牵引控制装置 本发明涉及牵引控制装置，更具体地涉及通过在其中结合反映道路状态及消除需要使用具有彼此不相容的物理量纲的值的计算步骤能够对轮的滑动产生更精确响应的牵引控制装置。
装有副节流阀的牵引控制装置通常被结合在机动车中是出于两个理由。一个理由是控制发动机转矩，以便当机动车从停止状态突然起动或从低速行驶状态突然加速时防止驱动轮打滑。另一理由是通过减小发动机转矩减少机动车速度在快速曲线运动时保证机动车的运行可靠性。
图1表示一种装在前轮驱动型机动车中现有技术牵引控制装置的概要框图。标号15及16表示前轮。标号17及18代表后轮，标号11，12，13，14为分别装在各轮上的轮速度传感器。在该装置中，加速踩板1与主节流阀2相连接；及节流阀电动机4与副节流阀3相连接。标号5和6分别表示发动机和将发动机产生的功率传递到前轮15和16的传动装置。通过开角传感器8及9分别检测主及副节流阀2及3的开角。吸入空气的量qA空气流量传感器25测量。发动机5的转速通过转速传感器10来检测。轮的转速由轮速度传感器11，12，13及14及检测。由上述传感器检测的值被输入到一个电子控制器7中，该控制器接着使用输给它的值计算并产生用于驱动节流电动机4的输出。
在使用现有技术牵引控制装置的前轮驱动型机动车中，使用以下公式来计算机动车的运行速度V：V=(VRR+VRL)2---(i)]]>及式中VRL及VRR分别代表后左轮速度及后右轮速度，它们由各轮速度传感器13和14检测。
左及右前轮15及16的轮滑差SL和SR使用下式来计算：
SL＝VFL-V-----(ii)
SR＝VFR-V-----(iii)式中VFL及VFR分别代表前左轮速度及前右轮速度，它们由各轮速度传感器11和12检测。
当发动机转矩大于前轮15和16及地之间地摩擦力时，前轮15和16将滑动。在此情况下，作为主节流阀2所处的开角θp大于适合值的结果，吸入空气量qA多于需要量。应该指出，开角θp为“0”被定义为主节流阀2的全关闭状态。
现有技术的牵引控制装置的电子控制器7通过操作节流阀电动机4关闭副节流阀3，由此减少吸入空气量qA，并使发动机转矩和机动车速度减小。
当机动车以恒速运行时，使用下式计算机动车的向心加速度：aY=(VRL+VRR)2*(VRL-VRR)TR---(iv)]]>式中轮距TR代表后右轮18及后左轮17之间的距离。电子控制器7将计算的向心加速度aY与预定的向心加速度相比较。
如果计算的向心加速度aY大于预定的向心加速度及吸入空气量qA大于需要量，该电子控制器7通过操作节流阀电动机4关闭副节流阀3并由此减小吸入空气量qA及使发动机转矩和车速因此下降。
图2表示说明电子控制器7怎样通过控制节流电动机4来控制吸入空气量qA的概要框图。控制系统计算部分19使用被传感器11-14检测的各轮转速计算轮滑差SC向心加速度aY。发动机转矩计算部分20使用计算的轮滑差SC及向心加速度aY在其中计算所需的发动机转矩TC；及吸入空气量计算部分21计算吸入空气的正确量qO。
当正确量qO被输入到减法器22时，该减法器22通过从由空气流量传感器25确定出的吸入空气量qA中减去正确量qO来计算差值qE。
然后将吸入空气量的差值qE输入到空气控制部分23。该控制部分23使用分别从传感器8、9、10来的当前节流阀角度、当前副节流阀角及发动机转速ωO来输出一指令信号，以便通过节流阀电动机4打开及关闭副节流阀3到所需开角θSR，由此补偿差值qE。
与上述牵引控制相关地具有多个缺点，其中之一是精确度。例如，在计算所需开角θSR时，一个值将转换成其物理量纲与该值不相容的值，如具有物理量纲为m/sec2的向心加速度aY转换成具有物理量纲m/sec的轮滑差值，这将影响所需开角计算值的整体精确度。
在计算及产生通过节流器电动机4打开及关闭副节流阀3的信号时使用机动车加速性能的另一缺点在于，仅考虑到发动机转速和主节流阀及副节流阀的开角，而在计算该信号时未考虑道路状态，这将影响机动车的运行可靠性。
因此，本发明的主要目的在于提供一种牵引控制装置，它通过在其中包括反映道路状态及消除需要使用具有被此不相容的不同物理量纲的值的计算步骤对轮的滑动产生更精确的响应。
根据本发明的一个方面，提供了一种用于机动车的牵引控制装置，所述装置包括：
控制因数计算部分，它用于通过使用由驱动轮速度传感器及从动轮速度传感器检测的轮速度值来计算驱动轮的当前滑差值、轮滑差微分值、车速度值、车纵向加速度值、车纵向冲动值、车向心加速度的当前值及车的向心冲动值；
运行状态及道路表面决定部分，它用于通过使用由所述控制因数计算部分确定的值来确定所需轮滑差值、用于控制轮滑差的比例增益系数、用于控制轮滑差的微分增益系数、所需向心加速度值、用于控制向心加速度的比例增益系数及用于控制向心加速度的微分增益系数；
加速度性能增强部分，用于通过使用所需轮滑差值、用于控制轮滑差的比例增益系数、用于控制轮滑差的微分增益系数及由控制因数计算部分确定的值来确定副节流阀的第一所需开角；
驱动可靠性保证部分，用于通过使用所需向心加速度值、用于控制向心加速度的比例增益系数、用于控制向心加速度的微分增益系数及由控制因数计算部分确定的值来确定副节流阀的第二所需开角；及
副节流阀电动机控制部分，用于根据副节流阀的第一及第二所需开角中较小的一个来操作与副节流阀相连接的副节流阀电动机。
从以下结合附图对优选实施例的详细说明将会使本发明的上述及另外的目的和特征更加阐明，附图为：
图1表示现有技术牵引控制装置的概要图；
图2表示在现有技术牵引控制装置中使用的电子控制器的概要框图；
图3表示根据本发明第一实施例的牵引控制装置的概要框图；
图4表示在第一实施例中加速度性能增强部分的概要框图；
图5表示第一实施例中驱动可靠性部分的概要框图；
图6表示第一实施例中的副节流阀是如何受控制的概要框图；
图7表示根据本发明第二实施例的牵引控制装置的概要框图；
图8表示第二实施例的电路图；
图9表示第二实施例中的性能控制部分的概要框图；
图10表示第二实施例中的驱动可靠性保证部分的电路图；
图11表示说明第二实施例中的节流阀是如何受控制的电路图；及
图12表示根据第二实施例的节流阀开角及发动机转矩之间的关系。
下面将参照图3至6来详细描述根据本发明第一实施例的牵引控制装置。应该指出，虽然该第一实施例的主要方面均表示在图3至6中，但在描述该牵引控制装置时将经常参照图1。此外在图1和3至6中将使用相同的标号来表示相同的部分。
图3是根据本发明第一实施例的牵引控制装置的概要框图。该牵引控制装置设有控制因数计算部分31，运行状态及道路表面决定部分32，加速度性能增强部分33，驱动可靠性保证部分34及副节流阀电动机控制部分35。
在根据本发明第一实施例的牵引控制装置中，各轮的转速被输入到控制因数计算部分31，它计算并输出各轮的轮滑差SC、轮滑差的一阶微分值、车速值V、车的纵向速度值aXc、纵向加速度的一阶微分值、车的纵向冲动值、车的向心加速度的当前值及向心加速度的一阶微分值，即向心冲动值。
运行状态及道路表面决定部分32根据来自控制因数计算部分31的输出确定运行状态并且指示道路状态的输出。
加速度性能增强部分33基于使用来自控制因数计算部分31及运行状态和路面决定部分32两者的输出控制发动机的转矩以防止轮滑动。驱动可靠性保证部分34通过控制机动车的向心力来保证运行可靠性。副节流阀电动机控制部分35通过比较加速度性能增强部分33的输出与驱动可靠性保证部分34的输出，使节流阀电动机4控制图1中所示的副节流阀3的开角。
图4是加速度性能增强部分33的概要框图，该部分包括一个减法器331及一个非线性PD(比例微分)控制部分332。
图5是驱动可靠性保证部分34的概要框图，该部分设有一个减法器341及一个非线性PD控制部分342。
图6是表示副节流阀电动机是如何受控制的概要框图。副节流阀电动机控制部分35设有开角比较部分355，减法器351及PID电控部分352。
如前所述，在本发明的第一实施例中，轮15-18的转速被输入到控制因数计算部分31，它接着计算并输出轮的当前滑差值、轮滑差的微分值、车速值、车纵向加速度值、车体纵向冲动值、车的当前向心加速度值及车的向心冲动值。
运行状态及路面决定部分32使用来自控制因数计算部分31及非线性PD控制部分332的输出计算所需轮滑差值SO、比例增益系数kp1及微分增益系数kD1；并将SO输出到减法器331，及将kp1和pD1输出到非线性PD控制部分332。
加速度性能增强部分33使用减法器331从所需轮滑差值SO中减去当前轮滑差值SC来计算轮滑差误差值SE，其中当前轮滑差值是由控制因数计算部分31产生的一个输出，所需轮滑差值是由运行状态及路面决定部分32产生一个输出。
非线性PD使用由运行状态及路面决定部分32输出的比例增益系数kp1及微分增益系数kD1补偿计算的轮滑差误差值SE；使用由控制系数计算部分31产生的输出计算在获得的最大及最小设定值范围内的所需开角值θSR1；及产生待用于在运行状态及路面决定部分32上计算所需轮滑差值SO、比例增益系数kp1及微分增益系数kD1的输出。
另一方面，运行状态及路面决定部分32使用来自控制因数计算部分31及来自非线性PD控制部分342的输出计算车体向心加速度aYO，比例增益系数kp2及微分增益系数kD2；及将SO输出到减法器341，将kp2和kD2输出到非线性PD控制部分342。
驱动可靠性保证部分34使用减法器341从由运行状态及路面决定部分32输出的所需向心加速度值aYo中减去由控制系数计算部分31输出的当前心加速度值aYc来计算向心加速度误差aYE。非线性PD控制部分342通过使用基于由运行状态及路面决定部分32输出的比例增益系数kp2及微分增益系数kD2来补偿向心加速度误差aYE；使用来自控制因数计算部分31的输出计算在获得的最大及最小设定值范围内的所需开角θSR2；及产生待用于在运行状态及路面决定部分32上计算所需向心速度aYo、比例增益系数kp2和微分增益系数kD2的输出。
从加速度性能增强部分33的非性线PD控制部分332的输出的计算的所需开角θSR1及从驱动可靠性保证部分34的非线性PD控制部分342输出的所需开角θSR2被输入到副节流阀电动机控制部分35的开角比较部分355。所需开角θSR是其中较小的一个角。它被输入到减法器351。减法器351通过从计算的所需开角θSR中减去当前开角值θSC来计算开角误差θSE。
PID(比例，积分及微分)电动机控制部分352使用计算出的开角误差θSE并通过使用PID控制方法来控制节流阀电动机4。其中开角的零度被定义为全闭状态。
如上所述，在本发明的第一实施例中不需要将向心加速度值转换成轮滑差值，因为电子控制器分开地计算及控制运行可靠性及加速度性能。此外，该电子控制器以及通过限制向心力的过份增大改善车的运行可靠性是通过在其中设置了基于运行状态确定比例增益系数和微分增益系数的非线性PD控制部分以响应运行状态来改善运行可靠性。
以下将借助图7至12来详细描述根据本发明第二实施例的牵引控制装置。
图7是根据本发明第二实施例的牵引控制装置的概要框图。该第二实施例不同于第一实施例的地方在于：在该实施例中不存在副节流器阀。相应地，节流阀25的一侧与加速踩板1相连接，而另一侧与节流器电动机4相连接；及用开角传感器9检测开角的角度。
根据本发明第二实施例的牵引控制装置设有控制因数计算部分81，运行状态及路面决定部分82，发动机转矩计算部分86，加速度性能增强部分83，驱动可靠性保证部分84，及节流器电动机控制部分85。
在第二实施例的牵引控制装置中，各轮的转速度输入到控制因数计算部分81，它计算并输出驱动轮的当前滑差值SC、轮滑差的微分值、车速值V、纵向加速度值aXc、车的纵向冲动值、当前向心加速度值aYc、车的向心冲动值、反映转动体动力作用的瞬时发动机转矩TC及绕被动轴的不稳定度UC。
然后运行状态及路面决定部分82基于控制因数计算部分81的输出决定运行状态及产生反映道路状态的输出。
加速度性能增强部分83通过使用来自控制因数计算部分81、运行状态及路面决定部分82及发动机转矩计算部分86的输出控制发动机转矩以阻止轮子打滑。驱动可靠性保证部分84通过控制机动车离心力来保证运行可靠性，及节流器电动机控制部分85通过将来自加速度性能增强部分83的输出与来自驱动可靠性保证部分84的输出相比较借助电动机来控制节流阀25的开角。
图9是第二实施例中的加速度性能增强部分83的概要框图。该加速度性能增强部分设有发动机转矩误差计算部分835，非线性PD控制部分832，发动机补偿转矩计算部分833及所需开角值计算部分834。
图10是驱动可靠性保证部分84的概要框图，该部分包括一个减法器843及一个非线性PD控制部分842。
图11是表示第二实施例的节流器电动机控制部分85是如何受控制的概要框图，该节流器电动机控制部分85包括开角比较部分855，减法器851及PID电动机控制部分852。
在本发明的第二实施例中，轮速度传感器11-14的输出被输入到控制因数计算部分81，它计算及产生轮的滑差值、轮滑差的微分值、车速值、车纵向加速度值、车纵向冲动值、车的当前向心加速度值、车的向心冲动值、反映转动体动力作用的瞬时发动机转矩TC、及绕被动轴的运行不稳定度UC。
运行状态及路面决定部分82使用来自控制因数计算部分81及非线性PD控制部分832的输出计算及输出所需发动机转矩值TO、比例增益系数kp1及微分增益系数kD1；并将TO输出到发动机误差转矩计算部分835，及将kp1和kD1输出到非线性PD控制部分832。
发动机转矩计算部分86通过使用发动机转速ωO及当前节流阀开角θSC，并使用表示节流阀开角θSC和发动机转矩TS之间关系的图12计算稳态发动机转矩TS，该转矩TS不反映转动体的动力作用，并将稳态发动机转矩TS输出到发动机补偿转矩计算部分833。应该指出，图12中的关系，即曲线，是针对特定的ωO。
加速度性能增强部分83通过从反映转动体动力作用及从控制因数计算部分81输出到发动机误差转矩计算部分835中的瞬时发动机转矩TC中减去所需发动机转矩TO来计算发动机转矩的误差值TE。
发动机转矩的误差值TE依赖于驱动轴的角速度、角加速度、被动轴的角速度、被动轴的角加速度、所需被动轮滑差值及转动体惯性力矩。非线性PD控制部分832通过使用基于由运行状态及路面决定部分82输出的比例增益系数kp1及微分增益系数kD1的PD控制方法来补偿计算出的发动机转矩的误差值TE；使用由控制因数计算部分的输出计算在获得的最大及最小设定值范围内的发动机误差转矩补偿值TD；及产生在运行状态和道路表面决定部分82上计算所需发动机转矩值TO，比例增益系数kp1及微小增益系数kD1时使用的输出。
计算出的发动机转矩误差补偿值TD被输入到发动机转矩补偿计算部分832；及从由发动机转矩计算部分86输出的稳态发动机转矩TS中减去发动机转矩补偿值TD产生出发动机补偿转矩TR，它被输出到所需要开角值计算部分834。
在所需开角值计算部分834上，通过使用图12及发动机转速ωO和发动机补偿转矩TR计算所需开角θSR1。
另一方面，运行状态及路面决定部分82计算及输出可允许的不稳定度UO、比例增益系数kp2及微分增益系数kD2。绕被动轴的不稳定度UC使用下式计算：
UC＝(CX*aXC2+CY*aYC2)1/2-----(V)式中CX及CY为常数，aXc是车体纵向加速度，及aYc是在体向心加速度。
然后驱动可靠性保证部分84通过在减法器843上从可允许的不稳定度UO中减去绕被动轴的不稳定度UC来计算不稳定的误差值UE，其中可允许不稳定度UO是由运行状态及路面决定部分82输出的，绕被动轴的不稳定度UC是由控制因数计算部分81输出的。
非线性PD控制部分842使用基于从运行状态及路面决定部分82输出的比例增益系数kp2及微分增益系数kD2的PD控制方法来补偿不稳定度的误差值UE；使用来自控制因数计算部分的输出来计算在获得的最大及最小设定值范围内的所需开角θSR2；及产生在运行状态及路面决定部分82上计算允许稳定度UO、比例增益系数kp2及微小增益系数kD2时所使用的输出。
由加速度性能增强部分83的所需开角值计算部分834输出的计算的所需开角θSR1及由驱动可靠性保证部分84的非线性PD控制部分842输出的所需开角θSR2被输入到节流阀电动机控制部分85的开角比较部分855。开角比较部分855取出这两个角度中较小的一个角度作为所需开角θSR并将其输入到减法器851。减法器851通过从所需开角值θSR中减去当前开角值θSC来计算节流阀开角的误差值θSE。
根据用所述方法计算出的开角误差值θSE，PID电动机控制部分852对节流阀电动机4进行控制。
如上所述，在本发明的第二实施例中也不需要将向心加速度值转换成轮滑差值，因为电子控制器分开地计算及控制运行可靠性及加速度性能。此外，该电子控制器以及通过限制向心力的过份增大改善车的运行可靠性是通过在其中设置了确定反映车运行状态及道路状态的比例增益系数及微分增益系数以考虑运行状态及道路状态来改善车的加速度性能的。
虽然本发明是相对优选实施例进行图解及描述的，但应理解，本技术领域中的熟练技术人员在不偏离如以下权利要求中限定的本发明范围及精神的情况下，可以作出各种变化及修改。