一种电子限滑差速装置及其控制方法与流程

本发明属于汽车技术领域，具体讲是一种电子限滑差速装置及其控制方法。

背景技术：

汽车转弯或在不平路面上行驶会使两侧车轮移过不同的距离，另外轮胎制造尺寸误差、磨损程度不同、承受载荷不同或充气压力不等也会使各个车轮的实际滚动半径不相等，如果两侧驱动车轮刚性连接，两侧车轮转速相等，那么车轮必然会与路面发生相对滑动，这不仅会加速轮胎的磨损，增加汽车的动力消耗，而且可能导致汽车转向性能和制动性能的恶化。差速器的作用是当汽车转弯行驶或在不平路面上行驶时，使左右驱动车轮以不同的角速度滚动，以保证两侧驱动车轮相对地面作近似纯滚动运动。

差速器作为汽车传动系统中必不可少的一部分，使左右驱动车轮能够以不同角速度转动，但同时也存在着弊端。目前广泛使用的对称式锥齿轮差速器，无论左右驱动车轮转速是否相等，其总是将转矩平均分配给两侧车轮。这种转矩平均分配特性可以满足汽车在良好路面上正常行驶，但当汽车遇到分离路面时，即一侧车轮在低附着系数路面上另一侧车轮在高附着系数路面上时，因为车轮与低附着系数路面之间附着力较小，路面只能对车轮作用较小的反作用转矩，且因差速器转矩平均分配特性，此时即使增大发动机的输出转矩，高附着系数路面上的车轮也只能分配到与较小反作用转矩大小近似相等的转矩，致使汽车的总驱动力减小甚至无法通过，另外，当汽车在越野路况下一侧驱动车轮悬空或垂直载荷减小时，或者当汽车高速转弯因离心力的作用而使内侧车轮的附着力下降时，差速器的转矩平均分配特性同样会影响车辆动力性和通过性。

在越野汽车上主要通过差速锁解决上述问题，即锁止差速器，使两侧驱动车轮刚性连接；而在城市suv和性能轿车上主要通过限滑差速器(lsd)，将两侧驱动车轮的转速差值限制在一定范围内，以保证车辆的动力性、通过性和操纵性。现在作为车身稳定系统(esp)的一种扩展功能的电子差速锁在汽车上得到越来越广泛的应用，电子差速锁通过对滑转或悬空的一侧驱动车轮施加一定的制动力，使驱动力有效地作用到另一侧车轮，提高车辆的动力性、通过性和操控性。日产公司的b-lsd电子制动差速锁，在越野路况时，系统将自动感应打滑车轮，并对打滑车轮施加制动，从而将驱动力分配给没有打滑的车轮，提高车辆在低附着系数路面的起步能力和通过能力；大众公司的xds，其主要应用在大马力前驱汽车上，在车辆高速转弯时，对附着力较小的内侧驱动车轮施加制动，避免内侧车轮打滑，提高车辆的动力性和操控性。但电子差速锁需要更大尺寸的刹车盘，以保证车辆的制动性能，且电子差速锁的频繁制动也容易造成制动热衰退现象等，影响车辆的安全性，同时通过制动实现的限滑差速会在一定程度上影响到车辆的动力性。

技术实现要素：

本发明的目的是提出一种电子限滑差速装置及其控制方法，通过控制电磁离合器、辅助电机和制动器限制驱动车轮的滑移率，实现两侧驱动车轮的电子限滑差速，当一侧驱动车轮的滑移率超过设定值(如20％)时，即驱动车轮发生滑转时，与驱动桥半轴连接的辅助电机作为发电机工作，对半轴施加阻力矩，减小车轮的滑移率，并使发动机的驱动力矩有效地作用到另一侧车轮，制动器则在必要时配合辅助电机工作，对车轮施加一定的制动力，此外，如果驱动车轮的滑移率小于等于设定值(如20％)，辅助电机还可以作为电动机工作，并对半轴施加驱动力矩，本发明提高了车辆的动力性、通过性和操控性，同时实现对能量的回收利用，并降低制动系统的负荷。

本发明所采用的技术方案是一种电子限滑差速装置，主要包括：执行机构、检测机构、工作模式选择单元和电子控制单元；

所述执行机构包括辅助电机、电机齿轮、电磁离合器、半轴齿轮、电池和制动器；所述辅助电机通过所述电磁离合器和一对啮合的所述电机齿轮和所述半轴齿轮与驱动桥的半轴连接；所述辅助电机既可以用做发电机又可以用做电动机；所述辅助电机包括第一辅助电机和第二辅助电机；所述第一辅助电机和所述第二辅助电机的结构相同大小相等；所述第一辅助电机用于为驱动桥的左半轴提供阻力矩和驱动力矩；所述第二辅助电机用于为驱动桥的右半轴提供阻力矩和驱动力矩；所述辅助电机应保证，当一侧驱动车轮的滑移率超过设定值时，在多数工况下，所述电子限滑差速装置仅控制该侧所述辅助电机作为发电机工作产生的阻力矩，可以使驱动车轮的滑移率小于等于设定值，并使发动机的驱动力矩有效地作用到另一侧车轮；所述电机齿轮包括第一电机齿轮和第二电机齿轮；所述第一电机齿轮和所述第二电机齿轮的结构相同大小相等；所述电磁离合器包括第一电磁离合器和第二电磁离合器；所述第一电磁离合器和所述第二电磁离合器的结构相同大小相等；所述第一电磁离合器一端与所述第一辅助电机的转轴连接，另一端与所述第一电机齿轮连接；所述第二电磁离合器一端与所述第二辅助电机的转轴连接，另一端与所述第二电机齿轮连接；所述电磁离合器在通电时处于接合状态；所述电磁离合器用于，在所述辅助电机工作时，将所述辅助电机的阻力矩和驱动力矩传递到驱动桥的半轴，在所述辅助电机不工作时，切断所述辅助电机与所述电机齿轮间的动力传输，避免所述辅助电机空转；所述半轴齿轮包括第一半轴齿轮和第二半轴齿轮；所述第一半轴齿轮和所述第二半轴齿轮的结构相同大小相等；所述第一半轴齿轮安装在驱动桥的左半轴上；所述第一半轴齿轮与所述第一电机齿轮啮合；所述第二半轴齿轮安装在驱动桥的右半轴上；所述第二半轴齿轮与所述第二电机齿轮啮合；所述电池用于存储所述辅助电机发出的电能，并为所述辅助电机提供电能；所述制动器包括第一制动器和第二制动器；所述第一制动器和所述第二制动器的结构相同大小相等；所述第一制动器为驱动桥左侧车轮上的制动器；所述第二制动器为驱动桥右侧车轮上的制动器；所述制动器用于在少数工况下，所述电子限滑差速装置仅控制所述辅助电机作为发电机工作产生的阻力矩不能使驱动车轮的滑移率小于等于设定值时，配合所述辅助电机工作，对车轮施加一定的制动力，以减小驱动车轮的滑移率；

所述检测机构包括转速传感器、加速踏板开度传感器、转向盘转角传感器、侧向加速度传感器和横摆角速度传感器；所述转速传感器包括第一转速传感器、第二转速传感器、第三转速传感器和第四转速传感器；所述第一转速传感器、所述第二转速传感器、所述第三转速传感器和所述第四转速传感器分别用于测量左侧前轮、右侧前轮、左侧后轮和右侧后轮的转速，并将转速信息传送到所述电子控制单元；所述加速踏板开度传感器用于测量加速踏板的开度，并将加速踏板开度信息传送到所述电子控制单元；所述转向盘转角传感器安装在转向系统的转向轴上，用于测量转向盘转角的大小和方向，并将转向盘转角信息传送到所述电子控制单元；所述侧向加速度传感器用于测量车辆的侧向加速度，并将侧向加速度信息传送到所述电子控制单元；所述横摆角速度传感器用于测量车辆的横摆角速度，并将横摆角速度信息传送到所述电子控制单元；

所述工作模式选择单元用于供驾驶员选择所述电子限滑差速装置不同的工作模式，并将工作模式信息传送到所述电子控制单元，所述电子控制单元将根据不同的工作模式对所述电子限滑差速装置的控制策略进行调整；所述电子控制单元根据接收到的信息控制所述电磁离合器、所述辅助电机和所述制动器工作，限制驱动车轮的滑移率，进而实现两侧驱动车轮的电子限滑差速。

所述工作模式包括两种模式：节能模式和性能模式；当所述电子限滑差速装置为所述节能模式时，若一侧驱动车轮的滑移率超过设定值(如20％)，所述电子控制单元将控制滑移侧的所述辅助电机作为发电机工作，对半轴施加阻力矩，并在必要时控制滑移侧的所述制动器配合所述辅助电机工作，对车轮施加一定的制动力，以减小驱动车轮的滑移率，并使发动机的驱动力矩有效地作用到另一侧车轮；当所述电子限滑差速装置为所述性能模式时，若一侧驱动车轮的滑移率超过设定值(如20％)，所述电子控制单元将控制滑移侧的所述辅助电机作为发电机工作，并在必要时控制滑移侧的所述制动器配合所述辅助电机工作，减小滑移侧驱动车轮的滑移率，同时，控制非滑移侧的所述辅助电机作为电动机工作，对非滑移侧的半轴施加驱动力矩，以提高车辆的动力性、通过性和操控性；所述滑移侧为该侧驱动车轮的滑移率超过设定值的一侧；所述非滑移侧为该侧驱动车轮的滑移率小于等于设定值的一侧；

所述电子控制单元包括输入模块、运算模块、电磁离合器控制模块、辅助电机控制模块、制动器控制模块和输出模块；所述电子控制单元根据所述工作模式信息、所述转速信息、所述加速踏板开度信息、所述转向盘转角信息、所述侧向加速度信息和所述横摆角速度信息，控制所述电磁离合器、所述辅助电机和所述制动器工作，限制驱动车轮的滑移率，进而实现两侧驱动车轮的电子限滑差速，提高车辆的动力性、通过性和操控性；所述输入模块接收所述工作模式信息、所述转速信息、所述加速踏板开度信息、所述转向盘转角信息、所述侧向加速度信息和所述横摆角速度信息，并将信息传送到所述运算模块；所述运算模块首先根据所述转速信息，计算出当前车速和驱动车轮的滑移率；然后根据所述车速、所述滑移率、所述工作模式信息、所述转速信息、所述加速踏板开度信息、所述转向盘转角信息、所述侧向加速度信息和所述横摆角速度信息，生成判定结果和计算结果，并将所述判定结果和计算结果传送到所述电磁离合器控制模块、所述辅助电机控制模块和所述制动器控制模块；所述电磁离合器控制模块根据所述判定结果和计算结果生成第一电磁离合器控制指令和第二电磁离合器控制指令，并将控制指令传送到所述输出模块；所述辅助电机控制模块根据所述判定结果和计算结果生成第一辅助电机控制指令和第二辅助电机控制指令，并将控制指令传送到所述输出模块；所述制动器控制模块根据所述判定结果和计算结果生成第一制动器控制指令和第二制动器控制指令，并将控制指令传送到所述输出模块；所述输出模块与所述第一电磁离合器、所述第二电磁离合器、所述第一辅助电机、所述第二辅助电机和abs控制单元连接，并将电磁离合器控制指令和辅助电机控制指令传送到目标设备，控制目标设备工作，将制动器控制指令传送到abs控制单元，通过abs控制单元控制所述制动器工作。

一种电子限滑差速装置应用于前驱汽车的控制方法，所述电子限滑差速装置包括两种工作模式：节能模式和性能模式；

所述应用于前驱汽车的控制方法的节能模式包含以下步骤：

步骤101，根据所述滑移率，判断驱动车轮的滑移率是否超过设定值(如20％)；

步骤102，如果驱动车轮的滑移率超过设定值，则判断是否两侧驱动车轮的滑移率均超过设定值；

步骤103，如果两侧驱动车轮的滑移率均超过设定值，则根据所述车速、所述滑移率、所述转速信息、所述加速踏板开度信息，调节节气门开度，减小发动机的输出转矩，从而减小两侧驱动车轮的滑移率；

步骤104，如果仅一侧驱动车轮的滑移率超过设定值，则所述滑移侧的所述电磁离合器接合，驱动桥的半轴驱动所述辅助电机转动；

步骤105，根据所述车速、所述滑移率、所述转速信息、所述加速踏板开度信息，计算目标阻力矩和所述滑移侧的所述辅助电机的第一阻力矩；所述目标阻力矩为所述电子限滑差速装置，在当前工况下，为使驱动车轮的滑移率小于等于设定值，而需要对半轴和车轮施加的阻力矩；所述第一阻力矩为所述辅助电机在当前工况下所能提供的最大阻力矩；

步骤106，判断是否需要所述滑移侧的所述制动器工作，即判断所述目标阻力矩是否大于所述第一阻力矩；

步骤107，如果需要所述滑移侧的所述制动器工作，即所述目标阻力矩大于所述第一阻力矩，此时仅用所述滑移侧的所述辅助电机作为发电机工作产生的阻力矩不能使驱动车轮的滑移率小于等于设定值，则计算所述滑移侧的所述制动器的制动力矩；

步骤108，所述滑移侧的所述制动器制动，同时所述滑移侧的所述辅助电机作为发电机工作，以减小驱动车轮的滑移率，并使发动机的驱动力矩有效地作用到另一侧车轮，此时所述滑移侧的所述辅助电机对半轴施加的阻力矩为所述第一阻力矩；

步骤109，如果不需要所述滑移侧的所述制动器工作，即所述目标阻力矩小于等于所述第一阻力矩，此时仅用所述滑移侧的所述辅助电机作为发电机工作产生的阻力矩可以使驱动车轮的滑移率小于等于设定值，则计算所述滑移侧的所述辅助电机的阻力矩；

步骤110，所述滑移侧的所述辅助电机作为发电机工作，以减小驱动车轮的滑移率，并使发动机的驱动力矩有效地作用到另一侧车轮；

步骤111，如果驱动车轮的滑移率没有超过设定值，则所述电磁离合器分离，切断驱动桥的半轴与所述辅助电机间的动力传输，同时所述制动器释放；

步骤112，所述辅助电机停止工作；

步骤113，判断发动机是否停止工作；

所述应用于前驱汽车的控制方法的性能模式包含以下步骤：

步骤201，根据所述滑移率，判断驱动车轮的滑移率是否超过设定值(如20％)；

步骤202，如果驱动车轮的滑移率超过设定值，则判断是否两侧驱动车轮的滑移率均超过设定值；

步骤203，如果两侧驱动车轮的滑移率均超过设定值，则根据所述车速、所述滑移率、所述转速信息、所述加速踏板开度信息，调节节气门开度，减小发动机的输出转矩，从而减小两侧驱动车轮的滑移率；

步骤204，如果仅一侧驱动车轮的滑移率超过设定值，则根据所述车速、所述滑移率、所述转速信息、所述加速踏板开度信息、所述转向盘转角信息、所述侧向加速度信息和所述横摆角速度信息，计算驾驶员的期望驱动力矩，并生成车辆的实际运动轨迹和驾驶员的期望运动轨迹，再根据上述信息和计算结果，计算所述非滑移侧的所述辅助电机的驱动力矩；所述驱动力矩应满足驾驶员对车辆的动力需求，并使车辆的实际运动轨迹与驾驶员的期望运动轨迹之间的偏差最小；

步骤205，所述非滑移侧的所述辅助电机作为电动机工作，对所述非滑移侧的半轴施加驱动力矩，从而提高车辆的动力性、通过性和操控性，同时调节节气门开度，减小所述辅助电机工作时对车辆平顺性造成的影响；

步骤206，两侧的所述电磁离合器接合；

步骤207，根据所述车速、所述滑移率、所述转速信息、所述加速踏板开度信息，计算目标阻力矩和所述滑移侧的所述辅助电机的第一阻力矩；

步骤208，判断是否需要所述滑移侧的所述制动器工作，即判断所述目标阻力矩是否大于所述第一阻力矩；

步骤209，如果需要所述滑移侧的所述制动器工作，即所述目标阻力矩大于所述第一阻力矩，此时仅用所述滑移侧的所述辅助电机作为发电机工作产生的阻力矩不能使驱动车轮的滑移率小于等于设定值，则计算所述滑移侧的所述制动器的制动力矩；

步骤210，所述滑移侧的所述制动器制动，同时所述滑移侧的所述辅助电机作为发电机工作，以减小驱动车轮的滑移率，并使发动机的驱动力矩有效地作用到另一侧车轮，此时所述滑移侧的所述辅助电机对半轴施加的阻力矩为所述第一阻力矩；

步骤211，如果不需要所述滑移侧的所述制动器工作，即所述目标阻力矩小于等于所述第一阻力矩，此时仅用所述滑移侧的所述辅助电机作为发电机工作产生的阻力矩可以使驱动车轮的滑移率小于等于设定值，则计算所述滑移侧的所述辅助电机的阻力矩；

步骤212，所述滑移侧的所述辅助电机作为发电机工作，以减小驱动车轮的滑移率，并使发动机的驱动力矩有效地作用到另一侧车轮；

步骤213，如果驱动车轮的滑移率没有超过设定值，则两侧的所述电磁离合器分离，切断驱动桥的半轴与所述辅助电机间的动力传输，同时所述制动器释放；

步骤214，所述辅助电机停止工作；

步骤215，判断发动机是否停止工作；

一种电子限滑差速装置应用于后驱汽车的控制方法，所述电子限滑差速装置包括两种工作模式：节能模式和性能模式；

考虑到后驱汽车在转弯时趋于过度转向，所述电子限滑差速装置仅在车辆低速时工作，以提高车辆的动力性、通过性和操控性，而在车辆高速转弯，内侧车轮的附着力减小时，所述电子限滑差速装置不工作，以避免加剧车辆的过度转向；

所述应用于后驱汽车的控制方法的节能模式包含以下步骤：

步骤301，根据所述车速，判断车速是否小于车速设定值(如30km/h)，以使所述电子限滑差速装置仅在车辆低速时工作；

步骤302，如果车速小于车速设定值，则根据所述滑移率，判断驱动车轮的滑移率是否超过设定值(如20％)；

步骤303，如果驱动车轮的滑移率超过设定值，则判断是否两侧驱动车轮的滑移率均超过设定值；

步骤304，如果两侧驱动车轮的滑移率均超过设定值，则根据所述车速、所述滑移率、所述转速信息、所述加速踏板开度信息，调节节气门开度，减小发动机的输出转矩，从而减小两侧驱动车轮的滑移率；

步骤305，如果仅一侧驱动车轮的滑移率超过设定值，则所述滑移侧的所述电磁离合器接合，驱动桥的半轴驱动所述辅助电机转动；

步骤306，根据所述车速、所述滑移率、所述转速信息、所述加速踏板开度信息，计算目标阻力矩和所述滑移侧的所述辅助电机的第一阻力矩；所述目标阻力矩为所述电子限滑差速装置，在当前工况下，为使驱动车轮的滑移率小于等于设定值，而需要对半轴和车轮施加的阻力矩；所述第一阻力矩为所述辅助电机在当前工况下所能提供的最大阻力矩；

步骤307，判断是否需要所述滑移侧的所述制动器工作，即判断所述目标阻力矩是否大于所述第一阻力矩；

步骤308，如果需要所述滑移侧的所述制动器工作，即所述目标阻力矩大于所述第一阻力矩，此时仅用所述滑移侧的所述辅助电机作为发电机工作产生的阻力矩不能使驱动车轮的滑移率小于等于设定值，则计算所述滑移侧的所述制动器的制动力矩；

步骤309，所述滑移侧的所述制动器制动，同时所述滑移侧的所述辅助电机作为发电机工作，以减小驱动车轮的滑移率，并使发动机的驱动力矩有效地作用到另一侧车轮，此时所述滑移侧的所述辅助电机对半轴施加的阻力矩为所述第一阻力矩；

步骤310，如果不需要所述滑移侧的所述制动器工作，即所述目标阻力矩小于等于所述第一阻力矩，此时仅用所述滑移侧的所述辅助电机作为发电机工作产生的阻力矩可以使驱动车轮的滑移率小于等于设定值，则计算所述滑移侧的所述辅助电机的阻力矩；

步骤311，所述滑移侧的所述辅助电机作为发电机工作，以减小驱动车轮的滑移率，并使发动机的驱动力矩有效地作用到另一侧车轮；

步骤312，如果车速大于等于车速设定值或驱动车轮的滑移率没有超过设定值，则所述电磁离合器分离，切断驱动桥的半轴与所述辅助电机间的动力传输，同时所述制动器释放；

步骤313，所述辅助电机停止工作；

步骤314，判断发动机是否停止工作；

所述应用于后驱汽车的控制方法的性能模式包含以下步骤：

步骤401，根据所述车速，判断车速是否小于车速设定值(如30km/h)，以使所述电子限滑差速装置仅在车辆低速时工作；

步骤402，如果车速小于车速设定值，则根据所述滑移率，判断驱动车轮的滑移率是否超过设定值(如20％)；

步骤403，如果驱动车轮的滑移率超过设定值，则判断是否两侧驱动车轮的滑移率均超过设定值；

步骤404，如果两侧驱动车轮的滑移率均超过设定值，则根据所述车速、所述滑移率、所述转速信息、所述加速踏板开度信息，调节节气门开度，减小发动机的输出转矩，从而减小两侧驱动车轮的滑移率；

步骤405，如果仅一侧驱动车轮的滑移率超过设定值，则根据所述车速、所述滑移率、所述转速信息、所述加速踏板开度信息、所述转向盘转角信息、所述侧向加速度信息和所述横摆角速度信息，计算驾驶员的期望驱动力矩，并生成车辆的实际运动轨迹和驾驶员的期望运动轨迹，再根据上述信息和计算结果，计算所述非滑移侧的所述辅助电机的驱动力矩；所述驱动力矩应满足驾驶员对车辆的动力需求，并使车辆的实际运动轨迹与驾驶员的期望运动轨迹之间的偏差最小；

步骤406，所述非滑移侧的所述辅助电机作为电动机工作，对所述非滑移侧的半轴施加驱动力矩，从而提高车辆的动力性、通过性和操控性，同时调节节气门开度，减小所述辅助电机工作时对车辆平顺性造成的影响；

步骤407，两侧的所述电磁离合器接合；

步骤408，根据所述车速、所述滑移率、所述转速信息、所述加速踏板开度信息，计算目标阻力矩和所述滑移侧的所述辅助电机的第一阻力矩；

步骤409，判断是否需要所述滑移侧的所述制动器工作，即判断所述目标阻力矩是否大于所述第一阻力矩；

步骤410，如果需要所述滑移侧的所述制动器工作，即所述目标阻力矩大于所述第一阻力矩，此时仅用所述滑移侧的所述辅助电机作为发电机工作产生的阻力矩不能使驱动车轮的滑移率小于等于设定值，则计算所述滑移侧的所述制动器的制动力矩；

步骤411，所述滑移侧的所述制动器制动，同时所述滑移侧的所述辅助电机作为发电机工作，以减小驱动车轮的滑移率，并使发动机的驱动力矩有效地作用到另一侧车轮，此时所述滑移侧的所述辅助电机对半轴施加的阻力矩为所述第一阻力矩；

步骤412，如果不需要所述滑移侧的所述制动器工作，即所述目标阻力矩小于等于所述第一阻力矩，此时仅用所述滑移侧的所述辅助电机作为发电机工作产生的阻力矩可以使驱动车轮的滑移率小于等于设定值，则计算所述滑移侧的所述辅助电机的阻力矩；

步骤413，所述滑移侧的所述辅助电机作为发电机工作，以减小驱动车轮的滑移率，并使发动机的驱动力矩有效地作用到另一侧车轮；

步骤414，如果车速大于等于车速设定值或驱动车轮的滑移率没有超过设定值，则两侧的所述电磁离合器分离，切断驱动桥的半轴与所述辅助电机间的动力传输，同时所述制动器释放；

步骤415，所述辅助电机停止工作；

步骤416，判断发动机是否停止工作。

本发明的有益效果是：

1)本发明所述的一种电子限滑差速装置在一侧驱动车轮的滑移率超过设定值时，利用辅助电机和制动器，对滑移侧的半轴和驱动车轮施加阻力矩，减小驱动车轮的滑移率，并使发动机的驱动力矩有效地作用到另一侧车轮，实现了对左右两侧驱动车轮驱动力矩的独立控制，提高了车辆的动力性、通过性和操控性。

2)本发明所述的一种电子限滑差速装置在驱动车轮的滑移率超过设定值时，控制与驱动桥半轴连接的辅助电机作为发电机工作，对半轴施加阻力矩，减小车轮的滑移率，并为电池充电，制动器仅在少数工况下配合辅助电机工作，对车轮施加一定的制动力，实现了能量回收，同时降低了制动系统的负荷，避免了因为车身稳定系统电子差速锁的频繁制动造成的制动热衰退现象等。

3)本发明所述的一种电子限滑差速装置非滑移侧的辅助电机可以作为电动机工作，对半轴施加驱动力矩，进一步提高车辆的动力性和通过性，并有望降低车辆能耗，同时通过控制辅助电机的驱动力矩，实现对车身横摆力矩的控制，进一步提高车辆的操纵性。

4)本发明所述的一种电子限滑差速装置应用于前驱汽车上，车辆高速转弯，因为离心力的作用而使内侧驱动车轮的附着力下降时，所述电子限滑差速装置可以使发动机的驱动力矩有效地作用到外侧驱动车轮，另外还可以控制辅助电机为外侧车轮提供驱动力矩，从而使外侧车轮具有更大的驱动力矩，并使车辆产生一个抑制不足转向的横摆力矩，更进一步提高车辆的操控性。

5)本发明所述的一种电子限滑差速装置根据车辆的驱动形式采用不同的控制策略，考虑到后驱汽车趋于过度转向，所述电子限滑差速装置应用于后驱汽车上，仅在车辆低速时工作，保证车辆的动力性、通过性和操控性，同时避免加剧车辆的过度转向。

6)本发明所述的一种电子限滑差速装置有望实现更多扩展功能。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明中控制系统的结构示意图；

图3是本发明应用于前驱汽车控制方法中节能模式的步骤流程图；

图4是本发明应用于前驱汽车控制方法中性能模式的步骤流程图；

图5是本发明应用于后驱汽车控制方法中节能模式的步骤流程图；

图6是本发明应用于后驱汽车控制方法中性能模式的步骤流程图。

图中，1、第一辅助电机；2、第二辅助电机；3、第一电磁离合器；4、第二电磁离合器；5、第一电机齿轮；6、第二电机齿轮；7、第一半轴齿轮；8、第二半轴齿轮；9、第一制动器；10、第二制动器；11、电池；12、半轴；13、车轮；14、主减速器大齿轮；15、差速器；16、电子控制单元。

具体实施方式

下面结合附图具体实施方式对本发明一种电子限滑差速装置及其控制方法作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于此。

如图1所示，本发明一种电子限滑差速装置包括第一辅助电机1、第二辅助电机2、第一电磁离合器3、第二电磁离合器4、第一电机齿轮5、第二电机齿轮6、第一半轴齿轮7、第二半轴齿轮8、第一制动器9、第二制动器10、电池11、半轴12、车轮13和电子控制单元16；所述辅助电机通过所述电磁离合器和一对啮合的所述电机齿轮和所述半轴齿轮与驱动桥的半轴12连接；所述辅助电机既可以用做发电机又可以用做电动机；所述辅助电机包括第一辅助电机1和第二辅助电机2；所述第一辅助电机1和所述第二辅助电机2的结构相同大小相等；所述第一辅助电机1用于为驱动桥的左半轴12提供阻力矩和驱动力矩；所述第二辅助电机2用于为驱动桥的右半轴12提供阻力矩和驱动力矩；所述辅助电机应保证，当一侧驱动车轮13的滑移率超过设定值时，在多数工况下，所述电子限滑差速装置仅控制该侧所述辅助电机作为发电机工作产生的阻力矩，可以使驱动车轮13的滑移率小于等于设定值，并使发动机的驱动力矩有效地作用到另一侧车轮13；所述电磁离合器包括第一电磁离合器3和第二电磁离合器4；所述第一电磁离合器3和所述第二电磁离合器4的结构相同大小相等；所述第一电磁离合器3一端与所述第一辅助电机1的转轴连接，另一端与所述第一电机齿轮5连接；所述第二电磁离合器4一端与所述第二辅助电机2的转轴连接，另一端与所述第二电机齿轮6连接；所述电磁离合器在通电时处于接合状态；所述电磁离合器用于，在所述辅助电机工作时，将所述辅助电机的阻力矩和驱动力矩传递到驱动桥的半轴12，在所述辅助电机不工作时，切断所述辅助电机与所述电机齿轮间的动力传输，避免所述辅助电机空转；所述电机齿轮包括第一电机齿轮5和第二电机齿轮6；所述第一电机齿轮5和所述第二电机齿轮6的结构相同大小相等；所述半轴齿轮包括第一半轴齿轮7和第二半轴齿轮8；所述第一半轴齿轮7和所述第二半轴齿轮8的结构相同大小相等；所述第一半轴齿轮7安装在驱动桥的左半轴12上；所述第一半轴齿轮7与所述第一电机齿轮5啮合；所述第二半轴齿轮8安装在驱动桥的右半轴12上；所述第二半轴齿轮8与所述第二电机齿轮6啮合；所述制动器包括第一制动器9和第二制动器10；所述第一制动器9和所述第二制动器10的结构相同大小相等；所述第一制动器9为驱动桥左侧车轮13上的制动器；所述第二制动器10为驱动桥右侧车轮13上的制动器；所述制动器用于，在少数工况下，所述电子限滑差速装置仅控制所述辅助电机作为发电机工作产生的阻力矩不能使驱动车轮13的滑移率小于等于设定值时，配合所述辅助电机工作，对车轮13施加一定的制动力，以减小驱动车轮13的滑移率；所述电池11用于存储所述辅助电机发出的电能，并为所述辅助电机提供电能；所述主减速器大齿轮14和所述差速器15的壳体固定连接，并将发动机的输出转矩传递到所述差速器15；所述差速器15用于将转矩分配给两侧所述半轴12；所述电子控制单元16根据接收到的信息控制所述电磁离合器、所述辅助电机和所述制动器工作，限制驱动车轮13的滑移率，进而实现两侧驱动车轮13的电子限滑差速，提高车辆的动力性、通过性和操控性。

如图2所示，本发明控制系统包括检测机构、工作模式选择单元、电子控制单元16和执行机构；所述检测机构包括转速传感器、加速踏板开度传感器、转向盘转角传感器、侧向加速度传感器和横摆角速度传感器；所述转速传感器包括第一转速传感器、第二转速传感器、第三转速传感器和第四转速传感器；所述第一转速传感器、所述第二转速传感器、所述第三转速传感器和所述第四转速传感器分别用于测量左侧前轮、右侧前轮、左侧后轮和右侧后轮的转速，并将转速信息传送到所述电子控制单元16；所述加速踏板开度传感器用于测量加速踏板的开度，并将加速踏板开度信息传送到所述电子控制单元16；所述转向盘转角传感器安装在转向系统的转向轴上，用于测量转向盘转角的大小和方向，并将转向盘转角信息传送到所述电子控制单元16；所述侧向加速度传感器用于测量车辆的侧向加速度，并将侧向加速度信息传送到所述电子控制单元16；所述横摆角速度传感器用于测量车辆的横摆角速度，并将横摆角速度信息传送到所述电子控制单元16；所述工作模式选择单元用于供驾驶员选择所述电子限滑差速装置不同的工作模式，并将工作模式信息传送到所述电子控制单元16，所述电子控制单元16将根据不同的工作模式对所述电子限滑差速装置的控制策略进行调整；所述工作模式包括两种模式：节能模式和性能模式；当所述电子限滑差速装置为所述节能模式时，若一侧驱动车轮13的滑移率超过设定值(如20％)，所述电子控制单元16将控制滑移侧的所述辅助电机作为发电机工作，对半轴12施加阻力矩，并在必要时控制滑移侧的所述制动器配合所述辅助电机工作，对车轮13施加一定的制动力，以减小驱动车轮13的滑移率，并使发动机的驱动力矩有效地作用到另一侧车轮13；当所述电子限滑差速装置为所述性能模式时，若一侧驱动车轮13的滑移率超过设定值(如20％)，所述电子控制单元16将控制滑移侧的所述辅助电机作为发电机工作，并在必要时控制滑移侧的所述制动器配合所述辅助电机工作，减小滑移侧驱动车轮13的滑移率，同时，控制非滑移侧的所述辅助电机作为电动机工作，对非滑移侧的半轴12施加驱动力矩，以提高车辆的动力性、通过性和操控性；所述滑移侧为该侧驱动车轮13的滑移率超过设定值的一侧；所述非滑移侧为该侧驱动车轮13的滑移率小于等于设定值的一侧；所述电子控制单元16包括输入模块、运算模块、电磁离合器控制模块、辅助电机控制模块、制动器控制模块和输出模块；所述输入模块接收所述工作模式信息、所述转速信息、所述加速踏板开度信息、所述转向盘转角信息、所述侧向加速度信息和所述横摆角速度信息，并将信息传送到所述运算模块；所述运算模块首先根据所述转速信息，计算出当前车速和驱动车轮13的滑移率；然后根据所述车速、所述滑移率、所述工作模式信息、所述转速信息、所述加速踏板开度信息、所述转向盘转角信息、所述侧向加速度信息和所述横摆角速度信息，生成判定结果和计算结果，并将所述判定结果和计算结果传送到所述电磁离合器控制模块、所述辅助电机控制模块和所述制动器控制模块；所述电磁离合器控制模块根据所述判定结果和计算结果生成第一电磁离合器控制指令和第二电磁离合器控制指令，并将控制指令传送到所述输出模块；所述辅助电机控制模块根据所述判定结果和计算结果生成第一辅助电机控制指令和第二辅助电机控制指令，并将控制指令传送到所述输出模块；所述制动器控制模块根据所述判定结果和计算结果生成第一制动器控制指令和第二制动器控制指令，并将控制指令传送到所述输出模块；所述输出模块与所述第一电磁离合器3、所述第二电磁离合器4、所述第一辅助电机1、所述第二辅助电机2和abs控制单元连接，并将电磁离合器控制指令和辅助电机控制指令传送到目标设备，控制目标设备工作，将制动器控制指令传送到abs控制单元，通过abs控制单元控制制动器工作。

本发明提供一种电子限滑差速装置应用于前驱汽车的控制方法，所述电子限滑差速装置包括两种工作模式：节能模式和性能模式。

如图3所示，本发明应用于前驱汽车的控制方法节能模式的步骤流程图，包含以下步骤：

步骤101，根据所述滑移率，判断驱动车轮13的滑移率是否超过设定值(如20％)；

步骤102，如果驱动车轮13的滑移率超过设定值，则判断是否两侧驱动车轮13的滑移率均超过设定值；

步骤103，如果两侧驱动车轮13的滑移率均超过设定值，则根据所述车速、所述滑移率、所述转速信息、所述加速踏板开度信息，调节节气门开度，减小发动机的输出转矩，从而减小两侧驱动车轮13的滑移率；

步骤104，如果仅一侧驱动车轮13的滑移率超过设定值，则所述滑移侧的所述电磁离合器接合，驱动桥的半轴12驱动所述辅助电机转动；

步骤105，根据所述车速、所述滑移率、所述转速信息、所述加速踏板开度信息，计算目标阻力矩和所述滑移侧的所述辅助电机的第一阻力矩；所述目标阻力矩为所述电子限滑差速装置，在当前工况下，为使驱动车轮13的滑移率小于等于设定值，而需要对半轴12和车轮13施加的阻力矩；所述第一阻力矩为所述辅助电机在当前工况下所能提供的最大阻力矩；

步骤106，判断是否需要所述滑移侧的所述制动器工作，即判断所述目标阻力矩是否大于所述第一阻力矩；

步骤107，如果需要所述滑移侧的所述制动器工作，即所述目标阻力矩大于所述第一阻力矩，此时仅用所述滑移侧的所述辅助电机作为发电机工作产生的阻力矩不能使驱动车轮13的滑移率小于等于设定值，则计算所述滑移侧的所述制动器的制动力矩；

步骤108，所述滑移侧的所述制动器制动，同时所述滑移侧的所述辅助电机作为发电机工作，以减小驱动车轮13的滑移率，并使发动机的驱动力矩有效地作用到另一侧车轮13，此时所述滑移侧的所述辅助电机对半轴12施加的阻力矩为所述第一阻力矩；

步骤109，如果不需要所述滑移侧的所述制动器工作，即所述目标阻力矩小于等于所述第一阻力矩，此时仅用所述滑移侧的所述辅助电机作为发电机工作产生的阻力矩可以使驱动车轮13的滑移率小于等于设定值，则计算所述滑移侧的所述辅助电机的阻力矩；

步骤110，所述滑移侧的所述辅助电机作为发电机工作，以减小驱动车轮13的滑移率，并使发动机的驱动力矩有效地作用到另一侧车轮13；

步骤111，如果驱动车轮13的滑移率没有超过设定值，则所述电磁离合器分离，切断驱动桥的半轴12与所述辅助电机间的动力传输，同时所述制动器释放；

步骤112，所述辅助电机停止工作；

步骤113，判断发动机是否停止工作。

如图4所示，本发明应用于前驱汽车的控制方法性能模式的步骤流程图，包含以下步骤：

步骤201，根据所述滑移率，判断驱动车轮13的滑移率是否超过设定值(如20％)；

步骤202，如果驱动车轮13的滑移率超过设定值，则判断是否两侧驱动车轮13的滑移率均超过设定值；

步骤203，如果两侧驱动车轮13的滑移率均超过设定值，则根据所述车速、所述滑移率、所述转速信息、所述加速踏板开度信息，调节节气门开度，减小发动机的输出转矩，从而减小两侧驱动车轮13的滑移率；

步骤204，如果仅一侧驱动车轮13的滑移率超过设定值，则根据所述车速、所述滑移率、所述转速信息、所述加速踏板开度信息、所述转向盘转角信息、所述侧向加速度信息和所述横摆角速度信息，计算驾驶员的期望驱动力矩，并生成车辆的实际运动轨迹和驾驶员的期望运动轨迹，再根据上述信息和计算结果，计算所述非滑移侧的所述辅助电机的驱动力矩；所述驱动力矩应满足驾驶员对车辆的动力需求，并使车辆的实际运动轨迹与驾驶员的期望运动轨迹之间的偏差最小；

步骤205，所述非滑移侧的所述辅助电机作为电动机工作，对所述非滑移侧的半轴12施加驱动力矩，从而提高车辆的动力性、通过性和操控性，同时调节节气门开度，减小所述辅助电机工作时对车辆平顺性造成的影响；

步骤206，两侧的所述电磁离合器接合；

步骤207，根据所述车速、所述滑移率、所述转速信息、所述加速踏板开度信息，计算目标阻力矩和所述滑移侧的所述辅助电机的第一阻力矩；

步骤208，判断是否需要所述滑移侧的所述制动器工作，即判断所述目标阻力矩是否大于所述第一阻力矩；

步骤209，如果需要所述滑移侧的所述制动器工作，即所述目标阻力矩大于所述第一阻力矩，此时仅用所述滑移侧的所述辅助电机作为发电机工作产生的阻力矩不能使驱动车轮13的滑移率小于等于设定值，则计算所述滑移侧的所述制动器的制动力矩；

步骤210，所述滑移侧的所述制动器制动，同时所述滑移侧的所述辅助电机作为发电机工作，以减小驱动车轮13的滑移率，并使发动机的驱动力矩有效地作用到另一侧车轮13，此时所述滑移侧的所述辅助电机对半轴12施加的阻力矩为所述第一阻力矩；

步骤211，如果不需要所述滑移侧的所述制动器工作，即所述目标阻力矩小于等于所述第一阻力矩，此时仅用所述滑移侧的所述辅助电机作为发电机工作产生的阻力矩可以使驱动车轮13的滑移率小于等于设定值，则计算所述滑移侧的所述辅助电机的阻力矩；

步骤212，所述滑移侧的所述辅助电机作为发电机工作，以减小驱动车轮13的滑移率，并使发动机的驱动力矩有效地作用到另一侧车轮；

步骤213，如果驱动车轮13的滑移率没有超过设定值，则两侧的所述电磁离合器分离，切断驱动桥的半轴12与所述辅助电机间的动力传输，同时所述制动器释放；

步骤214，所述辅助电机停止工作；

步骤215，判断发动机是否停止工作。

本发明提供一种电子限滑差速装置应用于后驱汽车的控制方法，所述电子限滑差速装置包括两种工作模式：节能模式和性能模式；

考虑到后驱汽车在转弯时趋于过度转向，所述电子限滑差速装置仅在车辆低速时工作，以提高车辆的动力性、通过性和操控性，而在车辆高速转弯，内侧车轮13的附着力减小时，所述电子限滑差速装置不工作，以避免加剧车辆的过度转向。

如图5所示，本发明应用于后驱汽车的控制方法节能模式的步骤流程图，包含以下步骤：

步骤301，根据所述车速，判断车速是否小于车速设定值(如30km/h)，以使所述电子限滑差速装置仅在车辆低速时工作；

步骤302，如果车速小于车速设定值，则根据所述滑移率，判断驱动车轮13的滑移率是否超过设定值(如20％)；

步骤303，如果驱动车轮13的滑移率超过设定值，则判断是否两侧驱动车轮13的滑移率均超过设定值；

步骤304，如果两侧驱动车轮13的滑移率均超过设定值，则根据所述车速、所述滑移率、所述转速信息、所述加速踏板开度信息，调节节气门开度，减小发动机的输出转矩，从而减小两侧驱动车轮13的滑移率；

步骤305，如果仅一侧驱动车轮13的滑移率超过设定值，则所述滑移侧的所述电磁离合器接合，驱动桥的半轴12驱动所述辅助电机转动；

步骤306，根据所述车速、所述滑移率、所述转速信息、所述加速踏板开度信息，计算目标阻力矩和所述滑移侧的所述辅助电机的第一阻力矩；所述目标阻力矩为所述电子限滑差速装置，在当前工况下，为使驱动车轮13的滑移率小于等于设定值，而需要对半轴12和车轮13施加的阻力矩；所述第一阻力矩为所述辅助电机在当前工况下所能提供的最大阻力矩；

步骤307，判断是否需要所述滑移侧的所述制动器工作，即判断所述目标阻力矩是否大于所述第一阻力矩；

步骤308，如果需要所述滑移侧的所述制动器工作，即所述目标阻力矩大于所述第一阻力矩，此时仅用所述滑移侧的所述辅助电机作为发电机工作产生的阻力矩不能使驱动车轮13的滑移率小于等于设定值，则计算所述滑移侧的所述制动器的制动力矩；

步骤309，所述滑移侧的所述制动器制动，同时所述滑移侧的所述辅助电机作为发电机工作，以减小驱动车轮13的滑移率，并使发动机的驱动力矩有效地作用到另一侧车轮13，此时所述滑移侧的所述辅助电机对半轴12施加的阻力矩为所述第一阻力矩；

步骤310，如果不需要所述滑移侧的所述制动器工作，即所述目标阻力矩小于等于所述第一阻力矩，此时仅用所述滑移侧的所述辅助电机作为发电机工作产生的阻力矩可以使驱动车轮13的滑移率小于等于设定值，则计算所述滑移侧的所述辅助电机的阻力矩；

步骤311，所述滑移侧的所述辅助电机作为发电机工作，以减小驱动车轮13的滑移率，并使发动机的驱动力矩有效地作用到另一侧车轮13；

步骤312，如果车速大于等于车速设定值或驱动车轮13的滑移率没有超过设定值，则所述电磁离合器分离，切断驱动桥的半轴12与所述辅助电机间的动力传输，同时所述制动器释放；

步骤313，所述辅助电机停止工作；

步骤314，判断发动机是否停止工作。

如图6所示，本发明应用于后驱汽车的控制方法性能模式的步骤流程图，包含以下步骤：

步骤401，根据所述车速，判断车速是否小于车速设定值(如30km/h)，以使所述电子限滑差速装置仅在车辆低速时工作；

步骤402，如果车速小于车速设定值，则根据所述滑移率，判断驱动车轮13的滑移率是否超过设定值(如20％)；

步骤403，如果驱动车轮13的滑移率超过设定值，则判断是否两侧驱动车轮13的滑移率均超过设定值；

步骤404，如果两侧驱动车轮13的滑移率均超过设定值，则根据所述车速、所述滑移率、所述转速信息、所述加速踏板开度信息，调节节气门开度，减小发动机的输出转矩，从而减小两侧驱动车轮13的滑移率；

步骤405，如果仅一侧驱动车轮13的滑移率超过设定值，则根据所述车速、所述滑移率、所述转速信息、所述加速踏板开度信息、所述转向盘转角信息、所述侧向加速度信息和所述横摆角速度信息，计算驾驶员的期望驱动力矩，并生成车辆的实际运动轨迹和驾驶员的期望运动轨迹，再根据上述信息和计算结果，计算所述非滑移侧的所述辅助电机的驱动力矩；所述驱动力矩应满足驾驶员对车辆的动力需求，并使车辆的实际运动轨迹与驾驶员的期望运动轨迹之间的偏差最小；

步骤406，所述非滑移侧的所述辅助电机作为电动机工作，对所述非滑移侧的半轴12施加驱动力矩，从而提高车辆的动力性、通过性和操控性，同时调节节气门开度，减小所述辅助电机工作时对车辆平顺性造成的影响；

步骤407，两侧的所述电磁离合器接合；

步骤408，根据所述车速、所述滑移率、所述转速信息、所述加速踏板开度信息，计算目标阻力矩和所述滑移侧的所述辅助电机的第一阻力矩；

步骤409，判断是否需要所述滑移侧的所述制动器工作，即判断所述目标阻力矩是否大于所述第一阻力矩；

步骤410，如果需要所述滑移侧的所述制动器工作，即所述目标阻力矩大于所述第一阻力矩，此时仅用所述滑移侧的所述辅助电机作为发电机工作产生的阻力矩不能使驱动车轮13的滑移率小于等于设定值，则计算所述滑移侧的所述制动器的制动力矩；

步骤411，所述滑移侧的所述制动器制动，同时所述滑移侧的所述辅助电机作为发电机工作，以减小驱动车轮13的滑移率，并使发动机的驱动力矩有效地作用到另一侧车轮13，此时所述滑移侧的所述辅助电机对半轴12施加的阻力矩为所述第一阻力矩；

步骤412，如果不需要所述滑移侧的所述制动器工作，即所述目标阻力矩小于等于所述第一阻力矩，此时仅用所述滑移侧的所述辅助电机作为发电机工作产生的阻力矩可以使驱动车轮13的滑移率小于等于设定值，则计算所述滑移侧的所述辅助电机的阻力矩；

步骤413，所述滑移侧的所述辅助电机作为发电机工作，以减小驱动车轮13的滑移率，并使发动机的驱动力矩有效地作用到另一侧车轮13；

步骤414，如果车速大于等于车速设定值或驱动车轮13的滑移率没有超过设定值，则两侧的所述电磁离合器分离，切断驱动桥的半轴12与所述辅助电机间的动力传输，同时所述制动器释放；

步骤415，所述辅助电机停止工作；

步骤416，判断发动机是否停止工作。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。