，在计时t未达到设定时间，如果Delta_Speed_Clutch大于等于设定值，或Vehicle_stability_index大于等于设定值，将计时t重新置0，重复进行步骤7-步骤14；
步骤15，如果计时t达到设定时间，置On_Road_Auto_Request_Enable=0、On_Road_Torque_Request=0、AWD_EstimateTorque=0；
步骤16，四驱系统切换回On_Road模式控制的2WD驱动，结束本次循环，重复进行步骤2-步骤15。
3.根据权利要求2所述的电控适时四驱控制方法,其特征在于，扭矩管理器离合器输入和输出转速差Delta_Speed_Clutch设定值、稳定性因子Vehicle_stability_index设定值、设定时间，是通过标定匹配确定。
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