基于四轮驱动汽车力矩分配控制系统的利记博彩app
【专利摘要】本发明公开了一种基于四轮驱动汽车的力矩分配控制系统，其包括ECU、车轮转速传感器、方向盘转角传感器、车身速度传感器、液压控制式制动器、横摆角速度传感器、轴间电控限滑差速器，其中：车轮转速传感器、车身速度传感器、横摆角速度传感器、方向盘转角传感器均与ECU的输入端连接，轴间电控限滑差速器和液压控制式制动器均与ECU输出端连接。本发明对汽车施加力矩分配综合控制和施加轴间扭矩分配控制之后，车辆表现出良好的动力性能和操纵稳定性能，因而在改善汽车的牵引通过性、方向稳定性或转向操纵性中应用时具有较好的实用性。
【专利说明】
基于四轮驱动汽车力矩分配控制系统
技术领域
[0001] 本发明属于四轮驱动汽车操纵稳定性控制领域，具体涉及一种基于四轮驱动汽车 转向工况下的轴间驱动力矩控制和车轮制动力矩控制的综合性力矩分配控制系统。
【背景技术】
[0002] 随着汽车技术的发展，人们对汽车动力性、操纵稳定性和安全性等各种性能的要 求越来越高。四轮驱动技术由于能充分利用车轮的附着力，获得尽可能大的驱动力，因此越 来越多的高档轿车和运动型汽车都开始应用这项技术。
[0003] 四轮驱动汽车转向时，轴间扭矩分配控制技术是四轮驱动汽车的关键技术，通过 控制前后轴间和左右轮间的扭矩分配以实现驱动车轮的最佳牵引性能，使车辆充分利用地 面附着力，从而使汽车在行驶中适应不断变化的行驶状态和路面情况，把驱动力矩合理地 分配给各驱动轮，充分发挥各轮胎的驱动力，使被控制的车轮获得较大的纵向和侧向附着 力，但是必须要保证扭矩再分配后各驱动轮路面附着条件良好。以达到改善汽车的牵引通 过性、方向稳定性和转向操纵性的目的。
[0004] 例如，当汽车表征为不足转向时，牵引力控制系统会将前轴的驱动力矩更多的分 配给外前轮来抑制不足转向，此时外前轮的驱动力变大。若突破路面附着极限，将会出现滑 转现象，则外前轮的侧向力将会急剧下降，显然这对于转向中的汽车来说是极为不安全的 工况。可见，无论是差动制动控制还是牵引力控制都有缺陷。目前来看，在转向工况下汽车 的操纵稳定性和动力性处于一种鱼与熊掌不可兼得关系下，所以，为了兼顾汽车的动力性 和操纵稳定性，对轴间驱动力矩分配控制和车轮制动力矩分配控制的综合性研究是很有必 要的。
[0005] 本发明提出了一种轴间驱动力矩控制和车轮制动力矩控制的综合性力矩分配控 制系统，以四轮驱动汽车为研究对象，将电子控制系统与传统机械控制系统相结合。根据当 前车辆行驶工况，通过各传感器采集的信息输入到ECU，利用其内部存储的控制程序，对传 感器采集的各种信号进行分析、判断、计算和处理，产生信号控制电控限滑差速器和液压控 制式制动器的执行系统的动作，主动进行前后驱动轴间驱动力矩的调配和改变相应车轮的 制动压力，将前后轴转速差和车辆横摆角速度控制在理想范围内，来保证汽车转向时的安 全性和稳定性。
【发明内容】
[0006] 本发明所要解决的技术问题是：提供一种基于四轮驱动汽车的力矩分配控制系 统，以便将前后轴转速差和车辆横摆角速度控制在理想范围内，来保证汽车转向时的安全 性和稳定性。
[0007] 本发明解决其技术问题采用以下的技术方案：
[0008] 本发明提供的基于四轮驱动汽车的力矩分配控制系统，包括ECU、车轮转速传感 器、方向盘转角传感器、车身速度传感器、液压控制式制动器、横摆角速度传感器、轴间电控 限滑差速器，其中：车轮转速传感器、车身速度传感器、横摆角速度传感器、方向盘转角传感 器均与ECU的输入端连接，轴间电控限滑差速器和液压控制式制动器均与ECU输出端连接。
[0009] 该基于四轮驱动汽车的力矩分配控制系统还设有液压控制式制动器，在汽车转向 时当ECU判断为实际横摆角速度与理想横摆角速度之间的差值超过上下门限值的非稳定状 态，需要对指定车轮进行制动以产生附加横摆力矩将横摆角速度控制在稳定范围。
[0010] 所述的液压控制式制动器，采用盘式制动器，装在各个车轮轮毂处。
[0011] 所述的车轮转速传感器，采用电磁感应式车轮转速传感器，装在各个车轮轮毂上， 用于计算前后轴实际转速差和监测车轮转速信号。
[0012] 所述的方向盘转角传感器，采用数字式方向盘转角传感器，装在方向盘下方的方 向柱内，用于采集汽车转向时方向盘转角信号；当ECU判定出汽车转向时需要对液压控制式 制动器施加附加横摆力矩时，决策出该附加力矩施加的车轮位置。
[0013] 所述的车身速度传感器，采用磁电式车速成传感器，装在变速器壳体内，用于采集 车辆质心纵向速度，计算汽车转向时前后轴理想转速差和极限横摆角速度，以及用于监测 车身质心纵向速度信号。
[0014] 所述的横摆角速度传感器，装在扶手箱下面，用于测量车身实际横摆角速度，具体 是用于计算汽车转向时实际横摆角速度与理想横摆角速度之间的差值，以及用于监测车身 横摆角速度信号;利用ECU内存储的程序进行相应的控制。
[0015] 所述的轴间电控限滑差速器，采用由行星齿轮差速器和电控离合器两部分组成的 主动电控式轴间差速器，装在前后驱动桥之间；在转向时当ECU判断为有车轮过度滑转时， 用于产生摩擦力矩以对前后轴的驱动力矩进行再分配。
[0016] 本发明提供的上述的基于四轮驱动汽车的力矩分配控制系统，其用途是:在改善 汽车的牵引通过性、方向稳定性或转向操纵性中的应用。
[0017] 该基于四轮驱动汽车的力矩分配控制系统应用时，其在车辆转向过程中，通过各 车轮的转速传感器及其它传感器将采集到的包括车轮转速行驶状态信息传递给装在发动 机附近的ECU，经ECU对传感器采集的各种信号进行分析、判断、计算和处理后，发出指令控 制电控限滑差速器和液压控制式制动器的执行系统的动作，以达到控制作用来保证车辆转 向安全性和操纵稳定性。
[0018] 本发明与现有技术相比具有以下的主要优点：
[0019] 转向工况下，传统四轮驱动汽车除了差动制动控制外，还用到了牵引力控制系统， 通过控制扭矩分配装置调整轮间的驱动力矩或者轴间的驱动力矩，产生附加横摆力矩来调 整汽车的转向特性，但是必须要保证驱动力矩再分配后各驱动轮路面附着状态良好。例如， 当汽车表征为不足转向时，牵引力控制系统可以将左前轮的驱动力矩更多的分配给右前轮 来抑制不足转向，此时右前轮的驱动力变大，若突破路面附着极限，将会出现滑转现象，则 右前轮的侧向力将会急剧下降，显然这对于转向中的汽车来说是极为不安全的工况。可见， 无论是差动制动控制还是牵引力控制都有缺陷。目前来看，转向工况下无法同时保证汽车 的操纵稳定性和动力性。为了实现这一点，本发明提出了一种四轮驱动汽车力矩分配控制 系统。
[0020] 本发明分析了目前车辆转向时的所采用的控制策略的缺陷，针对以往转向工况下 单一的进行制动力矩控制或者扭矩分配控制来调整汽车的转向特性，制定驱动力分配与制 动力分配的综合控制策略，并对制定的控制策略提出性能要求以提高转向工况下的操纵稳 定性能和动力性能。具体的分析了轴间扭矩分配及制动力矩分配的控制原理，确定基于前 后轴转速差的轴间扭矩分配控制策略，提高转向时车辆的动力性能，并分析了轴间扭矩分 配对车辆转向特性的影响。确定了制动力矩分配控制策略，提高转向时车辆的操纵稳定性。 综合各种控制算法的优缺点，为轴间扭矩分配控制策略选择PID控制，为制动力矩分配控制 策略选择增量式ro控制，最终完成对力矩分配综合控制策略的建模。相关仿真对比数据请 参考说明书附图模块中各数据曲线图。
[0021] 本发明分别从单移线工况和角阶跃工况下，提供了无控制系统、轴间扭矩分配控 制系统和本发明的力矩分配综合控制系统三种条件下的转向仿真分析数据，由表1和表2所 列的对比数据可知本发明的优势之处。
[0022] 由表1可知：只进行轴间扭矩分配控制与没有控制时候的仿真结果进行对比分析： 可以看到车辆在转向过程中的车速更加稳定，驱动轮的滑转率峰值由也基本保持在〇. 1以 下，车辆的动力性得到显著的改善。在转向过程中，扭矩大多数时间是向前轴转移，使车辆 的过多转向得到一定的抑制，结果是车辆在方向盘右转的过程中横摆角速度的绝对值的最 大值由未经控制时的〇. 38rad/s降低到0.32rad/s;但是在转向过程快结束时，轴间扭矩分 配装置开始向后轴转移扭矩，增大了车辆的过多转向趋势，导致的直接结果为汽车最终的 跑偏程度相比较无控制的情况略微偏大，由-12.5m增至-20m;横摆角由-0.2以(1增至-0.28rad。此外，驱动轮的过度滑转现象得到改善，使得方向盘右转时的质心侧偏角峰值由 0 · 41rad 降低到 0 · 25rad。
[0023] 力矩分配综合控制与只进行轴间扭矩分配控制条件下的仿真结果进行对比分析： 车辆行驶速度在转向过程中依然能保持稳定，波动幅度非常小；车辆的质心侧偏角变化幅 度小，方向盘右转时峰值由〇 . 25rad降至0.034rad，符合单移线工况下的变化趋势;横摆角 速度极值有所减小，方向盘右转时峰值由〇. 32rad/s降至0.22rad/s，变化趋势较好的跟随 理想横摆角速度;汽车最终的跑偏程度相比较明显偏小，由_20m减小至8.6m;车辆横摆角在 转向结束后归零，车辆行驶轨迹满足驾驶员的操作意图。车辆在单移线转向工况下表现出 良好的动力性能和操纵稳定性能。
[0024] 综上所述，由表1所列的对比数据可知：在施加轴间扭矩分配控制之后，车辆转向 时的动力性能有所改善，但是操纵稳定性能没有得到明显的提升，而施加力矩分配综合控 制时车辆表现出良好的动力性能和操纵稳定性能。
[0025] 由表2可知：只进行轴间扭矩分配控制与没有控制时候的仿真结果进行对比分析： 各车轮的滑转率稳定在很小的范围内峰值由〇 . 75减小至0.4,质心侧偏角峰值由0.0 Olrad 增至0.003rad，横摆角由0.11^(1增至0.42以(1，横摆角速度峰值由0.025^(1/8增至 0.1 lrad/s。由于滑转率较低，质心侧偏角、横摆角、横摆角速度峰值等都有所提高，车辆前 轴的车轮相对工作状态有所改善，侧向附着力也随之提高，转向性能增强。整车纵向速度由 无控制情况下的45km/h增至60km/h，轴间扭矩分配控制时纵向位移由3. lm增至16.5m，明显 提高了车辆动力性。
[0026] 力矩分配综合控制与只进行轴间扭矩分配控制条件下的仿真结果进行对比分析： 纵向位移由16.5m增至19.5m，质心侧偏角峰值变化不大，横摆角由0.42rad增至0.48rad，横 摆角速度峰值由〇. 1 lrad/s增至0.14rad/s，且符合理想变化趋势。由于制动力矩分配装置 对左后轮进行了制动，导致左后轮的轮速和滑转率在制动过程中有所下降。
[0027] 综上所述，由表2所列的对比数据可知：在施加轴间扭矩分配控制之后，车辆转向 时的动力性和操纵稳定性能有一定改善，但是没有得到明显的提升，而施加力矩分配综合 控制时车辆表现出良好的动力性能和操纵稳定性能。
【附图说明】
[0028] 图1是本发明系统的整体分布结构示意图；
[0029]图2是力矩分配控制系统的控制流程图；
[0030]图3是轴间力矩分配策略图。
[0031 ]图4是轴间扭矩分配控制器模型图。
[0032]图5是轴间分配扭矩限值模块图。
[0033]图6是制动力矩分配控制策略图。
[0034]图7是制动力矩分配控制器模型图。
[0035]图8-15是无控制情况下阶跃转向仿真分析曲线图。
[0036]图8是车速-实际仿真时间关系曲线图。
[0037]图9是各车轮转速-实际仿真时间关系曲线图。
[0038]图10是实际、理想前后轴转速差-实际仿真时间关系曲线图。
[0039]图11是各车轮滑转率-实际仿真时间关系曲线图。
[0040]图12是纵向位移-横向位移关系曲线图。
[0041]图13是质心侧偏角-实际仿真时间关系曲线图。
[0042]图14是车身横摆角-实际仿真时间关系曲线图。
[0043]图15是车身横摆角速度-实际仿真时间关系曲线图。
[0044]图16-23是力矩分配综合控制策略下阶跃转向仿真分析曲线图。
[0045] 图16是车速-实际仿真时间关系曲线图。
[0046] 图17是各车轮转速-实际仿真时间关系曲线图。
[0047]图18是实际、理想前后轴转速差-实际仿真时间关系曲线图。
[0048]图19是各车轮滑转率-实际仿真时间关系曲线图。
[0049]图20是纵向位移-横向位移关系曲线图。
[0050] 图21是质心侧偏角-实际仿真时间关系曲线图。
[0051] 图22是车身横摆角-实际仿真时间关系曲线图。
[0052]图23是车身横摆角速度-实际仿真时间关系曲线图。
[0053]图中：1. E⑶，2 .车轮转速传感器，3.方向盘转角传感器，4.车身速度传感器，5.液 压控制式制动器，6.横摆角速度传感器，7.轴间电控限滑差速器。
【具体实施方式】
[0054]本发明提供的是一种基于四轮驱动汽车转向工况下的轴间驱动力矩控制和车轮 制动力矩控制的综合性力矩分配控制系统。它可以根据车辆转向时，通过传感器对应采集 各车轮转速、车身质心纵向速度、横摆角速度和方向盘转角信号等信息，并传递给ECU利用 其内部存储的程序自动计算前后轴实际、理想转速差和极限、理想横摆角速度，对传感器采 集的各种信号进行分析、判断、计算和处理，产生信号控制电控限滑差速器和液压控制式制 动器的执行系统的动作，以保证车辆转向过程中的安全性和稳定性。
[0055] 下面结合实施例及附图对本发明作进一步说明，但不限定本发明。
[0056] 本发明提供的基于四轮驱动汽车的力矩分配控制系统，如结构如图1-图7所示，包 括ECU 1、车轮转速传感器2、方向盘转角传感器3、车身速度传感器4、液压控制式制动器5、 横摆角速度传感器6、轴间电控限滑差速器7。其中，车轮转速传感器、车身速度传感器、横摆 角速度传感器、方向盘转角传感器均与ECU的输入端连接，轴间电控限滑差速器和液压控制 式制动器均与ECU输出端连接。
[0057] 所述的EQJ l(Electronic Control Unit)，装在发动机附近，其是电子控制单元， 又称"行车电脑"、"车载电脑"等，用于对传感器采集的各种信号进行分析、判断、计算和处 理，产生信号控制轴间电控限滑差速器和液压控制式制动器的执行系统的动作，以达到控 制作用来保证车辆转向安全性和操纵稳定性。
[0058]所述的车轮转速传感器2,装在各个车轮轮毂上，用于监测车轮转速信号，可以采 用电磁感应式车轮转速传感器。
[0059] 所述的方向盘转角传感器3,装在方向盘下方的方向柱内，用于监测转向角信号， 可以采用数字式方向盘转角传感器。
[0060] 所述的车身速度传感器4,装在变速器壳体内，用于监测车身质心纵向速度信号， 可以采用磁电式车速成传感器。
[0061] 所述的横摆角速度传感器6,装在扶手箱下面，用于监测车身横摆角速度信号，可 以采用日本日产公司旗下的横摆角速度传感器。
[0062] 所述的轴间电控限滑差速器7,装在前后驱动桥之间，用于对前后驱动桥之间的驱 动力矩进行再分配，可以采用由行星齿轮差速器和电控离合器两部分组成的主动电控式轴 间差速器。
[0063] 本发明还包括液压控制式制动器5,采用盘式制动器，用于在工作需要时对外前轮 或者内后轮进行制动以产生一个附加横摆力矩来保证车辆转向稳定性。该液压控制式制动 器装在各个车轮轮毂处。
[0064] 本发明提供的基于四轮驱动汽车的力矩分配控制系统，其工作过程如下：
[0065] 1.轴间电控限滑差速器的执行系统的具体工作过程：
[0066] 目前对于车轮滑转状态的监测方法之一是通过比较左右车轮间或前后差速器壳 体间的转速差来判断车轮的滑转现象，相应的控制对象为转速差的范围。设定前轴差速器 壳体的回转速度为前轴转速，后轴差速器壳体的回转速度为后轴转速。当车辆在良好的路 面直行时，若前后车轮均无滑转现象，则前后轴的转速差为0。但是，在转向工况下，传感器 传回的前后轴转速差信号中，不仅包括了由于车轮滑转导致的转速差，也包含了前后车轮 转弯半径不同而出现的转速差。此时，若以前后轴转速差为0作为目标的话，则前后驱动轴 之间会出现干涉，不可避免的会对转向过程产生影响。为此，提出一种转向工况下的理想前 后轴转速差作为控制目标。
[0067]
[0068]
[0069] 式中:WU表示前轴转速，Wd表示后轴转速，Wfl表示左前轮转速;Wfr表示右前轮转速； Wrl表示左后轮转速;Wrr表示右后轮转速。
[0070] 安装在四个车轮处的轮速传感器和车身传感器分别将监测的车轮转速和车身质 心纵向速度等信号传递给ECU，利用其内部存储的控制程序，对传感器采集的各种信号进行 分析、判断、计算和处理。其中实际前后轴转速差计算公式如下：
[0071] Δ wm= | wu-wd
[0072] 式中：Δ Wm表示实际前后轴转速差。
[0073] 本发明考虑前后驱动轴之间的扭矩分配，为此建立线性二自由模型，该模型仅保 留车辆绕Z轴的横摆运动以及在y方向上的侧向运动，即认为车厢只进行平行于水平面的运 动。忽略载荷在轴间及轮间的转移而导致的轮胎性能变化以及轮胎的产生的回正力矩的的 作用，将汽车简化为一个两轮摩托车模型。转向工况下线性二自由度汽车模型的运动方程 如下所示：
[0074]
[0075] 当汽车行驶速度保持不变时，车辆进入稳定状态后将做匀速圆周运动，即 = 0，冷=0。代入上式得稳态转向灵敏度为：
[0076]
[0077] 其中:K表示汽车的稳定性因素，其表达式为
[0078]
[0079] 式中：1^、1?分别表示汽车的前后轮的侧偏刚度，β表示质心侧偏角，u表示车辆质心 的纵向速度;lf、lr分别表示质心到前后轴的距离;Woz为传感器监测到的实际横摆角速度而 表示汽车的前轮转角；Iz表示汽车绕Z轴的转动惯量;L表示轴距。
[0080] 由上式可得汽车转向半径表达式为：
[0081]
[0082] 式中：R表示汽车转向半径;K表示汽车的稳定性因素;u表示车辆质心的纵向速度； L表示轴距;3￡表示汽车的前轮转角。
[0083] 假设转向过程中前后车轮均未出现滑转现象，对线性二自由度模型进行数学分析 可知：
[0084]
[0085] 式中：Rf、Rr分别为前后轴的转弯半径;R表示汽车转向半径；lf、lr分别表示质心到 前后轴的距离;β表示质心侧偏角。
[0086] 因此理想前后轴转速差计算公式如下：
[0087]
[0088] 式中：Vf、Vr及υ分别表示前后轮以及汽车质心的实际速度;Rf、R r分别为前后轴的 转弯半径;rwf、rwr分别表示前后轮的滚动半径;R表示车辆的转弯半径。
[0089] 由以上公式可知，只要知道车辆的转弯半径R和质心侧偏角β即可求出汽车转向时 前后轴的理想转速差。本发明中R可由上述公式计算出来，而β可由整车模型中直接读取。
[0090] 在角阶跃转向工况中，设定车辆在良好的路面起步加速，其前后轴的扭矩分配比 固定为0.36:0.64,为了避免加速过程中换挡对仿真结果产生不必要的影响，设定车辆以1 档起步，在仿真时间Is之后，油门开度达到20°，并保持不变。仿真开始3s后，驾驶员向转向 盘输入一个〇°到120°的阶跃信号，阶跃时间为ls，随后保持方向盘转角不变。油门开度信号 和方向盘呢输入信号如图所示。设定仿真时间为8s。路面行驶条件为:在0~2s时，前后轮的 附着系数均为0.6，在2s到8s时，前轮附着系数为0.1，后轮附着系数为0.6。
[0091] 利用初始设置及通过传感器监测得到的参数代入以上公式计算出实际、理想前后 轴转速差。
[0092] 该控制系统选择位置式PID控制，控制器的输入为：
[0093] e = Δ wideai- A wm
[0094] 式中：e表示控制器的输入；Λ Wideal表示理想前后轴转速差；Δ Wm表示实际前后轴 转速差。
[0095] 输出量为轴间电控限滑差速器中电机的电流大小，控制方程为：
[0096]
[0097] 式中：匕表示比例系数，ki表示积分系数，kd表示微分系数，e表示控制器的输入；i (t)表示轴间电控限滑差速器中电机的电流大小。
[0098] 轴间扭矩分配的控制逻辑较为简单，当前轴转速与后轴转速的差值大于理想的前 后轴转速差时，判定前轴出现过度滑转，此时控制执行器将更多的扭矩输送到后轴。反之， 则判定后轴出现过度滑转，此时控制执行器将更大的扭矩输送到前轴。
[0099] 若车辆前后轴转速差值较大，则计算出的轴间转移扭矩会超过所能转移的扭矩的 最大值，因此，建立了轴间转移扭矩的限值模块，如图4所示，保证前后轴扭矩输入保持正 常。
[0100] 2.液压控制式制动器的执行系统的具体工作过程：
[0101]安装在扶手箱下面横摆角速度传感器将监测到的车身横摆角速度、安装在方向盘 下方的方向柱内的方向盘转角传感器将监测到的转向角和安装在变速器壳体内的车身速 度传感器将监测到车身质心纵向速度等信号传递给ECU，利用其内部存储的控制程序，对传 感器采集的各种信号进行分析、判断、计算和处理。其中稳态横摆角速度计算公式如下：
[0102]
[0103] 式中:Wc>z)s表示稳态横摆角速度;u表示车辆质心的纵向速度;L表示轴距;K表示汽 车的稳定性因素;δ?表示汽车的前轮转角。
[0104] 车辆在转向过程中的极限横摆角速度为：
[0105]
[0106] 式中:Wciz)max表示极限横摆角速度;ymax表示地面最大附着系数;g表示重力加速度； u表示车辆质心的纵向速度。
[0107] 汽车在转向工况下时的理想横摆角速度：
[01 08] Wideal - Π??π{ |w〇z)s| , | Woz )max | } S ? gll (Woz ) s )
[0109] 式中:Wid(3ai表示理想横摆角速度;W〇z) s表示稳态横摆角速度;W〇z)max表示极限横摆 角速度。
[0110] 定义横摆角速度的偏差为：
[0111]
[0112]当h>0时，车辆为过多转向，当h〈0时，车辆为不足转向。
[0113]式中：《。2为传感器监测到的实际横摆角速度，wldeal为计算出来的理想横摆角速 度。
[0114] 对于PD控制器，有：
[0115] Mb(k) =kPh(k)+kd[h(k)-h(k-l)]
[0116]式中，Mb (k)表不系统的第k次米样输出值，h (k)表不系统的第k次米样输入值，kP表 示比例系数，kd表示微分系数。
[0117] 由上式可知：
[0118] Mb(k~l) =kPh(k-l )+kd[h(k-l )-h(k~2)]
[0119] 产生的附加横摆力矩为：
[0120] Δ Mb(k) =Mb(k)-Mb(k_l) = kP Δ h(k)+kd[ Ah(k)-Ah(k_l)]，
[0121] 式中：Ah(k)=h(k)-h(k_l)。AMb表示制动力矩的增量，h表示横摆角速度的偏 差。
[0122] 控制器首先接收整车传回的信息，计算出实际横摆角速度与理想横摆角速度的 值，并在理想横摆角速度上增加上下门限。若实际横摆角速度处于门限值内时，则认为车辆 还保持在稳定状态。若实际横摆加速度打破门限，则判定车辆处于非稳定状态，此时增量式 ro算法将根据输入偏差量计算出所需的附加横摆力矩大小的增量，同时通过转向盘转角信 号和输入偏差信号判断此时的车辆转向特性，决策出需要制动的车轮位置。接着通过制动 器与制动管路模型换算出需要的制动压力，并将此变量送给制动器模型。
[0123] 通过比较图8-15无控制情况下角阶跃转向仿真分析各曲线图和图16-23是力矩分 配综合控制策略下角阶跃转向仿真分析各曲线图可知。
[0124] 前轮进入低附着路面后，迅速出现滑转现象，此时轮速传感器检测到前后轴的转 速差偏离理想值，轴间扭矩分配装置开始工作，动态的分配前后轴的扭矩，前后轴转速差很 快恢复至理想状态，各轮的滑移率也稳定在很小的范围内。
[0125] 由于各车轮的滑转率较低，车辆在转向时侧向力比较充足，且在转向过程中，轴间 扭矩分配装置总是往后轴分配较多的扭矩，抑制了车辆的不足转向。
[0126] 车辆在转向过程中初期的不足转向程度超过控制范围，制动力矩分配装置开始对 内后轮制动，产生了附加横摆力矩抑制了车辆的不足转向趋势。
[0127] 由于制动力矩分配装置对内后轮进行了制动，导致内后轮的轮速和滑转率在制动 过程中有所下降，提高了车辆转向时的安全性和稳定性。
[0128] 对于仿真分析曲线图可知，整车纵向速度由无控制情况下的45km/h增至58km/h; 纵向位移由3.4111增至19.5111;质心侧偏角峰值由0.005瓜(1增至0.025抑(1;横摆角由0.11瓜(1 增至0.48rad;横摆角速度峰值由0.025rad/s增至0.14rad/s。
[0129] 应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换， 而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
[0130] 表1单移线转向工况一仿真分析数据
[0131]
[0132] 表2角阶跃转向工况一仿真分析数据
[0133]
【主权项】
1. 一种基于四轮驱动汽车的力矩分配控制系统，其特征是包括ECU、车轮转速传感器、 方向盘转角传感器、车身速度传感器、液压控制式制动器、横摆角速度传感器、轴间电控限 滑差速器，其中：车轮转速传感器、车身速度传感器、横摆角速度传感器、方向盘转角传感器 均与ECU的输入端连接，轴间电控限滑差速器和液压控制式制动器均与ECU输出端连接。2. 根据权利要求1所述的基于四轮驱动汽车的力矩分配控制系统，其特征在于该系统 还设有液压控制式制动器，在汽车转向时当ECU判断为实际横摆角速度与理想横摆角速度 之间的差值超过上下门限值的非稳定状态，需要对制定车轮进行制动以产生附加横摆力矩 将横摆角速度控制在稳定范围。3. 根据权利要求2所述的基于四轮驱动汽车的力矩分配控制系统，其特征在于所述的 液压控制式制动器，采用盘式制动器，装在各个车轮轮毂处。4. 根据权利要求1所述的基于四轮驱动汽车的力矩分配控制系统，其特征在于所述的 车轮转速传感器，采用电磁感应式车轮转速传感器，装在各个车轮轮毂上，用于计算前后轴 实际转速差和监测车轮转速信号。5. 根据权利要求1所述的基于四轮驱动汽车的力矩分配控制系统，其特征在于所述的 方向盘转角传感器，采用数字式方向盘转角传感器，装在方向盘下方的方向柱内，用于采集 汽车转向时方向盘转角信号；当ECU判定出汽车转向时需要对液压控制式制动器施加附加 横摆力矩时，决策出该附加力矩施加的车轮位置。6. 根据权利要求1所述的基于四轮驱动汽车的力矩分配控制系统，其特征在于所述的 车身速度传感器，采用磁电式车速成传感器，装在变速器壳体内，用于采集车辆质心纵向速 度，计算汽车转向时前后轴理想转速差和极限横摆角速度，以及用于监测车身质心纵向速 度信号。7. 根据权利要求1所述的基于四轮驱动汽车的力矩分配控制系统，其特征在于所述的 横摆角速度传感器，装在扶手箱下面，用于测量车身实际横摆角速度，具体是用于计算汽车 转向时实际横摆角速度与理想横摆角速度之间的差值，以及用于监测车身横摆角速度信 号;利用ECU内存储的程序进行相应的控制。8. 根据权利要求1所述的基于四轮驱动汽车的力矩分配控制系统，其特征在于所述的 轴间电控限滑差速器，采用由行星齿轮差速器和电控离合器两部分组成的主动电控式轴间 差速器，装在前后驱动桥之间；在转向时当ECU判断为有车轮过度滑转时，用于产生摩擦力 矩以对前后轴的驱动力矩进行再分配。9. 根据权利要求1至8中任一所述基于四轮驱动汽车的力矩分配控制系统的用途，其特 征是该系统在改善汽车的牵引通过性、方向稳定性或转向操纵性中的应用。10. 根据权利要求9所述的用途，其特征是在车辆转向过程中，通过各车轮的转速传感 器及其它传感器将采集到的包括车轮转速行驶状态信息传递给装在发动机附近的ECU，经 ECU对传感器采集的各种信号进行分析、判断、计算和处理后，发出指令控制电控限滑差速 器和液压控制式制动器的执行系统的动作，以达到控制作用来保证车辆转向安全性和操纵 稳定性。
【文档编号】B60W40/114GK105857304SQ201610345190
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年5月23日
【发明人】邓亚东, 舒绍文, 苏楚奇, 管灵
【申请人】武汉理工大学