CN107521487A - 用于减轻车辆摇摆的*** - Google Patents

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Abstract

公开了一种用于减轻车辆摇摆的***。一种车辆包括摩擦制动器、车桥和控制器。所述车桥具有包括可变扭矩容量式锁止离合器的电子限滑差速器。所述控制器被配置为：响应于期望横摆率和实际横摆率之间的差超过第一阈值，增大所述锁止离合器的扭矩以减小期望横摆率和实际横摆率之间的差。所述控制器进一步被配置为：响应于期望横摆率和实际横摆率之间的差超过大于第一阈值的第二阈值，增大所述摩擦制动器的扭矩以减小期望横摆率和实际横摆率之间的差。

Description

用于减轻车辆摇摆的***
技术领域
本公开涉及用于减轻车辆摇摆(vehicle sway)的***。
背景技术
当车辆受到外部横向力时，车辆可能会经历不期望的横摆率(yaw rate)。不期望的横摆率会降低车辆操作者控制车辆的能力。
发明内容
一种车辆包括摩擦制动器、车桥和控制器。所述车桥具有包括可变扭矩容量式锁止离合器的电子限滑差速器。所述控制器被配置为：响应于期望横摆率和实际横摆率之间的差超过第一阈值，增大所述锁止离合器的扭矩以减小期望横摆率和实际横摆率之间的差。所述控制器进一步被配置为：响应于期望横摆率和实际横摆率之间的差超过大于第一阈值的第二阈值，增大所述摩擦制动器的扭矩以减小期望横摆率和实际横摆率之间的差。
一种车辆控制器包括输入信道、输出信道和控制逻辑。所述输入信道被配置为接收指示横摆率的信号。所述输出信道被配置为提供命令以调节摩擦制动器扭矩和差速器锁止离合器扭矩，从而抵消横摆率。所述控制逻辑被配置为：响应于期望横摆率和实际横摆率之间的差超过第一阈值，增大所述锁止离合器扭矩。所述控制逻辑进一步被配置为：响应于期望横摆率和实际横摆率之间的差超过大于第一阈值的第二阈值，增大摩擦制动器扭矩。
根据本发明的一个实施例，所述期望横摆率是基于方向盘角度的。
根据本发明的一个实施例，所述期望横摆率进一步是基于车辆速度的。
根据本发明的一个实施例，所述差是基于外部横向力的。
根据本发明的一个实施例，所述外部横向力是基于估计的侧风的。
根据本发明的一个实施例，所述估计的侧风是基于由所述控制器接收的被传输的天气数据的。
根据本发明的一个实施例，所述被传输的天气数据与所述车辆的GPS位置相对应。
根据本发明的一个实施例，所述外部横向力是基于来自路面的输入的。
根据本发明的一个实施例，所述控制逻辑还被配置为：响应于所述差超过第二阈值，减小锁止离合器扭矩。
一种车辆包括方向盘、摩擦制动器、车桥以及控制器。所述车桥具有包括可变扭矩容量式锁止离合器的电子限滑差速器。所述控制器被配置为：响应于在不存在方向盘输入的情况下的横摆率，在所述横摆率超过第一阈值时，增大锁止离合器扭矩以抵消所述横摆率。所述控制逻辑进一步被配置为：在所述横摆率超过大于第一阈值的第二阈值时，增大摩擦制动器扭矩以抵消所述横摆率。
根据本发明的一个实施例，所述控制器进一步被配置为：响应于所述横摆率超过第二阈值，减小锁止离合器扭矩。
附图说明
图1是表示车辆和连接到车辆的牵引连接装置的挂车的示意图。
图2是示出用于减轻车辆摇摆的控制方法的流程图。
具体实施方式
在此描述本公开的实施例。然而，应当理解的是，所公开的实施例仅为示例，其它实施例可采取多种替代形式。附图无需按比例绘制；可夸大或最小化一些特征以示出特定部件的细节。因此，此处所公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制，而仅仅作为教导本领域技术人员以多种形式利用实施例的代表性基础。如本领域普通技术人员将理解的，参照任一附图示出和描述的各个特征可与一个或更多个其它附图中示出的特征组合以产生未明确示出或描述的实施例。示出的特征的组合为典型应用提供代表性实施例。然而，与本公开的教导一致的特征的多种组合和变型可被期望用于特定的应用或实施方式。
参照图1，示出了表示车辆10和连接到车辆10的牵引连接装置或拖钩(hitch)14的挂车12的示意图。车辆10包括动力传动***。动力传动***包括动力产生部件(即，发动机或电动马达)和传动系。传动系是将动力传递到驱动轮的部件组(不包括动力产生部件)。相比之下，动力传动***被认为包括动力产生部件和传动系两者。动力传动***包括发动机16和变速器18两者。变速器18可被构造为在变速器18的输入和输出之间提供多个传动比。变速器18可通过一系列的传动系部件连接到车桥20。更具体地，变速器18可通过驱动轴24连接到车桥20的差速器22。差速器22进而可通过半轴28连接到驱动轮26的轮毂。变速器18和驱动轮26之间可以有额外的传动系连接。例如，等速万向节(未示出)可将变速器18连接到驱动轴24，将驱动轴24连接到差速器22，将差速器22连接到半轴28，并/或将半轴28连接到驱动轮26的轮毂。
图1中描绘的驱动轮26被示出为车辆10的后车轮。然而，应理解的是，前车轮30也可以是驱动轮。例如，前车轮30可以以类似于后车轮是如何连接到变速器18的方式(但无需按照相同的顺序或构造)通过诸如驱动轴、半轴、差速器、分动箱、等速万向节等的一系列的传动系部件而连接到变速器18。另外，虽然发动机16被示出为是动力传动***的动力产生部件，但是可使用其他的动力产生部件(即，电动马达或燃料电池)来代替发动机16，或者除发动机16之外可使用其他的动力产生部件(诸如，对于混合动力车辆而言)。
应理解的是，本文中描绘的车辆构造仅为示例并不意味着限制。其他的非混合动力车辆构造、电动车辆构造或混合动力车辆构造应被理解为在本文中公开。其他的车辆构造可包括但不限于：微混合动力车辆、串联式混合动力车辆、并联式混合动力车辆、串-并联式混合动力车辆、插电式混合动力车辆(PHEV)、燃料电池混合动力车辆、电池操作式电动车辆(BEV)或本领域内的普通技术人员已知的任何其他车辆构造。
车辆10的操作者可通过踩压加速踏板32或制动踏板34来控制车辆的速度和/或在车辆10的驱动轮26处所施加的扭矩。踩压加速踏板32可与增大车辆速度和/或扭矩的请求一致。踩压制动踏板34可与减小车辆速度和/或扭矩的请求一致。踩压加速踏板32或制动踏板34可分别将加速请求或制动请求发送到车辆控制器36。车辆控制器36进而可基于加速请求或制动请求以及当前车辆速度Vvehicle来调节发动机16的转速和/或扭矩、使变速器18中的换挡，或调节施加到摩擦制动器38的扭矩。速度传感器40可被配置为将车辆速度传输到控制器36。速度传感器40可被配置为计算一个或更多个车轮的旋转速度，控制器36可包括被配置为基于一个或更多个车轮的旋转速度而确定当前车辆速度Vvehicle的算法。控制器36还可包括被配置为基于从速度传感器40接收的一个或更多个车轮的旋转速度测量值或基于来自其他传感器(例如，加速度计)的输入而确定当前车辆加速度Avehicle的算法。用于确定车辆加速度Avehicle的算法可以是基于测量的一个或更多个车轮的旋转速度随时间的变化的。
车辆10还可包括转向***42，转向***42被构造为基于从方向盘44接收的用户输入而使前车轮30转动。方向盘传感器46可被构造为将方向盘44的当前角位移θsw(还可称为方向盘角度)和/或方向盘44的当前角速度ωsw传输到控制器36。方向盘44的当前角位移θsw和/或当前角速度ωsw可分别包括沿顺时针方向或逆时针方向的角位移和角速度。
还可配置其他额外的传感器，以检测车辆10和/或挂车12的各种状态或状况并将这些状态或状况传输到控制器36。例如，车辆10和/或挂车可包括额外的传感器48(诸如，加速度计)，额外的传感器48被配置为检测、测量以及传输车辆10和/或挂车12的横向加速度Alateral、作用在车辆10/或挂车12上的横向力Flateral、风的速度或速率(包括逆风速度、顺风速度以及侧风速度)Vwind或车辆10和/或挂车12的横摆率。被配置为检测加速度、力或旋转速度(例如，横摆率)的传感器可以是加速度计，而被配置为检测风速的传感器可以是风速计(例如，空速管)。虽然传感器48在图1中被描绘为一个传感器，但是应理解的是传感器48可代表多个传感器。另外，挂车传感器50可被配置为检测挂车12是否连接到牵引连接装置或拖钩14并将其传输到控制器36。
差速器22可以是电子控制的限滑差速器。差速器22可包括锁止离合器52。锁止离合器52可以是可变扭矩容量式锁止离合器，其被配置为在锁止离合器扭矩增大时使位于车桥20上的相对的车轮26的相对速度减小。锁止离合器52的扭矩可以在完全分离状况和完全锁止状况之间(包括处于完全分离状况和完全锁止状况之间的打滑状况)进行调节。在打滑状况期间，当锁止离合器52上的扭矩增大时，车桥20上的相对的车轮26的相对速度将减小。当锁止离合器52获得足以使差速器22锁止的扭矩时，相对的车轮26的速度变为同步，相对的车轮26的相对速度变为零。差速器22可包括致动器54，致动器54被配置为通过增大或减小作用在锁止离合器52上的扭矩而使锁止离合器52接合/分离。致动器54可接收来自控制器的信号，以增大或减小锁止离合器52上的扭矩。致动器54可以是电磁阀、液压阀或本领域内已知的能够增大或减小离合器上的扭矩的任何其他装置。致动器54还可用作将作用在锁止离合器52上的扭矩的量回传到控制器36的传感器。
车辆10还可包括GPS***或导航***56。GPS***56可被配置为确定车辆10的当前位置和车辆10的将来位置。车辆10的将来位置可基于当前速度和车辆当前行驶的方向。可选地，车辆的将来位置可基于编程到GPS***56中的当前路线和基于当前路线所估计的最终目的地的到达时间。车辆10还可包括无线接收器58。无线接收器58可被配置为接收无线数据并将无线数据传输到控制器。无线数据可经由无线电、Wi-Fi、长期演进技术(LTE)、蓝牙、近场通讯(NFC)或本领域内已知的任何其他形式的无线通信来接收。无线数据可经由车辆到车辆的通讯而从其他车辆、从无线电塔、从蜂窝通信塔或本领域内已知的任何其他无线传输装置传出。无线数据可包括新闻故事、当前和将来的天气信息、GPS位置或车辆操作者或车辆乘员所期望的任何其他相关信息。
虽然被示出为一个控制器，但是控制器36可以是更大的控制***的一部分并可通过遍布车辆10的各种其他控制器(诸如，车辆***控制器(VSC))来控制。因此，应理解的是，控制器36和一个或更多个其他的控制器可被统称为“控制器”，“控制器”响应于来自各种传感器的信号而控制各种致动器，从而控制车辆10或车辆子***的功能。控制器36可包括与各种类型的计算机可读存储装置或介质通信的微处理器或中央处理单元(CPU)。计算机可读存储装置或介质可包括(例如)只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)和保活存储器(KAM)中的易失性存储器和非易失性存储器。KAM是可被用于在CPU掉电时存储各种操作变量的持久性存储器或非易失性存储器。计算机可读存储装置或介质可通过使用任何数量的已知的存储装置来实施，诸如，可编程只读存储器(PROM)、电可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、闪存或能够存储数据(其中一些数据代表被控制器36用于控制车辆10或车辆子***的可执行指令)的任何其他电、磁、光学或组合式存储装置。
由控制器36执行的控制逻辑、算法或功能可在一个或更多个附图中通过流程图或类似的图表来表示。这些附图提供代表性的控制策略和/或控制逻辑，所述控制策略和/或控制逻辑可采用诸如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等的一个或更多个处理策略来实施。因此，所示的各种步骤或者功能可以以所示的顺序执行、以并行的方式执行或者在某些情况下可被省略。虽然未总是明确地示出，但是本领域普通技术人员将认识到一个或更多个所示的步骤或功能可根据所采用的特定的处理策略而被重复地执行。类似地，处理的顺序对于实现在此描述的特点和优点不一定是必需的，而是为了便于说明和描述而提供。控制逻辑可主要在通过基于微处理器的车辆、发动机和/或动力传动***控制器执行的软件中实施。当然，根据特定应用，控制逻辑可在一个或更多个控制器中的软件、硬件或软件和硬件的组合中实施。当在软件中实施时，控制逻辑可在一个或更多个计算机可读存储装置或介质中提供，该存储装置或介质具有代表编码或者指令的存储数据，该编码或者指令通过计算机来执行以控制车辆或者其子***。计算机可读存储装置或介质可包括利用电、磁和/或光学存储来保存可执行的指令和相关联的校准信息、操作变量等的多个已知的物理装置中的一个或更多个。
控制器36可被配置为通过电信号接收图1中示出的各个车辆部件的各种状态或状况。电信号可从各个部件经由输入信道传送至控制器36。此外，从各个部件接收的电信号可指示用于变化或改变车辆10的相应部件中的一个或更多个的状态的请求或命令。控制器36包括被配置为(通过电信号)将请求或命令传送到各个车辆部件的输出信道。控制器36包括被配置为基于各个车辆部件的请求、命令、状况或状态而产生传送通过输出信道的请求或命令的控制逻辑和/或算法。
在图1中，输入信道和输出信道被示出为虚线。应理解的是，单个虚线可代表进入单个元件的输入信道和离开单个元件的输出信道两者。另外，离开一个元件的输出信道可操作为至另一元件的输入信道，反之亦然。
参照图2，示出了用于减轻车辆摇摆的控制方法100的流程图。无论挂车12是否连接到车辆10的牵引连接装置或拖钩14，均可实施方法100。方法100可作为算法和/或控制逻辑存储在控制器36内。控制器36可被配置为向车辆10的各个部件发送命令以实施方法100。方法100在开始框102处开始。一旦方法100已经开始，该方法便行进至框104，在框104处，方法100确定车辆10的实际横摆率ωyaw_act和车辆10的期望横摆率ωyaw_des之间是否存在差异。
如上所述，实际横摆率ωyaw_act可通过传感器来测量。可选地，实际横摆率ωyaw_act可基于对期望横摆率ωyaw_des的估计以及对实际横摆率ωyaw_act与期望横摆率ωyaw_des之间的差的估计。可基于使用当前方向盘角度θsw和当前车辆速度Vvehicle来计算期望横摆率ωyaw_des的算法而估计期望横摆率ωyaw_des。
实际横摆率ωyaw_act与期望横摆率ωyaw_des之间的差可以是基于测量的实际横摆率ωyaw_act和估计的期望横摆率ωyaw_des的。可选地，实际横摆率ωyaw_act与期望横摆率ωyaw_des之间的差可以是基于作用在车辆10上的横向力Flateral的。如上所述，作用在车辆上的横向力Flateral可通过传感器来测量，或者可被估计。横向力Flateral可以是基于来自路面的输入(例如，当车轮与坑洼或路缘接触时)的。可选地，横向力Flateral可以是基于作用在车辆10上的侧风风力的。更具体地，可基于使用估计的侧风速度和车辆10的侧面轮廓来计算横向力Flateral的算法来估计横向力Flateral。如上所述，估计的侧风速度可通过传感器来测量。可选地，估计的侧风速度可以是基于由控制器36接收的被传输的数据(例如，天气或风的数据)的。所述被传输的数据可与车辆10的位置(例如，GPS位置)相对应。估计的侧风速度可包括车辆10正在遇到的当前侧风速度。估计的侧风速度可包括车辆10可能会遇到的将来的侧风速度。当车辆10将遇到将来的侧风的预期时间到来时，将来的侧风速度可用于计算作用在车辆10上的横向力Flateral。车辆10可基于当前车辆速度Vvehicle、车辆10行驶的方向、车辆10的将来位置的风数据和/或易受侧风影响的具体地理区域(例如，桥或峡谷)而预期遇到将来的侧风。
由侧风引起的车辆10的横摆率可区别于由其他事件(例如，车辆在行驶中转弯)引起的横摆率。例如，当车辆10经历由侧风引起的横摆率时，车辆10的横向加速度Alateral的增大会先于车辆10的实际横摆率ωyaw_act的增大。另一方面，当车辆10经历由侧风之外的其它事件引起的横摆率时，实际横摆率ωyaw_act的增大会先于车辆10的横向加速度Alateral的增大。
一旦在框104处确定车辆10的实际横摆率ωyaw_act与期望横摆率ωyaw_des之间是否存在差异，方法100便行进至框106，在框106处，确定实际横摆率ωyaw_act与期望横摆率ωyaw_des之间的差是否已经超过第一阈值但未超过大于第一阈值的第二阈值。如果所述差已经超过第一阈值但未超过第二阈值，则该方法行进至框108，在框108处，增大差速器锁止离合器52的扭矩，以减小所述差(其可表示不期望的额外横摆的量)。随着实际横摆率ωyaw_act与期望横摆率ωyaw_des之间的差在第一阈值和第二阈值之间增大，锁止离合器52的扭矩可成比例地增大。另外，可使锁止离合器52闭合，以在位于单个车桥上的相对的车轮之间产生扭矩差，从而产生沿不期望的横摆的相反方向并抵消不期望的横摆(即，实际横摆率ωyaw_act与期望横摆率ωyaw_des之间的差)的横摆。
如果在框106处确定实际横摆率ωyaw_act与期望横摆率ωyaw_des之间的差未超过第一阈值，同时未超过第二阈值，则该方法100行进至框110处，在框110处，确定所述差是否已经超过第二阈值。如果所述差未超过第二阈值，则该方法在框112处结束。如果所述差已经超过第二阈值，则该方法行进至框114，在框114处，增大摩擦制动器38中的至少一个的扭矩，以减小所述差(其可表示不期望的额外横摆的量)。当实际横摆率ωyaw_act与期望横摆率ωyaw_des之间的差进一步地增大到第二阈值以上时，摩擦制动器38的扭矩可成比例地增大。另外，施加到摩擦制动器38的扭矩可在位于单个车桥上的相对的车轮之间产生扭矩差，从而产生沿不期望的横摆的相反方向并抵消不期望的横摆(即，实际横摆率ωyaw_act与期望横摆率ωyaw_des之间的差)的横摆。扭矩差可通过增加一个车轮的制动力(相对于位于相同车桥上的相对的车轮的制动力)而产生。除了使用锁止离合器52和/或摩擦制动器38来抵消车辆10的不期望的横摆以外，方法100可被配置为使车辆的总的横摆率朝着期望横摆率ωyaw_des移动。
该方法还可包括：在框116处，一旦实际横摆率ωyaw_act与期望横摆率ωyaw_des之间的差已经超过第二阈值，便减小锁止离合器52的扭矩。这可包括：使锁止离合器52在框108中所产生的扭矩减小至零，或者使锁止离合器52在框108中所产生的扭矩随着摩擦制动器38在框114中的扭矩增大而成比例地减小。
在期望横摆率ωyaw_des为零或接近零的情况下，方法100可被配置为增大锁止离合器52的扭矩，以抵消处于第一阈值和第二阈值之间的车辆10的横摆率，并增大摩擦制动器38的扭矩，以抵消在第二阈值以上的车辆的横摆率。不存在方向盘输入可表示期望横摆率ωyaw_des为零。在期望横摆率ωyaw_des为零或接近零并且使用锁止离合器52和/或摩擦制动器38来抵消车辆10的横摆率的情况下，方法100可被配置为使车辆的总的横摆率趋向零。
说明书中使用的词语为描述性词语而非限制性词语，并且应理解的是，在不脱离本公开的精神和范围的情况下可做出各种改变。如前所述，可将各种实施例的特征组合以形成可能没有明确描述或示出的进一步的实施例。尽管各种实施例可能被描述为在一个或更多个期望特性方面提供优点或者优于其它实施例或现有技术实施方式，但是本领域普通技术人员应该认识到，根据具体应用和实施方式，一个或更多个特征或特性可被折衷，以实现期望的总体***属性。因此，被描述为在一个或更多个特性方面不如其它实施例或现有技术实施方式合意的实施例并不在本公开的范围之外，并可被期望用于特定应用。

Claims (11)

1.一种车辆，包括：
摩擦制动器；
车桥，具有包括可变扭矩容量式锁止离合器的电子限滑差速器；以及
控制器，被配置为：
响应于期望横摆率和实际横摆率之间的差超过第一阈值，增大锁止离合器扭矩以减小所述差，以及
响应于所述差超过大于第一阈值的第二阈值，增大摩擦制动器扭矩以减小所述差。
2.如权利要求1所述的车辆，其中，所述期望横摆率是基于方向盘角度的。
3.如权利要求2所述的车辆，其中，所述期望横摆率进一步是基于车辆速度的。
4.如权利要求3所述的车辆，其中，所述差是基于外部横向力的。
5.如权利要求4所述的车辆，其中，所述外部横向力是基于估计的侧风的。
6.如权利要求5所述的车辆，其中，所述估计的侧风是基于由所述控制器接收的被传输的天气数据的。
7.如权利要求4所述的车辆，其中，所述外部横向力是基于来自路面的输入的。
8.如权利要求1所述的车辆，其中，所述差是基于测量的横摆率和所述期望横摆率的。
9.如权利要求1所述的车辆，其中，所述控制器进一步被配置为：响应于所述差超过第二阈值，减小锁止离合器扭矩。
10.一种车辆控制器，包括：
输入信道，被配置为接收指示横摆率的信号；
输出信道，被配置为提供命令以调节摩擦制动器扭矩和差速器锁止离合器扭矩，从而抵消横摆率；以及
控制逻辑，被配置为：
响应于期望横摆率和实际横摆率之间的差超过第一阈值，增大锁止离合器扭矩，以及
响应于所述差超过大于第一阈值的第二阈值，增大摩擦制动器扭矩。
11.一种车辆，包括：
方向盘；
摩擦制动器；
车桥，具有包括可变扭矩容量式锁止离合器的电子限滑差速器；以及
控制器，被配置为：响应于在不存在方向盘输入的情况下的横摆率，在所述横摆率超过第一阈值时，增大锁止离合器扭矩以抵消所述横摆率，并且在所述横摆率超过大于第一阈值的第二阈值时，增大摩擦制动器扭矩以抵消所述横摆率。
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