CN111267573A - 车辆防滑控制方法、系统、计算机可读存储介质和车辆 - Google Patents

车辆防滑控制方法、系统、计算机可读存储介质和车辆 Download PDF

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Abstract

本发明涉及车轮防滑控制领域，特别是一种车辆防滑控制方法、系统、计算机可读存储介质和车辆；防滑控制方法包括：监测车轮轮速，用于判断是否有车轮打滑；在爬坡工况下，若有任一前轴车轮打滑，则控制前轴对应的悬架降低和/或后轴对应的悬架提升。进一步的，若悬架降低或提升的高度达到极限，则控制装载货物位置调节系统，使货物载荷前移。通过调节悬架高度增加前轴车轮载荷，提升前轴车轮地面附着力，减少车轮滑转几率，最大化的利用整车驱动力。不需额外增加动力系统功率即可提升爬坡能力；同理，在平地工况也能够在不降低整车驱动力的情况下提升车轮与地面的附着力，减少打滑的可能性。

Description

车辆防滑控制方法、系统、计算机可读存储介质和车辆
技术领域
本发明属于车辆防滑控制领域，特别涉及用于实现防滑控制的方法。
背景技术
对于经常在山区、野外行驶的载货车辆，需要有充足的动力应对复杂的行驶工况。增加动力的方式一般包括增加单个车轮的驱动力和增加驱动轮的数量。而对于湿滑的砂石、土路等附着系数较低的路面，当车轮驱动力大于路面能提供的最大附着力时，很容易出现车轮打滑现象。对于装有机械差速器的车辆，可通过差速锁或者驱动防滑控制来降低车轮驱动力的损失；对于车轮独立驱动的车辆，由于没有机械差速器，则是通过单独控制滑转车轮的驱动力实现防滑控制。
然而，不管是传统的带差速器的集中驱动形式还是无差速器的车轮独立驱动形式，都是通过直接降低车轮驱动力来防止打滑，无法充分发挥整车驱动力，在有些工况下可能无法完成要求的作业项目，尤其是对于爬大坡工况，前轴载荷向后轴大幅转移，前轮附着力会远小于后轮附着力，全力爬坡时很容易出现前轴车轮打滑的现象，此时若按照现有方法直接降低车轮驱动力，会导致车辆无法爬坡。特别是对于主要由后轴承载的车辆，货物则主要装载在后轴，车辆工况更加恶劣。
因此，现有技术对于爬坡等工况的防滑控制，可能导致无法完成要求的作业项目。
发明内容
本发明的目的是提供一种车辆防滑控制方法，用于解决现有技术的防滑控制导致无法完成要求的作业项目的问题。同时，本发明还提供了车辆防滑控制系统、计算机可读存储介质和车辆。
本发明的技术方案包括：
方案1，一种车辆防滑控制方法，步骤如下：
监测车轮轮速，用于判断是否有车轮打滑；
在爬坡工况下，若有任一前轴车轮打滑，则控制前轴对应的悬架降低和/或后轴对应的悬架提升。
方案2，进一步的，若悬架降低或提升的高度达到极限，则控制装载货物位置调节系统，使货物载荷前移。
方案3，进一步的，监测前轴两侧悬架高度和后轴两侧悬架高度，若前轴两侧悬架高度差值或后轴两侧悬架高度差值大于设定差值阈值，则降低高度变化较大一侧悬架的动力。
方案4，进一步的，在方案1、方案2或方案3的基础上，还监测车辆载荷，以避免载荷超限。
方案5，进一步的，在方案1的基础上，计算滑转率以判断是否有车轮打滑。
方案6，进一步的，在方案5的基础上，所述滑转率＝(车轮轮速-参考车速)/车轮轮速；所述参考车速为各车轮中的轮速最小值。
方案7，进一步的，在方案1的基础上，当坡度大于大坡度设定值且参考车速低于设定车速时，判断为爬坡工况。
方案8，一种车辆防滑控制方法，步骤如下：
监测车轮轮速，用于判断是否有车轮打滑；
在平地工况下，若有任一车轮打滑，则控制该车轮对应的悬架降低和/或其他车轮对应的悬架提升。
方案9，进一步的，在方案8的基础上，若悬架降低或提升的高度达到极限，则控制装载货物位置调节系统，使货物载荷向该车轮所在方向移动。
方案10，进一步的，在方案8的基础上，监测前轴两侧悬架高度和后轴两侧悬架高度，若前轴两侧悬架高度差值或后轴两侧悬架高度差值大于设定差值阈值，则降低高度变化较大一侧悬架的动力。
方案11，进一步的，在方案8、方案9或方案10的基础上，还监测车辆载荷，以避免载荷超限。
方案12，进一步的，在方案8的基础上，计算滑转率以判断是否有车轮打滑。
方案13，进一步的，在方案12的基础上，所述滑转率＝(车轮轮速-参考车速)/车轮轮速；所述参考车速为各车轮中的轮速最小值。
方案14，进一步的，在方案8的基础上，当坡度小于小坡度设定值时，判断为平地工况。
方案15，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，计算机程序在执行时实现上述方案1至方案14任一项的方法。
方案16，本发明还提供了一种车辆防滑控制系统，包括处理器和存储器，处理器采样连接各车轮的轮速信号、坡度信息，控制连接车轮的悬架；所述处理器运行存储于所述存储器的计算机程序，以实现上述方案1至方案14任一项的方法。
方案17，本发明还提供了一种车辆，包括各车轮的悬架和车辆防滑控制系统，车辆防滑控制系统包括处理器和存储器，处理器采样连接各车轮的轮速信号、坡度信息，控制连接车轮的悬架；所述处理器运行存储于所述存储器的计算机程序，以实现上述方案1至方案14任一项的方法。
在爬坡工况下，当判断车轮打滑(滑转)时，通过调节悬架高度增加前轴车轮载荷，提升前轴车轮地面附着力，减少车轮滑转几率，最大化的利用整车驱动力。不需额外增加动力系统功率即可提升爬坡能力；减少爬坡时车轮打滑的可能性，提升爬坡安全性，降低轮胎磨损程度，延长轮胎使用寿命，减少车辆维护成本，也降低了动力系统开发成本。同理，在平地工况也能够在不降低整车驱动力的情况下提升车轮与地面的附着力，减少打滑的可能性。
当判断车轮打滑(滑转)时，结合货物位置调节，改变前轴轴荷转移量，增加前轴车轮附着力，降低爬坡工况整车驱动力损失。同理，在平地工况也能够增加车轮附着力。
附图说明
图1是实施例1的系统结构示意图；
图2是实施例1的爬坡工况的流程图；
图3是实施例1的平地工况流程图；
图4是实施例2的系统结构示意图；
图5是实施例2的爬坡工况流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚，下面结合附图及实施例，对本发明作进一步的详细说明。
实施例1
一种四轮车辆，如图1所示，仅显示了后轴对应的左后轮1和右后轮2(前轴对应的左前轮和右前轮的结构类似，故未画出)。每个车轮是独立驱动的，如图1中整车控制器向左后轮1的驱动装置5发出驱动指令，以驱动左后轮1转动。其具有四个独立的悬架，即一个左前悬架、一个右前悬架、一个左后悬架和一个右后悬架。
由于四个悬架结构是相同的，因此下面以左后悬架为例进行介绍。
左后悬架3连接车架4。左后悬架包括：高度调节机构，例如液压升降机构或者气压升降机构；整车控制器向悬架发送压力调节指令，悬架接收到该指令后，通过调节液压或者气压大小实现悬架的升降从而达到悬架高度调节的目的。还包括悬架高度传感器，用于监测悬架高度，进而监测整车姿态，防止高度调节不协调引起车辆失稳；悬架高度传感器可以采用光学测距传感器测量对地距离来实现。如图1所示，整车控制器采集设置于悬架上的悬架高度传感器的高度信号。
需要说明的是，高度调节的独立悬架属于一种现有技术，其实现方式也并不唯一。
另外，本实施例还包括车轮轮速检测装置，如图中整车控制器采集轮速信号(例如，可以采用编码器实现轮速信号的采集，或者利用整车CAN总线上的轮速信号)，用于监测各个车轮的轮速，进而计算各个车轮的滑转率，以判断车轮是否发生打滑。
另外，本实施例中，整车控制器还通过陀螺仪检测坡度，作为其他实施方式，坡度也可以利用其他类型的传感器检测获得。
再者，本实施例中，整车控制器还采集各车轮载荷信号，用于监测载荷，防止调节过程中载荷过大导致轮胎超负荷。可以通过悬架上的压力传感器采集载荷信号。
下面分两种工况介绍本发明的方法，一种工况是爬坡工况，一种工况是平地工况。
一，爬坡工况，如图2所示：
步骤1，确定参考车速vref。参考车速的确定是为了计算滑转率，以判断是否发生打滑，基于车辆爬大坡时所有车轮不会同时滑转的前提，取所有车轮轮速的最小值作为整车参考车速，vref＝min(vfl,vfr,vrl,vrr,......)；vfl为左前轮轮速，vfr为右前轮轮速，vrl为左后轮轮速，vrr为右后轮轮速。作为其他实施方式，参考车速也可以采用其他计算方式得到。
步骤2，判断坡度和车速，当低速爬大坡时，激活防滑控制。具体的，可以设定低速爬大破的判断条件为坡度i≥iset并且车速vref≤vset。其中i为检测到坡度，iset为坡度设定值，vset为车速设定值。
步骤3，激活防滑控制后，判断前轴两侧的车辆是否出现打滑；这是由于爬坡时，前轴的车轮容易出现打滑。打滑的判断方式为检测滑转率，滑转率λi＝(vi-vref)/vi；vi为任一车轮轮速，λi为对应车轮的滑转率；当λi≥λset时，判断某车轮出现打滑，λset为参考滑转率。
步骤4，若前轴某一个车轮打滑，则开始调节前后悬架高度，包括：控制前轴的两个悬架高度降低，控制后轴的两个悬架高度升高。这样就可以使车辆的轴荷向前移动，从而使前轴车轮的附着力增加，有效的防止前轴车轮打滑。
本实施例的技术手段，并不会降低前轴车轮的驱动力，因此，不会影响爬坡作业能力，很好的解决了本发明提出的技术问题。
作为其他实施方式，也可以仅控制前轴的两个悬架高度降低，或者仅控制后轴的两个悬架高度升高。
步骤5，在调节悬架高度过程中，实时监测同轴两侧悬架高度差，当前轴两侧悬架高度差值hf大于hset1时，表示前轴两侧悬架高度不平衡，或者说高度变化不同步，则逐步降低悬架高度变化较大一侧的动力，直至两侧悬架高度差小于设定值。同理，当后轴两侧悬架高度差值hr大于设定值hset2时，表示后轴两侧悬架高度不平衡，或者说高度变化不同步，也进行相应调整。hset1、hset2为对应的高压阈值，可以根据实车情况设定。
该步骤的作用是保证悬架高度调节过程中车辆的安全性。作为其他实施方式，也可以采用其他手段保证高度调节同步，甚至也可以省略该步骤。
步骤6，判断是否仍然打滑，若不打滑，则不再调节。若已经达到所有悬架调节的极限，仍然打滑，则结束控制(后续可以采用其他防滑控制方法尝试解决问题)。
另外，上述方法中还可以增加对载荷的监控，防止载荷超限。由于在爬坡工况下，一般不会出现载荷超限的情况，因此上述方法中省略了对载荷的监测。
二，平地工况，如图3所示：
该工况的步骤与爬坡工况的某些步骤类似，故不再详细叙述。
步骤1，确定参考车速vref。
步骤2，确定坡度小于阈值，该阈值设置得很小，从而保证处于平地工况。
步骤3，监测每个车轮的滑转率，若某一车轮滑转率大于设定滑转率，即该车轮出现打滑，则激活防滑控制。
步骤4，开始调节。调节方式包括多种：1，降低该车轮的悬架高度；2，升高另外三个车轮的悬架高度；3，降低该车轮的悬架高度的同时升高另外三个车轮的悬架高度。作为其他实施方式，调节方式还可以包括：例如左前车轮打滑，控制左后和右后悬架升高。涉及多个悬架同时控制时，同样也可以参考爬坡工况，进行前轴、后轴悬架的同步性监测。
步骤5，判断车辆是否仍然打滑，若不打滑，则不再调节，若已经达到所有悬架调节的极限仍然打滑则结束控制(后续可以采用其他防滑控制方法，例如降低驱动力的方法)。
上述方法不会降低车辆驱动力，不会影响其正常作业，很好的解决了本发明提出的技术问题。
由于是在平地，在调节悬架高度时有可能导致载荷超限，因此，上述方法中还可以加入载荷判断的步骤，在载荷超限时停止调节。
另外，本实施例的车辆具有4个独立悬架，作为其他实施方式，对于前轴一个独立悬架和后轴一个独立悬架的车辆，这种情况，在平地工况，控制就简化为使打滑车轮对应悬架降低，另一个悬架提升。
实施例2
如图4所示，与实施例1区别在于，增加了一个装载货物位置调节系统，包含前伺服电机、前减速机构，后伺服电机、后减速机构、滚珠丝杆8、滑轨6等。通过伺服电机经减速机构增扭后驱动滚珠丝杆推动货箱7沿着布置在车厢地板上的滑轨6移动来调整货物装载位置。装载货物位置调节系统属于现有技术，实现方式不唯一，具体结构可以参考授权公告号为CN106515879B的专利文献公开的内容。
如图5所示，控制方法包括：
步骤1，确定参考车速vref。参考车速的确定是为了计算滑转率，以判断是否发生打滑，基于车辆爬大坡时所有车轮不会同时滑转的前提，取所有车轮轮速的最小值作为整车参考车速，vref＝min(vfl,vfr,vrl,vrr,......)；vfl为左前轮轮速，vfr为右前轮轮速，vrl为左后轮轮速，vrr为右后轮轮速。作为其他实施方式，参考车速也可以采用其他计算方式得到。
步骤2，判断坡度和车速，当低速爬大坡时，激活防滑控制。具体的，可以设定爬大坡的条件为坡度i≥iset并且车速vref≤vset。其中i为检测到坡度，iset为坡度设定值，vset为车速设定值。
步骤3，激活防滑控制后，判断前轴两侧的车辆是否出现打滑；这是由于爬坡时，前轴的车轮容易出现打滑。打滑的判断方式为检测滑转率，滑转率λi＝(vi-vref)/vi；vi为任一车轮轮速，λi为对应车轮的滑转率；当λi≥λset时，判断某车轮出现打滑，λset为参考滑转率。
步骤4，若前轴某一个车轮打滑，则开始调节前后悬架高度，包括：控制前轴的两个悬架高度降低，控制后轴的两个悬架高度升高。这样就可以使车辆的轴荷向前移动，从而使前轴车轮的附着力增加，有效的防止前轴车轮打滑。
本实施例的技术手段，并不会降低前轴车轮的驱动力，因此，不会影响爬坡作业能力，很好的解决了本发明提出的技术问题。
作为其他实施方式，也可以仅控制前轴的两个悬架高度降低，或者仅控制后轴的两个悬架高度升高。
步骤5，在调节悬架高度过程中，实时监测同轴两侧悬架高度差，当前轴两侧悬架高度差值hf大于hset1时，表示前轴两侧悬架高度不平衡，或者说高度变化不同步，则逐步降低悬架高度变化较大一侧的动力，直至两侧悬架高度差小于设定值。同理，当后轴两侧悬架高度差值hr大于设定值hset2时，表示后轴两侧悬架高度不平衡，或者说高度变化不同步，也进行相应调整。hset1、hset2为对应的高压阈值，可以根据实车情况设定。
该步骤的作用是保证悬架高度调节过程中车辆的安全性。作为其他实施方式，也可以采用其他手段保证高度调节同步，甚至也可以省略该步骤。
步骤6，判断是否仍然打滑，若不打滑，则不再调节。若已经达到所有悬架调节的极限，仍然打滑，则开始控制装载货物位置调节系统，即控制前伺服电机、后伺服电机，经减速机构增扭后驱动滚珠丝杆推动货箱沿着布置在车厢地板上的滑轨移动来调整货物装载位置。
爬坡时，货物装载位置变化，使货物载荷前移，增加前轴车轮载荷，提升前轴车轮地面附着力，减少车轮滑转几率，最大化的利用整车驱动力。
步骤7，若货物调节到极限位置(可以通过行程开关确定)或者前轴载荷(通过载荷信号确定)已达到极限，前轮仍打滑时，则驱动防滑控制介入，降低驱动装置驱动力。
与实施例1类似，本实施例也可以用于平地工况，其实现过程可以参考实施例1的平地工况与实施例2的上述方法，不再赘述。
另外，以上实施例均是针对四轮车辆的，实际上，本发明的方法也可以适用于更多轮组的车辆。

Claims (10)

1.一种车辆防滑控制方法，步骤如下：
监测车轮轮速，用于判断是否有车轮打滑；
在爬坡工况下，若有任一前轴车轮打滑，则控制前轴对应的悬架降低和/或后轴对应的悬架提升。
2.根据权利要求1所述的车辆防滑控制方法，其特征在于，若悬架降低或提升的高度达到极限，则控制装载货物位置调节系统，使货物载荷前移。
3.根据权利要求1所述的车辆防滑控制方法，其特征在于，监测前轴两侧悬架高度和后轴两侧悬架高度，若前轴两侧悬架高度差值或后轴两侧悬架高度差值大于设定差值阈值，则降低高度变化较大一侧悬架的动力。
4.根据权利要求1或2或3所述的车辆防滑控制方法，其特征在于，还监测车辆载荷，以避免载荷超限。
5.一种车辆防滑控制方法，步骤如下：
监测车轮轮速，用于判断是否有车轮打滑；
在平地工况下，若有任一车轮打滑，则控制该车轮对应的悬架降低和/或其他车轮对应的悬架提升。
6.根据权利要求5所述的车辆防滑控制方法，其特征在于，若悬架降低或提升的高度达到极限，则控制装载货物位置调节系统，使货物载荷向该车轮所在方向移动。
7.根据权利要求5所述的车辆防滑控制方法，其特征在于，监测前轴两侧悬架高度和后轴两侧悬架高度，若前轴两侧悬架高度差值或后轴两侧悬架高度差值大于设定差值阈值，则降低高度变化较大一侧悬架的动力。
8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，存储有计算机程序，计算机程序在执行时实现权利要求1-7任一项所述的方法。
9.一种车辆防滑控制系统，其特征在于，包括处理器和存储器，处理器采样连接各车轮的轮速信号、坡度信息，控制连接车轮的悬架；所述处理器运行存储于所述存储器的计算机程序，以实现权利要求1-7任一项所述的方法。
10.一种车辆，其特征在于，包括各车轮的悬架和车辆防滑控制系统，车辆防滑控制系统包括处理器和存储器，处理器采样各车轮的轮速信号、坡度信息，控制连接车轮的悬架；所述处理器运行存储于所述存储器的计算机程序，以实现权利要求1-7任一项所述的方法。
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