一种车用多轴分布式智能驱动控制方法与流程

1.本发明属于车辆驱动控制技术领域，具体涉及一种车用多轴分布式智能驱动控制方法。


背景技术：

2.多轴分布式驱动车辆每个车轮均拥有独立的驱动电机，此种驱动方式的优势是总驱动功率大且过载能力强，具有较好的动力性；在低速时也有较高的效率。多轴分布式驱动车辆省去了传动轴，空间布置更加高效，能够降低车辆重心满足一些特殊运用，是未来特种车辆的一个研究方向。
3.多轴分布式驱动难点在于如何协调控制各轮。传统车辆具有机械差速锁，锁止后若某些轮悬空，扭矩自动转移到其他轮上。多轴分布式驱动车辆在某些轮悬空或打滑后，不会自动转移扭矩，该悬空轮转速会异常增高，且总驱动扭矩小于驾驶员需求扭矩。


技术实现要素：

4.本发明提供了一种车用多轴分布式智能驱动控制方法，有效的解决了在现有技术中多轴分布式驱动车辆在车轮打滑或者悬空状态下扭矩无法转移控制的问题。
5.本发明是通过以下技术方案来实现：
6.一种车用多轴分布式智能驱动控制方法，包括：
7.步骤一：获取各车轮的压载数据；
8.步骤二：判断所述压载数据是否小于、大于或等于预设阈值；如果小于则判断该车轮为悬空状态，并将该车轮标记为无效轮；如果大于或等于则判断该车轮为接地状态，并将该车轮标记为待定轮；
9.步骤三：对所述待定轮进行打滑状态判定；包括：对所述待定轮的实际角加速度进行计算，并得出第一角加速度值；对所述待定轮的空载状态理论角加速度进行计算，并得出第二角加速度值；
10.步骤四：用所述第二角加速度值减去所述第一角加速度值，得出角加速度差值，如果所述角加速度差值小于或等于预设阈值，那么判断该轮为正常工作状态，并标记为有效轮，如果所述角加速度差值大于预设阈值，那么判断该轮为打滑状态，并标记为无效轮；
11.步骤五：对所述无效轮不分配扭矩，对所述有效轮分配扭矩。
12.进一步的，所述压载数据通过整车控制器读取油气悬架获取。
13.进一步的，所述对待定轮的实际角加速度进行计算包括：根据电机转速微分进行计算所得，电机微控制器中使用离散采样时间，使用差分代替计算，故所述第一角加速度值为：
14.进一步的，对所述待定轮的空载状态理论角加速度进行计算包括：将车轮的转动惯量换算到电机轴上，电机到车轮的传动比是i，电机的转动惯量为im，则转动转动惯量iw＝im
*η*i2，电机轴上等效总体转动惯量为 is＝im(1+η*i2)，给定电机需求驱动扭矩td后，结合不同转速下扭矩损耗标定值t
l
，则可计算出无外部负载时角加速度
15.进一步的，该方法还包括：
16.步骤六：对所述有效轮进行扭矩自由分配。
17.进一步的，该方法还包括：
18.步骤六：对所述有效轮进行扭矩全轮分配。
19.进一步的，所述扭矩自由分配的方法包括：整车控制器接收目标总扭矩，并根据所述目标总扭矩进行工作电机个数确定，所述工作电机个数确定包括：根据每个电机的电机效率图确定该电机的最佳工作区，进而计算得出优先选定的电机个数，若有效轮所对应的电机个数少于优选的电机个数，则仅能选定有效轮所对应的电机，然后总需求扭矩分配到选定的电机上。
20.与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
21.本发明通过整车控制器以及can总线来连接各车轮的电机控制器，进而构成多轴分布式驱动车辆的智能控制系统；对整车控制器进行编程从而得到相应的智能控制功能，具体的包括：通过对各车轮进行压载检测以及将检测结果与预设阈值进行比较，可以判断出该车轮是否处于离地状态，如果离地则整车控制器不分配扭矩至该车轮，如此，便可有效的将扭矩合理分配，进而达到驾驶员的需求扭矩；通过对有压载的车轮进行进一步计算，可以得出该车轮是否处于打滑状态，即有压载情况，但是其角加速度接近空载情况下的角加速度，如此，便可判断出此种情况为打滑状态；处于打滑状态的车轮亦被标记为无效轮，整车控制器对其不分配扭矩，如此，便可有效的将扭矩合理分配，进而达到驾驶员的需求扭矩；通过自由分配模式的设置，可以针对不同的地形状况，自动有效的将扭矩分配给在此工况下工作效率最高的电机，进而节省能源，提高效率。
附图说明：
22.图1为驱动车爬坡时车轮悬空示意图；
23.图2为本发明智能驱动系统模块化结构示意图；
24.图3为本发明智能驱动控制方法流程示意图。
具体实施方式
25.为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
26.一种车用多轴分布式智能驱动控制方法，包括：
27.步骤一：获取各车轮的压载数据；压载数据通过整车控制器读取油气悬架获取。
28.步骤二：判断所述压载数据是否小于、大于或等于预设阈值；如果小于则判断该车轮为悬空状态，并将该车轮标记为无效轮；如果大于或等于则判断该车轮为接地状态，并将该车轮标记为待定轮；
29.步骤三：对所述待定轮进行打滑状态判定；包括：对所述待定轮的实际角加速度进
行计算，并得出第一角加速度值；对所述待定轮的空载状态理论角加速度进行计算，并得出第二角加速度值；所述对待定轮的实际角加速度进行计算包括：根据电机转速微分进行计算所得，电机微控制器中使用离散采样时间，使用差分代替计算，故所述第一角加速度值为：对所述待定轮的空载状态理论角加速度进行计算包括：将车轮的转动惯量换算到电机轴上，电机到车轮的传动比是i，电机的转动惯量为im，则转动转动惯量iw＝im*η*i2，电机轴上等效总体转动惯量为 is＝im(1+η*i2)，给定电机需求驱动扭矩td后，结合不同转速下扭矩损耗标定值t
l
，则可计算出无外部负载时角加速度
30.步骤四：用所述第二角加速度值减去所述第一角加速度值，得出角加速度差值，如果所述角加速度差值小于或等于预设阈值，那么判断该轮为正常工作状态，并标记为有效轮，如果所述角加速度差值大于预设阈值，那么判断该轮为打滑状态，并标记为无效轮；
31.步骤五：对所述无效轮不分配扭矩，对所述有效轮分配扭矩。
32.步骤六：对所述有效轮进行扭矩自由分配或对所述有效轮进行扭矩全轮分配。所述扭矩自由分配的方法包括：整车控制器接收目标总扭矩，并根据所述目标总扭矩进行工作电机个数确定，所述工作电机个数确定包括：根据每个电机的电机效率图确定该电机的最佳工作区，进而计算得出优先选定的电机个数，若有效轮所对应的电机个数少于优选的电机个数，则仅能选定有效轮所对应的电机，然后总需求扭矩分配到选定的电机上。
33.该智能系统包括：车轮悬空剔除模块、车轮防滑处理模块、无效轮标记模块、驱制动协调模块和故障诊断模块。
34.车轮悬空剔除模块包括：压载测量模块和悬空轮标记模块。
35.其中，压载测量模块用于主动评估轮接触地面情况，压载测量可以通过油气悬架读取，也可以通过安装位移传感器估计。悬空轮标记模块获取每个车轮的压载，通过一定的消抖算法滤除毛刺得出真实值，然后该值与标定的阈值比较，标记为悬空轮,标记为未悬空，扭矩分配时不分配给悬空的车轮。
36.车轮防滑处理模块包括：角加速度计算模块、异常加速检测模块和恢复驱动判断模块，当前车轮未悬空但仍然转速异常增高则进入第二重保护处理。
37.其中，角加速度计算模块根据电机转速微分进行计算所得，微控制器中使用离散采样时间，使用差分代替计算。具体的表现为：角加速度计算模块根据电机转速微分进行计算所得，微控制器中使用离散采样时间，使用差分代替计算
38.异常加速检测模块将车轮的转动惯量换算到电机轴上，电机到车轮的传动比是i，电机的转动惯量为im，可换算车轮的转动转动惯量iw＝im*η*i2，电机轴上等效总体转动惯量为is＝im(1+η*i2)，给定电机需求驱动扭矩td后，结合不同转速下扭矩损耗标定值t
l
，则可计算出无外部负载时角加速度设置一个标定量c
cal
，当实际角加速度接近空转加速度，α
f-αr＜c
cal
时，可判断该车轮几乎没有附着力，则标记为打滑中。
39.恢复驱动判断模块用于清除打滑标记，使之可以重新分配扭矩，被标记为无效后延时0.1至1秒清除标记。无效轮标记模块根据车轮悬空状态与车轮打滑状态综合判断，得
出最终每个车轮是有效允许驱动，还是无效不允许驱动。
40.驱制动协调模块包括：自由分配扭矩模式和强制全轮驱动模式。
41.其中，自由分配扭矩模式能自动分配某些电机驱动，另一部分电机随动。根据驾驶员需求扭矩大小，在电机效率图中查找最佳工作区，计算得出优先选定的电机个数，若有效电机个数少于优选的电机个数，则仅能选定有效电机个数，然后总需求扭矩分配到选定的驱动电机上。
42.强制全轮驱动模式是期望所有车轮输出动力，扭矩分配时跳过无效轮。
43.故障诊断模块用于故障消抖、故障报告和安全处理。
44.其中，故障消抖用于确认当前故障状态，采用up/down计数方式，即当输入为“真”时计数值增加，当输入为“假”时计数值减小，计数值大于设定值可确认为故障，计数值增加速度与减小速度比可选1/4、1/3、1/2、1、 2、3、4几种比率。期望更能够容易的检测出故障，使用大于1的比率作为消抖方式。
45.故障报告采用一个自然数故障号对应一个故障的方式表示，一个故障包含一个dtc和故障等级。dtc故障码是参考j1939协议定义的，用于给人员看的一种代码，方便维修。故障等级是表示故障严重程度的。
[0046][0047]
故障是否发生采用位存储，即这个位0/1表示未发生/发生。定义 bitmask、arrpos、bitpos为32位无符号整形数据，code表示故障号，actdata 为32位无符号整形数组。确定需要操作的位的位置：
[0048]
arrpos＝code》》5
[0049]
bitpos＝code&0x1f
[0050]
bitmask＝1《《bitpos
[0051]
写入故障发生：
[0052]
actdata[arrpos]|＝bitmask
[0053]
写入故障未发生：
[0054]
actdata[arrpos]&＝～bitmask
[0055]
读取故障状态值为：
[0056]
actdata[arrpos]&bitmask
[0057]
通过对故障号的遍历，判断该故障号对应的故障是否已发生，然后读取故障等级、故障dtc生成dm1报文，dm1报文可以使用诊断仪查看故障并根据维修指导进行故障排查。
[0058]
安全处理用于当压载测量模块存在故障时，车轮主动剔除模块不可用，这个模块输出车轮均未悬空状态，此时防滑模块仍然有效。电机系统发生严重故障时，电机需要停机保护，禁止电机并停止扭矩输出。
[0059]
该系统根据车轮悬空和打滑情况标记为有效或无效状态，若某个驱动轮被标记为无效则停止该轮的扭矩输出，将该轮扭矩分配到其他轮上，使得实际驱动扭矩接近驾驶员需求扭矩，还能保护车轮转速过快而磨胎。该系统提供统一的总需求扭矩接口，内部智能分配扭矩，提高了模块化设计。
[0060]
本发明通过整车控制器以及can总线来连接各车轮的电机控制器，进而构成多轴分布式驱动车辆的智能控制系统；对整车控制器进行编程从而得到相应的智能控制功能，具体的包括：通过对各车轮进行压载检测以及将检测结果与预设阈值进行比较，可以判断出该车轮是否处于离地状态，如果离地则整车控制器不分配扭矩至该车轮，如此，便可有效的将扭矩合理分配，进而达到驾驶员的需求扭矩；通过对有压载的车轮进行进一步计算，可以得出该车轮是否处于打滑状态，即有压载情况，但是其角加速度接近空载情况下的角加速度，如此，便可判断出此种情况为打滑状态；处于打滑状态的车轮亦被标记为无效轮，整车控制器对其不分配扭矩，如此，便可有效的将扭矩合理分配，进而达到驾驶员的需求扭矩；通过自由分配模式的设置，可以针对不同的地形状况，自动有效的将扭矩分配给在此工况下工作效率最高的电机，进而节省能源，提高效率。
[0061]
以上给出的实施例是实现本发明较优的例子，本发明不限于上述实施例。本领域的技术人员根据本发明技术方案的技术特征所做出的任何非本质的添加、替换，均属于本发明的保护范围。