CN108953546B - 用于控制限滑差速器的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于电子控制限滑差速器的系统和方法。该方法包括由车辆的电子控制器确定将施加限速差速器耦合转矩的请求。该请求是基于车辆质量的估计而做出的。该方法还包括将该请求发送至车辆的电子限滑差速器。电子限滑差速器配置为施加所请求的限滑差速器耦合转矩。

Description

用于控制限滑差速器的方法和系统
技术领域
本发明涉及控制限滑差速器。具体而言，例如，一个或多个实施例可涉及基于车辆质量估计而电子控制限滑差速器。
背景技术
在机动车辆内，差速器是在机动车辆转弯时控制外驱动轮的转动速度和内驱动轮的转动速度的装置。具体而言，在进行转弯之时，差速器配置为外驱动轮旋转比内驱动轮快。由于与内驱动轮相比，在转弯时外驱动轮沿更宽的曲线行驶，所以在转弯期间外轮需要比内驱动轮旋转地更快。差速器使得车辆能够在转弯期间适当地配置内驱动轮和外驱动轮之间的相对旋转速度。
发明内容
在一个示例性实施例中，本发明提供了一种方法，该方法包括由车辆的电子控制器确定将施加限滑差速器耦合转矩的请求。该要求是基于车辆质量估计而做出的。该方法还包括将该请求发送至车辆的电子限滑差速器。电子限滑差速器配置为施加所请求的限滑差速器耦合转矩。
在另一个示例性实施例中，车辆质量的估计包括对重负载或重装载车辆的质量的估计。
在另一个示例性实施例中，所请求的限滑差速器耦合转矩的配置施加导致偏航力矩以及使车辆在转弯时沿较宽曲线移动的车轮旋转。
在另一个示例性实施例中，该方法还包括确定所估计的车辆质量和该车辆的装备重量之间的差异。确定将施加限滑差速器耦合转矩的请求包括基于所估计的差异确定耦合转矩。
在另一个示例性实施例中，确定将施加限滑差速器耦合转矩的请求包括，如果所估计的车辆质量超过车辆质量阈值，则改变默认的耦合转矩。该默认的耦合转矩是在所估计的车辆质量未超过车辆质量阈值时将施加的配置的预负载转矩。
在另一个示例性实施例中，改变默认耦合转矩包括根据基于车辆的速度的查询表改变默认耦合转矩。
在另一个示例性实施例中，改变默认耦合转矩包括根据基于制动特性的查询表改变默认耦合转矩。
在另一个示例性实施例中，确定将施加限滑差速器耦合转矩的请求这一步骤包括确定滞后将应用于限滑差速器耦合转矩。
在另一个示例性实施例中，确定将施加限滑差速器耦合转矩的请求这一步骤包括基于车辆质量估计确定偏航误差和/或滑移目标。
在另一个示例性实施例中，确定将施加限滑差速器耦合转矩的请求这一步骤包括基于车辆质量估计确定重心。
在另一个示例性实施例中，车辆中的系统可包括电子控制器。电子控制器可配置为确定将施加限滑差速器耦合转矩的请求。该请求是基于车辆质量估计而做出的。电子控制器还可配置为将该请求发送至车辆的电子限滑差速器。电子限滑差速器配置为施加所请求的限滑差速器耦合转矩。
在另一个示例性实施例中，车辆质量的估计包括对重负载或重装载车辆质量的估计。
在另一个示例性实施例中，所请求的限滑差速器耦合转矩的配置施加会导致偏航力矩以及使车辆在转弯时沿较宽曲线移动的车轮旋转。
在另一个示例性实施例中，该电子控制器还配置为确定所估计的车辆质量和车辆的装备重量之间的差异。确定将施加限滑差速器耦合转矩的请求包括基于所估计的差异确定耦合转矩。
在另一个示例性实施例中，确定将施加限滑差速器耦合转矩的请求包括，如果所估计的车辆质量超过车辆质量阈值，则改变默认的耦合转矩。该默认的耦合转矩是当所估计的车辆质量未超过车辆质量阈值时将施加的配置的预负载转矩。
在另一个示例性实施例中，改变默认耦合转矩包括根据基于车辆的速度的查询表改变默认的耦合转矩。
在另一个示例性实施例中，改变默认耦合转矩包括根据基于制动特性的查询表改变默认的耦合转矩。
在另一个示例性实施例中，确定将施加限滑差速器耦合转矩的请求包括确定滞后将应用于限滑差速器耦合转矩。
在另一个示例性实施例中，确定将施加限滑差速器耦合转矩的请求包括基于车辆质量的估计确定偏航误差和/或滑移目标。
在另一个示例性实施例中，确定将施加限滑差速器耦合转矩的请求包括基于车辆质量的估计确定重心。
从以下结合附图的具体实施方式中，本发明的以上特征和优点以及其它特征和优点将显而易见。
附图说明
其它特征、优点和细节仅作为示例出现在以下具体实施方式中，具体实施方式参考附图，其中：
图1示出了正在开始用附接拖车转弯的车辆；
图2示出了根据一个或多个实施例的正在开始转弯的车辆；
图3示出了根据一个或多个实施例启动限滑差速器的电子控制；
图4示出了根据一个或多个实施例的电子控制限滑差速器的系统的配置；
图5示出了根据一个或多个实施例的方法的流程图；并且
图6示出了可用于实施一个或多个实施例的计算系统的高级方框图。
具体实施方式
以下具体实施方式本质上仅仅是示例性的，而并不旨在限制本发明及其应用或用途。应当理解，在所有附图中，相应的附图标记表示相同或相应的部分和特征。如本文所使用的，术语模块是指可包括专用集成电路（ASIC）、电子电路、执行一个或多个软件或固件程序的处理器（共享、专用、或成组处理器）和存储器、组合逻辑电路和/或提供所述功能的其它适当部件。
根据一个示例性实施例，车辆的电子控制器可配置为基于一个或多个输入控制电子限滑差速器（eLSD）。eLSD通常被视为电子控制的耦合器。当eLSD由电子控制器致动时，eLSD配置为当车辆转弯时，在车辆的左后轮和右后轮之间施加耦合力。如下面更详细描述的，这种施加的耦合力将有助于均衡后轮的速度。由于耦合力有助于均衡后轮的速度，所以内侧车轮在转弯期间将被更快地驱动，而外侧车轮在转弯期间将放缓。如下文更具体描述的，施加在内侧/外侧车轮上的反作用力将在车辆重心周围导致偏航力矩。由eLSD施加的耦合力可称为由eLSD提供的限滑差速器（LSD）耦合转矩。
由eLSD施加的限滑差速器耦合转矩可基于一个或多个输入和/或参数。输入和/或参数中的一个的示例是车辆质量。车辆质量最初可设置为对应于装备重量的默认值。车辆的装备重量通常被视为没有乘客或货物的车辆的标准总重量。
如下面更详细描述的，而不是假定车辆的质量对应于默认的空载车辆质量，实施例可以执行车辆质量的估计，并且实施例可以至少基于估计的结果控制eLSD。具体而言，实施例可以至少基于估计的结果控制由eLSD施加的限滑差速器耦合转矩的量。例如，如果实施例检测到车辆是重装载车辆，那么所实施的电子控制器的控制逻辑可改变预负载设置、车辆参数和性能目标。预负载设置可以是适用于假定将空载的车辆的默认设置。预负载转矩可以是至少基于默认设置的默认的耦合转矩量。例如，预负载转矩的量可至少基于装备重量。另一方面，如果实施例确定车辆是重装载车辆，那么可改变预负载设置，并且LSD耦合转矩可以从预负载转矩改变到不同的转矩量。
图1示出了正在开始用附接拖车转弯的车辆。装载有重量或牵引拖车的车辆可被视为重负载/重装载车辆。与空载车辆相比，重负载和重装载车辆通常不易操纵。参照图1，当车辆11正在制动以进行转弯时，所附接的拖车10可以在车辆11上施加前进力15。这种所施加的力15可导致偏航力矩16，其可能导致车辆11的更急转弯。
重装载车辆11的可操纵性和稳定性可以通过控制eLSD以施加会导致抵抗偏航力矩16的分离的反作用的偏航力矩的耦合转矩来改善。该反作用的偏航力矩可能导致车辆的转弯变宽，这可提高车辆的可操作性和控制性。
当确定eLSD应该施加/提供的耦合转矩，而不是基于假定的默认空载车辆质量确定耦合转矩时，实施例可至少基于关于车辆总重量的估计确定耦合转矩。例如，车辆总重量可对应于车辆、乘客、燃料、货物和附加拖车的组合重量。换言之，一个或多个实施例的电子控制器可配置为动态地确定所估计的车辆质量，并利用这一估计控制eLSD，而不是仅仅使用用于控制eLSD的默认的预设参数。这样，实施例可以检测到车辆是重装载车辆，并且实施例可以响应地实时改变eLSD控制以改善车辆可操纵性和控制性。
图2示出了根据一个或多个实施例的正在开始进行转弯的车辆。如图2所示，为了沿弯曲路径200转弯，车辆的内后轮210与车辆的外后轮220相比将以较低的速度旋转，以完成转弯。换言之，如上所述，内轮210的前进速度230将小于后轮220的前进速度240。
图3示出了根据一个或多个实施例启动限滑差速器的电子控制。如上所述，当eLSD由电子控制器致动时，eLSD施加有助于均衡后轮的速度的耦合力。该耦合力将有助于向内后轮210施加第一力340，以增加内后轮210的前进速度，而该耦合力将有助于向外后轮220施加第二力350，以降低外后轮220的前进速度。所施加的耦合力在车辆的重心330处导致偏航力矩310，可提高车辆的可操纵性和控制性。如上所述，偏航力矩310可以改善车辆的可操纵性和控制性，因为偏航力矩310可以抵抗例如由所附接的拖车施加在车辆上的单独的偏航力矩。由于耦合力由eLSD施加，所以与最初的弯曲路径200相比，车辆往往将沿更宽的曲线390转弯。与使车辆沿最初的弯曲路径200的更陡曲线转弯相比，使车辆沿更宽的曲线390转弯，可以改善车辆的可操纵性和控制性。
图4示出了根据一个或多个实施例的电子控制eLSD的系统的配置。例如，该系统可以在电子控制器中运行。eLSD通常可以根据默认控制模式（基于默认预设参数）进行控制。如上所述，一个可能的默认预设参数可以是默认的空载车辆重量或默认的车辆装备重量。基于这些最初的默认重量参数，该系统通常指示eLSD施加默认的预负载转矩。然而，参照图4，在410处，实施例可进行车辆质量估计，并且如果所估计的车辆质量超过重质量阈值，则实施例可以从默认控制模式切换到不同的控制模式。如果所估计的车辆质量超过重质量阈值，则车辆可视为是重负载/重装载车辆，并且实施例可以在420处修改耦合转矩。在一个实施例中，如果所估计的车辆质量超过重质量阈值，那么电子控制器可以将存储的布尔标记设置为“TRUE（真）”以表示已经检测到重装载/重负载车辆。否则，如果所估计的车辆质量未超过重质量阈值，则在450处，可以指示eLSD提供默认的耦合转矩。
在410中，实施例可以以多种不同的方式确定车辆质量估计。例如，实施例可以基于由客户/驾驶员输入的数据确定车辆质量的估计。顾客/驾驶员可经由车辆的人机界面输入数据。实施例还可基于由第三方测量装置通信至车辆的质量数据进行车辆质量的估计。第三方测量装置可包括例如位于载货卡车停车场的地磅。车辆质量的估计还可基于经由远程信息处理接口接收的质量数据进行。实施例还可基于由车辆的悬挂系统收集的信息进行车辆质量的估计。例如，实施例可以利用从主动悬挂部件收集的传感器数据估计车辆的质量。实施例还可以参考从行车高度传感器导出的信息、与空气悬架压力/力有关的信息和/或与震动和弹簧信息有关的信息。实施例还可参考来自加速计、惯性测量装置和车轮速度传感器的与车辆运动有关的信息。实施例还可参考来自推进系统和制动系统的与车辆作用力有关的信息。为了确定车辆质量估计，实施例还可参考通过拖车连接接口通信至车辆的信息、与车辆轮胎有关的信息和/或由车辆座位中的传感器收集的信息。
在410处确定车辆是重装载/重负载车辆之后，实施例可以配置为在420处确定修改的LSD耦合转矩请求。实施例还可确定所估计的车辆质量和车辆的装备重量之间的差异。如上所述，车辆装备重量通常视为没有乘客或货物的车辆的标准总重量。车辆装备重量可以是上述默认值所基于的质量。至少基于所估计的车辆质量和车辆装备重量之间所确定的差异，实施例可以在420处确定修改的LSD耦合转矩请求。
例如，实施例可以配置为通过将默认耦合转矩与增益值相乘而确定修改的LSD耦合转矩。该增益值可以根据至少基于车辆速度的查询表来计算。利用确定所估计的车辆质量和车辆装备重量之间的差异的实施例，默认的耦合转矩可以乘以也基于所估计的车辆质量和默认车辆装备重量之间的差异的增益值。例如，增益值可以与所估计的车辆质量和默认车辆装备重量之间的差异成比例。
一个实施例还可以通过响应于制动事件而增加耦合转矩来确定修改的LSD耦合转矩。例如，可基于查询表确定增加的耦合转矩。所增加的转矩可以基于车辆速度并基于由车辆驾驶员施加的制动特性从查询表中确定。例如，扭矩可以根据驾驶员施加制动的程度而改变。
实施例还可以通过将滞后应用至最终耦合转矩请求而修改LSD耦合转矩。
如下问更详细描述的，实施例还可以通过修改预负载转矩和反馈转矩源自于的车辆参数和性能目标而修改LSD耦合转矩。例如，实施例可以修改转向不足的梯度目标，其中默认转向不足梯度目标可以乘以增益值。例如，该增益值可以根据基于车辆速度的查询表来计算。利用确定所估计的车辆质量和车辆装备重量之间的差异的实施例，默认的转向不足梯度目标可以乘以与车辆质量估计和车辆装备重量之间的差异成比例的增益值。
其它实施例还可以通过修改预负载转矩和反馈转矩源自于的车辆参数和性能目标而修改LSD耦合转矩。例如，其它实施例可以修改偏航误差或修改滑移目标。偏航误差目标可以通过将默认偏航误差目标与增益值相乘而进行修改。滑移目标可以通过将默认滑移目标与另一个增益值相乘而进行修改。例如，这些增益值可以从基于车辆速度的一个或多个查询表中计算。利用确定所估计的车辆质量和车辆装备重量之间的差异的实施例，对应的增益值可以与车辆质量估计和车辆装备重量之间的差异成比例。
可进行修改的另一个可能的车辆参数和性能目标是车辆的重心。车辆重心的位置可以改变。
基于所估计的车辆质量和车辆装备重量之间的确定的差异，实施例还可以基于所确定的质量差异修改用于车辆摩擦圆的法向力的车辆参数和性能设置。
一旦确定了修改后的LSD耦合转矩请求，则该确定的转矩请求可以在430处发送至eLSD以由eLSD施加。
图5示出了根据一个或多个实施例的方法的流程图。例如，可执行图5所示的方法，以在图4所示的420处执行确定修改的LSD耦合转矩请求的功能。该方法还包括在框510处由车辆的电子控制器确定车辆质量的估计。该方法还包括在框520处确定车辆参数和性能目标。车辆参数和性能目标包括但不限于车辆质量、车辆重心位置、轮胎处的法向力、拖车的存在、车辆偏航速率目标，车辆偏航速率误差目标、车辆车轮滑移目标和/或车辆转向不足梯度目标。该方法还包括在框530处确定由限滑差速器（LSD）耦合器施加的转矩的量。该方法还包括在框540处确定限滑差速器耦合转矩的预负载转矩分量。该预负载转矩分量表示前馈转矩请求。该方法还包括在框550处确定限滑差速器耦合转矩的反馈转矩分量。反馈转矩分量表示与实际车轮滑移和偏航速率相比，响应于车轮滑移目标和偏航速率目标之间的差异的所请求的转矩。该方法还包括在框560处裁断限滑差速器（LSD）的最终耦合转矩量。该方法还包括在框570处将所确定的耦合转矩量发送至车辆的电子限滑差速器。电子限滑差速器配置为施加所请求的LSD耦合转矩。
图6示出了可用于实施一个或多个实施例的计算系统1000的高级方框图。如上所述，例如，计算系统1000可以至少对应于可以接收和处理车辆质量估计的输入的电子处理装置/控制器。电子处理装置可以是车辆中电子器件的嵌入式系统的一部分。根据一个或多个实施例，计算系统1000可对应于车辆的电子控制单元（ECU）。计算系统1000可用于实现能够执行本文所述方法的系统的硬件组件。尽管示出了一个示例性计算系统1000，但计算系统1000还包括将计算系统1000连接至其它系统（未示出）的通信路径1026。计算系统1000和其它系统经由通信路径1026通信，例如以在二者之间传送数据。
计算系统1000包括一个或多个处理器，例如，处理器1002。处理器1002连接至通信基础设施1004（例如，通信总线、交叉条或网络）。计算系统1000可包括从通信基础设施1004（或者从未示出的帧缓冲器）转发图形、文本内容和其它数据以显示在显示单元1008上的显示界面1006。例如，显示单元1008可以对应于车辆的仪表盘的至少一部分。计算系统1000还包括诸如随机访问存储器（RAM）的主存储器1010，并且还可包括辅助存储器1012。辅助存储器1012内还可以包含一个或多个盘式驱动器1014。可装卸存储驱动器1016从可装卸存储单元1018读取，并且/或写入可装卸存储单元1018。应当理解，可装卸存储单元1018包括其中存储有计算机软件和/或数据的计算机可读介质。
在替代实施例中，辅助存储器1012可包括用于允许将计算机程序或其他指令加载到计算系统中的其他类似装置。例如，这些装置可包括可装卸存储单元1020和接口1022。
在本说明书中，术语“计算机程序介质”、“计算机可用介质”和“计算机可读介质”用于指代诸如主存储器1010和辅助存储器1012、可装卸存储驱动器1016和安装在盘式驱动器1014中的盘的介质。计算机程序（也称为计算机控制逻辑）存储在主存储器1010和/或辅助存储器1012中。计算机程序还可经由通信接口1024接收。这类计算机程序在运行时使得计算系统能够执行本文所述的特征。特别地，计算机程序在运行时使得处理器1002能够执行计算系统的特征。因此，这类计算机程序代表计算系统的控制器。因此，可以从前述具体实施方式中看出，一个或多个实施例提供了技术益处和优势。
虽然上面已经参照示例性实施例对本发明进行了描述，但是本领域技术人员应当理解，在不脱离其范围的情况下可以进行各种改变并且可以用等同物替换其元件。此外，在不脱离本发明的实质范围的情况下，可以做出许多修改以使特定情况或材料适用于本发明的教导。因此，目的在于本发明不限于所公开的特定实施例，而是包括落入本申请范围内的所有实施例。

Claims (8)

1.一种用于控制车辆的电子限滑差速器的方法，所述方法包括：
估计车辆质量；
确定所估计的车辆质量与所述车辆的装备重量之间的差异；
由车辆的电子控制器确定将施加限滑差速器耦合转矩的请求，其中，确定将施加限滑差速器耦合转矩的请求包括基于所确定的差异确定所述限滑差速器耦合转矩；以及
将所述请求发送至所述车辆的电子限滑差速器，其中，所述电子限滑差速器配置为施加所请求的限滑差速器耦合转矩。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述车辆质量的估计包括对重负载或重装载车辆质量的估计。
3.如权利要求1所述的方法，其中，所述所请求的限滑差速器耦合转矩的配置施加导致使所述车辆在转弯时沿较宽曲线行驶的偏航力矩和车轮旋转。
4.如权利要求1所述的方法，其中，确定将施加限滑差速器耦合转矩的请求包括如果所估计的车辆质量超过车辆质量阈值则改变默认耦合转矩，其中，所述默认耦合转矩是将在所估计的车辆质量未超过所述车辆质量阈值时施加的配置预负载转矩。
5.一种在车辆中的系统，所述系统包括：
电子控制器，其配置为：
估计车辆质量；
确定所估计的车辆质量和所述车辆的装备重量之间的差异；
确定将施加限滑差速器耦合转矩的请求，其中，确定将施加限滑差速器耦合转矩的请求包括基于确定的差异确定所述限滑差速器耦合转矩；以及
将所述请求发送至所述车辆的电子限滑差速器，其中，所述电子限滑差速器配置为施加所请求的限滑差速器耦合转矩。
6.如权利要求5所述的系统，其中，所述车辆质量的估计包括对重负载或重装载车辆的质量的估计。
7.如权利要求5所述的系统，其中，所请求的限滑差速器耦合转矩的配置施加导致使所述车辆在转弯时沿较宽曲线行驶的偏航力矩和车轮旋转。
8.如权利要求5所述的系统，其中，确定将施加限滑差速器耦合转矩的请求包括如果所估计的车辆质量超过车辆质量阈值，则改变默认的耦合转矩，其中，所述默认的耦合转矩是将在所估计的车辆质量未超过所述车辆质量阈值时施加的配置预负载转矩。
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