RU2640663C2 - Способ распределения крутящих моментов, подводимых к колесам полноприводных автомобилей - Google Patents
Способ распределения крутящих моментов, подводимых к колесам полноприводных автомобилей Download PDFInfo
- Publication number
- RU2640663C2 RU2640663C2 RU2012146839A RU2012146839A RU2640663C2 RU 2640663 C2 RU2640663 C2 RU 2640663C2 RU 2012146839 A RU2012146839 A RU 2012146839A RU 2012146839 A RU2012146839 A RU 2012146839A RU 2640663 C2 RU2640663 C2 RU 2640663C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- wheel
- wheels
- torque
- vehicle
- torques
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 10
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims abstract description 21
- 230000007274 generation of a signal involved in cell-cell signaling Effects 0.000 claims abstract description 12
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims abstract description 12
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 13
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 4
- 230000001808 coupling effect Effects 0.000 description 3
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 230000010365 information processing Effects 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 230000002706 hydrostatic effect Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Vehicle Body Suspensions (AREA)
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
Abstract
Изобретение относится к транспортному машиностроению. В способе распределения крутящих моментов, подводимых к колесам полноприводного автомобиля при движении по твердой и деформируемой опорным поверхностям, измеряют скорость движения автомобиля, крутящие моменты на колесах, нагрузки под колесами и угловые скорости вращения колес. Дополнительно измеряют давление воздуха в шинах и глубину изменения колеи под каждым колесом при движении автомобиля. Результаты измерений подают в блок обработки, в котором производят расчет: суммарного крутящего момента, подводимого ко всем колесам автомобиля; силы тяжести автомобиля; радиуса качения i-го колеса; изменения крутящего момента во времени и изменения радиуса качения колес во времени; коэффициента сопротивления качению колеса, а также коэффициента сопротивления качению автомобиля. Перечисленные данные передают в блок формирования сигналов управления. Снижаются затраты мощности и повышается проходимость автомобиля. 1 ил.
Description
Изобретение относится к транспортному машиностроению и может быть использовано для управления системами распределения крутящих моментов, подводимых к колесам полноприводных автомобилей.
Известны полноприводные автомобили, например, шасси МА3-7909 4-осное, у которого крутящие моменты от двигателя распределены поровну на каждую из осей [1]. Однако такое распределение не обеспечивает оптимального подвода мощности к колесам из условия наименьших затрат мощности на движение или из условий высокой проходимости.
Известен способ распределения крутящих моментов, подводимых к колесам полноприводного автомобиля с алгоритмом управления, учитывающим величины проскальзывания и скорость вращения каждого из четырех колес автомобиля с колесной формулой 4×4, предусматривающим корректировку величины передаваемого на каждое колесо мощности, корректировку направления движения автомобиля и режимов работы двигателя [2]. В данном техническом решении общий алгоритм системы управления содержит подсистемы, учитывающие режимы проскальзывания колес, режимы работы двигателя и величину «рыскания» автомобиля от заданного направления движения. Однако оно не решает задачи оптимизации распределения крутящих моментов по колесам при движении автомобиля по деформируемой опорной поверхности, по бездорожью, болотистой местности, по гололеду, мокрой дороге, на режимах разгона и торможения.
Известен способ распределения крутящих моментов, подводимых к колесам полноприводного автомобиля при движении по твердой и деформируемой опорным поверхностям, содержащего систему управления, включающую блок приема сигналов с датчиков, блок обработки сигналов, блок формирования сигналов управления и исполнительный механизм распределения крутящих моментов по колесам, в которой блок приема передает информацию в блок обработки, из последнего обработанную информацию передают в блок формирования сигналов, а из последнего управляющие сигналы подают на исполнительный механизм, в которой датчики измеряют скорость движения автомобиля (Va), крутящие моменты на колесах (Мкi), нагрузки под колесами (ωкi), угловые скорости вращения колес (ωкi), реализующий распределение мощностей по взаимному отклонению кинематических и силовых факторов [3], принятый за прототип настоящего изобретения. Реализация данного способа позволяет повысить эффективность работы системы распределения мощностей между ведущими колесами, поскольку их работа в большей мере определяется оценкой конкретных дорожных условий. Однако данный способ распределения крутящих моментов, подводимых к колесам автомобиля, мало учитывает характер взаимодействия всех колес автомобиля с опорной поверхностью и не обеспечивает в полной мере сцепления колес с опорной поверхностью при движении по деформируемым грунтам.
Изобретение направлено на снижение затрат мощности, на движение и повышение проходимости полноприводных автомобилей путем оптимизации крутящих моментов, подводимых к колесам при движении по твердой и деформируемой опорной поверхностям.
Указанный технический результат достигается тем, что у полноприводного автомобиля, содержащего систему управления, включающую блок приема сигналов с датчиков, блок обработки сигналов, блок формирования сигналов управления и исполнительный механизм распределения крутящих моментов по колесам, в которой блок приема передает информацию в блок обработки, из последнего обработанную информацию передают в блок формирования сигналов, а из последнего управляющие сигналы подают на исполнительный механизм, в которой датчики измеряют скорость движения автомобиля (Va), крутящие моменты на колесах (Mкi), нагрузки под колесами (Gкi), угловые скорости вращения колес (ωкi), заключающийся в том, что с помощью датчиков дополнительно измеряют давление воздуха в шинах (Pвi) и глубину изменения колеи под каждым колесом (Hклi) при движении автомобиля, результаты измерения всех датчиков подают из блока приема в блок обработки, в котором производят расчет суммарного крутящего момента (Ma), подводимого ко всем колесам (i) автомобиля по формуле , где n - число осей автомобиля, a Mкi - крутящий момент на i-том колесе, расчет силы тяжести автомобиля (Ga) по формуле , где Gкi - сила тяжести под i-том колесом, равная сумме силы тяжести подрессоренных масс и известной величины силы тяжести неподрессоренных масс, расчет радиуса качения (rкi) i-го колеса по формуле rкi=Va/ωкi, изменения крутящего момента во времени dMкi/dt и изменения радиуса качения колес во времени drкi/dt, коэффициента сопротивления качению колеса (fкi), зависящего от вида опорной поверхности - твердой или деформируемой, типа шин, давления воздуха в шинах, силы тяжести под колесом, глубины колеи при движении по деформируемой опорной поверхности, а также коэффициента сопротивления качению автомобиля (/а), равного сумме fкi, подают перечисленные данные в блок формирования сигналов управления, который формирует сигналы следующим образом:
- при условии проверяет соотношение , причем если оно соблюдается с точностью до ±3%, то сохраняет действующее распределение крутящих моментов по колесам, оптимальное для данной опорной поверхности, а если оно с этой точностью не соблюдается в одну или другую сторону, то подает управляющий сигнал на исполнительный механизм, который изменяет величины крутящих моментов на колесах в сторону восстановления соотношения;
- при условии проверяет величину изменения радиуса качения колеса и в случае, если на i-том колесе , проверяет соотношение (1), при не соблюдении которого с точностью до ±3% повторяет последовательность действий для условия после шага проверки отношения (1), а в случае если на i-том колесе , подает управляющий сигнал в исполнительный механизм на уменьшение крутящего момента на колесе или оси, обеспечивающего достижение величины на каждом колесе.
На фигуре представлен алгоритм, реализующий предлагаемый способ распределения крутящих моментов, подводимых к колесам полноприводного автомобиля при движении по твердой и деформируемой опорным поверхностям.
Реализация способа осуществляется следующим образом.
При движении полноприводного автомобиля по твердой опорной поверхности с помощью датчиков непрерывно контролируется его скорость движения, крутящие моменты на колесах, нагрузки под колесами, угловые скорости вращения колес, давление воздуха в шинах, которые блок приема сигналов с датчиков подает в блок обработки информации.
Блок обработки сигналов рассчитывает: - суммарный крутящий момент, подведенный ко всем колесам автомобиля; - силу тяжести всего автомобиля; rкi=Va/ωкi - радиус качения i-ого колеса; dMкi/dt - изменение крутящего момента во времени; drкi/dt - изменение радиуса качения колеса во времени; fкi - коэффициент сопротивления качению колеса; fa -коэффициент сопротивления качению всего автомобиля, равный сумме коэффициентов сопротивления качению всех колес. Перечисленные данные блок обработки информации подает в блок формирования сигналов управления.
Последний проводит проверку сцепных свойств (что важно при движении по скользкой твердой опорной поверхности), которая осуществляется по изменению крутящих моментов во времени. Если , трансмиссия сохраняет действующее распределение крутящих моментов по колесам. В случае, если , то блок формирования сигналов управления производит проверку изменения радиуса качения колеса - не возникло ли критическое буксование колеса.
Если , то уменьшение крутящего момента связано не с ухудшением сцепных свойств, а с другими причинами, например с уменьшением нажатия на педаль газа, и трансмиссия сохраняет действующее распределение крутящих моментов по колесам.
Если , то началось критическое буксование колеса, и в этом случае блок формирования сигналов управления осуществляет перераспределение крутящих моментов по сторонам одной оси.
Если началось буксование колес одной оси одновременно, то блок формирования сигналов управления подает управляющий сигнал на исполнительный механизм, который перераспределяет крутящие моменты по осям (больше на оси с высокими сцепными свойствами) или снижает мощность двигателя (уменьшив подачу топлива).
Далее блок формирования сигналов управления проверяет отношение:
Если равенство соблюдается (с допуском ±3%), то трансмиссия обеспечивает движение с затратами мощности, близкими к минимальным для автомобиля. Если не соблюдается, то блок подает сигнал на исполнительный механизм на изменение крутящих моментов в нужную сторону.
При движении автомобиля по сухой твердой опорной поверхности функцию проверки сцепных свойств можно отключить.
Реализация данного алгоритма возможна при использовании бесступенчатых электрических или гидрообъемных трансмиссий с обеспечением индивидуального подвода мощности к каждому колесу полноприводного автомобиля.
Алгоритм распределения крутящих моментов, подводимых к колесам полноприводного автомобиля при движении по твердой опорной поверхности, применим и для алгоритма управления, реализующего минимизацию затрат мощности автомобиля при движении по деформируемым грунтам.
При движении полноприводного автомобиля по деформируемым грунтам из условия обеспечения минимальных затрат мощности на движение непрерывно контролируется те же параметры, что и при движении по твердой опорной поверхности: скорость движения Va, крутящие моменты на колесах Mкi нагрузки под колесами Gкi, угловые скорости вращения колес ωкi, давление воздуха в шинах Pв. Дополнительно к этим параметрам с помощью датчиков контролируется глубина изменения колеи под каждым колесом Нш1.
Глубина колеи измеряется датчиками расстояния, связанным кронштейнами со ступицами колес. На каждое колесо требуется два датчика - перед колесом и после колеса. Датчик между колесами работает на оба колеса. Для автомобиля типа 8×8 их количество равно 10, для автомобиля типа 6×6 - 8, для автомобиля типа 4×4 - 6. Для большинства условий движения достаточно датчиков, установленных по борту автомобиля, то есть в два раза меньше.
Алгоритм распределения крутящих моментов, подводимых к колесам полноприводного автомобиля при движении по деформируемой поверхности, как отмечено выше, аналогичен алгоритму при движении по твердой опорной поверхности. Если , то блок формирования сигналов повторяет последовательность действий по подаче управляющих сигналов в исполнительный механизм для сохранения действующего распределения крутящих моментов по колесам.
В случае, если , то блок формирования сигналов управления проверяет изменение радиуса качения колеса – не возникло ли критическое буксование колеса. Если , то началось критическое буксование колеса, когда сила тяги на колесе при увеличении буксования не растет, а падает. В этом случае блок формирования сигналов управления подает сигнал на реализацию максимальных сцепных свойств путем перераспределения крутящих моментов по колесам и осям автомобиля. Если , то уменьшение крутящего момента связано не с ухудшением сцепных свойств, а с другими причинами, и система отрабатывает нормально.
Далее блок формирования сигналов управления проверяет соотношение (1). Если равенство соблюдается с допуском ±3%, то система обеспечивает движение полноприводного автомобиля по деформируемым грунтам с затратами мощности, близким к минимальным. Отклонение от этого соотношения в ту или иную сторону приводит к подаче сигнала на исполнительный механизм для изменения крутящих моментов и восстановления требуемого соотношения.
Экспериментальные исследования показали, что при появлении силы тяги на крюке или силы аэродинамического сопротивления отношения крутящего момента на колесе к общему крутящему моменту на всех колесах автомобиля по прежнему должны соответствовать отношению сил сопротивления движению колеса и всего автомобиля для обеспечения минимальных затрат мощности на движение. Этот режим можно назвать «ведущим оптимальным». Но следует учитывать, что увеличение крутящих моментов и появление горизонтальных сил приведет к перераспределению нормальных реакций под колесами в сторону их увеличения под задними, что зафиксируется датчиками.
Практическая реализация данного способа распределения крутящих моментов, подводимых к колесам полноприводного автомобиля при движении по твердой и деформируемой опорным поверхностям, позволяет минимизировать их затраты мощности при движении в различных условиях эксплуатации и обеспечить высокую проходимость.
Источники информации
1. Тенденции развития специальных колесных шасси и тягачей военного назначения. Информационно-технический сборник. Под редакцией В.А.Полонского. Бронницы. - 2007. - 417 с., стр. 35.
2. Патент США №7624832 В2, кл. 180/233 (МПК B60K 17/34), опубл. 01.12.2009 г.
3. Келлер А.В. Принципы и методы распределения мощностей между ведущими колесами автомобильных базовых шасси / А.В. Келлер., И.А. Мурог. - Челябинск: 4 ВВАКИУ, 2009. - 218 с., рис. 2.20, стр. 91.
Claims (3)
- Способ распределения крутящих моментов, подводимых к колесам полноприводного автомобиля при движении по твердой и деформируемой опорным поверхностям, содержащего систему управления, включающую блок приема сигналов с датчиков, блок обработки сигналов, блок формирования сигналов управления и исполнительный механизм распределения крутящих моментов по колесам, в которой блок приема передает информацию в блок обработки, из последнего обработанную информацию передают в блок формирования сигналов, а из последнего управляющие сигналы подают на исполнительный механизм, в которой датчики измеряют скорость движения автомобиля (Va), крутящие моменты на колесах (Мкi), нагрузки под колесами (Gкi), угловые скорости вращения колес (ωкi), заключающийся в том, что с помощью датчиков дополнительно измеряют давление воздуха в шинах (Pвi) и глубину изменения колеи под каждым колесом Hклi при движении автомобиля, результаты измерения всех датчиков подают из блока приема в блок обработки, в котором производят расчет суммарного крутящего момента (Ма), подводимого ко всем колесам (i) автомобиля по формуле
, где n - число осей автомобиля, a Mкi - крутящий момент на i-том колесе, расчет силы тяжести автомобиля (Ga) по формуле , где Gкi - сила тяжести под i-тым колесом, равная сумме силы тяжести подрессоренных масс и известной величины силы тяжести неподрессоренных масс, расчет радиуса качения (rкi) i-го колеса по формуле rкi=Vа/ωкi, изменения крутящего момента во времени dMкi/dt и изменения радиуса качения колес во времени drкi/dt, коэффициента сопротивления качению колеса (fкi), зависящего от вида опорной поверхности - твердой или деформируемой, типа шин, давления воздуха в шинах, силы тяжести под колесом, глубины колеи при движении по деформируемой опорной поверхности, а также коэффициента сопротивления качению автомобиля (fa), равного сумме fкi, подают перечисленные данные в блок формирования сигналов управления, который формирует сигналы следующим образом: - - при условии
проверяет соотношение , причем, если оно соблюдается с точностью до ±3%, то сохраняет действующее распределение крутящих моментов по колесам, оптимальное для данной опорной поверхности, а если оно с этой точностью не соблюдается в одну или другую сторону, то подает управляющий сигнал на исполнительный механизм, который изменяет величины крутящих моментов на колесах в сторону восстановления соотношения (1); - - при условии
проверяет величину изменения радиуса качения колеса и в случае, если на i-том колесе , проверяет соотношение (1), при не соблюдении которого с точностью до ±3% повторяет последовательность действий для условия после шага проверки отношения (1), а в случае если на i-том колесе , подает управляющий сигнал в исполнительный механизм на уменьшение крутящего момента на колесе или оси, обеспечивающего достижение величины на каждом колесе.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012146839A RU2640663C2 (ru) | 2012-11-02 | 2012-11-02 | Способ распределения крутящих моментов, подводимых к колесам полноприводных автомобилей |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012146839A RU2640663C2 (ru) | 2012-11-02 | 2012-11-02 | Способ распределения крутящих моментов, подводимых к колесам полноприводных автомобилей |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2012146839A RU2012146839A (ru) | 2014-05-10 |
| RU2640663C2 true RU2640663C2 (ru) | 2018-01-11 |
Family
ID=50629389
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012146839A RU2640663C2 (ru) | 2012-11-02 | 2012-11-02 | Способ распределения крутящих моментов, подводимых к колесам полноприводных автомобилей |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2640663C2 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2814698C1 (ru) * | 2023-09-21 | 2024-03-04 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственный центр "Калугатрактсельмаш" | Способ распределения крутящих моментов, подводимых к колесам двухосных полноприводных транспортных средств с шарнирно-сочленённой рамой |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4987967A (en) * | 1986-08-08 | 1991-01-29 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Method of controlling a four wheel drive vehicle |
| RU2376515C2 (ru) * | 2007-08-20 | 2009-12-20 | Вячеслав Константинович Снимщиков | Управляемый межколесный (межосевой) дифференциал |
| RU2389625C2 (ru) * | 2004-08-06 | 2010-05-20 | Хонда Мотор Ко., Лтд. | Устройство управления для транспортного средства |
-
2012
- 2012-11-02 RU RU2012146839A patent/RU2640663C2/ru active IP Right Revival
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4987967A (en) * | 1986-08-08 | 1991-01-29 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Method of controlling a four wheel drive vehicle |
| RU2389625C2 (ru) * | 2004-08-06 | 2010-05-20 | Хонда Мотор Ко., Лтд. | Устройство управления для транспортного средства |
| RU2376515C2 (ru) * | 2007-08-20 | 2009-12-20 | Вячеслав Константинович Снимщиков | Управляемый межколесный (межосевой) дифференциал |
Non-Patent Citations (4)
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2814698C1 (ru) * | 2023-09-21 | 2024-03-04 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственный центр "Калугатрактсельмаш" | Способ распределения крутящих моментов, подводимых к колесам двухосных полноприводных транспортных средств с шарнирно-сочленённой рамой |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2012146839A (ru) | 2014-05-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110466359B (zh) | 轮毂四驱纯电动汽车扭矩矢量控制系统及控制方法 | |
| US10967870B2 (en) | Hill descent system for vehicle and control method thereof | |
| CN107953801B (zh) | 一种全轮毂电机驱动车辆的驱动力控制方法 | |
| JP6290191B2 (ja) | 車両制御システムおよび車両制御方法 | |
| US9950703B2 (en) | Vehicle with independently driven multiple axes, and controller which independently drives multiple axles | |
| CN108859862B (zh) | 一种分布式驱动越野车辆的自适应驱动控制系统 | |
| CN103415435B (zh) | 用于控制车辆的偏航力矩的方法 | |
| CN101905659B (zh) | 再生制动控制系统和方法 | |
| US20170166212A1 (en) | Method for actuating electric motors in serial hybrid vehicles or fully electric vehicles having at least two separately driven axles | |
| CN102218988A (zh) | 在车辆中分配驱动力的系统及方法 | |
| CN102275580A (zh) | 机动车辆及其控制方法 | |
| KR20120046638A (ko) | 독립 다축 구동형 차량 | |
| CN106043284A (zh) | 电动四轮驱动混合电动车辆的前后轮扭矩分配的控制方法 | |
| CN104755339A (zh) | 用于控制车辆速度的系统和方法 | |
| CN110509915B (zh) | 一种基于时变速度的四轮驱动汽车横向稳定性控制方法 | |
| CN106143210B (zh) | 四轮驱动车辆的驱动力控制装置 | |
| CN105946826B (zh) | 无需轮速信息的车辆防滑控制方法、控制系统以及车辆 | |
| CN112026535A (zh) | 一种分布式四驱电动车的控制方法及控制系统 | |
| CN108688466B (zh) | 用于运行机动车的方法、控制器和机动车 | |
| KR20150062779A (ko) | 인휠 전기자동차의 휠 토크 제어 시스템 및 방법 | |
| CN119239318B (zh) | 电机驱动扭矩确定方法、装置及介质 | |
| CN105667341A (zh) | 一种用于多轴分布式机电驱动车辆的牵引力控制系统 | |
| KR100811943B1 (ko) | 전기 자동차의 독립구동 주행 시스템과 그 제어 방법 | |
| RU2640663C2 (ru) | Способ распределения крутящих моментов, подводимых к колесам полноприводных автомобилей | |
| Guo et al. | Optimal slip based traction control for electric vehicles using feedback linearization |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FA93 | Acknowledgement of application withdrawn (no request for examination) |
Effective date: 20151103 |
|
| FZ9A | Application not withdrawn (correction of the notice of withdrawal) |
Effective date: 20161026 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20181103 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20191114 |























