CN111332275A - 工程车辆分布式控制系统及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种工程车辆分布式控制系统，包括：发动机驱动桥、集成电驱动桥、多个控制单元和总线，其中，多个控制单元由所述总线相连，多个控制单元包括整车控制器、发动机控制器、电机控制器、电池管理系统，所述发动机驱动桥由所述发动机控制器控制，所述集成电驱动桥由所述电机控制器控制，所述整车控制器分别控制发动机控制器，电机控制器和电池管理系统。本发明还提供一种工程车辆分布式控制方法。本发明采用了分布式驱动系统，将多动力源分别布置在不同驱动桥上，并对不同驱动桥进行实时控制，能够确保各驱动桥的扭矩输出达到最佳工作区，提高燃油经济性。

Description

工程车辆分布式控制系统及控制方法
技术领域
本发明涉及车辆动力控制技术领域，具体是一种工程车辆分布式控制系统及控制方法。
背景技术
传统工程用自卸工程运输车只依靠发动机提供动力，且发动机是唯一动力源。大部分工程运输车的应用工况特点是短距离运输路线，且路况负载变化剧烈，若发动机作为唯一动力源，则发动机长时间工作在非经济区，另外唯一动力源输出对动力源后端的动力部件可靠性有着更大的挑战。
现有的单一动力系统多为单轴中央驱动式输出。现有的多动力源方案主要由单轴并联/单轴混联式输出，通过传动机构叠加输出。无论是多动力源还是单一动力源，其最终的动力都会到传动系的某个节点上，其系统最大缺点是对传动机构可靠性产生巨大压力。
发明内容
本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。
本发明还有一个目的是提供一种工程车辆分布式控制系统及控制方法，本发明采用了分布式驱动系统，将多动力源分别布置在不同驱动桥上，并对不同驱动桥进行实时控制，能够确保各驱动桥的扭矩输出达到最佳工作区，提高燃油经济性。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种工程车辆分布式控制系统，包括：
发动机驱动桥、集成电驱动桥、多个控制单元和总线，其中，多个控制单元由所述总线相连，多个控制单元包括整车控制器、发动机控制器、电机控制器、电池管理系统，所述发动机驱动桥由所述发动机控制器控制，所述集成电驱动桥由所述电机控制器控制，所述整车控制器分别控制发动机控制器，电机控制器和电池管理系统。
优选的是，所述控制系统包括如下工作模式：发动机驱动模式，混合驱动模式，电制动模式，行车充电模式，纯电模式，停车充电模式，其中，在工程车辆运行过程中，发动机驱动模式、混合驱动模式、电制动模式、行车充电模式相互之间可自主切换。
优选的是，发动机驱动模式时，发动机提供工程车辆的全部扭矩需求，电机的输出扭矩为零。
优选的是，混合驱动模式时，整车控制器根据车速信号、油门踏板信号、滑转率信号实时分配工程车辆的扭矩并分别输出给发动机和电机。
优选的是，电制动模式时，工程车辆的车速大于第一车速设定值，且发动机的节气门开度为零或者制动踏板开度大于零，整车控制器根据车速、电池电量、制动踏板开度实时调整输出扭矩，并传输至电机控制器，驱动电机制动工程车辆。
优选的是，行车充电模式时，电池电量小于电量设定值，且车速大于第二车速设定值，整车控制器将发动机冗余扭矩用于驱动电机发电为电池充电。
优选的是，发动机驱动桥可以替换为集成电驱动桥，由电机代替发动机进行驱动。
优选的是，所述发动机驱动桥或所述集成电驱动桥均可以设置为多个，一个发动机驱动桥对应一个发动机控制器，一个集成电驱动桥对应一个电机控制器。
本发明还提供一种工程车辆分布式控制方法，所述控制方法实现六种工作模式，包括：发动机驱动模式、混合驱动模式、电制动模式、行车充电模式、纯电模式、停车充电模式，其中，在工程车辆运行过程中，发动机驱动模式、混合驱动模式、电制动模式、行车充电模式相互之间可自主切换；当给出空挡信号时为发动机驱动模式，整车控制器根据空挡信号分配输出扭矩并通过发动机控制器控制发动机提供工程车辆的全部扭矩需求、通过电机控制器控制电机的输出扭矩为零；当给出挡位信号和/或油门踏板信号时，切换为混合驱动模式，整车控制器根据车速信号、油门踏板信号、滑转率信号实时分配输出扭矩并通过发动机控制器和电机控制器分别输出给发动机和电机；当给出车速信号和/或制动信号时，整车控制器根据车速、制动踏板开度实时调整输出扭矩，并传输至电机控制器(MCU)以驱动电机制动工程车辆，实现电制动模式；当给出车速信号、油门踏板信号、挡位信号，且电池电量小于电量设定值时，切换为行车充电模式，整车控制器调整发动机的输出扭矩并通过电机控制器驱动电机发电为电池充电。
优选的是，所述控制方法还实现如下工作模式，包括纯电模式和停车充电模式。
优选的是，所述混合驱动模式下，所述整车控制器对所述发动机和所述电机的需求扭矩进行实时分配，所述整车控制器包括总需求扭矩输出单元、扭矩分配控制单元、基于滑转率扭矩PID控制模块、基于驾驶员意图扭矩输出判断模块，所述总需求扭矩输出单元中预先设置有基于车速和油门踏板信号而得到的扭矩值对应表，分配方法具体包括：
步骤一、根据车速信号和油门踏板信号在需求扭矩输出单元的扭矩值对应表中获得总需求扭矩，扭矩分配控制单元对总需求扭矩进行分配，得到发动机需求扭矩和电机需求扭矩；
步骤二、发动机控制器将发动机需求扭矩通过总线传输至发动机驱动桥；
步骤三、基于滑转率扭矩PID控制模块对电机需求扭矩进行调整，同时，基于驾驶员意图扭矩输出判断模块根据驾驶员给出的油门踏板信号判断需要输出的电机需求扭矩是否是调整后的电机需求扭矩，如果是，则输出调整后的电机需求扭矩，并由电机控制器将调整后的电机需求扭矩通过总线传输至集成电驱动桥，如果否，则输出分配后的电机需求扭矩，并由电机控制器将分配后的电机需求扭矩通过总线传输至集成电驱动桥。
优选的是，基于驾驶员意图扭矩输出判断模块根据驾驶员给出的油门踏板信号判断需要输出的电机需求扭矩是否是调整后的电机需求扭矩，具体的判断方法为：基于驾驶员意图扭矩输出判断模块预先设定油门踏板信号的临界值，当基于驾驶员意图扭矩输出判断模块接收到的来自于驾驶员的油门踏板信号小于临界值时，输出调整后的电机需求扭矩，当基于驾驶员意图扭矩输出判断模块接收到的来自于驾驶员的油门踏板信号大于或等于临界值时，输出分配后的电机需求扭矩。
优选的是，步骤一中扭矩分配控制单元对总需求扭矩进行分配的具体方法为：扭矩分配控制单元根据传递函数进行调整，每十毫秒为一个周期输出一个发动机需求扭矩和一个电机需求扭矩，所述传递函数包括：
foutn1＝a01*fin1+(1-a01)*foutb1；
foutn2＝a02*fin2+(1-a02)*foutb2；
其中，fin1与fin2的总和为总需求扭矩，foutb1为前一时刻的发动机需求扭矩，foutn1为当前时刻的发动机需求扭矩，foutb2为前一时刻的电机需求扭矩，foutn2为当前时刻的电机需求扭矩，a01和a02均为扭矩分配系数且取值范围均为0-1。
本发明至少包括以下有益效果：
本发明针对驱动轮组分别设置驱动桥，由发动机驱动桥和集成电驱动桥分别控制驱动轮组，相应的由整车控制器控制发动机控制器和电机控制器分别进行独立控制，采用了分布式驱动系统，将多动力源分别布置在不同驱动桥上，并对不同驱动桥进行实时控制，能够确保各驱动桥的扭矩输出达到最佳工作区，提高燃油经济性。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1为本发明的其中一个技术方案的工程车辆分布式控制系统的结构示意图；
图2为本发明的其中一个技术方案的工程车辆分布式控制系统的各个模式切换示意图；
图3为本发明的其中一个技术方案的所述扭矩分配控制单元对总需求扭矩进行分配的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得；在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“轴向”、“径向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
如图1-3所示，本发明提供了一种工程车辆分布式控制系统，包括：
发动机驱动桥、集成电驱动桥、多个控制单元和总线，其中，多个控制单元由所述总线相连，多个控制单元包括整车控制器(VCU)、发动机控制器(ECU)、电机控制器(MCU)、电池管理系统(BMS)，所述发动机驱动桥由所述发动机控制器(ECU)控制，所述集成电驱动桥由所述电机控制器(MCU)控制，所述整车控制器(VCU)分别控制发动机控制器(ECU)，电机控制器(MCU)和电池管理系统(BMS)。
本发明中总线采用CAN总线，基于CAN总线设置CAN仪表，整车控制器(VCU)、发动机控制器(ECU)、电机控制器(MCU)、电池管理系统(BMS)通过CAN总线相连，以实现CAN通讯。如图1所示，根据两组驱动轮对应设置两个驱动桥，一个驱动桥为发动机驱动桥，对应作用于驱动轮1，一个驱动桥为集成电驱动桥，对应作用于驱动轮2。发动机驱动桥包括发动机、离合器、变速器等元件。电池管理系统(BMS)包括动力电池组，用于储存电机发电后的电量，同时也为电机提供电量。整车控制器(VCU)是整个工程车辆的核心控制部件，相当于工程车辆的大脑。它采集油门踏板信号、制动踏板信号及其他部件信号，并做出相应判断后，控制下层的各部件控制器的动作，驱动工程车辆正常行驶。整车控制器(VCU)通过CAN通讯向发动机控制器(ECU)和电机控制器(MCU)发出控制指令，以便于发动机驱动桥和/或集成电驱动桥工作，驱动工程车辆行驶。
本发明针对驱动轮组分别设置驱动桥，由发动机驱动桥和集成电驱动桥分别控制驱动轮组，相应的由整车控制器控制发动机控制器和电机控制器分别进行独立控制，采用了分布式驱动系统，将多动力源分别布置在不同驱动桥上，并对不同驱动桥进行实时控制，能够确保各驱动桥的扭矩输出达到最佳工作区，提高燃油经济性。
在另一技术方案中，所述控制系统包括如下工作模式：发动机驱动模式，混合驱动模式，电制动模式，行车充电模式，纯电模式，停车充电模式，其中，在工程车辆运行过程中，发动机驱动模式、混合驱动模式、电制动模式、行车充电模式相互之间可自主切换。
针对分布式驱动系统的设置，实现了六种工作模式，如图2所示，给出了四种工作模式之间实现自主切换的流程及影响条件，其中，SOC表示电池电量。
工程车辆启动后未行驶前，默认工作模式为发动机驱动模式。
发动机驱动模式下，驾驶员挂前进挡位并踩下油门踏板，工程车辆前进，整车控制器接收到油门踏板信号，形成控制命令，通过CAN总线传输至电机控制器，电机控制器控制集成电驱动桥工作，进入混合驱动模式，或者，驾驶员挂倒挡并踩下油门踏板，工程车辆后退，整车控制器接收到油门踏板信号，形成控制命令，通过CAN总线传输至电机控制器，电机控制器控制集成电驱动桥工作，也进入混合驱动模式；
发动机驱动模式下，工程车辆的车速大于第一车速设定值(比如大于5Km/h)，且发动机的节气门开度为零或者制动踏板开度大于零，整车控制器根据车速、电池电量、制动踏板开度实时调整输出扭矩，并传输至电机控制器(MCU)，驱动电机制动工程车辆，进入电制动模式，同时通过电机制动工程车辆产生的能量为电池充电，提高整车经济性；
发动机驱动模式下，电池电量SOC小于电量设定值(比如小于35％)，且车速大于第二车速设定值(比如大于30Km/h)，整车控制器(VCU)将发动机冗余扭矩用于驱动电机发电为电池充电，进入行车充电模式；当车速大于第二车速设定值(比如大于30Km/h)，发动机产生冗余扭矩。
混合驱动模式下，车速一般比较高(比如大于30Km/h)，当踩下制动踏板使制动踏板开度大于零，整车控制器根据车速、电池电量、制动踏板开度实时调整输出扭矩，并传输至电机控制器(MCU)，驱动电机制动工程车辆，进入电制动模式，同时通过电机制动工程车辆产生的能量为电池充电，提高整车经济性；
混合驱动模式下，车速一般比较高(比如大于30Km/h)，电池电量SOC小于电量设定值(35％)，进入行车充电模式；
混合驱动模式下，当挡位设置为空挡时，工程车辆停止行驶，不需要动力，集成电驱动桥无需工作，发动机依然在运转，进入发动机驱动模式；
电制动模式下，当给出油门踏板信号、前进或倒挡信号时，整车控制器(VCU)根据挡位信号、制动信号、油门踏板信号实时分配工程车辆的扭矩并分别输出给发动机和电机，进入混合驱动模式；
电制动模式下，当给出油门踏板信号，使得车速大于第二车速设定值(比如大于30Km/h)，且电池电量小于电量设定值(比如小于35％)，进入行车充电模式；
电制动模式下，当给出空挡信号时，进入发动机驱动模式；
行车充电模式下，当给出空挡信号时，进入发动机驱动模式
行车充电模式下，当车速大于第二车速设定值(比如大于30Km/h)，电池电量小于电量设定值(比如小于35％)，且给出前进或倒挡信号，进入混合驱动模式；
行车充电模式下，车速一般比较大(比如大于30Km/h)，给出制动信号，进入电制动模式。
纯电动模式是需驾驶员根据实际需求，通过模式转换开关进行人工切换；
停车充电模式是在电池电量过低，需要充电时，外接充电设备与车辆连接后，进入停车充电模式。
在另一技术方案中，发动机驱动模式时，发动机提供工程车辆的全部扭矩需求，电机的输出扭矩为零。
在另一技术方案中，混合驱动模式时，整车控制器(VCU)根据车速信号、油门踏板信号、滑转率信号实时分配工程车辆的扭矩并分别输出给发动机和电机。
在另一技术方案中，电制动模式时，工程车辆的车速大于第一车速设定值(比如5Km/h)，且发动机的节气门开度为零或者制动踏板开度大于零，整车控制器(VCU)根据车速、电池电量、制动踏板开度实时调整输出扭矩，并传输至电机控制器(MCU)，驱动电机制动工程车辆。
在另一技术方案中，行车充电模式时，电池电量小于电量设定值(比如小于35％)，且车速大于第二车速设定值(比如大于30Km/h)，整车控制器(VCU)将发动机冗余扭矩用于驱动电机发电为电池充电。
在另一技术方案中，发动机驱动桥可以替换为集成电驱动桥，由电机代替发动机进行驱动。
在另一技术方案中，所述发动机驱动桥或所述集成电驱动桥均可以设置为多个，一个发动机驱动桥对应一个发动机控制器(ECU)，一个集成电驱动桥对应一个电机控制器(MCU)。将多动力源分布可以在各个不同的驱动桥上进行分布控制，对各个驱动桥的扭矩进行实时控制，使得整车的经济性和动力性达到最优状态。
本发明还提供一种工程车辆分布式控制方法，所述控制方法实现如下工作模式，包括：发动机驱动模式、混合驱动模式、电制动模式、行车充电模式其中，在工程车辆运行过程中，发动机驱动模式、混合驱动模式、电制动模式、行车充电模式相互之间可自主切换；当给出空挡信号时为发动机驱动模式，整车控制器(VCU)根据空挡信号分配输出扭矩并通过发动机控制器(ECU)控制发动机提供工程车辆的全部扭矩需求、通过电机控制器(MCU)控制电机的输出扭矩为零；当给出挡位信号和/或油门踏板信号时，切换为混合驱动模式，整车控制器(VCU)根据车速信号、油门踏板信号、滑转率信号实时分配输出扭矩并通过发动机控制器和电机控制器分别输出给发动机和电机；当给出车速信号和/或制动信号时，整车控制器(VCU)根据车速、制动踏板开度实时调整输出扭矩，并传输至电机控制器(MCU)以驱动电机制动工程车辆，实现电制动模式；当给出车速信号、油门踏板信号、挡位信号，且电池电量小于电量设定值时，切换为行车充电模式，其中，切换为行车充电模式的车速信号、油门踏板信号、挡位信号满足其中的两个信号或三个信号即可，整车控制器(VCU)调整发动机的输出扭矩(即将发动机的冗余扭矩输出至电机控制器)并通过电机控制器(MCU)驱动电机发电为电池充电。
本发明中的控制方法依赖于控制系统而实现，控制系统包括：发动机驱动桥、集成电驱动桥、多个控制单元和总线，其中，多个控制单元由所述总线相连，多个控制单元包括整车控制器(VCU)、发动机控制器(ECU)、电机控制器(MCU)、电池管理系统(BMS)，所述发动机驱动桥由所述发动机控制器(ECU)控制，所述集成电驱动桥由所述电机控制器(MCU)控制。总线采用CAN总线，基于CAN总线设置CAN仪表，整车控制器(VCU)、发动机控制器(ECU)、电机控制器(MCU)、电池管理系统(BMS)通过CAN总线相连，以实现CAN通讯。如图1所示，根据两组驱动轮对应设置两个驱动桥，一个驱动桥为发动机驱动桥，对应作用于驱动轮1，一个驱动桥为集成电驱动桥，对应作用于驱动轮2。发动机驱动桥包括发动机、离合器、变速器等元件。电池管理系统(BMS)包括动力电池组。整车控制器(VCU)是整个工程车辆的核心控制部件，相当于工程车辆的大脑。它采集油门踏板信号、制动踏板信号及其他部件信号，并做出相应判断后，控制下层的各部件控制器的动作，驱动工程车辆正常行驶。整车控制器(VCU)通过CAN通讯向发动机控制器(ECU)和电机控制器(MCU)发出控制指令，以便于发动机驱动桥和/或集成电驱动桥工作，驱动工程车辆行驶。
本发明针对驱动轮组分别设置驱动桥，由发动机驱动桥和集成电驱动桥分别控制驱动轮组，相应的由整车控制器控制发动机控制器和电机控制器分别进行独立控制，采用了分布式驱动系统，将多动力源分别布置在不同驱动桥上，并对不同驱动桥进行实时控制，且根据车辆实时的油门踏板信号、制动信号、挡位信号的一个或多个进入不同的工作模式，能够确保各驱动桥的扭矩输出达到最佳工作区，提高燃油经济性。本发明的分布式控制方法可以大大降低了两个驱动桥驱动不同步时产生的内耗，从而提高了整车经济性和动力性。
工程车辆启动后未行驶前，默认工作模式为发动机驱动模式。
发动机驱动模式下，驾驶员挂前进挡位并踩下油门踏板，工程车辆前进，整车控制器接收到油门踏板信号，形成控制命令，通过CAN总线传输至电机控制器，电机控制器控制集成电驱动桥工作，进入混合驱动模式，或者，驾驶员挂倒挡并踩下油门踏板，工程车辆后退，整车控制器接收到油门踏板信号，形成控制命令，通过CAN总线传输至电机控制器，电机控制器控制集成电驱动桥工作，也进入混合驱动模式；
发动机驱动模式下，工程车辆的车速大于第一车速设定值(比如5Km/h)，且发动机的节气门开度为零或者制动踏板开度大于零，整车控制器根据车速、电池电量、制动踏板开度实时调整输出扭矩，并传输至电机控制器(MCU)，驱动电机制动工程车辆，进入电制动模式，同时通过电机制动工程车辆产生的能量为电池充电，提高整车经济性；
发动机驱动模式下，电池电量SOC小于电量设定值(比如35％)，且车速大于第二车速设定值(比如30Km/h)，整车控制器(VCU)将发动机冗余扭矩用于驱动电机发电为电池充电，进入行车充电模式；当车速大于第二车速设定值(比如30Km/h)，发动机产生冗余扭矩。
混合驱动模式下，车速一般比较高(比如大于30Km/h)，当踩下制动踏板使制动踏板开度大于零，整车控制器根据车速、电池电量、制动踏板开度实时调整输出扭矩，并传输至电机控制器(MCU)，驱动电机制动工程车辆，进入电制动模式，同时通过电机制动工程车辆产生的能量为电池充电，提高整车经济性；
混合驱动模式下，车速一般比较高(比如大于30Km/h)，电池电量SOC小于电量设定值(比如小于35％)，进入行车充电模式；
混合驱动模式下，当挡位设置为空挡时，工程车辆停止行驶，不需要动力，集成电驱动桥无需工作，发动机依然在运转，进入发动机驱动模式；
电制动模式下，当给出油门踏板信号、前进或倒挡信号时，整车控制器(VCU)根据挡位信号、制动信号、油门踏板信号实时分配工程车辆的扭矩并分别输出给发动机和电机，进入混合驱动模式；
电制动模式下，当给出油门踏板信号，使得车速大于第二车速设定值(比如大于30Km/h)，且电池电量小于电量设定值(比如小于35％)，进入行车充电模式；
电制动模式下，当给出空挡信号时，进入发动机驱动模式；
行车充电模式下，当给出空挡信号时，进入发动机驱动模式
行车充电模式下，车速一般比较大(比如大于30Km/h)，电池电量大于电量设定值(35％)，完成充电后，当给出前进或倒挡信号，进入混合驱动模式；
行车充电模式下，车速一般比较大(比如大于30Km/h)，当给出制动信号时，进入电制动模式。
在另一技术方案中，所述控制方法还实现如下工作模式，包括纯电模式和停车充电模式。纯电动模式是需驾驶员在根据实际需求，通过模式转换开关进行人工切换；停车充电模式是在电池电量过低，需要充电时，外部充电设备与车辆连接后，进入停车充电模式。
在另一技术方案中，所述混合驱动模式下，所述整车控制器对所述发动机和所述电机的需求扭矩进行实时分配，所述整车控制器包括总需求扭矩输出单元、扭矩分配控制单元、基于滑转率扭矩PID控制模块、基于驾驶员意图扭矩输出判断模块，所述总需求扭矩输出单元中预先设置有基于车速和油门踏板信号而得到的扭矩值对应表，分配方法具体包括：
步骤一、根据车速信号和油门踏板信号在需求扭矩输出单元的扭矩值对应表中获得总需求扭矩，扭矩分配控制单元对总需求扭矩进行分配，得到发动机需求扭矩和电机需求扭矩；
步骤二、发动机控制器将发动机需求扭矩通过总线传输至发动机驱动桥；
步骤三、基于滑转率扭矩PID控制模块对电机需求扭矩进行调整，同时，基于驾驶员意图扭矩输出判断模块根据驾驶员给出的油门踏板信号判断需要输出的电机需求扭矩是否是调整后的电机需求扭矩，如果是，则输出调整后的电机需求扭矩，并由电机控制器将调整后的电机需求扭矩通过总线传输至集成电驱动桥，如果否，则输出分配后的电机需求扭矩，并由电机控制器将分配后的电机需求扭矩通过总线传输至集成电驱动桥。
其中，步骤一中扭矩值对应表是预先设定的根据车速和油门踏板信号而得到的扭矩值，具体的对应方式根据实际经验以及实际需要进行设定，以符合行车安全性，基于滑转率扭矩PID控制模块对电机需求扭矩进行调整，将输入量改为滑转率，具体的调整方法按照现有的PID控制模块的调整方法。整车控制器((VCU))通过采集电机实时转速和整车车速，实时计算后集成驱动桥相对于前驱动桥的滑转率；若滑转率大于25％时，即时调整电机输出目标扭矩，使得滑转率达到设计范围。
在另一技术方案中，基于驾驶员意图扭矩输出判断模块根据驾驶员给出的油门踏板信号判断需要输出的电机需求扭矩是否是调整后的电机需求扭矩，具体的判断方法为：基于驾驶员意图扭矩输出判断模块预先设定油门踏板信号的临界值，当基于驾驶员意图扭矩输出判断模块接收到的来自于驾驶员的油门踏板信号小于临界值时，输出调整后的电机需求扭矩，当基于驾驶员意图扭矩输出判断模块接收到的来自于驾驶员的油门踏板信号大于或等于临界值时，输出分配后的电机需求扭矩。
在另一技术方案中，步骤一中扭矩分配控制单元对总需求扭矩进行分配的具体方法为：扭矩分配控制单元根据传递函数进行调整，每10毫秒为一个周期输出一个发动机需求扭矩和一个电机需求扭矩，所述传递函数包括：
foutn1＝a01*fin1+(1-a01)*foutb1；
foutn2＝a02*fin2+(1-a02)*foutb2；
其中，fin1与fin2的总和为总需求扭矩，foutb1为前一时刻的发动机需求扭矩，foutn1为当前时刻的发动机需求扭矩，foutb2为前一时刻的电机需求扭矩，foutn2为当前时刻的电机需求扭矩，a01和a02均为扭矩分配系数且取值范围均为0-1。
a01和a02是根据车速定义的数值，分别对应发动机和电机。fin1与fin2各自的取值还与车辆行驶时产生的转动惯量等因素有关，fin1与fin2各自的取值与车辆行驶时各驱动桥的载荷和转动惯量等因素有关，但两者之和等于总需求扭矩。
根据上述分配方法，分别可以计算出发动机和电机的扭矩增长速率，并得到在起步阶段(车速小于15Km/h)，电机的扭矩增长速率大于发动机的扭矩增长速率。以发动机需求扭矩为例呈现扭矩增长速率如何计算如下：
假设初始，fin1＝100N，a01＝0.3，foutb1＝0，根据传递函数，可得foutn1＝0.3*100+(1-0.3)*0＝30N
10毫秒后，fin1＝100N，a01＝0.3，foutb1＝30N，根据传递函数，foutn1＝0.3*100+(1-0.3)*30＝32.1N
扭矩增长速率＝(32.1N-30N)/10ms＝0.21N*103＝210牛
本发明中发动机的节气门开度对应油门踏板信号，制动踏板开度对应制动信号，集成电驱动桥也可以替换为轮边电机的方式。
此外，本发明的控制系统还包括对散热机构的控制，散热机构包括散热水箱、散热风扇控制器、水泵，整车控制器(VCU)通过实时采集电机控制器的温度、电机温度、电池电芯温度，对散热风扇控制器和水泵的工作状态进行实时控制。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (13)

1.工程车辆分布式控制系统，其特征在于，包括：发动机驱动桥、集成电驱动桥、多个控制单元和总线，其中，多个控制单元由所述总线相连，多个控制单元包括整车控制器、发动机控制器、电机控制器、电池管理系统，所述发动机驱动桥由所述发动机控制器控制，所述集成电驱动桥由所述电机控制器控制，所述整车控制器分别控制发动机控制器，电机控制器和电池管理系统。
2.如权利要求1所述的工程车辆分布式控制系统，其特征在于，所述控制系统包括如下工作模式：发动机驱动模式，混合驱动模式，电制动模式，行车充电模式，纯电模式，停车充电模式，其中，在工程车辆运行过程中，发动机驱动模式、混合驱动模式、电制动模式、行车充电模式相互之间可自主切换。
3.如权利要求1所述的工程车辆分布式控制系统，其特征在于，发动机驱动模式时，发动机提供工程车辆的全部扭矩需求，电机的输出扭矩为零。
4.如权利要求1所述的工程车辆分布式控制系统，其特征在于，混合驱动模式时，整车控制器根据车速信号、油门踏板信号、滑转率信号实时分配工程车辆的扭矩并分别输出给发动机和电机。
5.如权利要求1所述的工程车辆分布式控制系统，其特征在于，电制动模式时，工程车辆的车速大于第一车速设定值，且发动机的节气门开度为零或者制动踏板开度大于零，整车控制器根据车速、电池电量、制动踏板开度实时调整输出扭矩，并传输至电机控制器，驱动电机制动工程车辆。
6.如权利要求1所述的工程车辆分布式控制系统，其特征在于，行车充电模式时，电池电量小于电量设定值，且车速大于第二车速设定值，整车控制器将发动机冗余扭矩用于驱动电机发电为电池充电。
7.如权利要求1所述的工程车辆分布式控制系统，其特征在于，发动机驱动桥可以替换为集成电驱动桥，由电机代替发动机进行驱动。
8.如权利要求1或7所述的工程车辆分布式控制系统，其特征在于，所述发动机驱动桥或所述集成电驱动桥均可以设置为多个，一个发动机驱动桥对应一个发动机控制器，一个集成电驱动桥对应一个电机控制器。
9.工程车辆分布式控制方法，其特征在于，所述控制方法实现如下工作模式，包括：发动机驱动模式、混合驱动模式、电制动模式、行车充电模式，其中，在工程车辆运行过程中，发动机驱动模式、混合驱动模式、电制动模式、行车充电模式相互之间可自主切换，具体为：当给出空挡信号时为发动机驱动模式，整车控制器根据空挡信号分配输出扭矩并通过发动机控制器控制发动机提供工程车辆的全部扭矩需求、通过电机控制器控制电机的输出扭矩为零；当给出挡位信号和/或油门踏板信号时，切换为混合驱动模式，整车控制器根据车速信号、油门踏板信号、滑转率信号实时分配输出扭矩并通过发动机控制器和电机控制器分别输出给发动机和电机；当给出车速信号和/或制动信号时，整车控制器根据车速、制动踏板开度实时调整输出扭矩，并传输至电机控制器以驱动电机制动工程车辆，实现电制动模式；当给出车速信号、油门踏板信号、挡位信号，且电池电量小于电量设定值时，切换为行车充电模式，整车控制器调整发动机的输出扭矩并通过电机控制器驱动电机发电为电池充电。
10.如权利要求9所述的工程车辆分布式控制方法，其特征在于，所述控制方法还实现如下工作模式，包括纯电模式和停车充电模式。
11.如权利要求9所述的工程车辆分布式控制方法，其特征在于，所述混合驱动模式下，所述整车控制器对所述发动机和所述电机的需求扭矩进行实时分配，所述整车控制器包括总需求扭矩输出单元、扭矩分配控制单元、基于滑转率扭矩PID控制模块、基于驾驶员意图扭矩输出判断模块，所述总需求扭矩输出单元中预先设置有基于车速和油门踏板信号而得到的扭矩值对应表，分配方法具体包括：
步骤一、根据车速信号和油门踏板信号在需求扭矩输出单元的扭矩值对应表中获得总需求扭矩，扭矩分配控制单元对总需求扭矩进行分配，得到发动机需求扭矩和电机需求扭矩；
步骤二、发动机控制器将发动机需求扭矩通过总线传输至发动机驱动桥；
步骤三、基于滑转率扭矩PID控制模块对电机需求扭矩进行调整，同时，基于驾驶员意图扭矩输出判断模块根据驾驶员给出的油门踏板信号判断需要输出的电机需求扭矩是否是调整后的电机需求扭矩，如果是，则输出调整后的电机需求扭矩，并由电机控制器将调整后的电机需求扭矩通过总线传输至集成电驱动桥，如果否，则输出分配后的电机需求扭矩，并由电机控制器将分配后的电机需求扭矩通过总线传输至集成电驱动桥。
12.如权利要求11所述的工程车辆分布式控制方法，其特征在于，基于驾驶员意图扭矩输出判断模块根据驾驶员给出的油门踏板信号判断需要输出的电机需求扭矩是否是调整后的电机需求扭矩，具体的判断方法为：基于驾驶员意图扭矩输出判断模块预先设定油门踏板信号的临界值，当基于驾驶员意图扭矩输出判断模块接收到的来自于驾驶员的油门踏板信号小于临界值时，输出调整后的电机需求扭矩，当基于驾驶员意图扭矩输出判断模块接收到的来自于驾驶员的油门踏板信号大于或等于临界值时，输出分配后的电机需求扭矩。
13.如权利要求11所述的工程车辆分布式控制方法，其特征在于，步骤一中扭矩分配控制单元对总需求扭矩进行分配的具体方法为：扭矩分配控制单元根据传递函数进行调整，每十毫秒为一个周期输出一个发动机需求扭矩和一个电机需求扭矩，所述传递函数包括：
foutn1＝a01*fin1+(1-a01)*foutb1；
foutn2＝a02*fin2+(1-a02)*foutb2；
其中，fin1与fin2的总和为总需求扭矩，foutb1为前一时刻的发动机需求扭矩，foutn1为当前时刻的发动机需求扭矩，foutb2为前一时刻的电机需求扭矩，foutn2为当前时刻的电机需求扭矩，a01和a02均为扭矩分配系数且取值范围均为0-1。
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