СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ УСТРОЙСТВОМ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА ПРИ СБОЕ В РАБОТЕ КНОПКИ ВЫБОРА
METHOD TO CONTROL TORQUE DISTRIBUTION DEVICE DURING FAULTY OPERATION OF SELECTOR BUTTON

Изобретение относится к области автотранспортных средств, оборудованных несколькими осями ведущих колес.
В частности, изобретение касается автотранспортных средств, оборудованных устройством распределения крутящего момента между передним мостом и задним мостом транспортного средства с несколькими ведущими осями, а также стратегий управления при нарушениях в работе кнопки выбора режима распределения крутящего момента в таком устройстве.
Транспортные средства с четырьмя ведущими колесами содержат переднюю колесную ось и заднюю колесную ось, из которых одна является главной колесной осью, а другая - вспомогательной осью. Эти транспортные средства содержат первый дифференциал, установленный на передней оси, и второй дифференциал, установленный на задней оси, коробку передач, соединяющую один из дифференциалов с двигателем, и продольный трансмиссионный вал, который соединяет оба дифференциала через привод, например сцепление, позволяющее распределять крутящий момент между передним и задним мостами. Приводом управляет блок управления, выдающий сигнал заданного значения распределения крутящего момента.
Как правило, эти устройства распределения крутящего момента имеют несколько режимов распределения крутящего момента и содержат кнопку выбора, позволяющую пользователю выбрать необходимый ему режим распределения крутящего момента.
Например, устройства распределения крутящего момента обычно имеют режим распределения крутящего момента «с двумя ведущими колесами», в котором крутящий момент поступает только на переднюю колесную ось, режим работы «с четырьмя ведущими колесами - шоссейный» и режим работы «с четырьмя ведущими колесами - внедорожный».
В известных технических решениях при обнаружении сбоя в работе кнопки выбора применяемая стратегия чаще всего состоит в активации аварийного режима работы, в котором режим распределения крутящего момента является режимом «с двумя ведущими колесами». В этом случае нарушение в работе кнопки неизбежно приводит к потере транспортным средством функциональности полного привода на четыре ведущих колеса.
Кроме того, известные стратегии при аварийном режиме не предусматривают отслеживания конца сбоя в работе, поэтому транспортное средство может несвоевременно переключаться между аварийным режимом и номинальным режимом, пока не будет решена проблема неисправности.
Таким образом, известные стратегии управления при сбоях в работе кнопки выбора не являются полностью удовлетворительными.
Настоящее изобретение призвано решить эти проблемы и предложить способ управления устройством распределения крутящего момента между двумя колесными осями за счет управления при сбоях в работе кнопки выбора таким образом, чтобы ограничить неудобство, связанное с нарушением в работе кнопки выбора.
В связи с этим первым объектом изобретения является способ управления устройством распределения крутящего момента между главной колесной осью и вспомогательной колесной осью автотранспортного средства, при этом указанное устройство распределения содержит привод для распределения указанного крутящего момента, блок управления, имеющий несколько режимов распределения крутящего момента и выбирающий один из этих режимов распределения в зависимости от переменной V_положение, и кнопку выбора режима распределения, выдающую данную, отображающую положение указанной кнопки, при этом блок управления определяет при нормальной работе переменную V_положение в зависимости от указанной данной, отображающей положение указанной кнопки; при этом способ управления содержит:
- этап обнаружения потенциального сбоя в работе кнопки выбора, на котором проверяют когерентность данной, отображающей положение кнопки;
- активацию аварийного режима работы при обнаружении сбоя в работе кнопки выбора, в котором переменной V_положение присваивают постоянное значение - константу К;
- отслеживание конца сбоя в аварийном режиме работы, при котором проверяют когерентность данной, отображающей положение кнопки;
- активацию нормального режима работы при обнаружении конца сбоя.
Таким образом, способ управления в соответствии с изобретением предусматривает отслеживание в аварийном режиме работы конца сбоя таким образом, чтобы, как только информация, выдаваемая кнопкой выбора, становится опять когерентной, блок управления возвращался на нормальный режим работы. За счет этого можно ограничить неудобства, связанные с нарушением в работе кнопки выбора.
Этот способ является более предпочтительным, так как на практике, когда пользователь замечает, что режим распределения крутящего момента не соответствует затребованной им работе, он естественным образом начинает манипулировать кнопкой, чтобы устранить сбой в работе кнопки, в частности, если речь идет о нарушении, связанном с плохим позиционированием кнопки.
Предпочтительно при нормальной работе водитель может выбирать режим распределения крутящего момента среди трех возможных режимов, доступных в блоке управления, а именно: режим распределения крутящего момента «с двумя ведущими колесами», в котором крутящий момент по существу передается только на главную колесную ось, режим распределения «с четырьмя ведущими колесами - шоссейный» и режим распределения «с четырьмя ведущими колесами - внедорожный», путем перемещения кнопки в одно фиксированное положение из трех положений «с двумя ведущими колесами», «с четырьмя ведущими колесами - шоссейный» и «с четырьмя ведущими колесами - внедорожный», которые соответствуют каждому из режимов распределения крутящего момента.
Предпочтительно константа К, которую присваивают переменной V_положение в аварийном режиме работы, является идентичной значению, которое присваивают переменной V_положение в нормальном режиме работы, когда информация, выдаваемая кнопкой, отображает положение «с четырьмя ведущими колесами - шоссейный».
Таким образом, транспортное средство продолжает использовать режим распределения крутящего момента с четырьмя ведущими колесами, когда кнопка выбора дает сбой. Кроме того, режим распределения «с четырьмя ведущими колесами - шоссейный» является режимом, соответствующим большинству условий движения.
Предпочтительно во время активации режима «с четырьмя ведущими колесами - внедорожный» блок управления остается заблокированным в режиме «с четырьмя ведущими колесами - внедорожный», когда переменная положения V_положение переходит от значения, отображающего положение кнопки «с четырьмя ведущими колесами - внедорожный», к значению, отображающему положение кнопки «с четырьмя ведущими колесами - шоссейный».
В этом случае выбор возможности присвоения переменной V_положение в аварийном режиме значения, эквивалентного значению, которое она имела бы в нормальном режиме работы, позволяет компенсировать возможные несовершенства работы кнопки, в частности, когда кнопка содержит возвратные средства для перевода кнопки из ее положения «с четырьмя ведущими колесами - внедорожный» в положение «с четырьмя ведущими колесами - шоссейный» и когда эти средства стремятся вернуть кнопку в промежуточное положение между ее положением «с двумя ведущими колесами» и ее положением «с четырьмя ведущими колесами - шоссейный». В этом случае блок управления все же учитывает запрос перехода в режим «внедорожный», несмотря на сбой в работе кнопки.
Предпочтительно кнопка выбора выполнена с возможностью выдачи данной, отображающей промежуточное положение кнопки между ее положением «с двумя ведущими колесами» и ее положением «с четырьмя ведущими колесами - шоссейный», при этом сбой промежуточного положения обнаруживают, когда информация, выдаваемая кнопкой, отображает указанное промежуточное положение в течение времени, превышающего значение Т_положение_промежуточное.
Предпочтительно конец сбоя в работе обнаруживают, когда информация, выдаваемая кнопкой, опять отображает положение «с двумя ведущими колесами», «с четырьмя ведущими колесами - шоссейный» или «с четырьмя ведущими колесами -внедорожный». При этом после сбоя промежуточного положения, как только блок управления обнаруживает когерентную данную о положении кнопки, он возвращается на нормальный режим работы.
Предпочтительно сбой некогерентного положения обнаруживают, когда информация, выдаваемая кнопкой выбора, не отображает положения указанной кнопки.
Предпочтительно конец сбоя некогерентного положения обнаруживают, когда информация, выдаваемая кнопкой, опять отображает положение «с двумя ведущими колесами», затем «с четырьмя ведущими колесами - шоссейный» или наоборот. При этом блок правления должен обнаружить одновременно данную, отображающую положение «с двумя ведущими колесами», и данную, отображающую положение «с четырьмя ведущими колесами - шоссейный», прежде чем вернуться в нормальный режим работы.
Предпочтительно кнопка выбора содержит возвратное средство для автоматического перевода кнопки из ее положения «с четырьмя ведущими колесами - внедорожный» в ее положение «с четырьмя ведущими колесами - шоссейный», при этом блок управления блокируется в режиме «с четырьмя ведущими колесами - внедорожный» во время возврата кнопки в положение «с четырьмя ведущими колесами - шоссейный», при этом сбой положения «внедорожный» обнаруживают, когда информация, выдаваемая приводом, отображает положение «с четырьмя ведущими колесами - внедорожный» в течение времени, превышающего значение Т_положение_внедорожный.
Предпочтительно режим «с четырьмя ведущими колесами - внедорожный» блока управления разблокируют, когда обнаруживают сбой положения «внедорожный».
Предпочтительно конец сбоя положения «внедорожный» обнаруживают, когда информация, выдаваемая приводом, перестает отображать положение «с четырьмя ведущими колесами - внедорожный».
Изобретение поясняется чертежами, на которых представлено следующее:
фиг.1 - схематичный вид устройства распределения крутящего момента и его периферийных средств;
фиг.2 - схема кнопки выбора режима распределения крутящего момента.
Как было указано выше, изобретение предназначено для распределения крутящего момента между колесными осями транспортного средства с несколькими ведущими осями, такого как транспортное средство 4×4. Такое транспортное средство содержит, по меньшей мере, переднюю колесную ось, на которой установлены два передних колеса, и заднюю колесную ось, на которой установлены два задних колеса. Одна из колесных осей является главной осью, а другая - вспомогательной осью. Транспортное средство содержит коробку передач, соединяющую двигатель с первым дифференциалом, установленным на главной оси, и продольный трансмиссионный вал, соединяющий первый дифференциал со вторым дифференциалом, установленным на вспомогательной оси, через устройство распределения крутящего момента.
Согласно изобретению, транспортное средство содержит устройство распределения крутящего момента, показанное на фиг.1. Устройство содержит электромеханический привод 1, оборудованный устройством сцепления для изменения распределения крутящего момента между осями. Этим приводом 1 управляет соответствующий блок 2 управления.
Блок 2 управления является вычислительным устройством, содержащим микропроцессор, оперативное запоминающее устройство (RAM) и постоянные запоминающие устройства (ROM и EEPROM), в которых записан алгоритм управления приводом 1. Этот блок 2 управления связан с коммуникационной шиной для получения данных о работе транспортного средства. В частности, блок 2 управления связан с электронным модулем управления двигателем, с модулем регулирования системы торможения и/или с модулем электронного контроля устойчивости через коммуникационную шину 4, как правило, шину CAN. Блок 2 управления получает питание от батареи транспортного средства.
Блок 2 управления имеет, по меньшей мере, три разных режима распределения крутящего момента: режим «с двумя ведущими колесами», режим «с четырьмя ведущими колесами - шоссейный» и режим «с четырьмя ведущими колесами - внедорожный».
В режиме «с двумя ведущими колесами» крутящий момент по существу передается только на главную колесную ось. Следует отметить, что в некоторых транспортных средствах блок 2 управления имеет функцию, при которой в режиме «с двумя ведущими колесами» на вспомогательную колесную ось передается минимальный крутящий момент, чтобы ограничивать паразитные шумы, создаваемые средствами трансмиссии на вспомогательном валу, когда на них не поступает никакой крутящий момент. В данном случае под выражением «крутящий момент по существу передается только на главную колесную ось» следует понимать низкий коэффициент трансмиссии на вспомогательный вал, как правило, ниже 10%.
Режимы «с четырьмя ведущими колесами - шоссейный» и «с четырьмя ведущими колесами - внедорожный» соответствуют двум разным стратегиям распределения крутящего момента, первая из которых направлена на поиск наилучшего поведения на дороге, тогда как вторая сконцентрирована на поиске наилучшего поведения во внедорожном режиме, в частности, с целью обеспечения максимального сцепления с дорогой.
Например, в режиме «с четырьмя ведущими колесами - шоссейный» блок 2 управления управляет приводом 1 в зависимости от отслеживаемой разности скорости вращения между главной и вспомогательной колесными осями, тогда как в режиме «с четырьмя ведущими колесами - внедорожный» блок 2 управления управляет приводом 1 таким образом, чтобы коэффициент распределения между главной колесной осью и вспомогательной колесной осью был по существу постоянным.
Блок 2 управления выбирает один из этих режимов распределения крутящего момента в зависимости от переменной V_положение. При нормальной работе блок 2 управления определяет значение переменной V_положение в зависимости от данной, отображающей положение кнопки 3 выбора режима распределения.
Эта кнопка 3 выбора имеет, по меньшей мере, три положения, каждое из которых соответствует одному из режимов распределения крутящего момента, то есть положение «с двумя ведущими колесами», положение «с четырьмя ведущими колесами - шоссейный» и положение «с четырьмя ведущими колесами - внедорожный». Положение «с четырьмя ведущими колесами - шоссейный» находится между положением «с двумя ведущими колесами» и положением «с четырьмя ведущими колесами - внедорожный».
Эта кнопка 3 позволяет пользователю выбрать подходящий режим распределения крутящего момента. Для этого при нормальной работе водитель может выбирать режим распределения крутящего момента путем перевода кнопки 3 выбора в соответствующее положение.
В частном варианте выполнения, представленном на фиг.2, кнопка 3 выбора содержит четыре разные дорожки 5, 6, 7, 8 и подвижные металлические щетки или лапки, позволяющие устанавливать контакт с этими дорожками 5, 6, 7, 8 в зависимости от положения кнопки 3.
Первая дорожка 5 соответствует массе, вторая дорожка 6, называемая ««с двумя ведущими колесами», соответствует дорожке, которая соединяется с массой 5, когда кнопка 3 находится в положении «с двумя ведущими колесами», третья дорожка 7, называемая «с четырьмя ведущими колесами - шоссейный», соединяется с массой 5, когда кнопка 3 находится в своем соответствующем положении, и четвертая дорожка 8, называемая «с четырьмя ведущими колесами - внедорожный», соединяется с массой 5, когда кнопка 3 находится в своем соответствующем положении.
Следует учесть, что в описанном ниже варианте выполнения дорожка 7 «с четырьмя ведущими колесами - шоссейный» тоже соединяется с массой 5, когда кнопка находится в положении «с четырьмя ведущими колесами - внедорожный». Кроме того, следует отметить, что кнопка 3 имеет между своим положением «с двумя ведущими колесами» и своим положением «с четырьмя ведущими колесами - шоссейный» промежуточное положение, в котором вторая дорожка 6 «с двумя ведущими колесами» и третья дорожка 7 «с четырьмя ведущими колесами - шоссейный» соединены с массой 5.
Таким образом, при нормальной работе блок 2 управления присваивает переменной V_положение следующие значения, когда он получает данные, отображающие положение кнопки 3, указанные в нижеследующих таблицах:
- V_положение = Положение «с двумя ведущими колесами»:
Дорожки
Состояние (Контакт = 1, Нет контакта = 0)
4*2
1
Шоссейный
0
Внедорожный
0
- V_положение = Промежуточное положение между положением «с двумя ведущими колесами» и положением «шоссейный»:
Дорожки
Состояние (Контакт = 1, Нет контакта = 0)
4*2
1
Шоссейный
1
Внедорожный
0
V_положение = Положение «с четырьмя ведущими колесами - шоссейный»:
Дорожки
Состояние (Контакт = 1, Нет контакта = 0)
4*2
0
Шоссейный
1
Внедорожный
0
V_положение = Положение «с четырьмя ведущими колесами - внедорожный»:
Дорожки
Состояние (Контакт=1,Нет контакта = 0)
4*2
0
Шоссейный
1
Внедорожный
1
Таким образом, блок 2 управления выбирает режим распределения крутящего момента в зависимости от переменной V_положение.
Кроме того, следует отметить, что кнопка 3 выполнена таким образом, чтобы положения «с двумя ведущими колесами» и «с четырьмя ведущими колесами - шоссейный» были устойчивыми положениями, тогда как положение «с четырьмя ведущими колесами - внедорожный» является импульсивным положением, при этом возвратные средства автоматически возвращают кнопку 3 из ее положения «внедорожный» в положение «шоссейный».
Блок 2 управления остается в режиме «с четырьмя ведущими колесами - внедорожный», когда переменная положения V_положение переходит от значения, отображающего положение кнопки 3 «с четырьмя ведущими колесами - внедорожный», к значению положения кнопки 3 «с четырьмя ведущими колесами - шоссейный». Блок 2 управления блокируется в режиме «с четырьмя ведущими колесами - внедорожный», пока в него не поступает информация от кнопки 3, отображающая положение «с двумя ведущими колесами», или если не происходит событие, вызывающее разблокировку режима «с четырьмя ведущими колесами - внедорожный».
На практике блок 2 управления переходит от режима «внедорожный» к режиму «шоссейный», если зажигание выключено в течение времени, превышающего значение Tjock (это время должно превышать время, которое необходимо для запуска двигателя после того, как он заглох, и которое примерно равно 30 секундам). Действительно, в режиме «с четырьмя ведущими колесами - внедорожный» в случае прерывания контакта, в частности, после того как двигатель заглох (что часто случается при езде по бездорожью), режим «внедорожный» сохраняется в памяти и возобновляется, если водитель опять включает зажигание, затем повторно запускает двигатель, в интервале времени менее Tjock. Если зажигание остается выключенным сверх этого времени, блок 2 управления считает, что речь идет о другой задаче, и возобновляет работу в режиме «с четырьмя ведущими колесами - шоссейный».
Кроме того, если транспортное средство непрерывно превышает порог скорости V_конец_блокировка в течение минимального времени Т_конец_блокировка_скорость, блок управления тоже возвращается в режим «с четырьмя ведущими колесами - шоссейный».
Кроме того, можно также разблокировать режим «внедорожный» для возвращения в режим «шоссейный» посредством возврата в положение «с четырьмя ведущими колесами - внедорожный», если блок 2 управления уже находится в режиме «с четырьмя ведущими колесами - внедорожный».
Таким образом, блок управления выбирает режим «с двумя ведущими колесами», если V_положение = Положение «с двумя ведущими колесами», выбирает режим «с четырьмя ведущими колесами - шоссейный», если V_положение - Положение «с четырьмя ведущими колесами - шоссейный» и если блок управления не заблокирован в режиме «с четырьмя ведущими колесами - внедорожный», и выбирает режим «с четырьмя ведущими колесами - внедорожный», если V_положение = Положение «с четырьмя ведущими колесами - внедорожный» и если блок 2 управления до этого был в режиме «с четырьмя ведущими колесами - шоссейный».
Кроме того, блок 2 управления выбирает режим «с четырьмя ведущими колесами - шоссейный», если V_положение = Положение «с четырьмя ведущими колесами - внедорожный» и если блок управления переходит из режима «с четырьмя ведущими колесами - внедорожный».
Способ в соответствии с изобретением предусматривает обнаружение потенциальных сбоев в работе кнопки 3 выбора. Для этого блок 2 управления проверяет когерентность принимаемой им данной, отображающей положение кнопки 3.
В частности, блок 2 управления проверяет, отображает ли информация, выдаваемая кнопкой 3 выбора, положение указанной кнопки 3. Если информация, выдаваемая кнопкой выбора, не отображает одного из фиксированных положений кнопки 3 в течение времени, превышающего значение Т_когерентность, следовательно, обнаружен сбой, связанный с некогерентным положением. Например, Т_когерентность имеет значение порядка 100 миллисекунд.
Различные данные, которые может выдавать кнопка 3 и которые не соответствуют возможным положениям кнопки 3, представлены в нижеследующей таблице:
Дорожки
Состояние (Контакт = 1, Нет контакта = 0)
4*2
0
0
1
1
Шоссейный
0
0
0
1
Внедорожный
0
1
1
1
Эти состояния соответствуют отсоединению кнопки 3 или короткому замыканию между дорожками 5, 6, 7 и/или 8.
Кроме того, блок 2 управления проверяет также, не заблокирована ли кнопка 3 в положении «с четырьмя ведущими колесами - внедорожный» в течение длительного времени. Действительно, как было указано выше, положение «с четырьмя ведущими колесами - внедорожный» является неустойчивым положением, так как возвратное средство автоматически возвращает кнопку 3 выбора в ее положение «с четырьмя ведущими колесами - шоссейный». Поэтому при нормальной работе кнопки 3 она должна оставаться лишь короткое время в положении «с четырьмя ведущими колесами - внедорожный».
Следовательно, обнаружение сбоя положения «внедорожный» происходит, если в течение времени, превышающего V_положение_внедорожный, информация, принятая блоком управления, характеризует положение кнопки в неустойчивом положении «с четырьмя ведущими колесами - внедорожный». Как правило, V_положение_внедорожный имеет значение порядка 10 секунд.
При обнаружении сбоя положения «внедорожный» блок 2 управления разблокирует режим «с четырьмя ведущими колесами - внедорожный».
Кроме того, обнаружение сбоя происходит также, когда кнопка 3 остается слишком долго в неустойчивом промежуточном положении между своим положением «с двумя ведущими колесами» и своим положением «с четырьмя ведущими колесами - шоссейный». Таким образом, сбой промежуточного положения обнаруживают, если информация, выдаваемая кнопкой, отображает указанное промежуточное положение в течение времени, превышающего значение V_положение_промежуточное. Как правило, V_положение_промежуточное имеет значение порядка 10 секунд.
Согласно изобретению, аварийный режим работы активируют, как только обнаруживают сбой в работе кнопки выбора. В аварийном режиме работы переменной V_положение присваивают значение - константу К, и блок управления использует в этом случае один из режимов распределения в зависимости от этой константы.
Предпочтительно константа К, которую присваивают переменной V_положение в аварийном режиме, идентична значению, которое присваивают переменной V_положение в нормальном режиме работы, когда информация, выдаваемая кнопкой 3, отображает положение «с четырьмя ведущими колесами - шоссейный». Другими словами, V_положение = К = Положение «с четырьмя ведущими колесами - шоссейный».
Этот выбор представляет исключительный интерес. Действительно, с одной стороны, транспортное средство продолжает применять режим распределения крутящего момента с четырьмя ведущими колесами, когда происходит сбой в работе кнопки 3 выбора.
С другой стороны, этот выбор позволяет компенсировать некоторые несовершенства кнопки 3. Действительно, некоторые кнопки характеризуются механическими недоработками, при которых возвратные средства перевода кнопки из ее положения «с четырьмя ведущими колесами - внедорожный» в ее положение «с четырьмя ведущими колесами - шоссейный» стремятся вернуть кнопку в промежуточное положением между ее положением «с двумя ведущими колесами» и ее положением «с четырьмя ведущими колесами - шоссейный». В этом случае обнаруживают сбой промежуточного положения и переменной V_положение присваивают значение, эквивалентное тому, которое ей было бы присвоено при нормальной работе для положения кнопки 3 «с четырьмя ведущими колесами - шоссейный».
Кроме того, согласно изобретению, в аварийном режиме отслеживают конец обнаруженного сбоя, проверяя когерентность данной, отображающей положение кнопки 3. При обнаружении конца сбоя блок управления возобновляет нормальный режим работы.
На практике, если пользователь обнаружил, что режим распределения крутящего момента не соответствует выбранной им работе, он естественным образом старается манипулировать кнопкой 3. В некоторых случаях этой манипуляции оказывается достаточно, чтобы решить проблему сбоя кнопки 3 и чтобы блок 2 управления вернулся в нормальный режим работы.
Блок 2 управления обнаруживает конец некогерентного положения, когда информация, выдаваемая кнопкой 3, опять отображает положение «с двумя ведущими колесами», затем «с четырьмя ведущими колесами - шоссейный» и наоборот.
Кроме того, блок 2 управления обнаруживает конец сбоя промежуточного положения, когда информация, выдаваемая кнопкой 3, опять отображает положение «с двумя ведущими колесами», «с четырьмя ведущими колесами - шоссейный» или «с четырьмя ведущими колесами - внедорожный».
Наконец, блок 2 управления обнаруживает конец сбоя положения «внедорожный», когда информация, выдаваемая кнопкой 3, перестает отображать положение «с четырьмя ведущими колесами - внедорожный».
Описание изобретения было представлено в качестве примера. Следует учесть, что специалист может предусмотреть различные варианты выполнения изобретения, не выходя при этом за его рамки.