车辆的前后桥扭矩分配方法及装置与流程

1.本发明涉及车辆控制技术领域，特别涉及一种车辆的前后桥扭矩分配方法及装置。


背景技术：

2.目前，随着能源紧缺现象的越发明显，新能源汽车越发地受到行业、国家甚至世界的关注，而如何对新能源汽车进行更加完善的控制则是当前需要重点考虑的问题。
3.相比于传统燃油车，新能源汽车的动力形式以及传递方式发生了变化。目前一部分混动汽车采用双动力源分布驱动的方式，即发动机通过变速器驱动前桥，而电机单独驱动后桥，前后桥之间无机械连接；同理，一些四驱的纯电动汽车前后桥各有一个电机驱动。由于前后桥之间无机械连接，目前新能源汽车中加入了扭矩分配策略，此策略主要是基于车辆状态、道路情况对前后桥扭矩进行分配，比如基于车速，当车速较高时，电机的效率将会降低，发动机的效率提高，此时会控制增大前桥的扭矩输出比例；再比如基于坡度，当坡度增加时，后轴载荷将会增加，从而后轮的附着力随之增加，此时便增加后桥的扭矩输出比例。
4.但是，车辆实际使用过程中，其实际状态的变化具有一定的随机性，从而导致车辆前后桥的载荷(也称为轴荷)也可能随机性地发生变化，而目前的扭矩分配策略中未考虑关于随机性变化的情形，导致相应的扭矩分配策略未能精确地贴合车辆实际状态，从而无法较好发挥车辆的动力性能。举例而言，目前大部分车辆的动力参数已经很高，但是在特殊情况下发挥不出来，比如全油门加速时，如果驱动轮的驱动力超出了地面的附着力，车轮便会打滑，从而发挥不出车辆本身的动力性能。
5.因此，需要新的扭矩分配策略以提高车辆面对多种随机性变化时的动力性能。


技术实现要素：

6.有鉴于此，本发明旨在提出一种车辆的前后桥扭矩分配方法，以解决提高车辆面对多种随机性变化时的动力性能的问题。
7.为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
8.一种车辆的前后桥扭矩分配方法，包括：获取所述车辆实时的前排座椅承载质量和后排座椅承载质量；基于所述前排座椅承载质量和所述后排座椅承载质量，计算所述车辆的前桥轴荷和后桥轴荷；根据所计算的前桥轴荷和后桥轴荷，确定前桥扭矩分配比和后桥扭矩分配比；以及根据所确定的前桥扭矩分配比和后桥扭矩分配比，控制前桥和后桥进行扭矩输出。
9.进一步的，所述获取所述车辆的前排座椅承载质量和后排座椅承载质量包括：通过检测安全带使用数量确定乘员数量，并根据所述乘员数量和预设的平均乘员质量，确定所述前排座椅承载质量和所述后排座椅承载质量；和/或通过适配于前排座椅和后排座椅安装的乘员感知模块确定乘员数量，并根据所述乘员数量和预设的平均乘员质量，确定所
述前排座椅承载质量和所述后排座椅承载质量；和/或通过安装在前排座椅和后排座椅相应位置的重力传感器，检测所述前排座椅承载质量和所述后排座椅承载质量。
10.进一步的，所述乘员感知模块包括：分别安装在前排座椅和后排座椅的下方的压力传感器；和/或安装在车辆上并能够检测所述前排座椅和所述后排座椅是否有乘员的红外传感器或摄像头。
11.进一步的，所述基于所述前排座椅承载质量和所述后排座椅承载质量，计算所述车辆的前桥轴荷和后桥轴荷包括采用下式进行计算：
[0012][0013][0014]
式中，f
f
、f
r
分别为所述前桥轴荷和所述后桥轴荷，l是轴距，g为车辆空载时的质量，z
r
为车辆空载时质心到后桥中心的水平距离，d
f
是前排乘员受力点到前桥中心的水平距离，d
r
是后排乘员受力点到后桥中心的水平距离，g
f
、g
r
分别是所述前排座椅承载质量和所述后排座椅承载质量。
[0015]
进一步的，所述根据所计算的前桥轴荷和后桥轴荷，确定前桥扭矩分配比和后桥扭矩分配比包括采用下式进行确定：
[0016][0017][0018]
式中，r
f
、r
r
分别为所述前桥扭矩分配比和所述后桥扭矩分配比，f
f
、f
r
分别为所述前桥轴荷和所述后桥轴荷。
[0019]
相对于现有技术，本发明所述的车辆的前后桥扭矩分配方法具有以下优势：本发明考虑了车辆实时的前排座椅承载质量和后排座椅承载质量，更具体地考虑了车辆实际的乘员数量以及质量，来对前后桥扭矩分配比例进行调整，当某一轴的轴荷增加时加大其扭矩分配比例，从而能够应对车辆前后桥的轴荷的随机性变化，可以通过适应性变化的前后桥扭矩分配比例，来充分利用车轮的附着力，提高车辆动力性能。
[0020]
本发明的另一目的在于提出一种车辆的前后桥扭矩分配方法，以解决提高车辆面对多种随机性变化时的动力性能的问题。
[0021]
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
[0022]
一种车辆的前后桥扭矩分配装置，包括：车身控制模块，用于获取所述车辆实时的前排座椅承载质量和后排座椅承载质量；整车控制器，用于基于所述前排座椅承载质量和所述后排座椅承载质量，计算所述车辆的前桥轴荷和后桥轴荷，并根据所计算的前桥轴荷和后桥轴荷，确定前桥扭矩分配比和后桥扭矩分配比；前桥驱动模块，用于根据所确定的前桥扭矩分配比，控制前桥进行扭矩输出；以及后桥驱动模块，用于根据所确定的后桥扭矩分配比，控制后桥进行扭矩输出。
[0023]
进一步的，所述车辆的前后桥扭矩分配装置还包括：适配于前排座椅和后排座椅
安装的乘员感知模块，用于感知车内的乘员数量；和/或安装在前排座椅和后排座椅相应位置的重力传感器，用于检测所述前排座椅承载质量和所述后排座椅承载质量。并且，所述车身控制模块用于获取所述车辆的前排座椅承载质量和后排座椅承载质量包括：通过检测安全带使用数量确定乘员数量和/或从所述乘员感知模块获取所述乘员数量，并根据所述乘员数量和预设的平均乘员质量，确定所述前排座椅承载质量和所述后排座椅承载质量；和/或从所述重力传感器获取所述前排座椅承载质量和所述后排座椅承载质量。
[0024]
进一步的，所述乘员感知模块包括：分别安装在前排座椅和后排座椅的下方的压力传感器；和/或安装在车辆上并能够检测所述前排座椅和所述后排座椅是否有乘员的红外传感器或摄像头。
[0025]
进一步的，所述整车控制器用于基于所述前排座椅承载质量和所述后排座椅承载质量，计算所述车辆的前桥轴荷和后桥轴荷包括采用下式进行计算：
[0026][0027][0028]
式中，f
f
、f
r
分别为所述前桥轴荷和所述后桥轴荷，l是轴距，g为车辆空载时的质量，z
r
为车辆空载时质心到后桥中心的水平距离，d
f
是前排乘员受力点到前桥中心的水平距离，d
r
是后排乘员受力点到后桥中心的水平距离，g
f
、g
r
分别是所述前排座椅承载质量和所述后排座椅承载质量。
[0029]
进一步的，所述整车控制器用于根据所计算的前桥轴荷和后桥轴荷，确定前桥扭矩分配比和后桥扭矩分配比包括采用下式进行确定：
[0030][0031][0032]
式中，r
f
、r
r
分别为所述前桥扭矩分配比和所述后桥扭矩分配比，f
f
、f
r
分别为所述前桥轴荷和所述后桥轴荷。
[0033]
所述车辆的前后桥扭矩分配装置与上述车辆的前后桥扭矩分配方法相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。
[0034]
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
[0035]
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
[0036]
图1是本发明实施例所述的车辆的前后桥扭矩分配方法的流程示意图；
[0037]
图2是本发明实施例中车辆的前后桥布局示意图；以及
[0038]
图3是本发明另一实施例的车辆的前后桥扭矩分配装置的结构示意图。
[0039]
附图标记说明：
[0040]
310、车身控制模块；320、整车控制器；330、前桥驱动模块；340、后桥驱动模块。
具体实施方式
[0041]
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。
[0042]
另外，在本发明的实施方式中所提到的质量，是指物理学上的质量，且因重力学公式g＝mg中g是常数，而重力g与质量m成正比，故而在本发明的实施方式中所提到的座椅承载质量可用重力g进行描述，即在下文中采用重力单位n作为承载质量的单位。另外，还需要说明的是，本发明的实施方式中的座椅承载质量包括座椅上的人和/或物的质量，且在本发明实施例中为便于清楚描述，用座椅上的乘员质量来表示座椅承载质量，但本领域技术人员应当理解，所述乘员质量可以是座椅上所放的物体的质量。
[0043]
下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本发明。
[0044]
图1是本发明实施例所述的车辆的前后桥扭矩分配方法的流程示意图，其中所述车辆为新能源汽车。如图1所示，所述车辆的前后桥扭矩分配方法可以包括以下步骤：
[0045]
步骤s100，获取所述车辆实时的前排座椅承载质量和后排座椅承载质量。
[0046]
对于该步骤s100，优选可以采用以下的三种方案来获得所述前排座椅承载质量和所述后排座椅承载质量：
[0047]
方案一，通过检测安全带使用数量确定乘员数量，并根据所述乘员数量和预设的平均乘员质量，确定所述前排座椅承载质量和所述后排座椅承载质量。
[0048]
其中，该方案一可以是由车身控制模块(bodycontrolmodule，bcm)实现，且执行简单，成本较低。但是，该方案一的检测结果与实际偏差较大，因为乘员不一定都会使用安全带(特别是后排乘员)，而且每个乘员的实际质量与平均值有差异。
[0049]
举例而言，对于方案一，可通过下式计算出所述前排座椅承载质量和所述后排座椅承载质量：
[0050]
g
f
＝g
avg
n
f
[0051]
g
r
＝g
avg
n
r
ꢀꢀ
(1)
[0052]
式中，n
f
是前排乘员数量，n
r
是后排乘员数量，g
avg
是平均乘员质量(单位是n，中国成年人平均质量为60kg左右，所以g
avg
标定为600n)，g
f
和g
r
分别为前后排的乘员质量，且同时g
f
和g
r
分别是所要计算的所述前排座椅承载质量和所述后排座椅承载质量。
[0053]
方案二，通过适配于前排座椅和后排座椅安装的乘员感知模块确定乘员数量，并根据所述乘员数量和预设的平均乘员质量，确定所述前排座椅承载质量和所述后排座椅承载质量。
[0054]
其中，相对于方案一，方案二主要是确定乘员数量的方式不同，即通过增加乘员感知模块来确定乘员数量，故而相对于方案一，在硬件成本上有所增加。
[0055]
在第一优选的示例中，所述乘员感知模块可以是分别安装在前排座椅和后排座椅的下方的压力传感器。举例而言，通过压力传感器感测当前座位是否有乘员，并将感测信号发送给bcm以供其确定乘员数量。
[0056]
在第二优选的示例中，所述乘员感知模块可以是分别安装在车辆上并能够检测所述前排座椅和所述后排座椅是否有乘员的红外传感器或摄像头。具体地，所述红外传感器
或摄像头需要安装在能感应到或拍摄到乘员的车内位置。举例而言，红外传感器或摄像头扫描以确定相关座椅处是否有乘员，并将扫描结果传输给bcm以供其确定乘员数量。
[0057]
进一步地，bcm根据压力传感器、红外传感器或摄像头获取乘员数量后，采用方案一的方法计算出所述前排座椅承载质量和所述后排座椅承载质量。
[0058]
易知，方案二虽然相对于方案一的成本要高，但其对乘员数量的识别较为准确，使得主要误差只有乘员的实际质量与平均值的差异，从而在准确性方面优于方案一。
[0059]
方案三，通过安装在前排座椅和后排座椅相应位置的重力传感器，检测所述前排座椅承载质量和所述后排座椅承载质量。
[0060]
举例而言，重力传感器可以直接测量得到式(1)中的g
f
、g
r
，且准确性很高。但是，现有重力传感器的价格较贵，故而该方案三的成本相对较高。
[0061]
对此，可根据实际需求选择上述的方案一、方案二和方案三，例如在对准确性要求不高且预算不足的情况下，可选择方案一，而在预算充足的情况下，可选择方案二或方案三。
[0062]
步骤s200，基于所述前排座椅承载质量和所述后排座椅承载质量，计算所述车辆的前桥轴荷和后桥轴荷。
[0063]
图2是本发明实施例中车辆的前后桥布局示意图，图中的参数将在下面结合式(2)进行说明。
[0064]
针对步骤s200，在优选的示例中，可采用下式计算所述车辆的前桥轴荷和后桥轴荷：
[0065][0066][0067]
参考图2，在式(2)中，f
f
、f
r
分别为所述前桥轴荷和所述后桥轴荷，l是轴距，g为车辆空载时的质量，z
r
为车辆空载时质心到后桥中心的水平距离，d
f
是前排乘员受力点到前桥中心的水平距离，d
r
是后排乘员受力点到后桥中心的水平距离，g
f
、g
r
分别是所述前排座椅承载质量和所述后排座椅承载质量。其中，l、g、z
r
、d
f
、d
r
是车辆的固定参数，g
f
、g
r
是bcm的输出量，其例如输出给整车控制器(vehiclecontrolunit，vcu)，以使vcu计算f
f
、f
r
。
[0068]
步骤s300，根据所计算的前桥轴荷和后桥轴荷，确定前桥扭矩分配比和后桥扭矩分配比。
[0069]
在优选的示例中，通过下式确定前桥扭矩分配比和后桥扭矩分配比：
[0070][0071][0072]
式中，r
f
、r
r
分别为所述前桥扭矩分配比和所述后桥扭矩分配比，f
f
、f
r
分别为步骤s200计算出的前桥轴荷和后桥轴荷。结合式(3)，易知当某一轴的轴荷增加时加大其扭矩分配比例。
[0073]
步骤s400，根据所确定的前桥扭矩分配比和后桥扭矩分配比，控制前桥和后桥进
行扭矩输出。
[0074]
举例而言，接收到驾驶员的动力请求后，相应的驱动模块按照计算出的扭矩分配比控制前后桥进行扭矩输出。
[0075]
综上，本发明实施例考虑了车辆实时的前排座椅承载质量和后排座椅承载质量，更具体地是，考虑了车辆实际的乘员数量以及质量来对前后桥扭矩分配比例进行调整，当某一轴的轴荷增加时加大其扭矩分配比例，从而能够应对车辆前后桥的轴荷的随机性变化，且可以通过适应性变化的前后桥扭矩分配比例，来充分利用车轮的附着力，提高车辆动力性能。
[0076]
图3是本发明另一实施例的一种车辆的前后桥扭矩分配装置的结构示意图，该装置与上述实施例的前后桥扭矩分配方法基于相同的发明思路。如图3所示，所述车辆的前后桥扭矩分配装置可以包括：车身控制模块(以下都称为bcm)310，用于获取所述车辆实时的前排座椅承载质量和后排座椅承载质量；整车控制器(以下都称为vcu)320，用于基于所述前排座椅承载质量和所述后排座椅承载质量，计算所述车辆的前桥轴荷和后桥轴荷，并根据所计算的前桥轴荷和后桥轴荷，确定前桥扭矩分配比和后桥扭矩分配比；前桥驱动模块330，用于根据所确定的前桥扭矩分配比，控制前桥进行扭矩输出；以及后桥驱动模块340，用于根据所确定的后桥扭矩分配比，控制后桥进行扭矩输出。
[0077]
在优选的实施例中，所述车辆的前后桥扭矩分配装置还包括：适配于前排座椅和后排座椅安装的乘员感知模块(图3中未示出)，用于感知车内的乘员数量；和/或安装在前排座椅和后排座椅相应位置的重力传感器(图3中未示出)，用于检测所述前排座椅承载质量和所述后排座椅承载质量；
[0078]
在更为优选的实施例，所述bcm用于获取所述车辆的前排座椅承载质量和后排座椅承载质量包括：通过检测安全带使用数量确定乘员数量和/或从所述乘员感知模块获取所述乘员数量，并根据所述乘员数量和预设的平均乘员质量，确定所述前排座椅承载质量和所述后排座椅承载质量；和/或从所述重力传感器获取所述前排座椅承载质量和所述后排座椅承载质量。
[0079]
在更为优选的实施例中，所述乘员感知模块包括：分别安装在前排座椅和后排座椅的下方的压力传感器；和/或安装在车辆上并能够检测所述前排座椅和所述后排座椅是否有乘员的红外传感器或摄像头。
[0080]
在更为优选的实施例中，所述vcu通过上述的式(2)计算所述车辆的前桥轴荷和后桥轴荷以及通过上述的式(3)确定前桥扭矩分配比和后桥扭矩分配比。
[0081]
该实施例的更多实施细节和效果可参考前述的车辆的前后桥扭矩分配方法的实施例，在此则不再进行赘述。
[0082]
本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
[0083]
本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流
程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0084]
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0085]
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0086]
在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(cpu)、输入/输出接口、网络接口和内存。
[0087]
存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(ram)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(rom)或闪存(flash ram)。存储器是计算机可读介质的示例。
[0088]
计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(pram)、静态随机存取存储器(sram)、动态随机存取存储器(dram)、其他类型的随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(cd-rom)、数字多功能光盘(dvd)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。
[0089]
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0090]
以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。