车辆及其差速锁防滑控制方法、系统与流程
本发明涉及车辆技术领域，特别涉及一种车辆的差速锁防滑控制方法、一种车辆的差速锁防滑控制系统和一种车辆。
背景技术
相关技术中的车辆通过根据差速锁开关的状态以及车速的状态生成控制信号，并根据生成的控制信号驱动或禁止差速锁工作，以实现对差速锁的自动控制，避免人为因素造成的差速锁打齿的问题。
但其存在的问题是，车辆在高速和转向时差速锁是保持解锁的，车辆存在打滑的可能，影响整车稳定性。
技术实现要素：
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的第一个目的在于提出一种车辆的差速锁防滑控制方法，可实现高速和转向时的差速锁防滑控制，保证车辆稳定。
本发明的第二个目的在于提出一种车辆的差速锁防滑控制系统。本发明的第三个目的在于提出一种车辆。
为达到上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种车辆的差速锁防滑控制方法，包括以下步骤：采集所述车辆的多个车轮中每个车轮的轮速；根据每个车轮的轮速计算所述车辆的车速；根据所述车辆的车速和所述每个车轮的轮速对应获取每个车轮的滑移率；根据所述每个车轮的滑移率对所述车辆的差速锁进行锁止或解锁控制。
根据本发明实施例提出的车辆的差速锁防滑控制方法，首先采集车辆的多个车轮中每个车轮的轮速，接着根据每个车轮的轮速计算车辆的车速，并且根据车辆的车速和每个车轮的轮速对应获取每个车轮的滑移率，进而根据每个车轮的滑移率对车辆的差速锁进行锁止或解锁控制，从而有效发挥差速锁的降低轮速差和有效分配扭矩的防滑功能特点，实现高速和转向时的差速锁防滑控制，保证车辆稳定，同时改善和避免磨胎、影响转向等不良影响。
为达到上述目的，本发明第二方面实施例提出了车辆的差速锁防滑控制系统，包括：轮速采集模块，所述轮速采集模块用于采集所述车辆的多个车轮中每个车轮的轮速；以及控制模块，所述控制模块与所述轮速采集模块进行通信，所述整车控制器用于根据每个车轮的轮速计算所述车辆的车速，并根据所述车辆的车速和所述每个车轮的轮速对应获取每个车轮的滑移率，以及根据所述每个车轮的滑移率对所述车辆的差速锁进行锁止或解锁控制。
根据本发明实施例提出的车辆的差速锁防滑控制系统，控制模块根据轮速采集模块采集车辆的多个车轮中每个车轮的轮速计算车辆的车速，并根据车辆的车速和每个车轮的轮速对应获取每个车轮的滑移率，以及根据每个车轮的滑移率对车辆的差速锁进行锁止或解锁控制，从而有效发挥差速锁的降低轮速差和有效分配扭矩的防滑功能特点，实现高速和转向时的差速锁防滑控制，保证车辆稳定，同时改善和避免磨胎、影响转向等不良影响。
为达到上述目的，本发明第三方面实施例提出了一种车辆，所述包括所述的车辆的差速锁防滑控制系统。
根据本发明实施例提出的车辆，可有效发挥差速锁的降低轮速差和有效分配扭矩的防滑功能特点，实现高速和转向时的差速锁防滑控制，保证车辆稳定，同时改善和避免磨胎、影响转向等不良影响。
附图说明
图1是根据本发明实施例的车辆的差速锁防滑控制方法的流程图；
图2是根据本发明一个实施例的车辆的差速锁防滑控制方法中滑转车轮滑移率、未滑转车轮滑移率与期望滑移率的关系示意图；
图3是根据本发明一个实施例的车辆的差速锁防滑控制方法中差速锁锁止的占空比控制的原理示意图；
图4是根据本发明一个实施例的车辆的差速锁防滑控制方法中占空比阈值与车速的关系示意图；
图5是根据本发明实施例的车辆的差速锁防滑控制方法中占空比阈值与方向盘转角的关系示意图；
图6是根据本发明一个具体实施例的车辆的差速锁防滑控制方法的流程图；
图7是根据本发明实施例的车辆的差速锁防滑控制系统的方框示意图；
图8是根据本发明一个实施例的车辆的差速锁防滑控制系统的方框示意图；
图9是根据本发明一个实施例的车辆的差速锁防滑控制系统的结构示意图；
图10是根据本发明一个实施例的车辆的差速锁防滑控制系统的方框示意图；以及
图11是根据本发明实施例的车辆的方框示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面结合附图来描述本发明实施例提出的车辆及其差速锁防滑控制方法、系统。
根据本发明的一些实施例，如图8所示，车辆具有多个车轮，多个车轮构造成至少一组车轮对，每组车轮对包括连接于同一差速锁7的第一车轮10a和第二车轮10b，且第一车轮10a和第二车轮10b同轴。
进一步地，车辆还包括多个减速器和至少一个动力装置2，其中，多个减速器与多个车轮对应连接；至少一个动力装置2与至少一组车轮对对应，每个动力装置2用于通过相应的减速器驱动相应的车轮。
应当理解的是，与车轮相对应，如图8所示，多个减速器可构造成至少一组减速器对，每组减速器对包括连接于第一车轮10a的第一减速器4a和连接于第二车轮10b的第二减速器4b，其中，第一减速器4a可通过第一驱动半轴9a与第一车轮10a相连接，第二减速器4b可通过第二驱动半轴9b与第二车轮10b相连接。其中，第一驱动半轴9a和第二驱动半轴9b之间布置有差速锁7，也即本发明实施例可采用差速锁实现左右半轴间锁止。
并且，每个动力装置与一组减速器对4相连，动力装置2可通过第一减速器4a驱动第一驱动半轴9a带动第一车轮10a，动力装置2还可通过第二减速器4b驱动第二驱动半轴9b带动第二车轮10a。
更进一步地，如图8所示，车辆还包括至少一个差速锁控制模块6，至少一个差速锁控制模块6包括的差速所控制器61用于驱动每组车轮对对应的差速锁7锁止或解锁。也就是说，至少一组车轮对对应具有至少一个差速锁7，每个差速锁7均可由相应地差速锁控制器6控制。
进一步地，如图8所示，车辆还包括整车控制器1。其中，整车控制器1是整车的控制核心，例如，整车控制器1可与至少一个差速锁控制模块6、至少一个动力装置2以及各个传感器(包括图9中的方向盘转角传感器11、偏航率传感器12、轮速传感器13)进行通信，整车控制器1可获取至少一个差速锁控制模块6、至少一个动力装置2以及各个传感器的信号，并对各类信号进行分析处理。整车控制器1在分析完各类信号包含的信息之后，可发送控制信号给至少一个动力装置2以对应控制动力装置，还可发送控制信号给至少一个差速锁控制模块6以对应控制至少一个差速锁7。
下面结合图9以四轮车辆为例对本发明实施例的车辆的结构进行详细描述。其中，需要说明的是，该车辆的驱动型式可为但不限于前驱、后驱、四驱或四驱独立。
根据图9的实施例，车辆可包括四个车轮，四个车轮可构造为两组车轮对，例如第一组车轮对包括左前轮和右前轮，第二组车轮对包括左后轮和右后轮。第一组车轮对可由前轴动力装置2a驱动，第二组车轮对可由后轴动力装置2b驱动。更具体地，前轴动力装置2a可通过第一组减速器对中的第一减速器4a和第二减速器4b分别驱动左前轮和右前轮，后轴动力装置2b可通过第二组减速器对中的第一减速器4a和第二减速器4b分别驱动左后轮和右后轮。
其中，同轴的每组车轮对的驱动半轴之间布置有相应的差速锁7，即第一组车轮对的第一驱动半轴9a和第二驱动半轴9b之间布置有前轴差速锁7a，第二组车轮对的第一驱动半轴9a和第二驱动半轴9b之间布置有后轴差速锁7b。也就是说，左前轮的第一驱动半轴9a和右前轮的第二驱动半轴9b在前轴差速锁7a锁止后连接在一起，并在前轴差速锁7a解锁后分离以使左前轮和右前轮可单独运动，类似地，左后轮的第一驱动半轴9a和右后轮的第二驱动半轴9b在后轴差速锁7b锁止后连接在一起，并在后轴差速锁7b解锁后分离以使左后轮和右后轮可单独运动。
前轴差速锁7a可由前轴差速锁控制模块6a控制，后轴差速锁7b可由后轴差速锁控制模块6b控制。前轴差速锁控制模块6a和后轴差速锁控制模块6b分别由整车控制器1交互信号控制。整车控制器1是整个四轮独立驱动车辆的控制核心，其接收前轴动力装置2a、后轴动力装置2b、前轴差速锁控制模块6a、后轴差速锁控制模块6b、方向盘转角传感器11、偏航率传感器12(包括横摆角速度传感器和纵向/侧向加速度传感器)、轮速传感器13的信号，对各类信号进行分析处理。整车控制器1分析完各类信号包含的信息后，发送控制信号给前轴动力装置2a以控制左前轮和右前轮，并发送控制信号给后轴动力装置2b以控制左后轮和右后轮，并发送控制信号给前轴差速锁控制模块6a以控制前轴差速锁7a，发送控制信号给后轴差速锁控制模块6b以控制后轴差速锁7b。
另外，根据本发明的一个实施例，差速锁7具体型式不做限定，只要是能实现主动控制的均可，例如可为可控牙嵌式或摩擦片式等；差速锁控制模块的控制方法也不限定，只要能由整车控制器采用信号直接或间接控制即可，例如可为电磁制动器类或液压式等。
具体地，以电磁制动器类为例，差速锁控制模块6可包括差速锁电磁制动器和差速锁控制器，差速锁控制器可通过继电器控制差速锁电磁制动器进行制动或停止制动以控制差速锁7锁止或解锁。也就是说，如图10所示，前轴差速锁控制模块6a可包括前轴差速锁电磁制动器61a和前轴差速锁控制器62a，前轴差速锁控制器62a通过控制继电器通电以使前轴差速锁电磁制动器61a产生制动力，进而控制前轴差速锁7a锁止，并通过控制继电器断电以控制前轴差速锁7a解锁；类似地，后轴差速锁控制模块6b可包括后轴差速锁电磁制动器61b和后轴差速锁控制器62b，后轴差速锁控制器62b可通过控制继电器通电以使后轴差速锁电磁制动器61b产生制动力，进而控制后轴差速锁7b锁止，并通过控制继电器断电以控制后轴差速锁7b解锁。其中，继电器中的12v低压电由整车低压电池系统提供。
基于上述实施例所述的车辆，本发明实施例提出了一种车辆的差速锁防滑控制方法。
图1是根据本发明实施例的车辆的差速锁防滑控制方法的流程图。如图1所示，该车辆的差速锁防滑控制方法包括以下步骤：
s1：采集车辆的多个车轮中每个车轮的轮速。
其中，可通过轮速采集模块采集车辆的多个车轮中每个车轮的轮速。
需要说明的是，轮速采集模块可为轮速传感器。其中，为方便说明，力矩输入包括驱动、制动和电机回馈等，同时不限定车辆是前驱、后驱、四驱或者四轮独立驱动等各类形式。在本发明一个实施例中，车辆的多个车轮可为四个，相应地，每个车轮与对应的轮速传感器相连，轮速传感器也为四个。其中，与每个车轮对应的轮速传感器可采集每个车轮的轮速，并将采集的每个车轮的轮速发送至车辆的整车控制器。
s2：根据每个车轮的轮速计算车辆的车速。
也就是说，车辆可根据轮速采集模块采集的车辆的四个车轮的车速计算车辆的车速。即言，与四个车轮相对应的轮速采集模块将采集的车轮轮速发送至整车控制器，整车控制器根据轮速采集模块采集的车轮轮速经过逻辑计算车辆的车速。
s3：根据车辆的车速和每个车轮的轮速对应获取每个车轮的滑移率。
需要说明的是，车辆在行驶过程中每个车轮都有一定的滑动，评价这种滑动程度的概念是滑移率s。其中，车轮滑动越大，车轮滑移率s的值越大；车轮滑动越小，车轮滑移率s的值越小。
根据本发明的一个实施例，车轮的滑移率还与车辆的运行状态相关，其中，当车辆处于驱动状态时，根据公式
也就是说，在轮速采集模块采集到车辆的车轮轮速ω之后，车辆根据车轮轮速ω获取车辆的车速v，进而根据车辆的车速v和每个车轮的轮速ω对应获取每个车轮的滑移率s，其中，车轮的半径r根据实际情况而定。具体地，当车辆处于驱动状态时，根据公式
s4：根据每个车轮的滑移率对车辆的差速锁进行锁止或解锁控制。
根据本发明的一个实施例，多个车轮具有至少一组车轮对，每组车轮对包括连接于同一差速锁且同轴设置的第一车轮和第二车轮，更具体地，以两组车轮对为例，两组车轮对分别为左前轮和右前轮组成的第一组车轮对、左后轮和右后轮组成的第二组车轮对。其中，第一组车轮对通过前轴差速锁以及驱动半轴连接并由前轴动力装置驱动，即前轴动力装置沿减速器到驱动半轴带动第一车轮和第二车轮滚动；第二组车轮对通过后轴差速锁以及驱动半轴连接并由后轴动力装置驱动，即后轴动力装置沿减速器到驱动半轴带动第三车轮和第四车轮滚动。
进一步地，步骤s4包括：根据每组车轮对中第一车轮和第二车轮的滑移率对相应的差速锁进行锁止或解锁控制。
需要说明的是，当车辆行驶在路面，车轮滑移率s大于预设滑移率k1时车轮会发生滑转，即通常认为的打滑。如果车轮发生滑转，则会使车轮的横向力减小甚至丢失，车辆容易产生失稳。此时，可通过差速锁控制模块控制相应地差速锁锁止，使得相应地车轮对中的第一车轮与第二车轮之间无轮速差，驱动扭矩或制动扭矩会优先分配到未发生滑转的车轮，从而使得同轴的第一车轮和第二车轮都不发生滑转，以保证车辆安全行驶。
以两组车轮对为例，在车轮发生滑转时，可通过前轴差速锁控制模块控制前轴差速锁锁止，使得第一组车轮对通过前驱动半轴连接在一起，进而左前轮和右前轮之间无轮速差，同时驱动扭矩或制动扭矩会优先分配到未发生滑转的车轮左前轮或右前轮，从而使得同前轴的左前轮和右前轮都不发生滑转；同理，可通过后轴差速锁控制模块控制后轴差速锁锁止，使得第二组车轮对通过后驱动半轴连接在一起，进而左后轮和右后轮之间无轮速差，同时驱动扭矩或制动扭矩会优先分配到未发生滑转的车轮左后轮或右后轮，从而使得同后轴的左后轮和右后轮都不发生滑转，以保证车辆安全行驶。
其中，预设滑移率k1可根据实际路况进行标定，不同的路面预设滑移率k1有所不同，例如沥青路面预设滑移率k1可在15％～20％之间取值。
根据本发明的一个实施例，当第一车轮和第二车轮中一个车轮的滑移率大于预设滑移率且另一个车轮的滑移率小于等于预设滑移率时，根据第一车轮的滑移率、第二车轮的滑移率和期望滑移率计算锁止占空比，并判断锁止占空比是否小于或等于占空比阈值，如果锁止占空比小于或等于占空比阈值，则根据计算出的锁止占空比对差速锁进行锁止控制。
其中，锁止占空比为d，期望滑移率为sd，期望滑移率sd小于等于预设滑移率k1，并且sd的值可根据车辆的具体情况预先设定，sd最优取0.9*k1。第一车轮和第二车轮中一个车轮的滑移率为sa，且该车轮的滑移率sa大于预设滑移率k1，第一车轮和第二车轮中另一个车轮的滑移率为sb，且该车轮的滑移率sb小于或等于预设滑移率k1，占空比阈值为k2，占空比阈值为k2的最大值为0.9。
需要说明的是，当同轴的车轮中的一个车轮的滑移率sa例如第一车轮的滑移率大于预设滑移率k1，且与其同轴的另一车轮的滑移率sb例如第二车轮的滑移率小于等于预设滑移率k1时，判断车辆的一个车轮例如第一车轮发生滑转，另一个车轮例如第二车轮未发生滑转。
另外，如图2和图3所示，差速锁的锁止占空比d即为单位周期内差速锁锁止时间t1与单位周期时间t的比值，其中，单位周期t包括锁止时间t1与解锁时间t2两部分，锁止占空比d可根据公式
其中，如果计算出的锁止占空比d小于或等于占空比阈值k2，则根据计算出的锁止占空比d对差速锁进行锁止控制。
应当理解的是，由于锁止占空比d较大时，差速锁锁止时间t1过长，这样会导致车辆不能正常转向，因此，在本发明实施例中，在锁止占空比d小于等于占空比阈值k2时按照锁止占空比d对差速锁进行锁止控制。也就是说，在锁止占空比d小于或等于占空比阈值k2时，控制第一车轮与第二车轮所在的驱动轴差速锁锁止，并按相应锁止占空比d进行锁止控制。其中，在锁止控制过程中，同时监测差速锁解锁时第一车轮与第二车轮的滑移率，实时计算锁止占空比d，对车辆进行控制。
由此，通过计算出的锁止占空比对差速锁进行锁止控制，从而可防止差速锁长时间处于锁止状态影响车辆的正常转向和高速行驶。
根据本发明的一个实施例，如果锁止占空比d大于占空比阈值k2，则控制第一车轮和第二车轮所在驱动轴的力矩降低，直至锁止占空比d小于或等于占空比阈值k2，保证车辆可以正常行驶。
需要说明的是，驱动轴的力矩降低可指：当车辆处于驱动状态时，驱动电机降低驱动力矩；当车辆处于制动状态时，制动系统减小制动；当车辆处于电机回馈状态时，电机减小回馈。
也就是说，如果锁止占空比d大于占空比阈值k2，则说明大于预设滑移率k1的一个车轮例如第一车轮的滑移率sa较大，通过锁止占空比d公式可知，sa较大时，容易导致d的值大于k2，因此，可通过控制第一车轮和第二车轮所在驱动轴的力矩降低，快速降低sa的值。其中，在驱动轴力矩降低过程中，大于预设滑移率k1的车轮的滑移率sa大幅度下降，小于等于预设滑移率k1的车轮的滑移率sb小幅度下降，从而使得锁止占空比d下降，当锁止占空比d下降至小于或等于占空比阈值k2，可根据小于或等于占空比阈值k2的最终锁止占空比d对差速锁进行锁止控制。
根据本发明的一个实施例，当第一车轮和第二车轮的滑移率均大于预设滑移率k1时，控制第一车轮和第二车轮所在驱动轴的力矩降低，直至第一车轮和第二车轮中任一项车轮的滑移率小于或等于预设滑移率k1。
也就是说，第一车轮和第二车轮的滑移率均大于预设滑移率k1时，说明第一车轮和第二车轮均发生滑转，此时可通过控制第一车轮和第二车轮所在驱动轴的力矩降低第一车轮和第二车轮的滑移率，以使第一车轮和第二车轮中任一项车轮的滑移率小于或等于预设滑移率k1。
根据本发明的一个实施例，如图4和图5所示，占空比阈值k2可根据车辆的车速和方向盘转角调整。
也就是说，占空比阈值k2的值与车辆的车速和方向盘转角相关，即可通过车辆的车速和方向盘转角获取占空比阈值k2的大小。其中，占空比阈值k2随着车速增大逐渐减小，以及占空比阈值k2的值随着转角增大逐渐减小。并且k2值得减小，单位周期t内差速锁锁止时间t1减小，从而避免差速锁长时间锁止影响各轮差速。
根据本发明的一个实施例，当车辆的车身稳定系统被触发，或者第一车轮和第二车轮的滑移率均小于或等于预设滑移率k1时控制差速锁解锁。
也就是说，在整个控制过程中，车身稳定控制系统监测车辆，当车身稳定系统被触发时，则差速锁保持解锁，车身稳定系统对车辆进行控制。
当车身稳定系统未被触发时，保持当前控制，并且在第一车轮和第二车轮的滑移率均小于或等于预设滑移率k1时，对车辆进行差速锁解锁控制。
其中，需要说明的是，车身稳定系统通过采集各个传感器例如方向盘转角传感器11、偏航率传感器12(包括横摆角速度传感器和纵向/侧向加速度传感器)、车轮转速传感器13等的信号以获取车身状态的数据，并对车身状态的数据进行计算以计算出车身状态，并将计算出的车身状态与预设数值进行比对，当计算出的车身状态超出预设数值时，判断车身临近失控或者已经失控，此时触发车身稳定系统，通过开启车身稳定系统可保证车身行驶状态能够尽量满足驾驶员的意图。
根据本发明的另一个实施例，通过车辆的锁止/解锁按键接收解锁指令和锁止指令，并根据解锁指令和锁止指令控制相应的差速锁解锁和锁止。
也就是说，驾驶员可通过车辆的锁止/解锁按键(即按钮)选择差速锁的锁止和解锁，整车控制器可与锁止/解锁按键进行通信以接收解锁指令和锁止指令，整车控制器根据相应的指令并通过控制逻辑分析后发送对应的控制信号给差速锁控制器，差速锁控制器对内部的继电器进行通电和断电控制，以实现对差速锁的控制。
具体而言，驾驶员通过控制锁止/解锁按键选择需求的差速锁状态，其中，当需要差速锁解锁时，整车控制器接收到解锁指令后将发送解锁控制信号给差速锁控制器，差速锁控制器断开继电器连接，实现差速锁的解锁；当需要差速锁锁止时，整车控制器接收到锁止指令后发送锁止控制信号给差速锁控制器，差速锁控制器接通继电器连接，以将对应的电流输出给差速锁，控制差速锁的电磁制动器产生制动力，将差速锁锁止。
另外，根据本发明的一个实施例，车辆的差速锁控制方法，还包括：在车辆上电后，判断差速锁是否正常，如果正常，则对车辆的差速锁进行锁止或解锁控制，即进入步骤s1，如果不正常，则控制车辆发出对应的差速锁故障报警。
也就是说，在车辆上电后，差速锁控制器可检测差速锁是否正常，如果正常，则正常对车辆的差速锁进行锁止或解锁控制；如果不正常，差速锁控制器向整车控制器发生对应的故障信号，整车控制器控制车辆发出对应的差速锁故障报警。
下面以四轮车辆为例对差速锁的解锁和锁止控制进行详细描述。
如上所述，车辆上电，进行自检，如果车辆不允许行驶，则进入停车流程；如果车辆允许行驶，则前轴差速锁控制器检测前轴差速锁是否正常，且后轴差速锁控制器检测后轴差速锁是否正常，如果前后轴差速锁均正常，则正常对差速锁的解锁和锁止进行控制；如果前轴差速锁不正常，则前轴差速锁控制器向整车控制器发生对应的故障信号，整车控制器发出前轴差速锁故障报警，从而提示驾驶员前轴差速锁无法正常运行；如果后轴差速锁不正常，则后轴差速锁控制器向整车控制器发生对应的故障信号，整车控制器发出后轴差速锁故障报警，从而提示驾驶员后轴差速锁无法正常运行。
在判断前后轴差速锁均正常之后，整车控制器可采集四轮的轮速，包括左前轮的轮速、右前轮的轮速、左后轮的轮速和右后轮的轮速，并根据左前轮的轮速、右前轮的轮速、左后轮的轮速和右后轮的轮速计算车速v，然后根据车速v和四轮的轮速分别计算四轮的滑移率s。如果任一车轮的滑移率大于预设滑移率k1，则开启差速锁控制，如果四轮的滑移率均小于或等于预设滑移率k1，则继续采集四轮的轮速。
在开启差速锁控制之后，可根据第一车轮的滑移率sa以及与第一车轮的同轴的第二车轮的滑移率sb选择控制方法。假设第一车轮的滑移率大于预设滑移率k1，那么对sb进行判断。
情况1，当sb>k1时，控制第一车轮和第二车轮所在的驱动轴的力矩快速降低，以使其中一个车轮的滑移率小于等于预设滑移率k1。其中，整车控制器可通过相应的动力装置和减速器控制来控制驱动轴的力矩降低。快速降低可以以大于阀值kdec的预设速度降低，从而防止滑转车轮长时间滑移造成车辆失稳。当sa<＝k1或sb<＝k1时，进入情况2。
情况2，当sa<＝k1或sb<＝k1时，整车控制器根据第一车轮的滑移率sa、第二车轮的滑移率sb和期望滑移率sd计算差速锁的锁止占空比d，并对占空比d进行判断。当d>k2时，通过控制同轴第一车轮和第二车轮的动力装置和减速器控制驱动轴的力矩降低，进而使发生滑转的车轮的滑移率下降。其中，在驱动轴的力矩下降过程中，大于预设滑移率k1的车轮的滑移率大幅度下降，小于等于预设滑移率k1的车轮的滑移率小幅度下降，从而使得占空比d下降，直到d<k2为止。
情况3，当d<＝k2时，第一车轮和第二车轮所在的驱动轴差速锁锁止，并按相应获取的占空比d的值进行锁止控制。其中，在控制过程中，实时监测差速锁解锁时的第一车轮和第二车轮的滑移率，并实时计算锁止占空比d的值以根据d的值对差速锁进行控制。
其中，在整个控制过程中，车身稳定控制系统实时监测车辆，当车身稳定控制系统被触发时，控制车辆前轴差速锁和后轴差速锁处于解锁状态，车身稳定控制系统对车辆进行控制。
当车身稳定控制系统未被触发时，保持当前控制。并实时监测第一车轮与第二车轮的滑移率，直至第一车轮与第二车轮的滑移率都小于等于预设滑移率k1时，对车辆进行差速锁解锁控制，反之，仍然对第一车轮与第二车轮的滑移率进行实时监测。
从而，防止差速锁长时间锁止影响各轮差速，以实现高速和转向时的差速锁防滑控制，保持车辆稳定，同时改善和避免磨胎、影响转向等不良影响。
根据本发明的一个具体实施例，如图6所示，该车辆的差速锁防滑控制方法包括以下步骤：
s101：开始，车辆上电，进行自检。
s102：判断车辆是否允许行驶。
如果是，则执行步骤s103；如果否，则执行步骤s104。
s103：判断差速锁是否正常。
如果是，则执行步骤s105；如果否，则执行步骤s107。
s104：控制车辆进入停车流程。
s105：采集车辆多个车轮的轮速以获取车辆的车速。
s106：根据车辆的车速以及多个车轮的轮速获取每个车轮的滑移率。
s107：发送差速锁不正常信号给整车控制器，并对驾驶员进行提示。
s108：判断每组车轮对中是否存在任一车轮的滑移率大于预设滑移率。
如果是，则执行步骤s109；如果否，则返回步骤s105。
s109：判断每组车轮对中另一车轮的滑移率是否大于预设滑移率。
如果是，则执行步骤s110；如果否，则执行步骤s112。
s110：控制每组车轮对所在驱动轴的力矩降低。
s111：判断每组车轮对中任一车轮的滑移率是否小于或等于预设滑移率。
如果是，则执行步骤s112；如果否，则返回步骤s110。
s112：根据锁止占空比公式计算锁止占空比。
s113：判断锁止占空比是否大于占空比阈值。
如果是，则执行步骤s114；如果否，则执行步骤s115。
s114：控制每组车轮对所在驱动轴的力矩降低，返回步骤s112。
s115：根据计算出的锁止占空比对差速锁进行锁止控制。
s116：判断车身稳定系统是否被触发。
如果是，则执行步骤s117；如果否，则执行步骤s118。
s117：对车辆差速锁进行解锁控制，车身稳定系统对车辆进行控制，结束。
s118：保持当前控制，判断每组车轮对中两个车轮的滑移率是否都小于或等于预设滑移率。
如果是，则执行步骤s117；如果否，则返回步骤s116。
综上所述，根据本发明实施例提出的车辆的差速锁防滑控制方法，首先采集车辆的多个车轮中每个车轮的轮速，接着根据每个车轮的轮速计算车辆的车速，并且根据车辆的车速和每个车轮的轮速对应获取每个车轮的滑移率，进而根据每个车轮的滑移率对车辆的差速锁进行锁止或解锁控制，从而有效发挥差速锁的降低轮速差和有效分配扭矩的防滑功能特点，实现高速和转向时的差速锁防滑控制，保证车辆稳定，同时改善和避免磨胎、影响转向等不良影响。
图7是根据本发明实施例的车辆的差速锁防滑控制系统的方框示意图。如图7所示，车辆的差速锁防滑控制系统100包括：轮速采集模块20和控制模块30。其中，控制模块30集成整车控制器1和差速锁控制模块6设置。
其中，轮速采集模块20用于采集车辆的多个车轮中每个车轮的轮速；以及控制模块30与轮速采集模块20进行通信，控制模块30用于根据每个车轮的轮速计算车辆的车速，并根据车辆的车速和每个车轮的轮速对应获取每个车轮的滑移率，以及根据每个车轮的滑移率对车辆的差速锁进行锁止或解锁控制。
具体来说，轮速采集模块20可为轮速传感器13。其中，为方便说明，力矩输入包括驱动、制动和电机回馈等，同时不限定车辆是前驱、后驱、四驱或者四轮独立驱动等各类形式。在本发明一个实施例中，车辆的多个车轮可为四个，相应地，每个车轮与对应的轮速传感器13相连，轮速传感器13也为四个。其中，与每个车轮对应的轮速传感器13可采集每个车轮的轮速，并将采集的每个车轮的轮速发送至控制模块30中的整车控制器1，整车控制器1根据每个车轮的轮速计算车辆的车速，即言，与四个车轮相对应的轮速采集模块20将采集的车轮轮速发送至整车控制器1，整车控制器1根据轮速采集模块20采集的车轮轮速经过逻辑计算车辆的车速。并可根据车辆的车速和每个车轮的轮速对应获取每个车轮的滑移率，进而根据每个车轮的滑移率对车辆的差速锁进行锁止或解锁控制。
需要说明的是，车辆在行驶过程中每个车轮都有一定的滑动，评价这种滑动程度的概念是滑移率s。其中，车轮滑动越大，车轮滑移率s的值越大；车轮滑动越小，车轮滑移率s的值越小。
根据本发明的一个实施例，车轮的滑移率还与车辆的运行状态相关，其中，当车辆处于驱动状态时，根据公式
也就是说，在轮速采集模块20采集到车辆的车轮轮速ω之后，控制模块30可根据车轮轮速ω获取车辆的车速v，进而根据车辆的车速v和每个车轮的轮速ω对应获取每个车轮的滑移率s，其中，车轮的滚动半径r根据实际情况而定。具体地，当车辆处于驱动状态时，根据公式
根据本发明的一个实施例，多个车轮具有至少一组车轮对，每组车轮对包括连接于同一差速锁且同轴设置的第一车轮和第二车轮，更具体地，以两组车轮对为例，两组车轮对分别为左前轮和右前轮组成的第一组车轮对、左后轮和右后轮组成的第二组车轮对。其中，第一组车轮对通过前轴差速锁7a以及驱动半轴9连接并由前轴动力装置2a驱动，即前轴动力装置2a沿减速器4到驱动半轴9带动第一车轮10a和第二车轮10b滚动；第二组车轮对通过后轴差速锁7b以及驱动半轴9连接并由后轴动力装置2b驱动，即后轴动力装置2b沿减速器4到驱动半轴9带动第三车轮10a和第四车轮10b滚动。
进一步地，控制模块30还用于根据每组车轮对中第一车轮和第二车轮的滑移率对相应的差速锁进行锁止或解锁控制。
需要说明的是，当车辆行驶在路面，车轮滑移率s大于预设滑移率k1时车轮会发生滑转，即通常认为的打滑。如果车轮发生滑转，则会使车轮的横向力减小甚至丢失，车辆容易产生失稳。此时，可通过差速锁控制模块6控制相应地差速锁锁止，使得相应地车轮对中的第一车轮与第二车轮之间无轮速差，驱动扭矩或制动扭矩会优先分配到未发生滑转的车轮，从而使得同轴的第一车轮和第二车轮都不发生滑转，以保证车辆安全行驶。
以两组车轮对为例，在车轮发生滑转时，可通过前轴差速锁控制模块6a控制前轴差速锁7a锁止，使得第一组车轮对通过前驱动半轴9a连接在一起，进而左前轮和右前轮之间无轮速差，同时驱动扭矩或制动扭矩会优先分配到未发生滑转的车轮左前轮或右前轮，从而使得同前轴的左前轮和右前轮都不发生滑转；同理，可通过后轴差速锁控制模块6b控制后轴差速锁7b锁止，使得第二组车轮对通过后驱动半轴9b连接在一起，进而左后轮和右后轮之间无轮速差，同时驱动扭矩或制动扭矩会优先分配到未发生滑转的车轮左后轮或右后轮，从而使得同后轴的左后轮和右后轮都不发生滑转，以保证车辆安全行驶。
其中，预设滑移率k1可根据实际路况进行标定，不同的路面阈值预设滑移率k1有所不同，例如沥青路面预设滑移率k1可通常在15％～20％之间取值。
根据本发明的一个实施例，控制模块30进一步用于，在第一车轮和第二车轮中一个车轮的滑移率大于预设滑移率且另一个车轮的滑移率小于等于预设滑移率时，根据第一车轮的滑移率、第二车轮的滑移率和预设滑移率计算锁止占空比，并判断锁止占空比是否小于或等于占空比阈值，如果锁止占空比小于或等于占空比阈值，则根据计算出的锁止占空比对差速锁进行锁止控制。
其中，锁止占空比为d，预设滑移率为k1，期望滑移率sd小于等于预设滑移率k1，并且sd的值可根据车辆的具体情况进行匹配，sd最优取0.9*k1。第一车轮和第二车轮中一个车轮的滑移率为sa，且该车轮的滑移率sa大于预设滑移率k1，第一车轮和第二车轮中另一个车轮的滑移率为sb，且该车轮的滑移率小于或等于预设滑移率k1，占空比阈值为k2，占空比阈值为k2且最大值为0.9。
需要说明的是，当同轴的车轮中的一个车轮的滑移率sa例如第一车轮的滑移率大于预设滑移率k1，且与其同轴的另一车轮的滑移率sb例如第二车轮的滑移率小于等于预设滑移率k1时，判断车辆的一个车轮例如第一车轮发生滑转，另一个车轮例如第二车轮未发生滑转。
另外，如图2和图3所示，差速锁的锁止占空比d即为单位周期内差速锁锁止时间t1与单位周期时间t的比值，其中，单位周期t包括锁止时间t1与解锁时间t2两部分，锁止占空比d可根据公式
其中，如果计算出的锁止占空比d小于或等于占空比阈值k2，则根据计算出的锁止占空比d对差速锁进行锁止控制。
应当理解的是，由于锁止占空比d较大时，差速锁锁止时间t1过长，这样会导致车辆不能正常转向，因此，在本发明实施例中，在锁止占空比d小于等于占空比阈值k2时按照锁止占空比d对差速锁进行锁止控制。也就是说，在锁止占空比d小于或等于占空比阈值k2时，控制第一车轮与第二车轮所在的驱动轴差速锁锁止，并按相应锁止占空比d进行锁止控制。其中，在控制过程中，同时监测差速锁解锁时第一车轮与第二车轮的滑移率，实时计算新的锁止占空比d，对车辆进行控制。
由此，通过计算出的锁止占空比对差速锁进行锁止控制，从而可防止差速锁长时间处于锁止状态影响车辆的正常转向和高速行驶。
根据本发明的一个实施例，控制模块30进一步用于，如果锁止占空比d大于占空比阈值k2，则控制第一车轮和第二车轮所在驱动轴的力矩降低，直至锁止占空比d小于或等于占空比阈值k2。
需要说明的是，驱动轴的力矩降低指可指：当车辆处于驱动状态时，驱动电机降低驱动力矩；当车辆处于制动状态时，制动系统减小制动；当车辆处于电机回馈状态时，电机减小回馈。
也就是说，如果锁止占空比d大于占空比阈值k2，则说明大于预设滑移率k1的一个车轮例如第一车轮的滑移率sa较大，通过锁止占空比d公式可知，sa较大时，容易导致d的值大于k2，因此，可通过控制第一车轮和第二车轮所在驱动轴的力矩降低，快速降低sa的值。其中，在驱动轴力矩降低过程中，可使大于预设滑移率k1的车轮的滑移率sa大幅度下降，小于等于预设滑移率k1的车轮的滑移率sb小幅度下降，从而使得锁止占空比d下降，当锁止占空比d下降至小于或等于占空比阈值k2，可根据小于或等于占空比阈值k2的最终锁止占空比d对差速锁进行锁止控制。
根据本发明的一个实施例，控制模块30进一步用于，在第一车轮和第二车轮的滑移率均大于预设滑移率k1时，控制第一车轮和第二车轮所在驱动轴的力矩降低，直至第一车轮和第二车轮中任一项车轮的滑移率小于或等于预设滑移率k1。
也就是说，第一车轮和第二车轮的滑移率均大于预设滑移率k1时，说明第一车轮和第二车轮均发生滑转，此时控制模块30可通过控制第一车轮和第二车轮所在驱动轴的力矩降低来降低第一车轮和第二车轮的滑移率，以使第一车轮和第二车轮中任一项车轮的滑移率小于或等于预设滑移率k1，从而可根据锁止占空比d公式计算占空比d，进而对车辆进行锁止控制。
根据本发明的一个实施例，如图4和图5所示，占空比阈值k2根据车辆的车速和方向盘转角调整。
也就是说，占空比阈值k2的值与车辆的车速和方向盘转角相关，即可通过车辆的车速和方向盘转角获取占空比阈值k2的大小。其中，占空比阈值k2随着车速增大逐渐减小，以及占空比阈值k2的值随着转角增大逐渐减小。并且k2值得减小，单位周期t内差速锁锁止时间t1减小，从而避免差速锁长时间锁止影响各轮差速。
根据本发明的一个实施例，控制模块30还用于，在车辆的车身稳定系统被触发，或者第一车轮和第二车轮的滑移率均小于或等于预设滑移率k1时控制差速锁解锁。
也就是说，在整个控制过程中，车身稳定控制系统监测车辆，当车身稳定系统被触发时，则差速锁保持解锁，车身稳定系统对车辆进行控制。
当车身稳定系统未被触发时，保持当前控制，并且在第一车轮和第二车轮的滑移率均小于或等于预设滑移率k1时，对车辆进行差速锁解锁控制。
根据本发明的另一个实施例，通过车辆的锁止/解锁按键8接收解锁指令和锁止指令，并根据解锁指令和锁止指令控制相应的差速锁解锁和锁止。
也就是说，驾驶员可通过车辆的锁止/解锁按键(即按钮8)选择差速锁的锁止和解锁，整车控制器1可与锁止/解锁按键8进行通信以接收解锁指令和锁止指令，整车控制器1根据相应的指令并通过控制逻辑分析后发送对应的控制信号给差速锁控制器62，差速锁控制器62对内部的继电器进行通电和断电控制，以实现对差速锁的控制。
具体而言，驾驶员通过控制锁止/解锁按键8选择需求的差速锁状态，其中，当需要差速锁解锁时，整车控制器1接收到解锁指令后将发送解锁控制信号给差速锁控制器62，差速锁控制器62断开继电器连接，实现差速锁的解锁；当需要差速锁锁止时，整车控制器1接收到锁止指令后发送锁止控制信号给差速锁控制器62，差速锁控制器62接通继电器连接，以将对应的电流输出给差速锁，控制差速锁的电磁制动器产生制动力，将差速锁锁止。
具体来说，车辆上电，并进行自检，以判断车辆是否允许行驶。如果车辆允许行驶，则判断差速锁7是否正常。如果差速锁7不正常，则控制车辆进入停车流程，并发送差速锁7不正常信号给整车控制器1，并对驾驶员进行提示。如果差速锁7正常，则采集车辆多个车轮的轮速以获取车辆的车速，并根据车辆的车速以及多个车轮的轮速获取每个车轮的滑移率，以及判断每组车轮对中是否存在任一车轮的滑移率大于预设滑移率。如果每组车轮对中至少有一个车轮的滑移率大于预设滑移率，则判断每组车轮对中另一车轮的滑移率是否大于预设滑移率。如果每组车轮对中另一车轮的滑移率是大于预设滑移率，则控制每组车轮对所在驱动轴的力矩降低，直至每组车轮对中任一车轮的滑移率小于或等于预设滑移率，从而根据锁止占空比公式计算锁止占空比。如果每组车轮对中另一车轮的滑移率是小于或等于预设滑移率，则根据锁止占空比公式计算锁止占空比。接着判断锁止占空比是否大于占空比阈值，如果锁止占空比大于占空比阈值，则控制每组车轮所在驱动轴的力矩降低，重新计算锁止占空比，直至锁止占空比小于占空比阈值，从而根据计算出的锁止占空比对差速锁进行锁止控制。如果锁止占空比小于或等于占空比阈值，则直接根据计算出的锁止占空比对差速锁进行锁止控制。接着判断车身稳定系统是否被触发，如果车身稳定系统被触发，则对车辆差速锁进行解锁控制，车身稳定系统对车辆进行控制。如果车身稳定系统未被触发，则保持当前控制，判断每组车轮对中两个车轮的滑移率是否都小于或等于预设滑移率，如果每组车轮对中两个车轮的滑移率都小于或等于预设滑移率，则对车辆差速锁进行解锁控制。
综上所述，根据本发明实施例提出的车辆的差速锁防滑控制系统，控制模块根据轮速采集模块采集车辆的多个车轮中每个车轮的轮速计算车辆的车速，并根据车辆的车速和每个车轮的轮速对应获取每个车轮的滑移率，以及根据每个车轮的滑移率对车辆的差速锁进行锁止或解锁控制，从而有效发挥差速锁的降低轮速差和有效分配扭矩的防滑功能特点，实现高速和转向时的差速锁防滑控制，保证车辆稳定，同时改善和避免磨胎、影响转向等不良影响。
图8是根据本发明实施例的车辆的方框示意图。如图8所示，该车辆200包括车辆的差速锁防滑控制系统100。
综上所述，根据本发明实施例提出的车辆，可有效发挥差速锁的降低轮速差和有效分配扭矩的防滑功能特点，实现高速和转向时的差速锁防滑控制，保证车辆稳定，同时改善和避免磨胎、影响转向等不良影响。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“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必须针对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一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
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