CN115257751A - 四驱汽车的电子限滑控制系统和限滑控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种四驱汽车的电子限滑控制系统和控制方法，所述系统包括电液制动器、制动控制器、纵向加速度传感器以及由汽车自带的车轮角速度传感器、整车线束、整车控制器和制动分泵，制动分泵在每个车轮上各设置一个；电液制动器设有4个输出液压口，各与一个制动分泵连接；车轮角速度传感器在每个车轮上各设置一个；整车线束用于测得的角速度、汽车加速度传递给制动控制器；整车控制器用于向制动控制器输出角速度、加速度、发动机转速和节气门开度等；制动控制器计算出传动机构的驱动力矩，根据角速度计算角加速度，判断车轮是否打滑，并根据判断结果采取相应措施。该系统成本低，不增加油耗、不降低车辆的操控性、反应速度快、限滑效果好。

Description

四驱汽车的电子限滑控制系统和限滑控制方法

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，特别是涉及一种四驱汽车的电子限滑控制系统和限滑控制方法。

背景技术

汽车行驶时，由于转弯，车轮半径不一致等原因，各个车轮的转速不相等。例如当车辆转弯时，内侧车轮的转速要比外侧车轮的转速低。为此，汽车的驱动桥的两个车轮不是用一根轴连接，而是装了差速器。利用差速器，可以使两个驱动轮以不同的速度转动。驱动桥上用的差速器为对称式差速器，它能使两个车轮以不同的速度转动，但是传递到车轮上的转矩是相同的。

经常行驶在湿滑路面和非铺装路面的车辆，由于需要更大的驱动力矩，所以使用四轮驱动方式，车辆的4个车轮都是驱动轮。常用的四轮驱动方式有分时四驱、适时四驱和全时四驱。分时四驱和适时四驱的车不是所有的时候都是四个车轮都在驱动，而且使用四轮驱动时还会磨轮胎和降低车辆的操控性。全时四驱的车辆任何时候四个车轮都在驱动，而且不会磨轮胎，不降低车辆的操控性，是最好的四轮驱动方式。

四轮驱动的汽车前后车桥都是驱动桥，所以前后桥都装有差速器，称为轮间差速器。同时前车轴和后车轴之间由于转速不同，也要装差速器，称为轴间差速器。因为前桥和后桥的负荷不一样，所以轴间差速器的输出力矩是不一样的，而是成比例，使负荷大的车轴得到的转矩大，负荷小的车轴得到的转矩小。

全时四驱利用差速器使车辆在任何时候都能实现四轮驱动，但是却带来了怕打滑的问题。如果一个车轮打滑，那么其它的车轮就算不打滑，驱动力矩也会降低。例如当车辆的左前轮因为悬空而打滑，驱动力矩几乎为0，由于轮间差速器的原因，右前轮的驱动力矩也几乎为0，前轴的驱动力矩几乎为0。同时因为有轴间差速器，前后轴的驱动力矩成比例，后轴的驱动力矩也几乎为0。为了克服此问题，很多全时四驱的车使用了差速锁，例如奔驰G越野车用了三个差速锁，可把轴间差速器和轮间差速器全锁住。这样虽然克服了怕打滑的问题，但是由于差速器被锁定，不能差速，又带来磨轮胎和操控性下降的问题。

全时四驱车轮打滑是由于驱动轮受到的力小，那么只要增加打滑车轮的受力，利用差速器就可以增加不打滑的车轮的驱动力矩，最简单的方法是增加差速器差速时内部的摩擦力，例如奥迪Quattro就是利用蜗杆传动时摩擦力大的特点来增加打滑的驱动轮的受力。差速器差速时的摩擦力越大，限滑效果越好。但是在车辆转向、差速器差速时，即使是行驶在好路上，车轮不需要限滑，差速器也需要克服内部的摩擦力，不但增加汽车的油耗，还降低了操控性。因此，这种差速器只能在限滑能力和操控性之间折中处理。

除了增加差速器内部的摩擦力，还可以利用制动器刹住打滑的车轮，增加它受到的摩擦力，从而提高不打滑车轮的驱动力矩。电液制动器由于可以通过接收指令来产生制动力，不需要司机踩刹车踏板，同时还可以单独调节每个车轮的制动力，因此可以利用电液制动器来实现汽车驱动轮的限滑功能。当发现驱动轮打滑时，电液制动器自动对打滑的车轮施加制动力，这种方式叫电子限滑，不用差速锁，成本低，由于只是在车轮打滑时制动，所以不会磨轮胎，不会增加油耗，也不会降低车辆的操控性，但是其缺点是控制复杂。如何判断车轮打滑，以及用多大的制动力刹住打滑的车轮是电子限滑的关键技术，不同汽车厂家的技术水平不同，使用的电子限滑的效果也不同。

发明内容

为了解决现有技术存在的问题，本发明的一个目的是提供一种系统成本低、不增加油耗、不降低车辆的操控性且限滑效果较好的四驱汽车的电子限滑控制系统。

本发明的另一目的是提供一种利用上述电子限滑控制系统进行四驱汽车限滑控制的方法。

为此，本发明采用以下技术方案：

一种四驱汽车的电子限滑控制系统，包括电液制动器EHB、制动控制器ECU、纵向加速度传感器以及由汽车自带的车轮角速度传感器、整车线束、整车控制器VCU和制动分泵，其中：所述制动分泵在每个车轮上各设置一个；所述电液制动器设有4个输出液压口，各与一个所述制动分泵连接，用于分别控制每个车轮的制动力；所述纵向加速度传感器用于测量沿汽车前进方向的加速度；所述车轮角速度传感器在每个车轮上各设置一个，用于测量每个车轮的角速度；所述整车线束用于将所述车轮角速度传感器测得的角速度以及纵向加速度传感器测量的加速度传递给所述制动控制器ECU；所述整车控制器VCU用于向所述制动控制器ECU输出所述角速度、加速度、发动机转速和节气门开度，或者输出所述角速度、加速度和电动机驱动电流；所述制动控制器ECU根据发动机转速、节气门开度或电动机驱动电流计算出传动机构的驱动力矩，根据所述角速度计算出角加速度，判断车轮是否打滑，并根据判断结果采取相应措施。

如果有1-3个车轮的角加速度为正值，则所述制动控制器ECU判定相应的车轮打滑，所述制动控制器ECU通过所述电液制动器对打滑的车轮施加制动力，将打滑的车轮刹住，差速器使不打滑的车轮的驱动力矩增加，进而克服打滑；

如果4个车轮的角加速度均为正值，则所述制动控制器ECU读入所述纵向加速度传感器测得的汽车的加速度值，若所述加速度值不增加，则判定4个车轮同时打滑，此时，所述制动控制器(ECU)向所述整车控制器(VCU)发出车轮打滑信号，所述整车控制器减小发动机节气门开度或电动机驱动电流，减小传动机构的驱动力矩；

当打滑的车轮与路面的摩擦力增加时，被刹住的车轮使传动机构的阻力增大，发动机的转速降低，驱动电机的电流增大，此时所述制动控制器ECU判断车轮不打滑，解除对车轮的制动。

上述系统中，所述整车控制器VCU通过所述整车线束向所述制动控制器(ECU)输入传动机构输出的驱动力矩。

一种利用上述电子限滑控制系统进行汽车电子限滑控制的方法，包括以下步骤：

S1，通过设置在每个车轮上的车轮角速度传感器实时测量每个车轮的角速度，并通过所述整车线束将测得的角速度传递给所述制动控制器ECU；所述整车控制器VCU向所述制动控制器ECU输出车轮的角速度、汽车的加速度、发动机转速、节气门开度，或输出车轮的角速度、汽车的加速度和电动机驱动电流；

S2，所述制动控制器ECU根据每个车轮的角速度计算出每个车轮的角加速度，并根据计算结果进行判断：

如果有1-3个车轮的角加速度为正值，则判定相应的车轮打滑，执行步骤S4；

如果4个车轮的角加速度均为正值，则读入所述纵向加速度传感器测得的汽车的加速度值，若所述加速度值也增加，则判定车轮不打滑，继续执行步骤S1；若所述加速度值不增加，则判定4个车轮同时打滑，执行步骤S3；

S3，所述制动控制器(ECU)向所述整车控制器(VCU)发出车轮打滑信号，整车控制器减小发动机节气门开度或驱动电流，减小传动机构的驱动力矩，并执行步骤S1；

S4，所述制动控制器ECU通过所述电液制动器对打滑的车轮施加制动力，使打滑的车轮受力增加，此时打滑的车轮被刹住，差速器使不打滑的车轮的驱动力矩增加，进而克服打滑；

S5，当打滑的车轮与路面的摩擦力增加时，由于这些车轮同时还被电液制动器刹住，所以传动机构的阻力增大，发动机的转速降低，驱动电机的电流增大，此时ECU判断车轮不打滑，解除对车轮的制动。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明利用汽车自带的制动器实现驱动轮限滑，通过车轮的角加速度、汽车的加速度和传动机构的输出转矩来判断驱动轮是否打滑。本发明不使用差速锁，限滑时不需要手动控制，没有锁上差速锁后磨轮胎和影响车辆操控性的问题。也不用增加差速器差速时的摩擦力，消除了差速时差速器的摩擦力造成的能量损耗和对车辆操控性的不利影响。具有系统成本低，结构简单、不增加正常行驶时的油耗、不降低车辆的操控性、反应速度快、不需要手动控制、限滑效果好的优点。

附图说明

图1是本发明的四驱汽车的电子限滑控制系统的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的电子限滑控制系统的结构进行详细说明。

参见图1，该电子限滑控制系统包括电液制动器EHB、制动控制器ECU、纵向加速度传感器以及由汽车自带的车轮角速度传感器、整车线束、整车控制器VCU和制动分泵。

所述车轮角速度传感器在每个车轮上各设置一个，用于测量每个车轮的角速度。车轮角速度传感器的信号可以通过所述整车线束传递给ECU，也可通过单独的信号线传递给ECU。

所述制动分泵在每个车轮上各设置一个。所述电液制动器EHB有4个输出液压口，各与一个车轮上的制动分泵通过制动管路连接，用于分别控制每个车轮的制动力，每个输出液压口的压力可单独控制。

所述纵向加速度传感器用于测量沿汽车前进方向的加速度；所述整车线束用于将所述车轮角速度传感器测得的角速度以及纵向加速度传感器测量的加速度传递给所述制动控制器ECU；

所述整车控制器VCU用于向所述制动控制器ECU输出所述角速度、加速度、发动机转速和节气门开度。对于新能源汽车和电传动的汽车(有的电传动汽车，比如日产的混合动力汽车用的是电传动，但不是新能源汽车)，则输出所述角速度、加速度和电动机驱动电流；

所述制动控制器ECU根据发动机转速、节气门开度或电动机驱动电流计算出传动机构的驱动力矩，根据所述角速度计算出角加速度，判断车轮是否打滑，并根据判断结果采取相应措施。

通过上述电子限滑控制系统对四驱汽车进行电子限滑控制的方法如下：

当全时四驱的车辆遇到交叉轴时，这时前后轴可能都有一个车轮处于悬空状态，比如左前轮和右后轮，此时，打滑的车轮受到的阻力减小、转速增加，角加速度为正，而其它车轮转速降低，角加速度为负。整车控制器VCU通过整车线束向制动控制器ECU输入传动机构输出的驱动力矩。由于出现车轮打滑，传动机构的输出转矩减小，而一些车轮的角加速度为正，另一些的角加速度为负，因此判断角加速度为正的车轮出现打滑。制动控制器通过电液制动器对打滑的车轮施加制动力，使打滑的车轮受力增加，这时由于打滑的车轮被刹住，差速器使不打滑的车轮的驱动力矩增加，进而克服打滑。

当车辆驶出交叉轴路段后，原来打滑的车轮与路面接触，受到的摩擦力增加。由于这些车轮同时还被电液制动器刹住，所以传动机构的阻力增大，发动机的转速降低，驱动电机的电流增大。此时，ECU判断车轮不再打滑，于是解除对车轮的制动。

当车辆的4个车轮的角加速度都为正时，仅仅凭角加速度和传动机构的输出转矩无法判断此情况是因为车辆的行驶阻力减小还是因为4个车轮都打滑而导致。这时ECU读入所述纵向加速度传感器测得的汽车的加速度值，若所述加速度值也增加，则判定车轮不打滑；若所述加速度值不增加，则判定4个车轮同时打滑，此时需要减小驱动力，因此，制动控制器ECU向整车控制器VCU发出车轮打滑信号，整车控制器减小发动机节气门开度或驱动电流，减小传动机构的驱动力矩。

上述限滑控制方式是以四轮驱动为例说明其工作原理，这种控制方式也可用于两轮驱动的车辆。当限滑时，只需要制动驱动桥的车轮即可，非驱动的车轮不用控制，但可以用来判断驱动轮是否打滑。

Claims (4)

1.一种四驱汽车的电子限滑控制系统，其特征在于：包括电液制动器、制动控制器、纵向加速度传感器以及由汽车自带的车轮角速度传感器、整车线束、整车控制器和制动分泵，其中：

所述制动分泵在每个车轮上各设置一个；

所述电液制动器设有4个输出液压口，各与一个所述制动分泵连接，用于分别控制每个车轮的制动力；

所述纵向加速度传感器用于测量沿汽车前进方向的加速度；

所述车轮角速度传感器在每个车轮上各设置一个，用于测量每个车轮的角速度；

所述整车线束用于将所述车轮角速度传感器测得的角速度以及纵向加速度传感器测量的加速度传递给所述制动控制器；

所述整车控制器用于向所述制动控制器输出所述角速度、加速度、发动机转速和节气门开度，或者输出所述角速度、加速度和电动机驱动电流；

所述制动控制器根据发动机转速、节气门开度或电动机驱动电流计算出传动机构的驱动力矩，根据所述角速度计算出角加速度，判断车轮是否打滑，并根据判断结果采取相应措施。

2.根据权利要求1所述的四驱汽车的电子限滑控制系统，其特征在于：

如果有1-3个车轮的角加速度为正值，则所述制动控制器判定相应的车轮打滑，所述制动控制器通过所述电液制动器对打滑的车轮施加制动力，将打滑的车轮刹住，差速器使不打滑的车轮的驱动力矩增加，进而克服打滑；

如果4个车轮的角加速度均为正值，则所述制动控制器读入所述纵向加速度传感器测得的汽车的加速度值，若所述加速度值不增加，则判定4个车轮同时打滑，此时，所述制动控制器向所述整车控制器发出车轮打滑信号，所述整车控制器减小发动机节气门开度或驱动电流，减小传动机构的驱动力矩；

当打滑的车轮与路面的摩擦力增加时，被刹住的车轮使传动机构的阻力增大，发动机的转速降低，驱动电机的电流增大，此时所述制动控制器判断车轮不打滑，解除对车轮的制动。

3.根据权利要求1所述的四驱汽车的电子限滑控制系统，其特征在于：所述整车控制器VCU通过所述整车线束向所述制动控制器输入传动机构输出的驱动力矩。

4.一种利用权利要求1-3中任一项所述的电子限滑控制系统进行电子限滑控制的方法，包括以下步骤：

S1，通过设置在每个车轮上的车轮角速度传感器实时测量每个车轮的角速度，并通过所述整车线束将测得的角速度传递给所述制动控制器；所述整车控制器向所述制动控制器输出车轮的角速度、汽车的加速度、发动机转速、节气门开度，或输出车轮的角速度、汽车的加速度和电动机驱动电流；

S2，所述制动控制器根据每个车轮的角速度计算出每个车轮的角加速度，并根据计算结果进行判断：

如果有1-3个车轮的角加速度为正值，则判定相应的车轮打滑，执行步骤S4；

如果4个车轮的角加速度均为正值，则读入所述纵向加速度传感器测得的汽车的加速度值，若所述加速度值也增加，则判定车轮不打滑，继续执行步骤S1；若所述加速度值不增加，则判定4个车轮同时打滑，执行步骤S3；

S3，所述制动控制器向所述整车控制器发出车轮打滑信号，整车控制器减小发动机节气门开度或驱动电流，减小传动机构的驱动力矩，并执行步骤S1；

S4，所述制动控制器通过所述电液制动器对打滑的车轮施加制动力，使打滑的车轮受力增加，此时打滑的车轮被刹住，差速器使不打滑的车轮的驱动力矩增加，进而克服打滑；

S5，当打滑的车轮与路面的摩擦力增加时，由于这些车轮同时还被电液制动器刹住，所以传动机构的阻力增大，发动机的转速降低，驱动电机的电流增大，此时所述制动控制器判断车轮不打滑，解除对车轮的制动。

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