專(zhuān)利名稱(chēng)：具有電子控制中心耦合器的穩(wěn)定性增強(qiáng)牽引控制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及增強(qiáng)車(chē)輛穩(wěn)定性的車(chē)輛控制系統(tǒng)。
技術(shù)背景車(chē)輛穩(wěn)定性控制系統(tǒng)越來(lái)越多地用在汽車(chē)工業(yè)之中，并將成為許多車(chē) 輛中的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備。市場(chǎng)中的大多數(shù)車(chē)輛穩(wěn)定性控制系統(tǒng)U于制動(dòng)器的。 基于制動(dòng)器的穩(wěn)定性控制系統(tǒng)使用防抱死制動(dòng)系統(tǒng)(ABS)硬件來(lái)施加單 獨(dú)的車(chē)輪制動(dòng)力，以便校正車(chē)輛橫擺動(dòng)態(tài)(yaw dynamics )。盡管基于制 動(dòng)器的系統(tǒng)在許多情況下可接受，它們傾向于使車(chē)輛的縱向性能劣化，特 別是在車(chē)輛加速過(guò)程中。發(fā)明內(nèi)容用于具有第一與第二軸的車(chē)輛的控制系統(tǒng)被設(shè)置為包含耦合設(shè)備， 其適用于在第一與第二軸之間分配轉(zhuǎn)矩；牽引控制器，其用于從車(chē)輛發(fā)動(dòng) 一直到預(yù)定車(chē)速對(duì)耦合設(shè)備的運(yùn)行進(jìn)行控制。牽引控制器被配置為根據(jù)表 示低牽引運(yùn)行條件的至少一個(gè)車(chē)輛運(yùn)行參數(shù)接合第一車(chē)輛運(yùn)行狀態(tài)中的耦 合設(shè)備，并進(jìn)一步根據(jù)實(shí)際車(chē)輛橫擺率與預(yù)定目標(biāo)車(chē)輛橫擺率之間的差在 低牽引運(yùn)行條件期間控制第二車(chē)輛運(yùn)行狀態(tài)中的耦合設(shè)備的接合。本發(fā)明的一實(shí)施例包含有效(active)穩(wěn)定性控制方法，其使用耦合設(shè) 備在保持縱向運(yùn)動(dòng)的同時(shí)增強(qiáng)車(chē)輛橫向動(dòng)態(tài)。本發(fā)明另 一 實(shí)施例包括控制
系統(tǒng)，其提供牽引控制的穩(wěn)定性增強(qiáng)。穩(wěn)定性增強(qiáng)牽引控制在開(kāi)節(jié)流閥(on-throttle) 、 T型接合車(chē)輛發(fā)動(dòng)的情況下被評(píng)估。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示出牽引 控制運(yùn)行模式中顯著的穩(wěn)定性改進(jìn)。


圖1為示例性全車(chē)輪驅(qū)動(dòng)車(chē)輛傳動(dòng)系(drive-train)構(gòu)造的原理圖； 圖2為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的控制系統(tǒng)使用的示例性電子控制耦合設(shè)備；圖3示出了使用電子控制中心耦合設(shè)備的示例性車(chē)輛的動(dòng)態(tài)以及當(dāng)接 合與解除M電子控制中心耦合設(shè)備時(shí)在車(chē)輛橫擺控制上的作用；圖4為才艮據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的控制系統(tǒng)的原理圖；圖5為才艮據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例用于圖4的控制系統(tǒng)的電子控制單元的原 理圖；圖6和7示出了對(duì)于使用中心耦合器的車(chē)輛在^^擦表面上的開(kāi)節(jié)流 閥車(chē)輛轉(zhuǎn)向操縱的性能比較；圖8和9示出了使用采用中心耦合器的車(chē)輛在^^擦表面上的開(kāi)節(jié)流 閥轉(zhuǎn)向操縱的性能比較；圖10和11示出了使用采用根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的控制系統(tǒng)的車(chē)輛對(duì) 于開(kāi)節(jié)流閥T型接合車(chē)輛發(fā)動(dòng)的性能比較。
具體實(shí)施方式
現(xiàn)在參照附圖(其并非旨在對(duì)本發(fā)明進(jìn)行限制)，圖l原理性地示出 了包含橫向定位發(fā)動(dòng)機(jī)22的示例性全車(chē)輪驅(qū)動(dòng)車(chē)輛傳動(dòng)系構(gòu)造20。發(fā)動(dòng) 機(jī)22通過(guò)前軸或傳動(dòng)軸26被聯(lián)結(jié)到一對(duì)前輪24a、 24b，并通過(guò)后軸30 被聯(lián)結(jié)到一對(duì)后輪28a、 28b。前軸26由發(fā)動(dòng)機(jī)22主要且直接地驅(qū)動(dòng)。后 軸30經(jīng)由動(dòng)力傳送單元(PTU)以及中心耦合設(shè)備或耦合器32被間接驅(qū) 動(dòng)。后軸30通過(guò)一個(gè)或一個(gè)以上的驅(qū)動(dòng)或傳動(dòng)軸才幾械聯(lián)結(jié)到前傳動(dòng)軸26。 視情況可選的電子控制止滑差動(dòng)機(jī)構(gòu)(ELSD) 34用于將后傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)矩偏 置(bias)到后輪28a、 28b。盡管圖1所示的傳動(dòng)系構(gòu)造為轉(zhuǎn)矩被應(yīng)請(qǐng)求 地傳送到后軸30的通常前驅(qū)動(dòng)(normally front-drive)構(gòu)造，本發(fā)明不限 于此，并可包括通常后驅(qū)動(dòng)構(gòu)造。中心耦合器32——例如圖2所示Eaton公司制造的名為HTCJtm的電 子控制中心耦合器一_被連接到傳動(dòng)軸，并適用于從前傳動(dòng)軸26向后軸 30傳送轉(zhuǎn)矩。圖2所示示例性鎖定中心耦合器32為電子控制全車(chē)輪驅(qū)動(dòng) 耦合器，其被設(shè)置為車(chē)輛后軸驅(qū)動(dòng)才莫塊的集成部件。響應(yīng)于來(lái)自電子控制 單元(ECU)的輸入信號(hào)，中心耦合器32平滑且迅速地從車(chē)輛傳動(dòng)軸向 后驅(qū)動(dòng)^t塊的準(zhǔn)雙曲線小錐齒輪傳送動(dòng)力。參照?qǐng)D2，動(dòng)力傳送由布置在耦合軸42—一車(chē)輛的傳動(dòng)軸被附著于其 上一一與準(zhǔn)雙曲線小錐齒輪44之間的有效控制濕型多盤(pán)離合器40提供。 離合器接合限制車(chē)輛傳動(dòng)軸與準(zhǔn)雙曲線小錐齒輪44之間的滑動(dòng)，通過(guò)這樣 做，轉(zhuǎn)矩從傳動(dòng)軸被傳送到準(zhǔn)雙曲線小錐齒輪44，其大小將小于或等于離 合器轉(zhuǎn)矩。蓋勞特型機(jī)載(gerotor-type on-board)液壓油泵46提供液壓， 以便在耦合軸42旋轉(zhuǎn)時(shí)致動(dòng)離合器活塞48。靜態(tài)液壓岐管50包括進(jìn)油口 52，通過(guò)進(jìn)油口52，泵46從槽吸取油，以便排放到與活塞48以及至少一 個(gè)螺線管操作壓力調(diào)節(jié)閥54直接連通的通道中。當(dāng)閥54解除激勵(lì)時(shí)，油 自由地流過(guò)閥并流回到槽，導(dǎo)致離合器致動(dòng)活塞48上的很小的液壓或沒(méi)有 液壓。當(dāng)閥54被激勵(lì)時(shí)，油流受到對(duì)致動(dòng)活塞48產(chǎn)生液壓的閥的限制， 根據(jù)與液壓水平成比例的水平接合離合器40。關(guān)于中心耦合器32的運(yùn)行 和結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步的細(xì)節(jié)在待準(zhǔn)美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)No. 11/167， 474中介紹，其屬 于本發(fā)明的受讓人，并整體并入此處作為參考。鎖定中心耦合器32提供快速耦合轉(zhuǎn)矩施加和移除，其對(duì)基于驅(qū)動(dòng)線 (driveline)轉(zhuǎn)矩控制的車(chē)輛動(dòng)態(tài)運(yùn)行(本發(fā)明的著重點(diǎn))以及與許多當(dāng) 前的基于制動(dòng)器的車(chē)輛動(dòng)態(tài)干預(yù)系統(tǒng)的兼容性來(lái)說(shuō)都是所希望的。為了支 持這種操作，中心耦合器32顯示出小于大約50毫秒的接合與解除接合時(shí) 間。在一運(yùn)行模式下，如果前軸輪速大于后軸輪速且正的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩正在 被傳送到傳動(dòng)系(例如發(fā)動(dòng)機(jī)正在被節(jié)流(throttled))，轉(zhuǎn)矩從前傳動(dòng)
軸26被傳送到后軸30。在車(chē)輛運(yùn)行過(guò)程中，中心耦合器32周期性地被接合或鎖定，以便從前 軸26向后軸30傳送轉(zhuǎn)矩。進(jìn)行這種操作以保持車(chē)輛牽引。對(duì)于車(chē)輛牽引 控制，中心耦合器32被接合的程度可以基于但不限于車(chē)輛節(jié)流閥位置以及 前輪滑動(dòng)程度(例如，滑動(dòng)越大，接合越大)。然而，在T型接合(以直 角交叉的兩個(gè)路面之間的接合)發(fā)動(dòng)過(guò)程中和發(fā)動(dòng)機(jī)在重節(jié)流閥下急劇轉(zhuǎn) 向過(guò)程中操作中心耦合器32造成車(chē)輛的過(guò)度轉(zhuǎn)向行為，或在車(chē)輛后輪上引 入大的滑動(dòng)角。圖3示出了使用中心耦合器的示例性車(chē)輛的動(dòng)態(tài)以及當(dāng)接 合和解除接合中心耦合器時(shí)在車(chē)輛橫擺控制上的作用。根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例，提供了控制系統(tǒng)58和控制中心耦合器的接合的 方法，以^t在保持牽引的同時(shí)保持車(chē)輛的穩(wěn)定性。本發(fā)明的控制系統(tǒng)58 和方法基于希望橫擺率與實(shí)際車(chē)輛橫擺率之間的差對(duì)中心耦合器接合進(jìn)行 調(diào)制。中心耦合器的有效控制接合以及相應(yīng)地由中心耦合器傳送的轉(zhuǎn)矩量， 減輕了引入不希望的車(chē)輛橫擺運(yùn)動(dòng)的過(guò)度轉(zhuǎn)向行為。本發(fā)明在發(fā)動(dòng)和加速 期間對(duì)中心耦合器進(jìn)行控制，以便保持驅(qū)動(dòng)線動(dòng)力和橫擺穩(wěn)定性。如圖4所示，控制系統(tǒng)包含控制單元60,例如包含其中已經(jīng)存有例 如一個(gè)或一個(gè)以上的映射圖一一其包含車(chē)輛運(yùn)行參數(shù)信息一一的存儲(chǔ)器裝 置的基于微處理器的電子控制單元(ECU);至少一個(gè)車(chē)輛傳感器62，例 如但不限于橫擺率傳感器、車(chē)M度傳感器、橫向加速傳感器和/或轉(zhuǎn)向角 傳感器?？刂茊卧峁┑街行鸟詈掀?2以及ELSD 34的輸入信號(hào)，以便 控制這些裝置的接合以及解除接合?？刂艵LSD 34的方法在并行待準(zhǔn)美國(guó) 專(zhuān)禾'J申請(qǐng) "Stability-Enhanced Traction and Yaw Control using Electronically Controlled Limited-Slip Differential"中^Hf，其屬于本發(fā) 明的受讓人并整體并入此處作為參考。在圖5所示本發(fā)明一實(shí)施例中，控制單元60包含牽引控制器64,其 用于從車(chē)輛發(fā)動(dòng)直到預(yù)定車(chē)速控制中心耦合器的運(yùn)行。牽引控制器64被配置為根據(jù)表示低牽引運(yùn)行條件的至少一個(gè)車(chē)輛運(yùn)行參數(shù)(例如車(chē)輪速度) 接合第一車(chē)輛運(yùn)行狀態(tài)下的耦合設(shè)備，并進(jìn)一步根據(jù)實(shí)際車(chē)輛橫擺率與預(yù)
定目標(biāo)或希望車(chē)輛橫擺率之間的差在低牽引運(yùn)行條件期間控制第二車(chē)輛運(yùn)行狀態(tài)下的耦合設(shè)備的接合。電子控制單元60還可包含穩(wěn)定性控制器66， 其用于在預(yù)定車(chē)輛速度時(shí)或在高于預(yù)定車(chē)輛速度時(shí)控制耦合設(shè)備的接合。 牽引控制器64和穩(wěn)定性控制器66可以為與被設(shè)置為控制單元60通信、被 制造為與控制單元60成為一體的硬件，或構(gòu)成控制單元60或其他車(chē)輛控 制器的非^更件部件(例如軟件)。在車(chē)輛運(yùn)行過(guò)程中，將實(shí)際橫擺率周期性地或連續(xù)地與所希望的橫擺 率進(jìn)行比較。實(shí)際橫擺率可采用橫擺率傳感器進(jìn)行測(cè)量或基于接收自現(xiàn)有 技術(shù)中已知的多個(gè)車(chē)輛傳感器的車(chē)輛運(yùn)行參數(shù)信息計(jì)算得出。希望橫擺率 可存儲(chǔ)在控制系統(tǒng)存儲(chǔ)器中的映射圖中，或者，也可基于接收自多個(gè)車(chē)輛 傳感器的車(chē)輛運(yùn)行參數(shù)信息計(jì)算得出。保持車(chē)輛穩(wěn)定性和牽引需要的中心耦合器鎖定轉(zhuǎn)矩可根據(jù)下面的公式 來(lái)確定
<formula>formula see original document page 7</formula>
其中，Tdes為希望中心耦合器鎖定轉(zhuǎn)矩，T國(guó)為通常的中心耦合器鎖定轉(zhuǎn)矩，Ar^為預(yù)定最大橫擺率差，r為實(shí)際橫擺率，rdes為預(yù)定目標(biāo)或希望 橫擺率，deadband為允許的橫擺率差A(yù)rthWd的閾值函數(shù)?？刂茊卧?0 于是將希望鎖定轉(zhuǎn)矩值轉(zhuǎn)換為輸入信號(hào)，其被傳送到中心耦合器32以便控 制。在車(chē)輛運(yùn)行期間，如果車(chē)輛正在經(jīng)歷過(guò)大的轉(zhuǎn)向過(guò)度(參見(jiàn)例如圖3)， 中心耦合器鎖定轉(zhuǎn)矩與車(chē)輛過(guò)度轉(zhuǎn)向程度成比例地減小。為了模擬具有圖1所示示例性傳動(dòng)系構(gòu)造的所提出的控制系統(tǒng)的性 能，使用CarSim軟件建立使用中心耦合器和ELSD的全車(chē)輛模型。首先 進(jìn)行模擬的轉(zhuǎn)向操縱，以便^ii接合中心耦合器32與ELSD 34在車(chē)輛橫 擺動(dòng)態(tài)上的作用。圖6與7示出了在低摩擦表面(例如H-0，2)上對(duì)于開(kāi) 節(jié)流閥轉(zhuǎn)向搮作的性能比較。如圖6所示，在開(kāi)節(jié)流閥轉(zhuǎn)向操作過(guò)程中鎖 定中心耦合器32引起了較小的轉(zhuǎn)向不足。形成對(duì)比的是，鎖定后軸ELSD 對(duì)^^擦表面上的車(chē)輛動(dòng)態(tài)有著很小的影響或沒(méi)有影響。 圖8與9示出了使用采用根據(jù)本發(fā)明的中心耦合器的測(cè)試車(chē)輛在^# 擦表面(例如ji-0.2)上對(duì)于開(kāi)節(jié)流閥轉(zhuǎn)向操縱的性能比較。如圖8所示， 與中心耦合器解除接合的情況下的類(lèi)似操作相比較，在開(kāi)節(jié)流閥轉(zhuǎn)向操縱期間接合中心耦合器32又帶來(lái)了較小的轉(zhuǎn)向不足。圖10與11示出了使用采用根據(jù)本發(fā)明的控制系統(tǒng)的測(cè)試車(chē)輛以及沒(méi) 有穩(wěn)定性增強(qiáng)牽引控制的測(cè)試車(chē)輛對(duì)于開(kāi)節(jié)流閥T型接合車(chē)輛發(fā)動(dòng)的性能 比較。如圖IO所示，與中心耦合器沒(méi)有得到有效控制的情況下的類(lèi)似操縱 相比，使用根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的穩(wěn)定性增強(qiáng)牽引控制(SETC)的車(chē)輛 發(fā)動(dòng)期間有效控制中心耦合器的接合引起了明顯減小的轉(zhuǎn)向不足。參照?qǐng)D 10與11，將會(huì)明了，沒(méi)有穩(wěn)定性增強(qiáng)牽引控制的車(chē)輛可表現(xiàn)出轉(zhuǎn)向不足的 太大的減小。在穩(wěn)定性控制和非穩(wěn)定性控制運(yùn)行;漠式中，某些水平的轉(zhuǎn)矩 從前軸26被中心耦合器32傳送到后軸30。不同于耗散車(chē)輛能量一_由此 降低了車(chē)輛性能和效率一一的基于ABS的穩(wěn)定性控制系統(tǒng)，根據(jù)本發(fā)明的 控制系統(tǒng)和方法在保持車(chē)輛牽引的同時(shí)保持了車(chē)輛穩(wěn)定性。上面的說(shuō)明書(shū)中詳細(xì)介紹了本發(fā)明，相信本領(lǐng)域技術(shù)人員由對(duì)本發(fā)明 書(shū)的閱讀和理解可以想到本發(fā)明的多種變型和l務(wù)改。所有這些變型和j奮改 可包含在本發(fā)明中，只要它們屬于所附權(quán)利要求的范圍。
權(quán)利要求
1. 一種用于具有第一與第二軸的車(chē)輛的控制系統(tǒng)，其包含耦合設(shè)備，其適用于在第一與第二軸之間分配轉(zhuǎn)矩；牽引控制器，其用于從車(chē)輛發(fā)動(dòng)直到預(yù)定車(chē)輛速度控制耦合設(shè)備的運(yùn)行，牽引控制器被配置為根據(jù)表示低牽引運(yùn)行條件的至少一個(gè)車(chē)輛運(yùn)行參數(shù)接合第一車(chē)輛運(yùn)行狀態(tài)下的耦合設(shè)備，并進(jìn)一步根據(jù)實(shí)際車(chē)輛橫擺率與預(yù)定目標(biāo)車(chē)輛橫擺率之間的差在低牽引運(yùn)行條件期間控制第二車(chē)輛運(yùn)行狀態(tài)下的耦合設(shè)備的接合。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l的控制系統(tǒng)，其中，牽引控制器被配置為根據(jù)實(shí)際 車(chē)輛橫擺率與預(yù)定目標(biāo)車(chē)輛橫擺率之間的差在低牽引運(yùn)行條件期間調(diào)制耦 合設(shè)備的接合。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1的控制系統(tǒng)，其中，牽引控制器64被配置為根據(jù) 基于修改得到的通常耦合施加轉(zhuǎn)矩信號(hào)的希望耦合施加轉(zhuǎn)矩信號(hào)對(duì)耦合設(shè) 備進(jìn)行接合。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3的控制系統(tǒng)，其中，希望的耦合施加轉(zhuǎn)矩信號(hào)等于 通常耦合施加轉(zhuǎn)矩信號(hào)乘以修改量，修改量在其分子中包含預(yù)定最大橫擺 率差和deadband與實(shí)際車(chē)輛橫擺率及預(yù)定目標(biāo)車(chē)輛橫擺率之間差的乘積 的差，修改量在其M中包^定最大橫擺率差。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l的控制系統(tǒng)，其中，在第一車(chē)輛運(yùn)行狀態(tài)中，實(shí)際 車(chē)輛橫擺率小于或基本等于預(yù)定目標(biāo)車(chē)輛橫擺率，在第二車(chē)輛運(yùn)行狀態(tài)中，實(shí)際車(chē)輛橫擺率大于預(yù)定目標(biāo)車(chē)輛橫擺率。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l的控制系統(tǒng)，其還包含穩(wěn)定性控制器66，該控制器 用于在預(yù)定車(chē)輛速度時(shí)或在高于預(yù)定車(chē)輛速度時(shí)控制耦合設(shè)備的接合。
全文摘要
提供了一種用于具有第一與第二軸的車(chē)輛的控制系統(tǒng)，其包含耦合設(shè)備，其適用于在第一與第二軸之間分配轉(zhuǎn)矩；牽引控制器，其用于從車(chē)輛發(fā)動(dòng)直到預(yù)定車(chē)輛速度控制差動(dòng)設(shè)備的運(yùn)行。牽引控制器被配置為根據(jù)表示低牽引運(yùn)行條件的至少一個(gè)車(chē)輛運(yùn)行參數(shù)接合第一運(yùn)行狀態(tài)中的耦合設(shè)備，并進(jìn)一步根據(jù)實(shí)際車(chē)輛橫擺率與預(yù)定目標(biāo)車(chē)輛橫擺率之間的差在低牽引運(yùn)行條件期間控制第二車(chē)輛運(yùn)行狀態(tài)中的耦合設(shè)備的接合。
文檔編號(hào)B60K17/35GK101400541SQ200780009018
公開(kāi)日2009年4月1日 申請(qǐng)日期2007年2月14日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月15日
發(fā)明者D·皮亞博格卡恩, J·A·格羅格, J·Y·盧, Q·袁 申請(qǐng)人:伊頓公司