分布式驱动车辆扭矩的控制方法及系统与流程

本发明属于车辆控制技术领域，具体涉及一种分布式驱动车辆扭矩的控制方法及系统。

背景技术：

本部分提供的仅仅是与本公开相关的背景信息，其并不必然是现有技术。

分布式轮毂电机驱动汽车可以单独对各个车轮进行精确控制，一方面可以提高车辆在动力性、通过性、驱动防滑、车辆稳定性、整车效率优化方面的控制效果；另一方面，车辆其余系统失效故障的发生会直接对各个车轮的驱动状态、车辆行驶稳定性产生影响。

现有技术中，在单个驱动电机发生故障时，对故障电机同轴对侧的未发生故障的驱动电机采用相同的处理方式，但这种处理方式并不能很好的保证车辆的稳定性，在转向时可能会导致转向过度或转向不足，转向过度表现为车辆需要减少转向轮角度来保持所需行进的线路，转向不足表现为车辆需要更多的转向轮角度来保持所需行进的线路。例如，在车辆转向时，左前驱动电机因故障扭矩清零，同时对右前驱动电机采用相同的扭矩处理方式扭矩清零，此时两前轮驱动电机同时失去动力，而由两后轮进行驱动，此时，前轴的载荷增加，载荷在一定范围内时，轮胎的侧偏刚度随垂直载荷的增加而增大，在相同的侧偏力下，轮胎的侧偏刚度的增大进而使轮胎的侧偏角增加，因而会导致转向过度，汽车会发生突然驶向弯道内侧的“卷入”现象，失去稳定性，导致事故发生。

技术实现要素：

本发明的目的是至少解决对出现单个电机故障时，控制故障电机的同轴对侧的电机与故障电机扭矩相同的处理方式导致车辆失去稳定性的问题。该目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的第一方面提出了一种分布式驱动车辆扭矩的控制方法，包括：

获取车辆的方向盘转角；

根据所述方向盘转角，确定所述车辆的行驶状态；

根据所述行驶状态为直线行驶，控制故障电机的同轴对侧的电机与故障电机扭矩相同；

根据所述行驶状态为转向行驶，控制故障电机的对角侧的电机进行故障降级。

根据本发明实施例的分布式驱动车辆扭矩的控制方法，对于车辆的不同行驶状态下电机出现故障的处理方式不同，车辆的行驶状态包括直线行驶状态和转向行驶状态，车辆的形式状态可通过方向盘转角确定，当车辆为直线行驶，不会出现转向过度或转向不足的情况，可以直接控制故障电机的同轴对侧电机与故障电机的扭矩相同，这里所说的同轴是指左前和右前为同轴，左后和右后为同轴，当车辆为转向行驶，某一个电机故障，会使车辆出现转向过度或转向不足的情况，因此需要控制故障电机的对角侧的电机进行故障降级以抵消转向过度或弥补转向不足，故障电机的对角侧是指左前和右后为对角侧、右前和左后为对角侧，保持车辆的稳定性，降低因电机失效带来的安全风险，提高了车辆的安全性，减少事故的发生。

另外，根据本发明实施例的分布式驱动车辆扭矩的控制方法，还可具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，所述根据所述方向盘转角，确定所述车辆的行驶状态包括：

判断所述方向盘转角是否为零；

根据所述方向盘转角为零，确定所述车辆为直线行驶；

根据所述方向盘转角不为零，确定所述车辆为转向行驶。

在本发明的一些实施例中，在所述根据所述方向盘转角不为零，确定所述车辆为转向行驶中：

根据所述方向盘转角大于零，确定所述车辆为向左转向行驶；

根据所述方向盘转角小于零，确定所述车辆为向右转向行驶。

在本发明的一些实施例中，所述根据所述行驶状态为直线行驶，控制故障电机的同轴对侧的电机与故障电机扭矩相同包括：

根据所述车辆的左前电机故障，控制同轴对侧的右前电机与左前电机扭矩相同；

根据所述车辆的右前电机故障，控制同轴对侧的左前电机与右前电机扭矩相同；

根据所述车辆的左后电机故障，控制同轴对侧的右后电机与左后电机扭矩相同；

根据所述车辆的右后电机故障，控制同轴对侧的左后电机与右后电机扭矩相同。

在本发明的一些实施例中，所述根据所述行驶状态为向左转向行驶，控制故障电机的对角侧电机进行故障降级包括：

根据所述车辆的左前电机故障，控制对角侧的右后电机进行故障降级；

根据所述车辆的右前电机故障，控制对角侧的左后电机进行故障降级；

根据所述车辆的左后电机故障，控制对角侧的右前电机进行故障降级；

根据所述车辆的右后电机故障，控制对角侧的左前电机进行故障降级。

在本发明的一些实施例中，所述根据所述行驶状态为向右转向行驶，控制故障电机的对角侧的电机进行故障降级包括：

根据所述车辆的左前电机故障，控制对角侧的右后电机进行故障降级；

根据所述车辆的右前电机故障，控制对角侧的左后电机进行故障降级；

根据所述车辆的左后电机故障，控制对角侧的右前电机进行故障降级；

根据所述车辆的右后电机故障，控制对角侧的左前电机进行故障降级。

在本发明的一些实施例中，所述控制故障电机的对角侧的电机进行故障降级包括控制故障电机的对角侧的电机扭矩清零和控制故障电机的对角侧的电机扭矩降低。

在本发明的一些实施例中，所述控制故障电机的对角侧电机扭矩降低包括：

获取所述故障电机的第一初始需求扭矩和第一实际扭矩；

根据所述第一初始需求扭矩和所述第一实际扭矩查表，确定扭矩偏差；

获取所述故障电机的对角侧的电机的第二初始需求扭矩；

根据所述第二初始需求扭矩和所述扭矩偏差得到所述故障电机的对角侧的电机的第二实际扭矩，控制所述故障电机的对角侧的电机以所述第二实际扭矩运行。

在本发明的一些实施例中，所述第一初始需求扭矩和所述第二初始需求扭矩根据所述车辆的油门踏板开度和实时车速获得。

本发明的第二方面还提供了一种分布式驱动车辆扭矩的控制系统，包括：

获取模块，所述获取模块用于获取车辆的方向盘转角；

确定模块，所述确定模块用于确定所述车辆的行驶状态；

第一控制模块，所述第一控制模块用于根据所述行驶状态为直线行驶，控制故障电机的同轴对侧的电机与故障电机扭矩相同；

第二控制模块，根据所述行驶状态为转向行驶，控制故障电机的对角侧的电机进行故障降级。

根据本发明提供的一种分布式驱动车辆扭矩的控制系统，通过获取模块获取车辆的方向盘转角，通过方向盘转角确定车辆的行驶状态，根据不同的行驶状态，对故障电机外的其他正常电机采用不同的控制策略，当车辆为直线行驶时，第一控制模块控制故障电机同轴对侧的电机与故障电机的扭矩相同，当车辆为转向行驶，第二控制模块控制故障电机对侧的电机进行故障降级以抵消转向过度或弥补转向不足，保持车辆的稳定性，降低因电机失效带来的安全风险，提高了车辆的安全性，减少事故的发生。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明实施例的车辆控制系统的结构示意图；

图2为本发明实施例的分布式驱动车辆扭矩的控制方法的流程示意图；

图3为图2所示的根据所述方向盘转角，确定所述车辆的行驶状态的流程示意图；

图4为图2所示的根据所述行驶状态为直线行驶，控制故障电机的同轴对侧的电机与故障电机扭矩相同的流程示意图；

图5为图2所示的根据根据所述行驶状态为向左转向行驶，控制故障电机的对角侧电机进行故障降级的流程示意图；

图6为图2所示的根据所述行驶状态为向右转向行驶，控制故障电机的对角侧的电机进行故障降级的流程示意图；

图7为本发明实施例的控制故障电机的对角侧电机扭矩降低的流程示意图；

图8为本发明实施例的分布式驱动车辆扭矩的控制系统的结构框图。

附图标记：

1、整车控制单元；

2、左前车轮；21、左前电机；22、左前电机控制单元；23、左前减速机构；

3、右前车轮；31、右前电机；32、右前电机控制单元；33、右前减速机构；

4、左后车轮；41、左后电机；42、左后电机控制单元；43、左后减速机构；

5、右后车轮；51、右后电机；52、右后电机控制单元；53、右后减速机构。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

应理解的是，文中使用的术语仅出于描述特定示例实施方式的目的，而无意于进行限制。除非上下文另外明确地指出，否则如文中使用的单数形式“一”、“一个”以及“所述”也可以表示包括复数形式。术语“包括”、“包含”、“含有”以及“具有”是包含性的，并且因此指明所陈述的特征、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除存在或者添加一个或多个其它特征、步骤、操作、元件、部件、和/或它们的组合。

尽管可以在文中使用术语第一、第二、第三等来描述多个元件、部件、区域、层和/或部段，但是，这些元件、部件、区域、层和/或部段不应被这些术语所限制。这些术语可以仅用来将一个元件、部件、区域、层或部段与另一区域、层或部段区分开。除非上下文明确地指出，否则诸如“第一”、“第二”之类的术语以及其它数字术语在文中使用时并不暗示顺序或者次序。因此，以下讨论的第一元件、部件、区域、层或部段在不脱离示例实施方式的教导的情况下可以被称作第二元件、部件、区域、层或部段。

为了便于描述，可以在文中使用空间相对关系术语来描述如图中示出的一个元件或者特征相对于另一元件或者特征的关系，这些相对关系术语例如为“内部”、“外部”、“内侧”、“外侧”、“下面”、“下方”、“上面”、“上方”等。这种空间相对关系术语意于包括除图中描绘的方位之外的在使用或者操作中装置的不同方位。例如，如果在图中的装置翻转，那么描述为“在其它元件或者特征下面”或者“在其它元件或者特征下方”的元件将随后定向为“在其它元件或者特征上面”或者“在其它元件或者特征上方”。因此，示例术语“在……下方”可以包括在上和在下的方位。装置可以另外定向(旋转90度或者在其它方向)并且文中使用的空间相对关系描述符相应地进行解释。

如图1-图7所示，根据本发明一个实施例的分布式驱动车辆扭矩的控制方法，包括：

获取车辆的方向盘转角；

根据方向盘转角，确定车辆的行驶状态；

根据行驶状态为直线行驶，控制故障电机的同轴对侧的电机与故障电机扭矩相同；

根据行驶状态为转向行驶，控制故障电机的对角侧的电机进行故障降级。

根据本发明实施例的分布式驱动车辆扭矩的控制方法，对于车辆的不同行驶状态下电机出现故障的处理方式不同，车辆的行驶状态包括直线行驶状态和转向行驶状态，车辆的形式状态可通过方向盘转角确定，当车辆为直线行驶，不会出现转向过度或转向不足的情况，可以直接控制故障电机的同轴对侧电机与故障电机的扭矩相同，这里所说的同轴是指左前和右前为同轴，左后和右后为同轴，当车辆为转向行驶，某一个电机故障，会使车辆出现转向过度或转向不足的情况，因此需要控制故障电机的对角侧的电机进行故障降级以抵消转向过度或弥补转向不足，故障电机的对角侧是指左前和右后为对角侧、右前和左后为对角侧，保持车辆的稳定性，降低因电机失效带来的安全风险，提高了车辆的安全性，减少事故的发生。

在本发明的一些实施例中，前文，通过车辆的方向盘的转角可以确定车辆的行驶状态，方向盘通过转向轴、转向器等与车辆的动力系统连接，通过方向盘的转动实现对行进方向的控制，因此，在获取方向盘转角α之后，需要对方向盘转角α进行判断其是否为零，当方向盘转角α为零，说明方向盘未转动，即转向轴和转向器等未转动，车辆一直处于直线行驶状态，当方向盘转角α不为零，说明方向盘转动，即转向轴和转向器发生转动，使车辆的动力输出方向改变，车辆处于转向行驶状态，对于车辆的不同行驶状态下电机出现故障的处理方式不同，对于方向盘转角α的获取可通过传感器实现。

在本发明的一些实施例中，在车辆处于转向行驶状态时，还包括两种状态，第一种，车辆向左转向行驶，第二种，车辆向右转向行驶，定义方向盘逆时针转动为正，顺时针转动为负，方向盘向左转，方向盘转角增加且大于零，此时的车辆处于向左转向行驶状态，方向盘向右转，方向盘转角增加且小于零，此时的车辆处于向右转向行驶状态。

在本发明的一些实施例中，车辆包括整车控制单元1、左前车轮2、右前车轮3、左后车轮4和右后车轮5，左前车轮2与整车控制单元1之间设置有左前电机控制单元22、左前电机21和左前减速机构23，右前车轮3与整车控制单元1之间设置有右前电机控制单元32、右前电机31和右前减速机构33，左后车轮4与整车控制单元1之间设置有左后电机控制单元42、左后电机41和左后减速机构43，右后车轮5与整车控制单元1之间设置有右后电机控制单元52、右后电机51和右后减速机构53，每一电机控制单元与整车控制单元1通过can(controllerareanetwork控制器局域网络)进行通信，通信的内容是车轮扭矩、电机转速和故障信息等，整车控制单元1将需求发送至电机控制单元，电机控制单元反馈电机转速和故障信息给整车控制单元1，对于方向盘转角也通过整车控制单元1进行收集，当车辆为直线行驶状态，不会产生转向过度或转向不足，四个车轮的扭矩相同，当其中一个电机故障时，控制故障电机的同轴对侧的电机与故障电机相同，由另外两个车轮为车辆进行驱动，直线行驶出现故障时包括四种情况，第一种，左前电机21故障，左前电机控制单元22将左前电机21的转速和故障信息反馈给整车控制单元1，整车控制单元1接受到信号后，控制同轴对侧的右前电机31输出与故障的左前电机21相同的扭矩，使右前车轮3与左前车轮2状态相同，第二种，右前电机31故障，右前电机控制单元32将右前电机31的转速和故障信息反馈给整车控制单元1，整车控制单元1接受到信号后，控制同轴对侧的左前电机21输出与故障的右前电机31相同的扭矩，使左前车轮2与右前车轮3状态相同，第三种，左后电机41故障，左后电机控制单元42将左后电机41的转速和故障信息反馈给整车控制单元1，整车控制单元1接受到信号后，控制同轴对侧的右后电机51输出与故障的左后电机41相同的扭矩，使右后车轮5与左后车轮4状态相同，第四种，右后电机51故障，右后电机控制单元52将右后电机51的转速和故障信息反馈给整车控制单元1，整车控制单元1接受到信号后，控制同轴对侧的左后电机41输出与故障的右后电机51相同的扭矩，使左后车轮4与右后车轮5状态相同。

在本发明的一些实施例中，当车辆为转向行驶时，当其中一个电机出现故障，会使车辆产生一个横摆力矩导致转向过度或转向不足的问题，车辆向左转向行驶和向右转向行驶对于电机的控制不同，下面先说明在车辆进行向左转向行驶时如何进行控制，包括四种情况，第一种，左前电机21故障，右前电机31扭矩大于左前电机21扭矩，会使车辆出现转向过度的情况，左前电机控制单元22将左前电机21的转速和故障信息反馈给整车控制单元1，整车控制单元1接受到信号后，控制对角侧的右后电机51进行故障降级，不同于车辆直线行驶控制同轴对侧的电机与故障电机扭矩相同，进行故障降级的目的是使车辆能够保持转向且不失去稳定性，第二种，右前电机31故障，左前电机21扭矩大于右前电机31扭矩，会使车辆和出现转向不足的情况，右前电机控制单元32将右前电机31的转速和故障信息反馈给整车控制单元1，整车控制单元1接受到信号后，控制对角侧的左后电机41进行故障降级，使车辆能够保持转向且不失去稳定性，第三种，左后电机41故障，右后电机51扭矩大于左后电机41扭矩，会使车辆出现转向过度的情况，左后电机控制单元42将左后电机41的转速和故障信息反馈给整车控制单元1，整车控制单元1接受到信号后，控制对角侧的右前电机31进行故障降级，使车辆能够保持转向且不失去稳定性，第四种，右后电机51故障，左后电机41扭矩大于右后电机51扭矩，会使车辆和出现转向不足的情况，右后电机控制单元52将右后电机51的转速和故障信息反馈给整车控制单元1，整车控制单元1接受到信号后，控制对角侧的左前电机21进行故障降级，使车辆能够保持转向且不失去稳定性。

在本发明的一些实施例中，前文说明了车辆在进行向左转向行驶，下面说明在车辆进行向右转向行驶时如何进行控制，包括四种情况，第一种，左前电机21故障，右前电机31扭矩大于左前电机21扭矩，会使车辆和出现转向不足的情况，左前电机控制单元22将左前电机21的转速和故障信息反馈给整车控制单元1，整车控制单元1接受到信号后，控制对角侧的右后电机51进行故障降级，不同于车辆直线行驶控制同轴对侧的电机与故障电机扭矩相同，进行故障降级的目的是使车辆能够保持转向且不失去稳定性，第二种，右前电机31故障，左前电机21扭矩大于右前电机31扭矩，会使车辆和出现转向过度的情况，右前电机控制单元32将右前电机31的转速和故障信息反馈给整车控制单元1，整车控制单元1接受到信号后，控制对角侧的左后电机41进行故障降级，使车辆能够保持转向且不失去稳定性，第三种，左后电机41故障，右后电机51扭矩大于左后电机41故障，会使车辆和出现转向不足的情况，左后电机控制单元42将左后电机41的转速和故障信息反馈给整车控制单元1，整车控制单元1接受到信号后，控制对角侧的右前电机31进行故障降级，使车辆能够保持转向且不失去稳定性，第四种，右后电机51故障，左后电机41扭矩大于右后电机51扭矩，会使车辆和出现转向过度的情况，右后电机控制单元52将右后电机51的转速和故障信息反馈给整车控制单元1，整车控制单元1接受到信号后，控制对角侧的左前电机21进行故障降级，使车辆能够保持转向且不失去稳定性。

在本发明的一些实施例中，进行故障降级包括两种情况，第一种，控制故障电机的对角侧的电机扭矩清零，该种处理方式适用于电机出现严重故障，例如电机损坏不能正常转动、卡住不能转动等情况，第二种，控制故障电机的对角侧的电机扭矩降低，进行故障降级是为了让车辆能够继续保持转向，既不转向过度也不转向不足，不会失去稳定性，使车辆能够正常行驶，该种处理方式适用于非严重故障，例如需求扭矩与实际扭矩相差较大时，针对不同的情况，采用不同的处理办法，有效避免了电机发生故障直接使扭矩清零，车辆停车的不合理的现象。

在本发明的一些实施例中，对于故障降级的第一种方式，直接停止故障电机对角侧的电机的转动，使其不再输出扭矩，对于故障降级的第二种方式，与故障电机的故障程度程度有关，先要获取故障电机的第一初始需求扭矩和第一实际扭矩，第一初始需求扭矩是故障电机的扭矩的理论值，第一实际扭矩是故障电机的扭矩的实际值，根据第一初始需求扭矩和第一实际扭矩的差值进行查表确定扭矩偏差，差值与扭矩偏差正相关，即差值越大，扭矩偏差越大，然后根据扭矩偏差进行故障电机的对角侧的电机的控制，需要获取故障电机的对角侧的电机的第二初始需求扭矩，即故障电机的对角侧的电机的扭矩的理论值，对角侧的两个电机的扭矩偏差相同，因此利用扭矩偏差和第二初始需求扭矩可以确定故障电机对角侧的电机的扭矩的实际值，并通过电机控制单元和整车控制单元1控制故障电机的对角侧的电机以第二实际扭矩运行。

在本发明的一些实施例中，对于第一初始需求扭矩和第二初始需求扭矩可通过对车辆的油门踏板开度和实时车速确定，对于第一实际扭矩通过传感器测得。

如图8所示，根据本发明另一个实施例提供的分布式驱动车辆扭矩的控制系统，包括：

获取模块，获取模块用于获取车辆的方向盘转角；

确定模块，确定模块用于确定车辆的行驶状态；

第一控制模块，第一控制模块用于根据行驶状态为直线行驶，控制故障电机的同轴对侧的电机与故障电机扭矩相同；

第二控制模块，根据行驶状态为转向行驶，控制故障电机的对角侧的电机进行故障降级。

根据本发明提供的一种分布式驱动车辆扭矩的控制系统，通过获取模块获取车辆的方向盘转角，通过方向盘转角确定车辆的行驶状态，根据不同的行驶状态，对故障电机外的其他正常电机采用不同的控制策略，当车辆为直线行驶时，第一控制模块控制故障电机同轴对侧的电机与故障电机的扭矩相同，当车辆为转向行驶，第二控制模块控制故障电机对侧的电机进行故障降级以抵消转向过度或弥补转向不足，保持车辆的稳定性，降低因电机失效带来的安全风险，提高了车辆的安全性，减少事故的发生。

以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。