CN108698511B - 四轮驱动车辆控制系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了用于操作车辆的四轮驱动动力系统的方法和系统。在一个示例中，一种方法可以包括：响应于需要从四轮驱动模式转换至两轮驱动模式：将分动器输出至二级动力传动系统的扭矩减小至较低的第一水平并且使二级动力传动系统的断开装置分离；在持续时间内将分动器输出的扭矩从较低的第一水平增加至较高的第二水平；并在该持续时间后，减小分动器扭矩。

Description

四轮驱动车辆控制系统和方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2016年2月5日提交的名称为“Four-Wheel Drive Vehicle ControlSystem and Methods”的美国临时专利申请No.62/292,130的优先权，其全部内容通过引用并入本文中以用于所有目的。
技术领域
本申请一般地涉及用于车辆系统中在四轮驱动与两轮驱动之间转换的系统和方法。
背景技术
现代车辆通常包括两轮驱动模式和四轮驱动模式，其中在两轮驱动模式中，动力可以选择性地分配到两个轮子，而在四轮驱动模式中，动力可以选择性地分配到四个轮子。不同大小的车辆通常包括两轮驱动和四轮驱动，以便在变化的牵引条件期间通过转换至四轮驱动模式而实现更好的操纵性，同时仍然能够在需要较少牵引时转换至两轮驱动模式以降低燃料消耗并减少功率损失。
对于可切换驱动模式的车辆，需要用于接合和分离诸如车轴和轴的传动系统部件的设备和系统。例如，许多具有两轮驱动模式和四轮驱动模式的车辆包括用于将从发动机输出的动力选择性地分配给前轮和后轮的分动器。具体地，诸如离合器之类的分动器断开件可被包括在分动器内或接近分动器以用于在两轮和四轮驱动模式之间切换。在两轮驱动模式中，分动器断开件可以与二级动力传动系统分离以切断至二级动力传动系统的扭矩传输，从而仅向主动力传动系统及其车轮(例如，前轮或后轮)提供扭矩。同时，在两轮驱动模式期间，分动器和断开件可以将发动机输出的动力传输给仅两个车轮(前轮或后轮)，在四轮驱动模式期间传输给全部四个车轮。
一些车辆动力传动系统可以包括附加的断开装置，这些附加的断开装置可以放置在各种区域中，包括放置在车轮端、一个或多个车轴处、或者沿着驱动轴之一，以用于向四个车轮中的每个车轮更定向地输送扭矩。例如，动力系统可以在前轴和/或后轴中包括断开装置，以选择性地将扭矩传输至前轴或后轴上的每个车轮。尤其，在二级动力传动系统中可以包括附加的断开装置。在四轮驱动模式期间，二级动力传动系统断开件可以在二级动力传动系统的部件之间进一步分配从分动器接收的扭矩。例如，二级动力传动系统断开件可定位在分动器和二级动力传动系统的一个车轮之间，以选择性地将扭矩传输至二级动力传动系统的仅一个车轮或者二级动力传动系统的两个车轮。通过在前轴和/或后轴中包括一个或多个断开装置，可以改变传输至车轴的每个车轮的相对扭矩量。断开装置通常涉及某种形式的离合器，其可以移动以连接或断开两个可旋转部件，例如两个轴。例如，断开装置可以包括电机、电磁线圈或移动离合器以连接或断开两个可旋转部件的其他致动器。通过使用断开系统，车辆具有根据驾驶条件和操作员意愿在不同驱动模式之间进行切换的能力，从而更加多功能化。
典型地，当被命令转换至4×2模式时，分动器离合器移动至分离位置，以停止将扭矩传输至前轴或后轴中的一个。此外，当转换至4×2模式或当处于4×2模式时，可能需要使断开装置分离以减少摩擦损失和燃料消耗。然而，本发明人已经认识到，当使分动器离合器分离时，位于二级动力传动系统中的断开装置可能不分离。因此，在这里称为“挤压扭矩(pinch torque)”的作用中使分动器离合器分离后，二级动力传动系统断开装置可能保持接合。同样地，当在4×2模式中，通过接合的断开装置而保持耦合的动力传动系统的部件--如传动轴、差速器和一个或多个半轴，可以继续旋转。因此，在当分动器转换至4×2模式时断开装置不能分离的实例中，由接合的断开装置连接的旋转的动力传动系统部件会引起摩擦损失的增加，这样，燃料消耗可能增加。本文中发明人已经开发了各种方法来解决这些问题。
发明内容
因此，在一个示例中，与断开系统相关联的上述问题可以至少部分地通过以下方法来解决，所述方法包括：响应于从四轮驱动模式至两轮驱动模式的需要转换，将输出至二级动力传动系统的分动器扭矩减小至较低的第一水平并且使二级动力传动系统的断开装置分离；在持续时间内将输出的分动器扭矩从较低的第一水平增加至较高的第二水平；并且在持续时间之后，减小分动器扭矩。
通过这种方式，当离合器保持接合时，通过增加输入至动力传动系统断开离合器的扭矩，离合器可以被释放到分离位置。因此，在最初减小输入至动力传动系统断开离合器的扭矩之后增加输入的扭矩确保了使断开离合器分离并且使两个旋转轴解耦。具体而言，动力传动系统断开离合器的套环齿可以自由滑动，而从与一个轴的接合中脱离，可以不因剩余扭矩而被压缩并且避免滑动和移位到分离位置。分动器扭矩的短暂提升(ramp-up)释放无任何剩余扭矩的动力传动系统断开离合器套环，因此可以自由且无延迟地转换。通过在两轮驱动模式期间使断开离合器分离，可以减小摩擦阻力损失并且因此降低燃料消耗。
应该理解的是，提供如上的概述是为了以简化的形式介绍在具体实施方式部分中进一步说明的概念的选择。这并不意味着确定要求保护的主题的关键或基本特征，其范围由在具体实施方式之后的权利要求唯一地限定。此外，要求保护的主题不限于解决如上或在本公开的任何部分中提到的任何缺点的实施方式。
附图说明
图1示出根据本公开的车辆的示例性动力系统的示意图。
图2示出根据本公开的车辆的示例性动力系统控制系统的示意图。
图3示出根据本公开的用于控制车辆动力系统诸如图1所示的动力系统的示例性方法的流程图。
图4示出根据本公开的用于基于来自车辆操作员的输入来控制车辆动力系统诸如图1所示的动力系统的示例性方法的流程图。
图5示出根据本公开的用于基于车辆运行参数控制车辆动力系统诸如图1所示的动力系统的示例性方法的流程图。
图6示出根据本公开的用于当检测到滑动事件时用于转换至四轮驱动模式的示例性方法的流程图。
图7示出根据本公开的用于控制车辆动力系统(诸如图1所示的动力系统)的电磁断开装置的操作的示例方法的流程图。
图8示出根据本公开的用于转换至四轮驱动模式的示例方法的流程图。
图9示出描绘根据本公开的在从两轮驱动模式向四轮驱动模式转换期间施加至二级动力传动系统部件的扭矩的示例变化的曲线图。
图10示出根据本公开的用于转换至两轮驱动模式的示例性方法的流程图。
图11示出描绘根据本公开的在从四轮驱动模式向两轮驱动模式转换期间施加至二级动力传动系统部件的扭矩的示例变化的曲线图。
图12示出描绘根据本公开的在车辆运行期间施加至二级动力传动系统部件的扭矩的示例变化的曲线图。
图13示出根据本公开的用于控制车辆动力传动系统诸如图1所示的动力传动系统的分动器的操作的示例方法的流程图。
图14示出根据本公开的用于确定车辆动力系统(诸如图1所示的动力系统)的定向驱动模式的示例性方法的流程图。
图15示出根据本公开的用于识别在车辆动力传动系统(诸如图1所示的动力传动系统)中在两轮驱动模式和四轮驱动模式之间转换时的转换错误的示例性方法的流程图。
具体实施方式
以下的详细说明涉及道路车辆中用于在两轮驱动模式和四轮驱动模式之间切换的系统和方法。图1中示出了车辆动力系统的示例性实施方式，包括用于向车辆提供动力的发动机、传动装置、各种车轴和轴、以及车轮。车辆动力系统可以由动力系统控制系统控制，图2中示出了其一个示例。具体地，动力系统控制系统可调节分动器和二级动力传动系统断开装置的一个或多个的操作，以在四轮驱动模式与两轮驱动模式之间切换，如图3的示例方法中所述。在一些示例中，例如图4所示的示例性方法，在四轮驱动模式和两轮驱动模式之间的转换可以由车辆操作员命令进行。然而，在其他示例中，诸如图5所示的示例方法，动力系统可以根据车辆运行参数、在两轮驱动模式和四轮驱动模式之间转换。例如，当检测到滑动事件时，可以命令转换至四轮驱动模式，如图6所示的示例方法中所述。在两轮驱动模式期间，断开装置可以被移动至分离位置，以减少摩擦损失和燃料消耗，如图7所示的示例方法中所述。
具体而言，图8示出了当从两轮驱动转换至四轮驱动时用于控制分动器和断开装置的示例方法。图9示出了当转换至四轮驱动时可以如何调节分动器扭矩输出的示例。另外，图10示出了当从四轮驱动转换至两轮驱动时控制分动器和断开装置的示例方法。图11示出了当转换至两轮驱动时如何调节分动器扭矩输出的示例。图12示出了当在两轮驱动模式和四轮驱动模式之间来回切转换时如何调节分动器扭矩输出的若干不同示例。当处于四轮驱动模式时，可以基于车辆运行参数调节分动器扭矩输出，如图13的示例性方法中所述。
在“具体实施方式”中使用的术语，只有两个车轮从发动机接收动力的车辆运行可以被称为两轮驱动、2WD或4×2。电磁脉冲断开件的相应位置可以被称为4×2位置。或者，所有四个车轮从发动机接收动力的车辆运行可以被称为四轮驱动、4WD或4×4。电磁脉冲断开件的相应位置可以被称为4×4位置。在其他示例中，四轮驱动可互换地被称为全轮驱动(AWD)，其中，通常无动力的车轮在某些情况下可以接收动力。为了实现4WD和2WD之间的转换，电磁脉冲断开件可以选择性地接合两个旋转部件。在一些实施方式中，所述旋转部件可以是在车辆的动力传动系统中使用的用于传输旋转动力的车轴、轴、耦合器、轮毂组件或其他装置。
现代车辆可以由各种各样的动力传动系统操作，这些系统涉及根据不同的运行状况和/或操作员(即驾驶员)命令选择性地给不同的车轮提供动力。例如，全轮驱动车辆可以在第一运行模式期间向两个共线车轮提供动力，并且在检测到滑动时还可以向一个或多个其余车轮提供动力。在其他示例中，较小的车辆(例如轿车)可以仅向车辆的前部两个车轮持续提供动力以便增加燃料经济性(前部两轮驱动)。然而在其他示例中，车辆可以被配置为选择性地在两轮驱动模式和四轮驱动模式之间切换，其中在四轮驱动模式期间，所有四个轮子接收动力。每个车辆动力传动系统都有优点和缺点，每个车辆的特定用途和预期功能可以帮助确定要并入哪个动力传动系统。
图1示出了包括动力系统10的车辆100的简图。在该图中，车辆100的车身以及许多其他部件被移除以更好地观察动力系统10。值得注意的是动力系统10包括图1中所看到的部件，而动力传动系统可以参考图1不包括发动机和传动装置的组件，如下进一步描述。根据动力传动系统构造，图1的车辆100可以具有选择性的4WD动力传动系统，其中后轮以后轮驱动模式(或2WD模式)提供动力并且所有4个车轮以4WD模式提供动力，4WD驱动模式不同于2WD模式。诸如大型卡车，全地形车辆和运动型多用途车辆的许多多用途车辆由于各种原因可以包括后轮驱动而不是前轮驱动。一个原因可能是后轮驱动在加载牵引力或拉力上(例如通过连接至车辆后部的拖车牵引)传导性更强。然而，在其他示例中，应当认识到，车辆100可以包含前轮驱动，并且因此可以仅在2WD期间将动力传输至前轮，然后可以在4WD模式期间将扭矩传输至全部四个车轮。
在图1中，右后轮101和左后轮102位于车辆100的后方，即位于车辆100的操作员的后方的端部。在该示例中，按照车辆100的操作员170的视角给出左、右、前和后的方向。前、后、左和右的方向箭头在图1中示出。因此，右前轮103和左前轮104位于车辆100的前方。如图1的示例所示，轮速传感器113可以被包括于车轮101、车轮102、车轮103和车轮104中的一个或多个车轮上，用于测量车轮101、车轮102、车轮103和车轮104中的一个或多个的旋转速度。在一些示例中，车轮101、车轮102、车轮103和车轮104中的每一个可以包括轮速传感器113，因此动力系统10中可以包括四个轮速传感器。然而，在其他示例中，可以包括多于四个或少于四个轮速传感器。轮速传感器113可以向控制器12提供该轮速传感器113所耦合至的车轮的转速的指示。因此，控制器12基于从轮速传感器113接收到的信号可以估计车轮101、车轮102、车轮103和车轮104中的一个或多个的速度。当确定车轮101、车轮102、车轮103和车轮104中的两个或更多个之间的速度差大于阈值时，控制器12可以检测滑动事件，随后可以命令转换至4×4模式，如下参照图6更详细描述的。
车辆100可以至少部分地由包括控制器12的控制系统和由车辆操作员170通过输入装置172的输入来被控制。在该示例中，输入装置172包括加速踏板和用于产生比例踏板位置信号PP的踏板位置传感器174。因此，输入装置172的加速踏板的位置可以基于来自踏板位置传感器174的输出来被确定。具体地，控制器12可以基于输入装置172的位置来估计驾驶员需求的扭矩，输入装置172的位置基于从踏板位置传感器174接收的信号来被确定。以此方式，车辆操作员170可以通过压下或释放加速踏板来调节由发动机110输出的扭矩。具体地，车辆操作员170可以通过进一步压下加速踏板来请求更多的扭矩和加速，并且可以通过释放加速踏板来请求更小的扭矩。
图1的车辆的动力由具有多个气缸的内燃机110产生。发动机110可以接收来自进气通道142的进气。包括节流阀板164的节流阀162可以布置在进气通道142中以调节流到发动机110的发动机气缸的空气量。具体地，节流阀板164可以基于驾驶员需求的扭矩(例如，车辆操作员170经由输入装置172的输入)来被调节。更具体而言，控制器12可以基于从输入装置170接收的输入和踏板位置(PP)信号、车辆重量、道路倾斜度、传动齿轮等的一个或多个来确定节流阀板164的需要位置。在这个具体示例中，节流阀板164的位置可以通过控制器12经由供应给包括节流阀162的电机或致动器的信号而改变，该配置通常称为电子节流阀控制(ETC)。以这种方式，可以操作节流阀162以改变供应给发动机110的气缸的进气。更具体而言，节流阀162可以包括可以机械地耦合至节流阀板164的电机或其他合适的致动器，用于基于从控制器12接收的信号来调节节流阀板164的位置。因此，至节流阀162的电输入可以被转换成机械转能，用于调节节流阀板164的位置，并且改变至发动机110的气流。然后燃烧产物可经由排气通道144排放到环境中。排气通道144可包括一个或多个催化剂和/或微粒过滤器，用于在废气到达环境之前净化废气。
根据特定车辆，发动机110可以由汽油或柴油供燃料，并且在本示例中，发动机110包含配置在V方向的六个气缸，形成V6发动机。应该理解的是，发动机110可以配置在不同的方向，并且包含不同数量的气缸，同时以与图1中所见相似的方式提供动力。由发动机110提供动力的轴可以直接耦合至传动装置115，提供用于驱动车辆的必要的齿轮传动。根据车辆系统的要求，传动装置115可以是手动或自动传动装置。后驱动轴131可以连接至传动装置115作为传动装置的输出，从而向车辆的后端提供动力。
在动力系统10的前述2WD模式期间，经由后轴132为轮101和轮102提供动力，或经由前轴134为车轮103和车轮104提供动力。在一些实施方式中，后轴132和/或前轴134可以是在单个连续轴，或者在双轴配置中可以分成两个轴，其中该轴插有差速器。在后轴132的双轴配置中，第一后轴可定位在后差速器121和右后轮101之间，第二后轴可定位在后差速器121和左后轮102之间。相似地，在前轴134的双轴配置中，第一前轴可以定位在前差速器122和右前轮103之间，第二前轴可以定位在前差速器122和左前轮之间104。后差速器121也连接至后驱动轴131。后差速器121可用于多种目的，包括允许车轮101和车轮102之间的不同相对旋转速度以及从驱动轴131的单个方向传输旋转能量(和动力)进入后轴132的两个垂直方向，如图1所示。例如，如果车辆正在左转弯，则内侧车轮(车轮102)可以以比外侧车轮(车轮101)的旋转速度低的速度旋转。这样，后差速器121可以允许两个车轮以不同的速度旋转，以避免车辆在转弯过程中车轮与穿过的道路之间产生滑动。
为了运行上述全部四个车轮被驱动的4WD模式，提供了一种系统以将动力传输至在2WD模式期间没有接收扭矩的两个车轮。具体而言，在2WD模式的后轮驱动模式中，动力输出至后轮101和后轮102，而不是至前轮103和前轮104。当从2WD模式的后轮驱动模式转换至4WD时，除了正常向后轮101和后轮102提供动力之外，动力还可以传输至前轮103和前轮104。在2WD模式的前轮驱动模式下，动力可以输出至前轮103和前轮104，而不是至后轮101和后轮102。当从2WD模式的前轮驱动模式转换至4WD模式时，除了正常向前轮103和前轮104提供动力之外，动力可以被传输至后轮101和后轮102。
分动器140可定位在传动装置115的输出附近，并且可配置成将动力从发动机110引导至前驱动轴133和后驱动轴131中的一个或多个。在这里，前驱动轴133也可被称为前传动轴133，后驱动轴131也可以被称为后传动轴131。在一个实施方式中，分动器140可以利用链条将动力从传动装置115传输至后驱动轴131和前驱动轴133的一个或多个。
以相似于后驱动系统的方式，前驱动轴133连接至前差速器122。前差速器122与后差速器121可基本相同，前差速器122允许两个车轮的相对转速。这样，前轴134可以分成双轴系统的两个轴，前轴134可以在一端连接至差速器122并且连接至其相应的左前轮104和右前轮103。在该构造中，来自前驱动轴133的驱动动力可以通过前差速器122传输并且经由前轴134传输至车轮103和车轮104。由于分动器140允许动力输出至前车轴和后车轴，所以4WD模式可以允许所有四个车轮同时被提供动力。换句话说，当车辆处于4WD模式时，前轮103和前轮104以及后轮101和后轮102都可以被驱动。
为了在图1的示例中的4WD和2WD之间切换，系统需要选择性地接合和分离输入到前轮的动力。这样，第一断开件150可以设置在与传动装置115的输出轴成直线布置的分动器140内部。在该构造中，第一断开件150也可以与分动器140一体地形成或者与分动器140分开形成。断开件可以用在具有不只一个动力传动系统模式的车辆中，并且能够使得两个分离的可旋转输入部件(例如轮毂，车轴和传动轴)之间接合或分离。在如图1所示的本示例中，第一断开件150定位在分动器140内部。在其他车辆系统中，第一断开件150可以置于包括前轴134或前驱动轴133上的各种位置中，有效地将轴分成两个单独的长度，如图1中虚线的第一断开件150所见。在其他示例中，第一断开件150可以定位在动力传输单元(PTU)处以实现PTU轴输出的接合和分离。此外，在一些实施方式中，可以提供多个断开件，其中多个断开件的每一个可以固定至动力系统10的单独部件。
在图1的示例中，第一断开件150可以选择性地连接和断开分动器140内的、驱动为前驱动轴133提供动力的链条的齿轮。这样，第一断开件150经由齿轮、控制机构和其他结构的系统有效地将分动器140(和轴133)与传动装置115和后驱动轴131分离，如后面将更详细地描述。然而，应当理解，在其他示例中，第一断开件可以选择性地连接和断开分动器140内部的、驱动为后驱动轴131提供动力的链条的齿轮。在这样的示例中，经由齿轮、控制机构和其他结构的系统，第一断开件150有效地将分动器140、轴131与传动装置115和前驱动轴133分开，如后面将更详细地描述。
第一断开件150包括使断开件150在接合位置和分离位置之间移动的致动器。在一些示例中，致动器可以是电磁线圈，其在通电时使断开件150在接合位置和分离位置之间移动。具体而言，线圈可以由离散的电磁脉冲操作。包括电磁线圈的断开件在这里可被称为电磁脉冲断开(EMPD)，该电磁线圈作为提供在接合位置与分离位置之间进行调节的移动力的致动器。然而，在其他示例中，致动器可以是电机、液压、气动等中的一个或多个。包括作为致动器的电机的断开件在这里可以被称为机动断开件。在接合位置中，断开件150可以将前驱动轴133和后驱动轴131两者与传动装置115耦合，因此将来自发动机110的扭矩传输至驱动轴131和驱动轴133。在分离位置中，断开件150可以仅将前驱动轴133和后驱动轴131中的一个耦合至传动装置115。因此，当断开件150移动至分离位置时，轴131或轴133中的一个可能不会从发动机110接收动力。
如上所述，在2WD模式的后轮驱动模式中，断开件150可以被分离以仅向后轮101和后轮102提供动力。具体地，断开件150的致动器从控制器12接收的输入命令可导致第一断开件150将轴133和传动装置115分离。换句话说，当分离时，前轮103和前轮104可自由旋转而不接收来自发动机110的牵引动力。而且，车轮103和车轮104的旋转随着设置在第一断开件150前的轴134和轴133(如图1中的箭头所指示的)的旋转一起，可以不影响动力传动系统的其余部分的旋转。
然而，在2WD模式的前轮驱动模式下，断开件150可以分离以仅向前轮103和前轮104提供动力。具体地，断开件150的致动器从控制器12接收的输入命令可以导致第一断开件150将轴131和传动装置115分离。换句话说，当分离时，后轮101和后轮102可以自由旋转而不接收来自发动机110的牵引动力。
在4WD模式期间，当向所有四个车轮提供动力时，输入命令可以使第一断开件150接合轴133的两段长度之间的固定旋转，由此向全部轴133以及车轴134提供动力。在当前示例中，固定旋转可以由一系列齿轮和/或花键轴之间的接合引起，这允许第一断开件150的任一端上的轴作为大体上单个单元旋转。在此运行模式期间，来自发动机110的动力可以基本上平均地(或在其他实施方式中，非平均地)转移至车轮101、车轮102、车轮103和车轮104。应该注意的是，具有添加、改变和/或移除部件的其他的驱动模式是可能的，同时仍然符合本公开的范围。
在一些示例中，动力系统10可以包括除了仅第一断开件150之外的附加断开件。如果提供多个断开件，则可以将断开件分离以使附加动力传动系统部件解耦，从而进一步减少旋转动力传动系统部件的摩擦损失。
例如，如图1所示，动力系统10可以包括定位在第一断开件150与车轮101、车轮102、车轮103和车轮104中的一个或多个之间的第二断开件160。在一些示例中，第二断开件160可以定位在一个或多个轮端以使各个车轮与相应的轴(例如，前轴134和/或后轴132)接合和分离。在这里这种类型的断开件可以被称为轮端断开件。例如，在车轮103处可以包括第二断开件160并且在车轮104处可以包括另一个第二断开件160。在这样的示例中，前轴134和一部分或全部轴133可以在断开件将它们的输入部件分离时停止旋转。这样，在断开件使车轮103和车轮104与车轴134之间的旋转分离时，前差速器122也可以停止旋转。以这种方式，由于车轮103和车轮104可以自由旋转而没有增加轴134的转动惯性(惯性矩)和差速器122的摩擦阻力，因而燃料消耗可以减少。
第二断开件160可选择地定位在前轴134和后轴132中的一个或两个上。此外，第二断开件160可以定位在前差速器122和/或后差速器121的任一侧上。例如在一个实施方式中，在前轴134上的前差速器122的每一侧(例如，两侧)上可以定位有第二断开件160。另外地或可选地，沿着后轴132在后差速器121的每侧上(例如，两侧)可以定位有第二断开件160。这样，车辆动力系统10可以包括双断开差速器系统。在这里，沿着前轴靠近前差速器定位或沿着后轴靠近后差速器定位的断开件的类型可被称为中心断开件。
应该理解，第二断开件160可以被包括在图1所示的一个或多个位置处。此外，第二断开件160可以被包括在沿着动力系统10的车轴和轴的位置处，而不是如图1所示的位置处。例如，第二断开件160可以被包括在沿着一个或多个轴132和轴134的任何位置处。此外，第二断开件160可以被包括在前驱动轴133中在第一断开件和前差速器122之间。另外或可选地，第二断开件160可以包括在后驱动轴131中在分动器140与后差速器121之间。
此外，应该理解的是，在一些示例中，动力系统10中可以包括正好一个第二断开件160。然而，在其他示例中，动力系统10中可以包括不只一个第二断开件160。
第二断开件160包括使断开件160在接合位置和分离位置之间移动的致动器。在一些示例中，致动器可以是电磁线圈，其在通电时使断开件160在接合位置和分离位置之间移动。具体而言，线圈可以由离散的电磁脉冲操作。在这里，包括作为致动器的电磁线圈的断开件可以被称为电磁脉冲断开(EMPD)。然而，在其他示例中，致动器可以是电机、液压、气动等中的一个或多个。包括作为致动器的电机的断开件在这里可以被称为机动断开件。在接合位置，断开件160可以将可旋转的输入轴和输出轴耦合以将这两个轴以可旋转的方式固定。在分离位置，断开件160可以将输入轴和输出轴解耦合，以允许两个轴的相对旋转。当被命令转换至4WD模式时，可以将第二断开件160移动至接合位置，当被命令转换至2WD模式时，可以将第二断开件160移动至分离位置。尤其，控制器12可以向第二断开件160的致动器发送信号，以使第二断开件160在接合位置和分离位置之间移动。第二断开件160的致动器可以使第二断开件160的离合器环移动至接合位置以使得与输入轴和输出轴均相接合，并且使离合器环移动至分离位置以与输入轴和输出轴的一个轴脱离接合。这样，离合器环可以沿着一个或多个轴轴向移动以使两个轴耦合和解耦合。
一个或多个断开件150和断开件160可包括将断开件保持在接合位置和/或分离位置的闭锁装置。这样，当在接合位置和分离位置之间切换时，可能仅需要向断开件150和断开件160的致动器供给电力。然而，在其他示例中，一个或多个断开件150和断开件160可以不包括闭锁装置，可能需要向断开件的致动器提供基本上一致的电力流以将断开件保持在分离位置或接合位置中。
断开件150和断开件160可永久地耦合至各自的第一轴，每个断开件150和断开件160的换档轴套可以移动至接合位置以使第一轴与相应的第二轴耦合，以及移动至分离位置以使各自的第一轴和第二轴解耦。如上所述，供应给每个断开件150和断开件160的致动器的电力量可以增加以将每个断开件的轴套移动至接合位置。以这种方式，供应给每个断开件150和断开件160的致动器的电力量(例如电压和/或电流)可以与离合器套环的位置成比例和/或相同或相似，并且在一些示例中与在第一轴和第二轴之间传输的扭矩量成比例和/或相同或相似。在一些示例中，第一轴可以是从发动机110接收动力的输入轴，并且第二轴可以是当断开件处于接合位置时选择性地接收来自发动机110的动力并且当断开件处于分离位置时不接收来自发动机110的动力的输出轴。然而，在其他示例中，第一轴可以是当断开件处于接合位置时选择性地从发动机110接收动力并且当断开件处于分离位置时不接收来自发动机110的动力的输出轴，第二轴可以是从发动机110接收动力的输入轴。
在图1的示例中，用于第一断开件150的输入轴可以是耦合至传动装置115的轴。例如，当车辆被配置为在2WD驱动模式下的后轮驱动车辆时，后驱动轴131可永久地耦合至传动装置115，因此针对第一断开件150的输入轴可以是后驱动轴131。在这样的示例中，输出轴可以是前驱动轴133。在其他示例中，其中车辆被配置为在2WD驱动模式下的前轮驱动车辆，前驱动轴133可以永久地耦合至传动装置115，因此针对第一断开件150的输入轴可以是前驱动轴133。在这样的示例中，输出轴可以是后驱动轴131。然而，在其他示例中，其中第一断开件150位于前驱动轴133，前驱动轴133可以被分成两个轴。这样，针对第一断开件的输入轴可以是前驱动轴133的位于断开件150后在断开件150与分动器140之间的部分。在这样的示例中，输出轴可以是前驱动轴133的位于断开件150前在断开件150与前轴134之间的部分。
在第二断开件160位于前轴134或后轴132的示例中，当第一断开件150处于接合位置时从发动机110接收扭矩的输入轴可以分别是轴134或轴132的位于第二断开件160和差速器122或差速器121之间的部分。因此输出轴可以是轴134或轴132的位于第二断开件160和车轮之间的一部分。
在图1中示出，控制器12为微型计算机，包括微处理器单元106、输入/输出端口108、电子存储介质和数据总线，该电子存储介质用于存储可执行程序和校准值，并且在本具体示例中被示出为用于存储可执行指令的非暂时只读存储器芯片111、随机存取存储器112、不失效存储器114。除了之前讨论的那些信号之外，控制器12可以接收来自耦合至动力系统10的传感器的各种信号，包括来自质量空气流量传感器的引入的质量空气流量(MAF)的测量；来自节流阀位置传感器166的节流阀位置(TP)；来自踏板位置传感器174的加速踏板位置。
控制器12接收来自各种传感器116的信号，并且采用各种致动器118基于存储在控制器的存储器上的接收信号和指令来调节发动机和/或动力系统运行。传感器116可以包括已经描述的传感器，诸如节流阀位置传感器166、踏板位置传感器174和轮速传感器113，并且可以包括附加传感器诸如驱动轴速度传感器、加速度传感器、偏航传感器、制动压力传感器，车辆速度传感器和转向角传感器。致动器118可以包括各种电子控制的致动器，例如马达、电磁线圈、真空致动器等。在各种动力系统部件中可以包括致动器118以调节其运行。例如，在第一断开件150和第二断开件160的一个或多个中可以包括电磁线圈组件，用于使断开件150和断开件160在相应的接合位置和分离位置之间移动。
更具体而言，如下参考图3至图15更详细描述的，控制器12可以基于从传感器116接收的信号以及车辆操作员170经由输入装置172输入的信号来调节一个或多个第一断开件150和第二断开件160的运行。具体地，控制器12可以将信号发送到第一断开件150和/或第二断开件160的相应致动器，以在接合位置和分离位置之间调节一个或多个断开件150和断开件160。例如，当需要更多牵引力时，例如在车辆操作员170压下输入装置172时增加加速度(例如，更大的驾驶员需求扭矩)期间，或者在转弯、车辆或车轮滑动条件等期间，控制器12可以确定需要转换至4×4模式并且可以向断开件150和/或断开件160的致动器发送信号以将断开件150和/或断开件160调节至它们各自的接合位置以耦合输入轴和输出轴。当需要较少的牵引力时，例如在较高的车辆速度下和/或当驾驶员需求扭矩较小时，控制器可确定需要转换至4×2模式，并且可将信号发送到断开件150和/或断开件160的致动器以将断开件150和/或160调节至它们各自的分离位置以使输入轴和输出轴解耦，从而降低燃料消耗。
现在回到图2，示出了示例性车辆控制系统202的示意图200，该示例性车辆控制系统202可以被包括在车辆动力系统(例如，如上参考图1描述的动力系统10)中以对其进行控制。车辆控制系统202包括可以经由CAN总线206网络与其他车辆控制模块通信的全轮驱动(AWD)控制模块204。AWD控制模块204可以与调节分动器210的运行的分动器控制模块208通信。例如，分动器控制模块208可以包括印刷电路板(PCB)，该印刷电路板从AWD控制模块204接收控制信号并且调节供应至分动器210的致动器(例如电磁线圈或电机)的电流和/或电压，如下参考图8、图10和图13更详细地解释的。
此外，AWD控制模块204可以与电磁脉冲断开(EMPD)转换控制模块212通信。EMPD转换控制模块212可以调节EMPD 214的运行。如图1所示，EPMD 214可以包括电磁线圈，当例如经由EMPD转换控制模块212提供的电流和/或电压通电时，该电磁线圈使EMPD 214在接合位置与分离位置之间移动，如下参照图7、8和10详细解释的。因此，EMPD转换控制模块212可以包括印刷电路板(PCB)，该印刷电路板(PCB)从AWD控制模块204接收控制信号并调节供应至EMPD 214的致动器(诸如电磁线圈)的电流和/或电压。另外，方向控制模块216可以向EMPD214发送信号以基于车辆正在移动的方向来调节EMPD 214的运行，如下参照图14详细解释的。
EMPD 214的当前运行状态可以被传送到反馈回路218。基于从EMPD 214接收到的信号，反馈回路218可以生成指示是否已经完成需要的至4×4或4×2模式转换的信号，或者是否存在转换错误，如以下参照图15更详细描述的。转换错误信号可以被发送到用户界面220，以警告车辆操作员出现转换错误。用户界面220使得车辆操作员(例如，如上图1中描述的操作员170)能够调节车辆控制系统的运行。具体地，车辆操作员可以手动地将车辆在2WD和AWD模式之间切换，如以下参照图4更详细描述的。因此，用户界面220可以包括键盘、按钮、开关、触摸屏中的一个或多个，并且可以另外包括一个或多个显示屏幕，诸如LCD、LED、等离子体等。因此，EMPD 214的当前的运行状态和/或转换错误指示可以在用户界面220的显示屏幕上呈现给操作员。
AWD控制模块204还可以与数据记录模块222通信。数据记录模块222可以包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、不失效存储器(KAM)或其他形式的数据存储装置例如EPROM、EEPROM等，用于存储车辆数据，例如发送给车辆的各种致动器的命令和/或从车辆的各种传感器接收的测量。此外，数据记录模块222可临时和/或永久地存储计算机可读指令和/或车辆数据。
在一些示例中，一个或多个EMPD 214和分动器210的当前运行状态和/或故障状况可以被传送回AWD控制模块204。例如，一个或多个EMPD 214和分动器210可以检测各种故障并且将它们报告给AWD控制模块204。AWD控制模块204可以包括中央处理单元、数据存储器、非暂时存储器、PCB等的一个或多个。AWD控制模块204可以确定在如下情况时EMPD 214和/或分动器210没有处于当前所需驱动模式，即：当动力传动系统断开件中的一个或多个在阈值持续时间内未移动，动力传动系统断开件移动不正确，动力传动系统断开电路中发生电气故障时。EMPD 214可以报告故障消息或使用编码方案来报告每种不同类型的故障。如果发生故障，则EMPD 214可以使用对策算法来纠正故障。对策可以包括延长持续时间或重复转换命令。
此外，AWD控制模块204可通过检测制动压力的尖峰或车轮或车身的突然减速来检测紧急制动状况。如果检测到这样的状况，则AWD控制模块204可优先于通常命令4×2状态的其他变数而发起向4×4状态的断开转换。该方法在确保在快速减速和随后停止之后EMPD214处于4×4状态中可能是有用的。由AWD控制模块204使用的以作出控制决定的各种水平、因素和设定点可作为配置文件保存在计算机存储器中。几个不同的配置文件可能存在有不同的设定点值。可以根据条件要求或通过驾驶员选择来调用特定的配置文件以由AWD控制模块204执行。AWD控制模块204可以检测诸如低温启动、高温启动、拖曳等特殊条件，并切换至针对该条件定制的特定控制算法。
现在转到图3-8、10和13-15，它们示出了用于控制车辆动力系统(诸如如上参照图1描述的动力系统10)的示例性方法的流程图。因此，在如下图3-8、10和13-15中描述的方法可以至少部分地通过车辆控制系统(诸如图2中描述的车辆控制系统202)执行。如此，可以在本文的描述中一起描述图3-8、10和13-15。当在如图3所示的两轮驱动和四轮驱动模式之间转换时可以调节第二断开装置(例如，如上图1中描述的第二断开件160)和第一分动器断开件(例如，如上图1中描述的第一断开件150)中的一个或多个的运行。如图4所示，驱动模式之间的转换可以由车辆操作员命令。然而，在其他示例中，可以基于如图5-6所述的车辆运行状况的变化来启动驱动模式之间的转换。如下图7中描述用于断开装置的示例性控制操作。图8描述了当转换至四轮驱动模式时的示例性控制操作，图10描述了转换至两轮驱动模式时的示例性控制操作。在图12中描述了在四轮驱动模式下的分动器和第一分动器断开件的操作。
用于执行图3-8、10和13-15描述的一种或多种方法的指令可以存储在车辆控制器(例如，如上图1中描述的控制器12)的存储器中。因此图3-8、10和12-14所述的方法可以由控制器基于存储在控制器的存储器中的指令并且结合从车辆系统的传感器接收到的信号来执行，车辆系统的传感器例如为轮速传感器(例如如上图1中描述的轮速传感器113)、节流阀位置传感器(例如如上图1中描述的节流阀位置传感器166)、加速踏板位置传感器(例如，如上图1中描述的踏板位置传感器174)、加速度传感器、偏航传感器、转向角传感器、制动压力传感器、车辆速度传感器等。控制器可以向一个或多个第二断开装置和分动器断开件的致动器发送信号以调节其运行。具体而言，分动器断开件和第二断开件中每一个可以包括电磁线圈或电机，其在通电时使断开件在其接合位置和分离位置之间移动。因此，当诸如在转换至AWD模式期间移动至接合位置时，以及当例如在转换至2WD模式时移动至分离位置时，可以向断开件的线圈或电机供应电流和/或电压。
关注于图3，其示出了用于在车辆运行期间控制车辆动力系统的各种部件的运行的示例方法300的流程图。方法300可以开始于步骤302，步骤302包括从用户界面(例如，如上图2中描述的用户界面220)读取运行模式变量。然后方法300可以从步骤302进行到步骤304，步骤304包括基于在步骤302从用户界面读取的运行模式变量来确定是否已经选择了手动模式。因此，如果操作员已经经由用户界面选择了手动模式，方法300可从步骤304继续至步骤306，步骤306包括执行手动模式运行，诸如如下参照图4描述的示例性手动模式运行。因此，方法300在步骤306可以包括执行如下图4描述的方法400。
然后方法300可以从步骤306进行到步骤308，步骤308包括执行EMPD转换控制，诸如如下参照图7描述的EMPD转换控制方法。因此，方法300在步骤308可以包括执行如下图7中描述的方法700。或者，方法300可以在步骤308执行自动模式下的EMPD转换控制。例如，如果在步骤304没有选择手动模式，则方法300可以从步骤304继续至步骤310，步骤310包括执行自动模式，诸如如下参照图5-6描述的自动模式控制方法。因此，方法300在步骤310可以包括分别执行图5和6中描述的方法500和方法600。然后方法300可以从步骤310继续至步骤308并且执行EMPD转换控制。
此外，方法300可以从步骤308继续至步骤312，步骤312包括执行分动器控制，例如如下参考图13描述的分动器控制方法。因此，方法300在步骤312可以包括执行如下图13中描述的方法1300。然后方法300可以返回。这样，EMPD转换控制和分动器控制可以通过来自车辆操作员的输入以手动模式或者以自动模式执行。因此，2WD和AWD模式之间的转换可以由车辆操作员命令或基于车辆运行状况的控制器命令。
转到图4，其示出了用于基于用户输入来以手动模式控制动力系统的示例方法400的流程图。具体而言，图4示出了用于执行车辆操作员发起的在4×2和4×4模式之间转换的示例方法。因此，方法400可以作为方法300的子例程在步骤306被执行，如上图3中所描述的。方法400开始于步骤402，其包括读取用户界面的4×4和4×2模式的切换位置。例如，用户可以轻击开关以在4×4和4×2模式之间切换。在另一个示例中，用户可以通过在用户界面上按下按钮或选择触摸屏选项来在4×4和4×2模式之间进行选择。因此，方法400在步骤402包括读取用户界面设备的位置以确定操作员是否指令4×4模式或4×2模式。因此方法400从步骤402继续至步骤404，步骤404包括确定用户界面4×4/4×2开关是否已改变位置。如果用户界面开关没有改变位置，则方法400从步骤404继续至步骤405，步骤405包括保持当前驱动模式(例如，两轮驱动模式或四轮驱动模式)。然后方法400返回。然而，如果用户界面按钮已改变位置，则方法400从步骤404继续至步骤406，步骤406包括确定开关是否处于4×4位置。如果开关处于4×4位置，则方法400继续至步骤408，步骤408包括设置请求转换至4×4。因此，在步骤408处，分动器断开件和第二断开件的一个或多个可以被命令至它们的接合位置。然后方法400返回。
然而，如果在步骤406开关不处于4×4位置，则方法400从步骤406进行到步骤410，步骤410包括确定开关处于4×2位置。因此，如果开关不处于4×4位置，则开关可能位于4×2位置。然后方法400从步骤410继续至步骤412，步骤412包括设置请求转换至4×2运行。因此，在步骤412，分动器断开件和第二断开件中的一个或多个可以被命令至其分离位置。然后方法400返回。
转到图5，其示出了用于基于车辆运行状况以自动模式控制动力系统的示例方法500的流程图。具体而言，图5示出了用于基于发动机运行条件来确定何时在4×2和4×4模式之间转换的示例性方法。因此，方法500可以作为方法300的子例程在步骤310被执行，如上图3中所描述的。方法500开始于步骤502，步骤502包括检查节流阀位置。可以经由从节流阀位置传感器(例如，如上图1中描述的节流阀位置传感器166)接收到的输出来检查节流阀位置。
基于确定的节流阀位置，方法500可以从步骤502继续至步骤504，步骤504包括确定是否已经设置节流阀位置转换标志。在设置了节流阀位置转换标志时可能会阻止车辆退出4×4模式。因此，节流阀位置转换标志在被设定时可以使车辆保持在4×4模式。以这种方式，在节流阀位置升高(例如，驾驶员踩下加速踏板)的TIP-IN事件期间和/或在增加需要的加速度期间或在需要更多牵引力的其他运行状况期间，可以递送更大的牵引力。因此，随着驾驶员需求扭矩的减小(例如，在驾驶员释放加速踏板的情况下)节流阀位置可以降低。如果未设置节流阀位置转换标志，则方法500可以从步骤504继续至步骤506，步骤506包括确定在步骤502确定的节流阀位置是否大于较高的第一节流阀位置阈值，可以设置节流阀位置转换标志高于该第一节流阀位置阈值。如果在步骤506节流阀位置大于较高的第一节流阀位置阈值，则方法500可以从步骤506继续至步骤508，步骤508包括设置节流阀位置转换标志。然后方法500返回。然而，如果在步骤506确定当前节流阀位置不大于较高的第一节流阀位置阈值，则方法500从步骤506继续至步骤510，步骤510包括确定当前驱动模式是否是4×4模式。
可选地，如果在步骤504确定已经设置节流阀位置转换标志，则方法500可以从步骤504到达步骤512。因此，如果已经设置了节流阀位置转换标志，则方法500可以从步骤504进行到步骤512，步骤512包括确定节流阀位置是否小于较低的第二节流阀位置阈值。该较低的第二节流阀位置阈值低于该较高的第一节流阀位置阈值，因此表示较接近较高的第一节流阀位置阈值的节流阀位置。因此，较低的第二节流阀位置阈值所表示的驾驶员需求扭矩水平要低于较高的第一节流阀位置阈值。如果当前节流阀位置不小于较低的第二节流阀位置阈值，则方法500从步骤512继续至步骤513，步骤513包括保持节流阀位置转换标志。以这种方式，可以保持节流阀位置转换标志，并且，因为低于较高的第一节流阀位置阈值的节流阀位置中的短暂下降，因此可以将车辆保持在4×4模式中。在步骤513保持节流阀位置转换标志之后，然后方法500返回。然而，如果当前节流阀位置小于较低的第二节流阀位置阈值，则方法500从步骤512继续至步骤514，步骤514包括清除较高的第一节流阀位置标志。然后方法500从步骤514继续至步骤510。
在步骤510，如果确定当前模式不是4×4，则方法500可以继续至步骤516，步骤516包括确定当前模式是4×2。在确定当前模式是4×2之后，方法500可以从步骤516进行到步骤518，步骤518包括确定当前车辆速度是否小于较低的第一转换速度阈值。如果当前车辆速度不小于较低的第一转换速度阈值，则方法500从步骤518继续至步骤519，步骤519包括保持4×2模式。在保持4×2模式之后，然后方法500返回。因此，如果车速大于较低的第一转换速度阈值，则车辆可保持在4×2模式。
然而，如果当前车辆速度小于较低的第一转换速度阈值，则方法500从步骤518继续至步骤520，步骤520包括设置请求转换至4×4模式。因此，在步骤520，分动器断开件和第二断开件的一个或多个可以被命令至其接合位置。这样，如果车辆低于一定道路车速，动力传动系统断开件将转入AWD模式。在需要增加牵引力的情况下，这样可以低速提供4×4。当车辆停下来时，也可以确保车辆处于4×4的状态，从而当车辆从停止开始加速时提供4×4。另外，如果车辆从4×4的较低速度开始然后加速到正常发生4×2转换的较高速度，则将转换延迟直到加速度下降到阈值以下。在需要增加牵引力的加速期间提供了4×4。加速度可以由车辆传感器包括但不限于节流阀位置传感器的任何组合来确定。然后方法500在步骤520请求转换至4×4之后返回。
返回到步骤510，如果确定当前模式是4×4，则方法500可以从步骤510进行到步骤522，步骤522包括确定当前车辆速度是否大于较高的第二转换速度阈值，较高的第二转换速度阈值表示车速大于由较低的第一转换速度阈值表示的车辆速度。如果当前车速不大于较高的第二转换速度阈值，则方法可以从步骤522继续至步骤523，步骤523包括保持4×4模式。在保持4×4模式之后，然后方法500返回。因此，如果车速不大于较高的第二转换速度阈值，则车辆可保持在4×4模式。然而，如果在步骤522确定当前车辆速度大于较高的第二转换速度阈值，则方法500从步骤522继续至步骤524，步骤524包括设置请求转换至4×2模式。因此，在步骤524，分动器断开件和第二断开件中的一个或多个可以被命令至其分离位置。这样，如果车辆超过一定道路车速，动力传动系统断开件将转换至4×2模式。当车辆在较低牵引力是可接受的并且需要提高动力传动系统的效率的情况下行驶，这可以提供4×2模式。然后方法500在步骤524请求转换到4×2之后返回。
现在转到图6，其示出了用于当动力传动系统的两个旋转部件以大于阈值的速度相对于彼此旋转时检测车辆滑动事件并且控制动力系统运行的示例方法600的流程图。方法600可以在自动模式期间执行，诸如以上参考图5的方法500描述的自动模式。因此，方法600和方法500可以近似并行地执行。
方法600在步骤602开始，步骤602包括检查轮速。轮速可以基于从一个或多个轮速传感器(例如，如上图1中描述的轮速传感器113)接收到的输出来确定。然后方法600从步骤602继续至步骤604，步骤604包括确定前轮(例如，如上图1中描述的前轮103和前轮104)和后轮(例如如上图1中描述的后轮101和后轮102)之间的轮速差是否大于第一阈值。如果在步骤604前轮相比于后轮的转速差不大于第一阈值，则方法600可以从步骤604继续至步骤606，步骤606包括确定左后轮(例如，如上图1中描述的左后轮102)和右后轮(例如，上述图1中描述的右后轮101)的速度差是否大于第二阈值。在其他示例中，方法600在步骤606可以附加地或可选地包括确定左前轮(例如，如上图1中描述的左前轮104)和右前轮(例如如上图1中描述的右前轮103)之间的速度差是否大于第三阈值。在一些示例中，第二阈值和第三阈值可以是相同的。但是，在其他示例中，第二阈值和第三阈值可能是不同的。如果在步骤606左轮和右轮之间的速度差不大于阈值，则方法600从步骤606继续至步骤607，步骤607包括保持4×2模式。在保持4×2模式之后，方法600返回。
然而，如果在步骤606确定左轮与右轮之间的速度差大于步骤606的第二阈值，则可以检测到滑动事件，并且方法600可以从步骤606继续至步骤608，步骤608包括将至4×4模式的转换延迟第一持续时间。第一持续时间可以是诸如50毫秒的时间量。然而，在其他示例中，第一持续时间可以大于或小于50毫秒。然而，在其他示例中，持续时间可以是数个发动机循环、数次车轮旋转等。在又一些示例中，可以基于车辆和/或发动机运行条件来调节该持续时间。或者，如果在步骤604确定前轮和后轮之间的速度差大于第一阈值，则方法600可以检测滑动事件并且可以从步骤604继续至步骤608并延迟第一持续时间。
在等待第一持续时间之后，然后方法600可以从步骤608继续至步骤610并且请求转换至4×4模式。然而，方法600然后可以从步骤610继续至步骤612，步骤612包括延迟自动运行模式的恢复。因此，在已经请求转换至4×4模式之后，可以将至自动模式的转换延迟第二持续时间。通过在转换至4×4模式后等待一个持续时间来恢复自动模式，则有足够的时间通过由4×4模式提供的附加牵引来解决导致转换至4×4模式的事件。第二持续时间可以是诸如一秒的时间量。然而，在其他示例中，第二持续时间可以大于或小于一秒。然而，在其他示例中，第二持续时间可以是数个发动机循环、数次车轮旋转等。在又一些示例中，可以基于车辆和/或发动机运行条件来调节第二持续时间。例如，如果车辆控制器检测到预示车辆失去牵引力的倾斜或偏航，则第二持续时间可以增加。因此，动力传动系统可能等待较长时间以恢复自动运行模式以防止车辆控制器将第二断开件分离。
在延迟第二持续时间之后，可以将一个或多个断开件移动至它们的接合位置并且可以将动力传动系统转换至4×4模式，方法600可以从步骤612继续至步骤614，步骤614包括恢复自动模式。因此，方法600在步骤614可以包括执行如上图5中描述的方法500。
这样，如果车辆处于4×2模式并且控制器检测到车辆滑动事件，则动力传动系统断开件将转换至4×4模式。这使得在滑动事件期间提供增加的牵引力和控制，由此消除或减少车辆滑动。滑动可以被定义为左右轮之间的差异或者前后轮之间的差异。进行转换所需的差异的水平可以被设定为高于非滑动车辆运行的值或者根据不同的路况的值。滑动也可以基于多个传感器包括但不限于轮速、驱动轴速度、加速度、偏航和转向角度传感器来计算。
继续参考图7，其示出了用于操作车辆动力系统的断开装置(例如，如上图1中描述的第二断开件160)的示例方法的流程图。因此，方法700可以作为方法300的子例程在步骤308来被执行，如以上在图3中所描述的。
方法700从步骤702开始，步骤702包括从CAN总线(例如，如上图2中描述的CAN总线206)读取轮速。因此，EMPD转换控制模块(例如，如上图2中描述的EMPD转换控制模块212)可以经由CAN总线接收与从轮速传感器估计的轮速有关的信号。在读取轮速之后，然后方法700可以从步骤702继续至步骤704，步骤704包括从用户界面读取最小转换速度。然后方法700可以从步骤704继续至步骤706，步骤706包括确定轮速是否大于阈值转换速度。在其他示例中，该方法在步骤706可包括确定输出轴的转速与输入轴的转速之间是否相差大于阈值，其中，当断开件被调节至接合位置时选择性耦合至该输出轴并且当断开件被调节至分离位置时与该输出轴解耦，断开件被永久耦合至该输入轴。
如果轮速不大于阈值，和/或如果输入轴和输出轴之间的速度差大于阈值，则方法700可以从步骤706继续至步骤707，步骤707包括保持当前转换位置。在保持当前转换位置之后，方法700返回。因此，在允许断开装置移动至接合位置之前，动力系统可以等待直到车轮达到足够高的速度。这可以防止在对于适当的功能而言太慢的轮速和/或输出轴速度下动力传动系统断开件的转换。具体而言，通过等待直到轮速和/或输出轴转速与输入轴转速已经同步，该断开装置(例如，离合器套环)与输出轴和/或轮的齿轮磨削可以被降低，可以实现至接合位置和4×4模式的平滑转换。
如果在步骤706确定轮速大于阈值和/或如果输入轴和输出轴之间的速度差小于阈值，则方法700可以从步骤706继续至步骤708，步骤708包括确定所请求的转换是否是至4×4模式的转换。如果所请求的转换是至4×4模式的转换，则方法700可以从步骤708继续至步骤710，步骤710包括执行至4×4模式的转换。如下参照图8更详细地描述用于执行4×4模式转换的方法的示例。因此，可以在步骤710实现图8中描述的方法800。然后方法700返回。
然而，如果在步骤708确定所请求的转换不是至4×4模式，则方法700从步骤708继续至步骤712，步骤712包括确定所请求的转换是至4×2模式。然后方法700从步骤712继续至步骤714，步骤714包括执行至4×2模式的转变。如下参照图10更详细地描述用于执行至4×2模式转换的方法的示例。因此，如图10中所描述的方法1000可以在步骤714被执行。然后方法700返回。
图8示出了用于转换至四轮驱动模式的示例方法800的流程图。方法800可以在需要转换至AWD模式时执行。因此，方法800可以作为方法700的子例程在步骤710被执行，如以上在图7中所描述的。方法800从步骤802开始，步骤802包括确定反馈是否是4×4模式。因此，方法800在步骤802可以包括确定是否已经使用4×4模式。这可以包括确定第二断开件(例如，如上图1中描述的第二断开件160)和/或分动器断开件(例如，如上图1中描述的第一断开件150)是否已经处于它们的接合位置。尤其，控制器可以接收来自第二断开件和/或分动器断开件的反馈信号，该反馈信号指示一个或两个断开件的运行状态和/或当前位置。例如，第二断开件可以将对断开件的当前位置进行编码的电信号发送到控制器。控制器可以解码该电信号以确定断开件的位置。断开件可能处于接合位置(4×4)或分离位置(4×2)或位于接合位置与分离位置之间的位置。如果断开件已经处于其接合位置，并且车辆处于4×4模式，则方法800可以从步骤802继续至步骤803，步骤803包括保持4×4模式，如以下参考图13更详细描述的。然后方法800返回。
然而，如果断开件不处于它们的接合位置，并且车辆处于4×2模式，则方法800可以从步骤802继续至步骤804，步骤804包括在第一持续时间内增加供应给分动器断开件的致动器的电压和/或电流来同步轴速度。例如，轴速度可以是第一传动轴(例如，如上图1中描述的前驱动轴133)和后传动轴(例如，如上图1中描述的后传动轴131)的速度。增加供应给分动器断开件的线圈、电机或其他致动器的电压和/或电流可使断开件朝接合位置移动。更具体而言，通过增加供应至分动器的致动器的电压和/或电流，致动器可使分动器的离合器套环朝向离合器套环耦合两个轴的接合位置移动。因此，在这两个轴之间传输的扭矩量可能增加。具体而言，在步骤804中，随着电流增加，从传动装置(例如，如上图1中描述的传动装置115)传输至选择性地耦合至分动器(例如，如上图1中描述的分动器140)的输出轴的扭矩量也可以增加。因此，方法在步骤804可以包括增加传输至选择性地耦合至分动器的输出轴(在这里也被称为二级动力传动系统部件)的扭矩量，其中在分动器断开件的接合位置二级动力传动系统部件耦合至分动器，并且在分动器断开件的分离位置二级动力传动系统部件与分动器解耦合。在如图8所示的示例中，通过增加提供给分动器致动器的电力量并且将分动器断开件向接合位置移动，可以增加传输至二级动力传动系统部件或输出轴的扭矩。
在步骤804增加至二级动力传动系统部件的扭矩传输之后，方法800可以继续至步骤806，步骤806包括减少供应至分动器断开件的致动器的电压和/或电流，以减少传输至选择性地耦合至分动器的轴的扭矩。图9和图12更详细地描述了在转换至4×4模式期间，传输至选择性耦合至分动器断开件的轴的扭矩可以如何变化。
然后方法800可以从步骤806继续至步骤808，步骤808包括命令第二断开件或EMPD至接合位置以完成至4×4模式的转换。可以使第二断开件以与如上步骤804描述的方式相同或相似的方式移动至接合位置，其中供应给第二断开件的致动器的电流和/或电压可以增加。因此，第一断开件和第二断开件都可以移动至接合位置以转换至4×4模式。然后方法800可以进行到步骤810，步骤810包括以与如上步骤802描述的方式相同或相似的方式确定反馈是否是4×4模式。尤其，控制器可以从第二断开件和/或分动器断开件接收指示一个或两个断开件的运行状态和/或当前位置的反馈信号。例如，第二断开件可以将对断开件的当前位置进行编码的电信号发送到控制器。控制器可以解码该电信号以确定断开件的位置。断开件可能处于接合位置(4×4)或分离位置(4×2)，或位于接合位置与分离位置之间的位置。如果车辆已经成功地转换至4×4模式，则方法800可以继续至步骤803并保持4×4模式。然后方法800返回。然而，如果没有发生至4×4模式的转换，则方法800可以从步骤810继续至步骤812，步骤812包括确定错误反馈是否高。尤其，控制器可以从第二断开件和/或分动器断开件接收指示错误信息的信号。如果错误反馈高，则在步骤814可产生转换错误。因此，如果转换错误高，则该方法可从步骤812继续至步骤814。然后可以通过经由用户界面呈现给用户的警报或通知而将转换错误传送给车辆操作员。然后方法800返回。
然而，如果在步骤812错误反馈不高，则方法800可以从步骤812继续至步骤816，步骤816包括确定从被命令转换至4×4模式以来是否已经过去了持续时间。持续时间可以是诸如25毫秒的时间量。然而，在其他示例中，持续时间可以是数个发动机循环、数次车轮旋转等。在又一些示例中，可以基于车辆和/或发动机运行条件调节该持续时间。如果持续时间已经届满，并且还没有发生至4×4的转换，则方法800可以从步骤816继续至步骤814并且产生转换错误。然后方法800返回。然而，如果持续时间尚未过去，则方法800可以从步骤816返回到步骤810。
图9示出了描绘在转换至4×4模式期间调节供应至分动器断开件的致动器(例如，电磁线圈或电机)的电压量的曲线图900。当被命令转换至四轮驱动模式时，通过调节供应至分动器断开件的致动器的电压和/或电流量，可以调节供应给选择性地耦合至分动器的二级动力传动系统部件(例如，当车辆配置为在2WD模式下的后轮驱动车辆时图1中所示的轴133)的扭矩量。这样，供应给分动器断开件的致动器的电压和/或电流可以与传输至二级动力传动系统部件的扭矩量成比例、相关或相似或相同。因此，在4×4模式中或者当由车辆操作员或车辆控制器命令转换至4×4模式时，二级动力传动系统部件可以仅从传动装置和分动器接收扭矩。因此，图9描绘了当转换至4×4模式时选择性地耦合到分动器的二级动力传动系统部件的示例性扭矩传输调节。如此，图9描绘了在如上图8中描述的方法800的步骤804和步骤806可执行的扭矩传输调节。
曲线图900绘制了沿垂直轴供应至分动器的致动器的电压以及沿着水平轴的时间。在时刻t1之前，供应给致动器的电压可以处于较低的第一水平T1。较低的第一水平T1可以接近于零。因此，在t1之前基本上没有向二级动力传动系统部件传输扭矩。因此，在t1之前车辆可以处于4×2模式。但是，在其他示例中，T1可以大于零。
在t1处，可以命令转换至4×4，并且可以增加供应给致动器的电压。如此，在一些示例中，分动器输出扭矩可以增大。在t1和t2之间的持续时间内，电压可以从较低的第一水平T1斜升到较高的第二水平T2。持续时间和/或斜坡速率可以根据车辆运行状况来被调节。此外，电压可以以非线性方式增加，如下参照图12更详细地描述。
分动器线圈电压在t2到达较高的第二水平T2时，可以降低至较低的第三水平。较低的第三水平可以与较低的第一水平T1相同或大于较低的第一水平T1。在t2之后，二级动力传动系统部件可以耦合至分动器，因此来自发动机(例如，如上图1中描述的发动机110)的动力可以传输至车辆的全部四个车轮。因此，车辆可以在t2之后处于4×4模式。在t2之后，当处于4×4模式时，供应至分动器致动器的电压量以及在一些示例中传输至二级动力传动系统部件的扭矩可基于车辆运行参数来被调节，所述车辆运行参数诸如：节流阀位置、左-右车轮滑动、前-后车轮滑动、外界气温、转向角、车辆偏航等。
现在转到图10，其示出了用于转换至两轮驱动模式的示例方法的流程图。可以在需要转换至2WD模式时执行方法1000。因此，方法1000可以作为方法700的子例程在步骤714被执行，如上图7中所描述的。方法1000从步骤1002开始，步骤1002包括确定反馈是否是4×2模式。因此，方法1000在步骤1002可以包括确定是否已经使用4×2模式。尤其，控制器可以接收来自第二断开件和/或分动器断开件的反馈信号，该反馈信号指示断开件中的一个或两个的运行状态和/或当前位置。例如，第二断开件可以将对断开件的当前位置进行编码的电信号发送到控制器。控制器可以解码该电信号以确定断开件的位置。断开件可能处于接合位置(4×4)或分离位置(4×2)，或位于接合位置与分离位置之间的位置。这可以包括确定第二断开件(例如，如上图1中描述的第二断开件160)和/或分动器断开件(例如，如上图1中描述的第一断开件150)是否已经处于它们的分离位置。如果断开件已经处于分离位置并且车辆处于4×2模式，则方法1000可以从步骤1002继续至步骤1003，步骤1003包括保持4×2模式。然后方法1000返回。
然而，如果断开件不处于它们的分离位置并且车辆处于4×4模式，则方法1000可以从步骤1002继续至步骤1004，步骤1004包括降低供应至分动器断开件的致动器的电压和/或电流以减少二级动力传动系统部件上的扭矩以解耦(例如，传动轴)以开始转换至4×2模式。因此，通过调节供应至分动器断开件的电压，可以调节供应至二级动力传动系统的扭矩量。具体而言，增加供应给分动器致动器(例如线圈)的电压将分动器断开件调节至接合位置并远离分离位置，反之亦然。因此，随着供应至分动器断开件(例如，线圈)的电压增加，由分动器传输至二级动力传动系统的扭矩量可增加，反之亦然。在一个示例中，扭矩可以在第一持续时间内减小以将二级动力传动系统部件与分动器解耦。降低供应至分动器断开件的线圈、发动机或其他致动器的电压和/或电流可以将断开件移动至分离位置。因此，传输至二级动力传动系统部件的扭矩量可能减少。在一些示例中，分动器线圈电压以及因此传输至二级动力传动系统的分动器扭矩可以降低至较低的第一水平。
在减少至二级动力传动系统部件的扭矩传输之后，方法1000可以继续至步骤1006，步骤1006包括命令第二断开件或EMPD移动至分离位置以进行至4×2模式的转换。然而，在一些示例中，即使当第二断开件的致动器已经移动至分离位置时，第二断开件的离合器环也可能不能移动至分离位置。
因此，方法1000可以从步骤1006继续至步骤1008，步骤1008包括增加供应至分动器断开件的致动器的电压和/或电流以增加传输至第二断开件或EMPD的输入轴的扭矩量，以推动第二断开件的换档轴套并清除扭矩锁定事件。因此，在发生扭矩锁定事件时，在第二断开件的离合器套环保持在接合位置的情况下，向二级动力传动系统部件提供扭矩可推动换挡轴套并将其释放至分离位置(在该分离位置输入轴和输出轴彼此解耦合)。图9和图12更详细地描述了在转换至4×4模式期间，传输至选择性耦合至分动器断开件的轴的扭矩可以如何变化。在一些示例中，输出至二级动力传动系统的分动器扭矩以及因此分动器线圈电压可以从较低的第一水平增加至较高的第二水平。然而，在其他示例中，如果换档轴套在扭矩达到较高的第二水平之前释放到分离位置，则输出至二级动力传动系统的分动器扭矩和/或分动器线圈电压可减小至接近零。
然后方法1000可以从步骤1008继续到步骤1010，步骤1010包括减少供应给分动器断开件的致动器的电压和/或电流，以减小传输至二级动力传动系统部件的扭矩，并且转换至4×2模式。然后方法1000可以进行到步骤1012，步骤1012包括以与如上在步骤1002处描述的方式相同或相似的方式确定反馈是否是4×2模式。如果车辆已经成功地转换至4×2模式，则方法1000可以从步骤1012返回。然而，如果没有发生至4×2的转换，那么方法1000可以从步骤1012继续至步骤1014，步骤1014包括确定错误反馈是否高。如果错误反馈较高，则在步骤1016可能产生转换错误。因此，如果转换错误高，则方法可以从步骤1014继续至步骤1016。然后可以通过经由用户界面呈现给用户的警报或通知而向车辆操作员传送该转换错误。然后方法1000返回。
然而，如果在步骤1014错误反馈不高，则方法1000可以从步骤1014继续至步骤1018，步骤1018包括确定从命令转换至4×2模式以来是否已经过去了持续时间。持续时间可以是诸如25毫秒的时间量。然而，在其他示例中，持续时间可以是数个发动机循环、数次车轮旋转等。在又一些示例中，可以基于车辆和/或发动机运行条件来调节持续时间。如果持续时间已经到期，并且还没有发生至4×2的转换，则方法1000可以从步骤1018继续至步骤1016并且产生转换错误。然后方法1000返回。然而，如果持续时间尚未过去，则方法1000可以从步骤1018返回到步骤1008。
转到图11，示出了描绘在至4×2模式转换期间(在绘图1102处)调节供应至分动器断开件的致动器(例如，电磁线圈或电机)的电压量的曲线图1100。图11描绘了当转换至4×2模式时对二级动力传动系统部件的示例性扭矩传输调节。如此，图11描绘了可以在如上图10中描述的方法1000的步骤1004和步骤1008执行的扭矩传输调节。
曲线图1100绘出沿垂直轴供应至分动器的致动器的电压以及沿着水平轴的时间。在时刻t1之前，车辆可以处于4×4模式。因此，可以基于车辆运行参数(例如：节流阀位置、左-右车轮滑动、前-后车轮滑动、外部气温、转向角、车辆偏航等)、以与在图9中所示的曲线图900的t2之后的上述相同或相似的方式，调节供应至分动器致动器的电压量，以及在一些示例中传输至二级动力传动系统部件的扭矩。
在t1处，可以命令转换至4×2模式，并且可以减小供应给致动器的电压。在图11所示的示例中，电压可以在t1处逐步降低至较低的第一水平T1。然而，在其他示例中，电压可以以更平缓的线性或非线性的方式减小。电压下降的速率、量和/或形状可基于车辆运行状况来被调节。如此，在一些示例中，分动器输出扭矩可以在t1处减小。
在一些示例中，可以在持续时间内将电压保持在较低的第一水平T1，然后可以增加电压。然而，在其他示例中，在电压达到较低的第一水平T1之后电压可以从较低的第一水平T1升高。在另外的示例中，只有在确定第二断开件未移动至分离位置时才可以增加电压。因此，在一些示例中，如果在将电压降低至较低的第一水平T1之后第二断开件已经移动至分离位置，则可以不增加电压，并且可以将电压设置为零以保持4×2模式。
在t1和t2之间，供应给分动器的致动器的电压可以从较低的第一水平T1增加至较高的第二水平T2。在达到较高的第二水平T2时，电压可以逐步降低至较低的第三水平。较低的第三水平可以与较低的第一水平T1大致相同。在一些示例中，较低的第一水平T1和较低的第三水平中的一个或多个可以近似为零，因此线圈可以不通电。在t1和t2之间可以增大线圈电压，以释放将第二断开件(例如，如上图2中描述的断开件160)的离合器套环从扭矩锁定状态。
然而，在其他示例中，分动器电压可以从较低的第一水平增加直到第二断开件分离。因此，如果第二断开件的离合器套环在分动器电压达到较高的第二水平之前移动至分离位置，则在分动器电压达到较高的第二水平之前分动器电压可以降低至较低的第三水平。在又一些示例中，如果当分动器电压达到较高的第二水平时第二断开件保持接合，则分动器电压可以继续增加至在较高的第二水平以上。在又一些示例中，如果当分动器电压在t2达到较高的第二水平时第二断开件保持在接合位置，则分动器电压可以保持在较高的第二水平，直到第二断开件分离。在又一些示例中，分动器电压可以重复增加达到较高的第二水平，然后减小至较低的第一水平或较低的第三水平，直到第二断开件分离。因此，如果在t2之后第二断开件保持在接合位置，则分动器电压可以在较高的第二水平与较低的第一水平或较低的第三水平之间重复地来回调节，直到第二断开件移动至分离位置。在更进一步的示例中，如果当分动器电压降低至较低的第一水平时第二断开件分离，则在t1与t2之间可以不增加分动器电压。因此，如果在分动器电压降低至较低的第一水平之后第二断开件保持在接合位置，则可以仅增加分动器电压至较高的第二水平。在一些示例中，第一水平的分动器电压和第三水平的分动器电压可以包括近似相同的电压。例如，在分动器线圈未通电的情况下，第一电压水平和第三电压水平可以近似为零。
在t2到达较低的第三水平之后，所述二级动力传动系统部件可以与分动器解耦，如此来自发动机(例如，如上图1所描述的发动机110)的动力可以不输送至车辆的所有四个车轮。因此，在t2之后车辆可以处于4×2模式。
继续参考图12，其示出了在车辆正在2WD和AWD模式之间转换的车辆运行状态变化期间对分动器扭矩的示例性调节的曲线图1200。曲线图1200示出第一绘图1202，其描绘了分动器扭矩的变化。分动器扭矩可以是传输至二级动力传动系统部件的扭矩量，该二级动力传动系统部件在分动器断开件(例如，分动器断开件150)处于分离位置时不接收来自发动机(例如，如上图1中所述的发动机110)的扭矩。具体地，如上所述，可以通过增加供应至分动器断开件的致动器的电力量(例如，电压和/或电流)以及使断开件的离合器套环移动至接合位置(在该接合位置来自发动机的扭矩被传输至二级动力传动系统部件)来增加分动器扭矩。此外，在一些示例中，减少供应至分动器断开件的致动器的电力量可以将断开件的离合器套环朝向分离位置(在分离位置输入轴和输出轴彼此解耦合)移动。因此，至少在一些示例中，分动器扭矩可表示供应给分动器断开件的致动器的电功率和/或与该电功率成比例。因此，分动器扭矩可以指以下一个或多个：供应给分动器断开件的致动器的电流和/或电压的量、传输至二级动力传动系统部件的扭矩量和分动器断开件的离合器套环位置。分动器扭矩的增大可以表示离合器套环的定位更接近接合位置并且更远离分离位置，反之亦然。这样，增加分动器扭矩可以指增加供应给分动器断开件的致动器的电压和/或电流。此外，减小分动器扭矩可以指减小供应至分动器断开件的致动器的电压和/或电流。
此外，曲线图1200示出了第二绘图1204，其描绘了可以耦合在分动器断开件与车辆的一个或多个车轮之间的二级断开装置(例如，如上图1中描述的第二断开件160)的转换位置的变化。该二级断开装置可以在接合位置(E)和分离位置(D)之间移动，彼此经由二级断开装置选择性地耦合的输入轴和输出轴在接合位置(E)彼此耦合，该输入轴和输出轴在分离位置(D)彼此解耦。
在时刻t1之前，车辆可以处于4×4模式，并且断开装置可以处于接合位置。因此，可以基于车辆运行参数(例如：节流阀位置、左-右车轮滑动、前-后车轮滑动、外部气温、转向角、车辆偏航等等)、以与在图9所示的曲线图900的t2之后如上所述相同或相似的方式，调节分动器扭矩。
在t1，可以命令转换至4×2模式，并且可以减小供应给致动器的电压。如上参考图4所描述的，该转换可以由车辆操作员(例如，如上图1中描述的驾驶员170)以手动模式命令。或者，如上参考图5和图6所描述的，在自动模式下，该转换可由车辆控制器(例如，如上图1中描述的控制器12)命令。
控制器还可以考虑各种数据来作出动力传动系统断开件转换决定。例如，控制器可以基于车辆运行状况，诸如外部气温、转向角、车辆偏航、挡风玻璃刮水器状态，驾驶者可选模式控制(诸如运动、经济、冬天等)、制动压力、防抱死制动控制状态、海拔，胎压、雾灯状态、乘坐情况、驾驶习惯、天气预报、导航路线路况、地形和交通状况中的一个或多个来确定何时在4×2和4×4模式之间转换。
在图12所示的示例中，分动器扭矩可以在t1降低至较低的第一水平T1。这样，在一些示例中，供应至分动器断开件的致动器的电压和/或电流可以被设定为零。然而，在其他示例中，如在t9和t10之间所示出的，当转换至4×2模式时，分动器扭矩可以逐步减小至T1。在一些示例中，T1的分动器扭矩水平可以近似为零。因此，基本上不会将扭矩传输至二级动力传动系统部件。此外，响应于命令转换至4×2模式，二级断开装置可以在t1移动至分离位置。这样，在t1和t2之间，二级断开装置和分动器断开件可以处于它们各自的分离位置。在t2，命令转换至4×4模式，并且分动器扭矩升级至较高的第二水平T2。然而，在其他示例中，如在t6和t7之间所示，当转换至4×4模式时，分动器扭矩可以逐步增大。在t2时，断开装置也转换至其接合位置以完成向4×4模式的转换。
在t2和t3之间，分动器断开件接合，并且基于车辆运行状况以与在t1之前如上所述的方式相同或相似的方式调节传输至二级动力传动系统部件的扭矩量。例如，分动器扭矩可以根据以下函数来设定：
扭矩＝K1+K2×(节流阀位置)+K3×(左/右滑动)+K4×(前/后滑动)
其中：K1表示固定的偏移量以建立最小分动器扭矩水平，K2表示作为节流阀位置的函数的分动器扭矩水平，K3表示作为右-左车轮滑动的函数的分动器扭矩水平，以及K4表示作为前-后车轮滑动的函数的分动器扭矩水平。
在t3，可以命令转换回到4×2，并且分动器扭矩可以减小至较低的第三水平T3。在一些示例中，较低的第三水平T3可以与较低的第一水平T1大致相同。然而，在其他示例中，较低的第三水平T3可以大于或小于较低的第一水平T1。
在一些示例中，分动器扭矩可以在t3和t4之间的持续时间内保持在较低的第三水平T3。但是，在t3和t4之间，二级断开件可以被命令移动至分离位置，但由于扭矩锁定状态而保持在接合位置。因此，二级断开件的离合器套环可能不能移动至分离位置。因此，在t4与t5之间，分动器扭矩可以以较高的第一斜坡速率从较低的第三水平T3斜升至较高的水平例如较高的第二水平T2。在t5，分动器扭矩达到较高水平后，然后可以降低至较低的第一水平T1。在t5，二级断开件可能移动至分离位置。例如，由于在t4和t5之间从分动器提供的扭矩增加，第二断开件的离合器套环可以从扭矩锁定状态中解除，并且可以移动至分离位置。因此，如果在t3分动器扭矩最初减小时二级断开件没有移动至分离位置，在t4和t5之间分动器扭矩可以斜升以推动二级断开件的离合器环并且促使离合器环释放到分离位置。然而，在其他示例中，例如在t1与t2之间的时间段之前，当在分动器扭矩的第一次初始下降期间二级断开件分离时，分动器扭矩可能不斜升以释放换档轴套。
在t5和t6之间，分动器扭矩可以保持在较低的第一水平T1，车辆可以保持在4×2模式。在t6，可以命令转换至4×4模式。在t6和t7之间，分动器扭矩可以从较低的第一水平T1斜升到较高的第二水平T2，以转换至4×4模式。二级断开件可以在t6和t7之间的某个时间接合。然而，在其他示例中，可以仅在断开装置接合之前增加扭矩，一旦断开装置接合，分动器扭矩可基于车辆运行状况来被调节。
在t7和t8之间，分动器扭矩可以基于车辆运行状况以与在t1之前如上所述的方式相同或相似的方式进行调节。然后在t8，可以命令转换至4×2模式，并且分动器扭矩可以降低至较低的第三水平T3。如在t8的示例中所示，在一些示例中，如果二级断开件保持在接合位置，则分动器扭矩可以响应于分动器扭矩达到较低的第三水平T3而立即斜升。在t8和t9之间分动器扭矩可以以较低的第二比率增加，并且由于从分动器提供的扭矩增加，在t8和t9之间二级断开件可以分离。在t9和t10之间，分动器扭矩可以以非线性方式降低至较低的第一水平T1。降低的比率、形状和几何形状可根据需要进行调节。在t10和t11之间，二级断开件可以保持分离，分动器扭矩保持在T1，并且车辆可以保持在4×2模式。然后在t11，可以命令转换到4×4模式，并且在t11和t12之间分动器扭矩可以以非线性方式增加。在t12，二级断开件可以变成接合状态。可以根据车辆运行状况以与t1之前相同或相似的方式开始调节分动器扭矩。在t13，可以命令转换至4×2模式。分动器扭矩可以斜降到较低的第三水平T3。然而，二级断开件可以在t13和t15之间保持接合，这样，在t15，分动器扭矩可以从较低的第一水平T3增加，以尝试释放二级断开件的离合器套环。分动器扭矩可以在t15和t16之间以非线性方式增加。在t16，离合器套环和二级断开件可以变成分离。响应于在t16二级断开件变成分离，分动器扭矩可以停止增加，并且可以开始朝向较低的第一水平T1减小。分动器扭矩可以在t16和t17之间降低至较低的第一水平T1。在t17之后，车辆可能保持在4×2模式。因此，当转换至4×2模式时，提供给二级断开件的分动器扭矩可以初始地降低至较低的第三水平T3。如果二级断开件分离，则分动器扭矩可以减小和/或保持在大约零。然而，如果在将分动器扭矩减小至较低的第三水平T3之后二级断开件不分离，则分动器扭矩可以增大。分动器扭矩可以增加，直到第二断开件移动至分离位置，然后可以减小至较低的第一水平T1。然而，在其他示例中，分动器扭矩可以增加至预设的阈值，然后可以减小至较低的第一水平T1。如果二级断开件仍然保持接合，则可以警告转换错误并将该转换错误发送给车辆操作员。
因此，当命令从4×4模式转换至4×2模式时，分动器扭矩可以初始减小。在一些示例中，如果位于分动器扭矩断开件与一个或多个车轮之间的断开装置没有响应于分动器扭矩的初始减小而分离，则分动器扭矩可增大直到断开装置分离。在其他示例中，分动器扭矩可以增加至预设水平。在其他示例中，无论断开装置在分动器扭矩的初始减小之后是否分离，分动器扭矩都可以增加。在分动器扭矩达到预设阈值或断开件分离后，然后分动器扭矩可减小至零以使二级动力传动系统部件分离。
如果车辆处于4×2模式并且CM检测到车辆滑动事件，则动力传动系统断开件将转换至4×4模式。这在滑动事件期间提供增加的牵引力和控制，由此消除或减少车辆滑动。滑动可以被定义为左右轮之间的差异或者前后轮之间的差异。进行转换所需的差异的水平可以设定为高于非滑动车辆运行的值或者可以根据不同的路况设定。滑动也可以基于多个传感器(包括但不限于轮转速、驱动轴速度、加速度、偏航和转向角)来计算。
这样，当命令转换至4×4模式时，分动器扭矩首先斜升至一定水平，以加速动力传动系统轴。然后下降到较低的水平以在动力传动系统断开件的转换期间使扭矩最小化。在短暂的延迟之后，动力传动系统断开件将转换至4×4模式。该方案确保动力传动系统的各个元件以几乎相同的速度旋转，使得动力传动系统断开离合器套环齿能够平滑地接合而没有棘轮效应。
此外，当命令转换至4×2模式时，分动器扭矩首先下降到低水平以消除动力传动系统断开离合器套环上的扭矩。动力传动系统断开件然后转换至4×2模式。转换完成后，分动器扭矩短暂地斜升到一个水平，然后降至较低水平。该方案确保动力传动系统断开离合器轴套齿自由滑动，并且不会由于残余扭矩而被压紧因而避免滑动和转换至4×2模式。分动器扭矩的短暂斜升将动力传动系统断开离合器套环释放不受残余扭矩的影响，因此可以自由且无延迟地转换。
继续参考图13，其示出了用于在四轮驱动模式期间调节分动器的运行的示例方法1300的流程图。方法1300在步骤1302处开始，步骤1302包括确定车辆是否处于4×4模式。如果车辆不处于4×4模式，则方法1300继续至步骤1303，步骤1303包括继续4×2模式。然后方法1300返回。然而，如果车辆处于4×4模式，则方法1300继续至步骤1304，步骤1304包括读取如上参照图12描述的比例因子K1、K2、K3和K4，节流阀位置，轮速差。然后方法1300继续至步骤1306，步骤1306包括基于比例因子、节流阀位置和轮速以及如上图12中给出的传输等式，将脉宽调制(PWM)信号设置至分动器断开件的线圈：
扭矩＝K1+K2×(节流阀位置)+K3×(左/右滑动)+K4×(前/后滑动)
其中：K1表示固定的偏移量以建立最小分动器扭矩水平，K2表示作为节流阀位置的函数的分动器扭矩水平，K3表示作为左-右车轮滑动的函数的分动器扭矩水平，以及K4表示作为前-后车轮滑动的函数的分动器扭矩水平。在步骤1306确定了需要的分动器致动器电压之后，方法1300继续至步骤1308，步骤1308包括根据在步骤1306确定的需要的分动器致动器电压来调节分动器致动器电压。因此，控制器可以调节发送到分动器致动器的命令信号，诸如脉冲宽度调制信号，以传送所需的分动器致动器电压。然后方法1300返回。
转到图14，其示出了用于确定动力系统是前进还是后退的示例方法1400的流程图。具体地，可以使用方法1400，如果动力传动系统断开件(例如，如上图1中描述的断开件160)是具有用于向转换机构供电的电机的类型，则电机的方向可以被设置为匹配动力传动系统的正向方向或反向方向。这确保动力传动系统协助电机移动转换机构并且不妨碍它。
方法1400在步骤1402开始，步骤1402包括确定前轮方向是否向前。如果前轮方向是向前的，则方法1400从步骤1402继续至步骤1404，步骤1404包括将方向设置为向前。然后方法1400返回。然而，如果在步骤1402确定前轮方向不是向前的，则方法1400可以从步骤1402继续至步骤1406，步骤1406包括将方向设置为向后。然后方法1400返回。
图15示出了用于在两轮驱动模式和四轮驱动模式之间进行转换时提供关于一个或多个断开件(例如，如上图1中描述的第二断开件160)的当前位置的反馈的示例方法1500的流程图。方法1500可以在图2的反馈回路218处被执行。方法1500开始于步骤1502，步骤1502包括以与如上图8中描述的方法800的步骤802中所述的方式相同或相似的方式来确定反馈是否是4×4模式。如果反馈是4×4模式，则方法1500从步骤1502继续至步骤1504，步骤1504包括将反馈指示设置为4×4模式。然后方法1500从步骤1504继续至步骤1506，步骤1506包括确定错误反馈是否高。或者，如果在步骤1502反馈不是4×4模式，则方法1500可以从步骤1502进行到步骤1508，并将反馈指示设置为4×2模式。然后方法500可以从步骤1508进行到步骤1506。
如果在步骤1506的反馈错误是高的，则方法1500从步骤1506继续至步骤1510，步骤1510包括打开错误反馈指示。因此，可以向车辆操作员通知高错误反馈。然后方法1500返回。然而，在步骤1506，如果错误反馈不高，则方法1500从步骤1506继续至步骤1512，并且关闭错误反馈指示。然后方法1500返回。
因此，当在4×4和4×2模式之间切换时，通过首先减小并且然后增加分动器扭矩，可以使位于分动器断开件和一个或多个车轮之间的断开件移动至分离位置且断开件的离合器套环的扭矩锁定状态可以减少。因此，这可以确保当分动器断开件分离时断开件分离。这样，可以降低摩擦阻力损失和燃料消耗。
应该理解，这里公开的配置和程序本质上是示例性的，并且不认为这些具体实施方式是限制性的，因为许多变化是可能的。本公开的主题包括在此公开的各种系统和配置以及其他特征、功能和/或特性的所有新颖和非显而易见的组合和子组合。
以下权利要求特别指出被认为新颖和非显而易见的某些组合和子组合。这些权利要求可能涉及“一个”元素或“第一”元素或其等同物。这些权利要求应该被理解为包括一个或多个这样的元素的结合，既不要求也不排除两个或更多个这样的元素。所公开的特征、功能、元件和/或特性的其他组合和子组合可以通过修改本权利要求或通过在本申请或相关申请中提出新的权利要求来要求保护。这样的权利要求，无论在范围上与原始权利要求相比更宽、更窄、相等还是不同，也被认为包括在本公开的主题内。

Claims (20)

1.一种四轮驱动车辆控制方法，包括：
响应于需要从四轮驱动模式转换至两轮驱动模式：
将分动器输出至二级动力传动系统的扭矩减小至较低的第一水平并且使所述二级动力传动系统的断开装置分离；
将所述分动器输出的扭矩从所述较低的第一水平增加至较高的第二水平；以及
将所述分动器输出的扭矩从所述较高的第二水平降低，以使所述二级动力传动系统分离。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，由车辆操作员命令需要从所述四轮驱动模式转换至所述两轮驱动模式。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，
由车辆控制器基于车辆运行状况命令需要从所述四轮驱动模式转换至所述两轮驱动模式，
所述运行状况包括以下一个或多个：节流阀位置，加速踏板位置，轮速，环境温度，转向角，车辆偏航，挡风玻璃刮水器状态，包括运动、经济、冬季的驾驶员可选模式控制，制动压力，防抱死制动控制状态，海拔，胎压，雾灯状态，乘坐情况，驾驶习惯，天气预报，导航路线路况，地形和交通状况。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，增加所述分动器输出的扭矩包括：
在持续时间内将所述分动器输出的扭矩从所述较低的第一水平升高至所述较高的第二水平，并且
在所述持续时间之后，将所述分动器输出的扭矩降低至零，以停止向所述二级动力传动系统传输扭矩。
5.根据权利要求1或4所述的方法，其中，响应于所述分动器输出的扭矩达到所述较低的第一水平而开始增加所述分动器输出的扭矩。
6.根据权利要求1或4所述的方法，其中，一旦所述分动器输出的扭矩达到所述较低的第一水平，则在等待持续时间之后开始增加所述分动器输出的扭矩。
7.如权利要求1或4所述的方法，其中，响应于确定所述断开装置保持在接合位置，开始输出所述分动器的扭矩。
8.根据权利要求1或4所述的方法，其中，
仅当所述断开装置在所述分动器输出的扭矩降低至所述较低的第一水平之后不分离时，才增加所述分动器输出的扭矩以转换至所述两轮驱动模式，并且
当所述断开装置在所述分动器输出的扭矩降低至所述较低的第一水平之后分离时，所述分动器输出的扭矩保持在所述较低的第一水平。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述两轮驱动模式期间，所述二级动力传动系统包括的一个或多个动力传动系统部件不被发动机驱动。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，增加所述分动器的扭矩包括：
增加至分动器断开离合器的致动器的电流和电压中的一个或多个，以将所述分动器断开离合器的离合器套环移动至接合位置，在所述接合位置所述二级动力传动系统耦合至所述分动器并接收从发动机输出的扭矩。
11.根据权利要求1所述的方法，其中，降低和减小所述分动器的扭矩包括：
减少至分动器断开离合器的致动器的电流和电压中的一个或多个，以将所述分动器断开离合器的离合器套环移动至分离位置，在所述分离位置所述二级动力传动系统未耦合至所述分动器并不接收从发动机输出的扭矩。
12.根据权利要求1所述的方法，其中，降低所述分动器的扭矩包括：
将所述分动器的扭矩逐步降低至所述较低的第一水平。
13.一种四轮驱动车辆控制系统，包括：
车辆动力系统，包括：
发动机；
分动器；
主动力传动系统，所述主动力传动系统包括第一对车轮并且被驱动耦合至所述发动机；
二级动力传动系统，所述二级动力传动系统包括第二对车轮并且经由所述分动器选择性地耦合至所述发动机；
二级动力传动系统断开件，位于所述二级动力传动系统中；和
控制器，所述控制器的非暂时性存储器中存储有计算机可读指令，所述计算机可读指令用于：
当需要从两轮驱动模式转换至四轮驱动模式时，使所述发动机和所述二级动力传动系统接合；以及
当需要从所述四轮驱动模式转换至所述两轮驱动模式时，将所述分动器输出至所述二级动力传动系统的扭矩减小至较低的第一水平并使所述二级动力传动系统和所述发动机分离，然后将所述分动器输出的扭矩从所述较低的第一水平增加至较高的第二水平并使所述二级动力传动系统和所述发动机重新接合持续时间，之后将所述分动器输出的扭矩从所述较高的第二水平降低以再次使所述二级动力传动系统和所述发动机分离。
14.根据权利要求13所述的系统，其中，所述控制器的非暂时性存储器中的计算机可读指令还用于：
当需要从所述两轮驱动模式转换至所述四轮驱动模式时，使所述二级动力传动系统断开件接合；以及
当需要从所述四轮驱动模式转换至所述两轮驱动模式时，使所述二级动力传动系统断开件分离。
15.根据权利要求13所述的系统，其中，所述分动器还包括分动器断开件，
当将所述发动机和所述二级动力传动系统接合时，通过增加供应给所述分动器断开件的电力量，而将所述分动器断开件移动至接合位置，
随着所述分动器断开件被调节向所述接合位置，传输至所述二级动力传动系统的扭矩量增加，以及
当将所述二级动力传动系统和所述发动机分离时，通过减少供应至所述分动器断开件的电力量，而将所述分动器断开件移动至分离位置，
随着所述分动器断开件被调节向所述分离位置，传输至所述二级动力传动系统的扭矩量减小。
16.一种四轮驱动车辆控制方法，包括：
当从两轮驱动模式转换至四轮驱动模式时，
将分动器线圈电压从较低的第一水平增加至较高的第二水平，
然后基于所述四轮驱动模式中的车辆运行状况调节所述线圈电压；以及
当从所述四轮驱动模式转换至所述两轮驱动模式时，
将所述线圈电压逐步降低至所述较低的第一水平，
然后将所述线圈电压从所述较低的第一水平增加至所述较高的第二水平，
然后将所述线圈电压从所述较高的第二水平逐步降低至所述较低的第一水平，
然后在所述两轮驱动模式中将所述线圈电压保持在所述较低的第一水平。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，当从所述四轮驱动模式转换至所述两轮驱动模式时，将所述线圈电压从所述较低的第一水平增加至所述较高的第二水平包括：
在持续时间内将所述线圈电压从所述较低的第一水平斜升至所述较高的第二水平。
18.根据权利要求16所述的方法，所述方法还包括：
在转换至所述两轮驱动模式之后，当二级动力传动系统断开装置保持在接合位置时，向车辆操作员指示出现了转换错误。
19.根据权利要求16所述的方法，所述方法还包括：
当在从所述四轮驱动模式向所述两轮驱动模式转换中将所述线圈电压从所述较低的第一水平增加时，在所述线圈电压达到所述较高的第二水平之前，一旦二级动力传动系统断开装置分离，则停止增加所述分动器扭矩。
20.根据权利要求16所述的方法，其中，基于所述四轮驱动模式中的车辆运行状况来调节所述线圈电压包括：
基于以下的一个或多个来调节传输至二级动力传动系统的扭矩量：节流阀位置、车轴上的左右轮之间的速度差、后轮与前轮之间的速度差以及车速。
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