一种汽车差速器保护控制方法与流程

本发明属于汽车，具体涉及一种汽车差速器保护控制方法。

背景技术：

1、汽车差速器是驱动桥的主要部件，其作用是将车辆动力进行减速增扭后，传递给两个半轴，同时允许两个半轴以不同的速度转动，使两侧车轮尽可能以纯滚动的形式行驶不同的距离，减少轮胎与地面的摩擦。

2、面对路面附着力系数多变复杂路况，如两侧轮胎附着力不同，基于差速器的物理特性，极易出现单侧轮胎转速骤增，而另一侧轮胎减速情况，在没有有效保护或者明确提醒的情况下，驾驶员为维持原行进速度，将进一步加大油门导致飞车现象更加严重。随着车辆的不断迭代发展，车辆动力上限不断提高，将有可能将差速器出现断轴、烧蚀，锁死，壳体破裂等严重情况，引发交通事故。

3、现有技术方案一般采用tcs等车辆动态稳定性控制系统或者开环降扭消除飞车现象，但tcs控制逻辑是基于车辆稳态控制而非差速器保护，触发条件一般较高，保护效果差。且tcs功能可被手动关闭或因故障关闭，此时一旦进入飞车工况，将无法有效对打滑现象进行限制，将对用户造成财产损失甚至人身伤害。开环降扭控制精度差，可能产生过激调控或者震荡等不良控制结果，导致车辆行驶舒适性大大降低。

技术实现思路

1、本发明的目的就在于提供一种汽车差速器保护控制方法，以解决当前同类控制方案中的开环控制痛点，在部分工况下响应过度或响应不足甚至产生系统震荡的问题。本发明通过采用时间阈值和车速阈值滞环，有效提升系统控制稳健性，采用pi控制扭矩限值，控制精度较开环限扭得到大幅提升，采用扭矩波动速率限制，避免因计算产生过大扭矩控制幅度而产生的不舒适感。

2、本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

3、一种差速器保护控制方法，包括以下步骤：

4、a、获取车辆实时信息参数并设计差速器保护控制方法控制阈值；

5、其中，所述车辆实时信息参数包括车速v，当前输出扭矩t，左驱动轮转速r左，右驱动轮转速r右；所述差速器保护控制方法控制阈值包括激活车速阈值vact，激活转速差阈值ract，激活时间阈值tact，退出车速阈值vdeact，退出转速差阈值rdeact，退出时间阈值tdeact；

6、b、判断当前车速和左右驱动轮转速差值是否激活差速器保护控制；

7、所述左右驱动轮转速差值的绝对值rdiff＝|左驱动轮转速r左-右驱动轮转速r右|；所述车速应当小于激活车速阈值vact；驱动轮转速r左和右驱动轮转速r右的差值的绝对值需要大于预置的激活转速差阈值ract，且持续时间超过激活时间阈值tact，激活转速差阈值ract需要通过标定确定；当上述条件被达成后，激活差速器保护控制，否则持续进行车速和转速差条件判断，直到激活条件被达成；

8、c、根据左右驱动轮转速差值的绝对值，插值查询比例控制参数kp和积分控制参数ti，确定目标扭矩限值；当激活条件被达成时，左右驱动轮转速差值的绝对值rdiff查表计算扭矩限制的p项和i项参数，并根据如下方式计算目标扭矩限值：

9、

10、其中，e(t)为左右驱动轮转速差值的绝对值rdiff；

11、d、根据最大扭矩波动速率tgrad确定最终输出扭矩限值；

12、所述最大扭矩波动速率tgrad为单位时间内最大的扭矩波动速率；最终输出的扭矩限制＝min[t-tgrad，t(t)]；

13、e、输出扭矩限制，并判断是否满足退出差速器保护控制策略条件；

14、经过步骤c多次循环运算后，实际输出扭矩将逐渐下降，左右驱动轮转速插值的绝对值rdiff亦将逐渐下降；当左右驱动轮转速插值的绝对值rdiff小于退出转速差阈值rdeact，且持续时间t1>退出时间阈值tdeact后，退出差速器主动保护控制。

15、进一步地，步骤a，所述车速v信号由esp系统获取并提供，对于未匹配esp系统的车辆，由相关替代零部件提供车速v信号值；所述当前输出扭矩由发动机控制单元提供，对于混合动力车型和纯电动车型，该扭矩由整车控制器提供。

16、进一步地，步骤a，所述车辆为电动汽车、混合动力汽车或燃油动力汽车。

17、进一步地，步骤a，所述左右驱动轮转速信号可以是前轮信号，也可以是后轮信号；所述车辆包括前驱车辆和后驱车辆，对于前驱车辆，获取左前、右前两个轮的转速信号进行计算，对于后驱车辆，获取左后、右后的两个轮的转速信号进行计算。

18、进一步地，步骤b，从整车驾驶性安全考虑，当车速足够高时，整车的安全策略应当基于车辆稳定性和驾乘人员安全考虑，当车速高于一定值以后，非esp系统的扭矩限制应当被慎重的考虑，激活车速阈值vact可被标定。

19、进一步地，步骤b，标定过程需要考虑差速器设计时的许用差速转速，激活时间阈值tact需要通过标定确定，标定过程需要考虑系统敏捷性。

20、进一步地，步骤c，比例控制参数kp和积分控制参数ti的标定应该参考差速器零部件设计特性，具体的数值通过实车标定确定，防止对车辆正常通过弯道造成负面影响，比例控制参数kp和积分控制参数ti的标定表格可以如下表所示，其坐标轴为左右驱动轮转速差值的绝对值rdiff。

21、进一步地，步骤e，退出转速差阈值rdeact由实车标定确定，且标定值小于激活转速差阈值ract，并合理设置滞环。

22、进一步地，步骤e，退出时间阈值tdeact需要通过标定确定，标定过程需要考虑系统敏捷性。

23、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

24、本发明汽车差速器保护控制方法，基于左右驱动轮转速差和车辆实时状态信息，对输出扭矩进行闭环控制，采用时间阈值和车速阈值滞环，有效提升系统控制稳健性，采用pi控制扭矩限值，控制精度较开环限扭得到大幅提升，采用扭矩波动速率限制，避免因计算产生过大扭矩控制幅度而产生的不舒适感；能够有效弥补tcs未激活或无法激活的条件下的差速器保护，降低了车辆失控风险，节约了维修成本，闭环控制也补足了开环控制的精度不足的缺陷。

技术特征：

1.一种汽车差速器保护控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种汽车差速器保护控制方法，其特征在于：步骤a，所述车速v信号由esp系统获取并提供，对于未匹配esp系统的车辆，由相关替代零部件提供车速v信号值；所述当前输出扭矩由发动机控制单元提供，对于混合动力车型和纯电动车型，该扭矩由整车控制器提供。

3.根据权利要求1所述的一种汽车差速器保护控制方法，其特征在于：步骤a，所述车辆为电动汽车、混合动力汽车或燃油动力汽车。

4.根据权利要求1所述的一种汽车差速器保护控制方法，其特征在于：步骤a，所述左右驱动轮转速信号可以是前轮信号，也可以是后轮信号；所述车辆包括前驱车辆和后驱车辆，对于前驱车辆，获取左前、右前两个轮的转速信号进行计算，对于后驱车辆，获取左后、右后的两个轮的转速信号进行计算。

5.根据权利要求1所述的一种汽车差速器保护控制方法，其特征在于：步骤b，从整车驾驶性安全考虑，当车速足够高时，整车的安全策略应当基于车辆稳定性和驾乘人员安全考虑，当车速高于一定值以后，非esp系统的扭矩限制应当被慎重的考虑，激活车速阈值vact可被标定。

6.根据权利要求1所述的一种汽车差速器保护控制方法，其特征在于：步骤b，标定过程需要考虑差速器设计时的许用差速转速，激活时间阈值tact需要通过标定确定，标定过程需要考虑系统敏捷性。

7.根据权利要求1所述的一种汽车差速器保护控制方法，其特征在于：步骤c，比例控制参数kp和积分控制参数ti的标定应该参考差速器零部件设计特性，具体的数值通过实车标定确定，防止对车辆正常通过弯道造成负面影响，比例控制参数kp和积分控制参数ti的标定表格可以如下表所示，其坐标轴为左右驱动轮转速差值的绝对值rdiff。

8.根据权利要求1所述的一种汽车差速器保护控制方法，其特征在于：步骤e，退出转速差阈值rdeact由实车标定确定，且标定值小于激活转速差阈值ract，并合理设置滞环。

9.根据权利要求1所述的一种汽车差速器保护控制方法，其特征在于：步骤e，退出时间阈值tdeact需要通过标定确定，标定过程需要考虑系统敏捷性。

技术总结
本发明涉及一种汽车差速器保护控制方法，包括获取车辆实时信息参数并设计差速器保护控制方法控制阈值；判断当前车速和左右驱动轮转速差值是否激活差速器保护控制；根据最大扭矩波动速率确定最终输出扭矩限值；输出扭矩限制，并判断是否满足退出差速器保护控制策略条件。本方法基于左右驱动轮转速差和车辆实时状态信息，对输出扭矩进行闭环控制，采用时间阈值和车速阈值滞环，有效提升系统控制稳健性，采用PI控制扭矩限值，控制精度较开环限扭得到大幅提升，采用扭矩波动速率限制，避免因计算产生过大扭矩控制幅度；有效弥补TCS未激活或无法激活条件下的差速器保护，降低车辆失控风险，节约成本，闭环控制也补足了开环控制的精度不足的缺陷。

技术研发人员：李洋,钱辛,汪禄刚,余彩耀,安杰
受保护的技术使用者：一汽奔腾轿车有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15