CN111452576B - 水陆双栖车的驱动力协调方法、装置和存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了水陆双栖车的驱动力协调方法、装置和存储介质，方法包括步骤：当水陆双栖车进入水陆过渡状态，通过第一方式或第二方式对水陆双栖车的驱动力进行协调，第一方式：获取横摆角速度和车速；根据横摆角速度和车速，确定水陆双栖车的期望横摆力矩；对水陆双栖车进行受力分析，并根据受力分析结果、期望横摆力矩和预设成本函数，确定各个车轮的最优驱动力以及喷水推进器的最优推力并进行协调；第二方式：获取各个车轮的滑移率；若滑移率大于预设最优滑转率，获取对应车轮的损失驱动力；根据损失驱动力，通过增加喷水推进器推力或者至少一车轮的驱动力进行协调。通过本发明能使水陆双栖车保持稳定性，本发明可广泛应用于双栖车技术领域。
Description
技术领域
本发明涉及双栖车技术领域，尤其是水陆双栖车的驱动力协调方法、装置和存储介质。
背景技术
水陆两栖车辆兼具水、陆双重行驶性能，可以完成近海抢险登陆、物资运输等功能，具有非常重要价值。而现有的水陆两栖车，在水陆两栖车处于水陆过渡状态时，水陆两栖车的控制系统只能够简单地控制车轮或推进器提供足够大的动力以完成过渡过程。然而，在实际的水陆过渡过程中，水陆两栖车在水陆交界处的出水工况复杂，例如在近河流域，往往具有水流速度而容易使得车辆产生一个横摆力矩，或者会出现车轮滑转的情况，若不及时根据实际情况对驱动力进行协调，会出现车辆旋转，车辆的动力性受影响，车辆偏离预定出水路线或无法登陆的情况，稳定性差，因此需要一种能够稳定性高的驱动力协调方法。
发明内容
有鉴于此，为了解决上述技术问题之一，本发明的目的是提供一种高稳定性的水陆双栖车的驱动力协调方法、装置和存储介质。
本发明采用的技术方案是：水陆双栖车的驱动力协调方法，包括以下步骤：
当水陆双栖车进入水陆过渡状态，通过第一方式或第二方式对水陆双栖车的驱动力进行协调，其中，水陆双栖车具有至少一个喷水推进器以及若干个车轮；
第一方式：
获取横摆角速度和车速；
根据横摆角速度和车速，确定水陆双栖车的期望横摆力矩；
对水陆双栖车进行受力分析，并根据受力分析结果、期望横摆力矩和预设成本函数，确定各个车轮的最优驱动力以及喷水推进器的最优推力并进行协调；
第二方式：
获取各个车轮的滑移率；
若滑移率大于预设最优滑转率，获取对应车轮的损失驱动力；
根据损失驱动力，通过增加喷水推进器推力或者至少一车轮的驱动力进行协调。
进一步，所述获取横摆角速度和车速的步骤中，包括以下步骤：
获取各个车轮的转速，并根据各个车轮的预设半径计算得到各个车轮的等效车速，其中，车轮包括左前轮、右前轮、左后轮和右后轮；
根据左前轮的等效车速与右前轮的等效车速的差值以及第一阈值，确定前轴车轮行驶速度；
根据左后轮的等效车速与右后轮的等效车速的差值以及第一阈值，确定后轴车轮行驶速度；
根据前轴车轮行驶速度与后轴车轮行驶速度的差值以及第一阈值，确定车速。
进一步，所述根据横摆角速度和车速，确定水陆双栖车的期望横摆力矩的步骤中，包括以下步骤：
获取前轮转角；
根据车速、前轮转角和预设数据库，确定期望横摆角速度；
根据期望横摆角速度和横摆角速度，确定水陆双栖车的期望横摆力矩；
其中，预设数据库包括各个车轮的轮胎侧偏刚度、前轴至后轴的距离、水陆双栖车质量、水陆双栖车的质心至前轴的距离，以及水陆双栖车的质心至后轴的距离。
进一步，所述对水陆双栖车进行受力分析，并根据受力分析结果、期望横摆力矩和预设成本函数，确定各个车轮的最优驱动力以及喷水推进器的最优推力并进行协调的步骤中，包括以下步骤：
对水陆双栖车进行受力分析，计算得到各个车轮的垂直负荷以及关于各个车轮驱动力和喷水推进器推力产生的附加横摆力矩方程；
根据期望横摆力矩、预设成本函数和各个车轮的垂直负荷，确定各个车轮的最优驱动力以及喷水推进器的最优推力；
根据各个车轮的最优驱动力，控制各个车轮对应的轮毂电机，以及根据喷水推进器的最优推力，控制喷泵电机；
其中，预设成本函数根据权重系数、各个车轮的驱动力、喷水推进器的推力、期望横摆力矩、各个车轮的垂直负荷、附加横摆力矩方程、垂直于水陆双栖车车速方向的水流等效作用力以及等效水流作用力作用点与水陆两栖车质心的距离所确定。
进一步，所述获取各个车轮的滑移率的步骤中，包括以下步骤：
获取车速和各个车轮的转速；
根据各个车轮的转速、各个车轮的预设车轮半径以及车速，确定各个车轮的滑移率；
其中，车轮的转速和车轮半径与滑移率呈正相关，车速与滑移率呈负相关。
进一步，所述根据损失驱动力，通过增加喷水推进器推力或者至少一车轮的驱动力进行协调的步骤中，所述水陆双栖车具有四个车轮和位于不同侧的喷水推进器，包括以下步骤的至少之一：
当一个车轮的滑移率大于预设最优滑转率：
增加与该车轮的损失驱动力大小相等的喷水推进器推力，或者将同侧喷水推进器增加至最大推力并增加同侧另一车轮的驱动力，或者将同侧喷水推进器增加至最大推力，并将同侧另一车轮的驱动力增加至最大，且增加异侧喷水推进器的推力，或者将同侧喷水推进器和异侧喷水推进器均增加至最大推力，并将同侧另一车轮的驱动力增加至最大，且增加异侧车轮的驱动力，其中同侧为与该车轮位于同一侧；
当同侧的两个车轮的滑移率大于预设最优滑转率：
增加与两个车轮损失驱动力之和大小相等的喷水推进器推力，或者将同侧喷水推进器增加至最大推力并增加异侧喷水推进器的推力，或者将两个喷水推进器增加至最大推力，并增加异侧车轮的驱动力；
当位于左侧的其中一个车轮和位于右侧的其中一个的车轮的滑移率大于预设最优滑转率：
若位于左侧的车轮的损失驱动力小于左侧的喷水推进器的最大允许增加推力，增加左侧的喷水推进器的推力，否则将左侧的喷水推进器增加至最大推力并增加位于左侧的另一车轮的驱动力；
若位于右侧的车轮的损失驱动力小于右侧的喷水推进器的最大允许增加推力，增加右侧的喷水推进器的推力，否则将右侧的喷水推进器增加至最大推力并增加位于右侧的另一车轮的驱动力；
当三个车轮的滑移率大于预设最优滑转率：
计算三个车轮损失驱动力大小之和；
若损失驱动力大小之和小于两个喷水推进器的最大允许增加推力之和，增加两个喷水推进器的推力，否则将两个喷水推进器增加至最大推力并增加剩余车轮的驱动力；
当四个车轮的滑移率大于预设最优滑转率：
计算四个车轮损失驱动力大小之和；
若损失驱动力大小之和小于喷水推进器的最大允许增加推力之和，增加两个喷水推进器的推力，否则停止登陆。
进一步，所述当水陆双栖车进入水陆过渡状态，通过第一方式或第二方式对水陆双栖车的驱动力进行协调的步骤之前，包括以下步骤：
当位于前方的车轮触碰到出水坡道时，将位于前方的车轮的滑移率增加至预设最优滑转率，并保持喷水推进器的推力，直至位于后方的车轮触碰到出水坡道进入水陆过渡状态。
本发明还提供水陆双栖车的驱动力协调装置，包括：
协调模块，用于当水陆双栖车进入水陆过渡状态，通过第一方式或第二方式对水陆双栖车的驱动力进行协调，其中，水陆双栖车具有至少一个喷水推进器以及若干个车轮；
第一方式：
获取横摆角速度和车速；
根据横摆角速度和车速，确定水陆双栖车的期望横摆力矩；
对水陆双栖车进行受力分析，并根据受力分析结果、期望横摆力矩和预设成本函数，确定各个车轮的最优驱动力以及喷水推进器的最优推力并进行协调；
第二方式：
获取各个车轮的滑移率；
若滑移率大于预设最优滑转率，获取对应车轮的损失驱动力；
根据损失驱动力，通过增加喷水推进器推力或者至少一车轮的驱动力进行协调。
本发明还提供水陆双栖车的驱动力协调装置，包括：
至少一处理器；
至少一存储器，用于存储至少一程序；
当所述至少一程序被所述至少一处理器执行，使得所述至少一处理器实现所述水陆双栖车的驱动力协调方法。
本发明还提供存储介质，存储有处理器可执行的指令，处理器执行所述处理器可执行的指令时执行所述水陆双栖车的驱动力协调方法。
本发明的有益效果是：当水陆双栖车进入水陆过渡状态，第一方式通过横摆角速度和车速，确定水陆双栖车的期望横摆力矩，在产生有期望横摆力矩时，通过对水陆双栖车进行受力分析，并根据受力分析结果、期望横摆力矩和预设成本函数，确定各个车轮的最优驱动力以及喷水推进器的最优推力并进行协调，使得水陆双栖车以各个车轮的最优驱动力和喷水推进器的最优推力进行驱动力的协调保证了水陆双栖车的稳定性；而第二方式，当若滑移率大于预设最优滑转率，获取对应车轮的损失驱动力；根据损失驱动力，通过增加喷水推进器推力或者至少一车轮的驱动力进行协调，能够通过增加喷水推进器推力或者至少一车轮的驱动力进行驱动力的协调以对损失驱动力进行补偿，提供两种稳定性高的驱动力协调的方式，使得水陆双栖车能够保持稳定，正常完成水陆过渡的过程。
附图说明
图1为本发明方法的步骤流程示意图；
图2为本发明具体实施例的受力分析示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步解释和说明。对于本发明实施例中的步骤编号，其仅为了便于阐述说明而设置，对步骤之间的顺序不做任何限定，实施例中的各步骤的执行顺序均可根据本领域技术人员的理解来进行适应性调整。
本实施例提供一种水陆双栖车的驱动力协调装置，包括：
协调模块，用于当水陆双栖车进入水陆过渡状态，通过第一方式或第二方式对水陆双栖车的驱动力进行协调，其中，水陆双栖车具有至少一个喷水推进器以及若干个车轮；
第一方式：
获取横摆角速度和车速；
根据横摆角速度和车速，确定水陆双栖车的期望横摆力矩；
对水陆双栖车进行受力分析，并根据受力分析结果、期望横摆力矩和预设成本函数，确定各个车轮的最优驱动力以及喷水推进器的最优推力并进行协调；
第二方式：
获取各个车轮的滑移率；
若滑移率大于预设最优滑转率，获取对应车轮的损失驱动力；
根据损失驱动力，通过增加喷水推进器推力或者至少一车轮的驱动力进行协调。
水陆双栖车具有四个车轮，分别为左前轮、右前轮、左后轮、右后轮，左前轮，具有两个喷水推进器，分别为左喷水推进器和右喷水推进器，左前轮、左后轮、左喷水推进器位于左侧，右前轮、右后轮、右喷水推进器为右侧。每一车轮具有一个独立的轮毂电机，每一喷水推进器具有一个独立的喷泵电机。双栖车可以称为双栖车或车辆。
在本实施例中，纵向指的是车辆前进方向即X方向，左右方向为与车辆前进方向垂直的方向，即侧向、Y方向，垂直方向为与X方向、Y方向垂直的Z方向。
在本实施例中，一种水陆双栖车的驱动力协调装置还包括：两栖车行驶模式切换系统、两栖车状态参数测量模块，控制模块。
其中，两栖车行驶模式切换系统用于根据水陆两栖车行驶工况的不同需求切换为陆地行驶模式，水上行驶模式和水陆过渡状态行驶模式；两栖车状态参数测量模块包括方向盘转角传感器、油门踏板开度传感器、制动踏板传感器和陀螺仪、过渡区域行驶警示模块、涉水深度检测单元等等，用于实时采集水陆两栖车的车辆加速度、横摆角速度、车轮转速、转矩和方向盘转角、转角变化率、喷泵的水流量率降低速度、车辆涉水深度等等车辆的实时状态信息；过渡区域行驶警示模块用以自动检测车辆与出水地点的距离，在车辆前部的超声波雷达检查到两栖车即将触碰到坡道出水时，提示驾驶员切换为水陆过渡模式。
在本实施例中，控制模块包括整车控制器，整车控制器包括协调模块，整车控制器用于数据处理，能调用预设数据库和接收两栖车状态参数测量模块的数据并进行处理，并控制水陆双栖车的增程器、减速器、电机驱动控制系统、高压配电系统、电池管理系统、发动机控制系统ECU、挡浪板自动收放单元、控制系统等等，以最终对轮毂电机和喷泵电机进行控制，实现水陆双栖车驱动力的协调。其中，挡浪板自动收放单元用于水陆两栖车在水上行驶和过渡工况(水陆过渡)行驶时打开，防止浪花干扰驾驶员视线和减小行驶阻力，在陆地行驶时自动将其收回。发动机控制系统用以根据两栖车辆行驶模式的不同，结合MAP图实时调节发动机转矩与转速，根据不同工况对发动机转速、功率和喷油量等进行控制。
如图1所示，本实施例还提供水陆双栖车的驱动力协调方法，包括以下步骤：
当水陆双栖车进入水陆过渡状态，通过第一方式或第二方式对水陆双栖车的驱动力进行协调，其中，水陆双栖车具有至少一个喷水推进器以及若干个车轮；
第一方式：
获取横摆角速度和车速；
根据横摆角速度和车速，确定水陆双栖车的期望横摆力矩；
对水陆双栖车进行受力分析，并根据受力分析结果、期望横摆力矩和预设成本函数，确定各个车轮的最优驱动力以及喷水推进器的最优推力并进行协调；
第二方式：
获取各个车轮的滑移率；
若滑移率大于预设最优滑转率，获取对应车轮的损失驱动力；
根据损失驱动力，通过增加喷水推进器推力或者至少一车轮的驱动力进行协调。
在本实施例中，水陆过渡指的是从水中登陆上彼岸或者从彼岸入水，在本实施例中以从水中登陆上出水坡道为例，其他实施例中可以为从出水坡道入水，原理相同。其中水陆过渡状态指的是车辆至少部分位于水中，且车辆的前轮和后轮都触碰到出水坡道时的状态。
在本实施例中，具体地，包括以下步骤：
S1、检测水陆双栖车与出水坡道的距离，若小于安全预设距离D，控制系统向驾驶员发出警报，并提示是否需要进行上岸操作；若进行上岸操作，控制车轮向下翻转并锁止，进入下一步；
S2、发动机控制系统控制发动机进入水陆过渡行驶工况模式运转，控制燃油喷射装置来控制发动机的转矩与转速，发电机向动力电池组供电，动力电池管理系统则根据两栖车在过渡工况下时的功率需求，控制动力电池同时向轮毂电机和喷泵电机供电；
S3、判断水陆双栖车当前行驶档位是否为前进挡，并且油门踏板开度是否大于0且制动踏板开度是否等于0，若是继续进行出水登陆行驶进入下一步，若不是保持当前状态；
S4、强制控制水陆双栖车减速行驶至预设出水登陆安全速度值V0，并继续前进，直至安装在前轮(当位于前方的车轮)的压力传感器接收到车辆前轮触碰出水坡道(此时后轮处于在水中悬空状态水陆两栖车将在喷水推进器和前轮驱动力的共同作用下前进行驶)，将前轮的轮毂电机的前轮驱动力从零开始以固定速度增加，直至前轮的滑移率为预设最优滑转率，并保持喷水推进器的推力；在本实施例中预设最优滑转率为0.2，因为当车轮实时滑转率高于预设最优滑转率时，说明该车轮出现滑转失稳，将会使得车辆的动力性和稳定性都将减小。
S5、通过陀螺仪检测车辆俯仰角角度值是否大于了预设安全值，若大于预设安全值，则说明车辆后舱即将进水，不适合在此出水坡道进行出水登陆，此时控制系统立即切断各车轮以及喷水推进器的动力传递，停止车辆出水行驶，并提示驾驶员控制两栖车进行后退行驶，重新寻找出水登陆点；否则车辆继续向前行驶，进入下一步；
S6、车辆继续行驶直至后轮的传感器检测到后轮触碰到出水坡道，即进入水陆过渡状态，此时控制后轮的轮毂电机驱动力从零开始以固定速度增加，并增大喷水推进器推力。
S7、将水陆双栖车备用船舱打开使水进入，增加两栖车的垂向载荷，以增加各车轮的附着力，提高两栖车出水能力，使得水陆双栖车的各个车轮能与出水坡道保持有效接触；
S8、具体可以包括步骤S81或步骤S82；
其中，步骤S81：通过第一方式对水陆双栖车的驱动力进行协调，具体包括：
S811：获取横摆角速度和车速；
其中横摆角速度γ通过两栖车状态参数测量单元测得；车速的获取过程为：
1)通过两栖车状态参数测量单元测得各个车轮的转速wi，并将各个车轮的转速wi分别乘以各个车轮的预设半径R，得到各个车轮的等效车速
其中i＝1、2、3、4，分别代表左前轮、右前轮、左后轮和右后轮；
2)根据左前轮的等效车速与右前轮的等效车速的差值以及第一阈值，确定前轴车轮行驶速度；具体地：在本实施例中第一阈值为1km/h，当左前轮的等效车速与右前轮的等效车速的差值小于或等于1km/h，将左前轮的等效车速
作为前轴车轮行驶速度VF，否则取左前轮的等效车速与右前轮的等效车速中较小的等效车速作为前轴车轮行驶速度VF；
3)根据上述同样方法确定后轴车轮行驶速度VR；
4)若VF与VR的差值小于或等于1km/h，将VF作为车速vx，否则将VR作为车速vx。
S812：根据横摆角速度和车速，确定水陆双栖车的期望横摆力矩，计算公式为：
其中，γd为期望横摆角速度，vx表示车速,δf表示前轮转角；lf表示(车辆的)的质心到前轴的距离；lr表示(车辆的)质心到后轴的距离；L为前轴至后轴距离；K为车辆稳定性因数，可表征车辆的转向特性；m为水陆双栖车质量，Cr为后轮的轮胎侧偏刚度；Cf为前轮的轮胎侧偏刚度。
然后，通过PI反馈控制器计算出水陆双栖车的期望横摆力矩ΔMz：
式中：Kp为比例系数，eγ为当前横摆角速度γ与期望横摆角速度γd的差值，TI为积分时间常数，Kp和TI根据实车试验提前调试得到。本实施例中，预设数据库包括轮胎侧偏刚度(Cr、 Cf)、L、m、lf、lr、预设车轮半径R、Kp和TI。
其中，期望横摆力矩指的是在水流或波浪的作用下产生的额外横摆力矩，能够使得车辆恢复稳定的力矩，通过协调各个车轮的驱动力以及喷水推进器的推力产生一个与期望横摆力矩ΔMz大小相同方向相反的目标横摆力矩，即可以将期望横摆力矩ΔMz抵消，使车辆保持稳定状态。
S813：对水陆双栖车进行受力分析，并根据受力分析结果、期望横摆力矩和预设成本函数，确定各个车轮的最优驱动力以及喷水推进器的最优推力并进行协调；
如图2所示，具体地：
1)对水陆双栖车进行受力分析，得到关于各个车轮驱动力和喷水推进器推力产生的附加横摆力矩方程：
其中，Mz表示水陆两栖车的附加横摆力矩；Fx11、Fx12、Fx21、Fx22分别表示水陆两栖车左前轮、右前轮、左后轮、右后轮驱动力；B表示水陆两栖车轮距；δf表示前轮转角；lf表示(车辆的)质心到前轴的距离；D表示水陆两栖车左右两个喷水推进器的间距；θ表示喷水推进器推力方向与车辆前进方向的夹角；F5表示左喷水推进器推力；F6表示右喷水推进器推力； lm表示喷水推进器到两栖车质心的距离；F水表示垂直于水陆双栖车速方向的水流等效作用力； E表示等效水流作用力作用点与水陆两栖车质心的距离。
2)各车轮的垂直负荷计算：
式中：Fz1、Fz2、Fz3、Fz4分别水陆两栖车左前轮、右前轮、左后轮和右后轮受到的垂向力(垂直负荷)；m为车辆的质量；lf表示(车辆的)质心到前轴的距离；lr表示(车辆的)质心到后轴的距离；α表示两栖车出水坡度值；ax为两栖车纵向加速度；ay为两栖车侧向加速度； hg为重心高度；B为两栖车轮距、g为比例系数。其中，α、ax、ay通过实时测量得到。
3)预设成本函数J的公式为：
J为总目标函数(预设成本函数)；J1、J2分别为目标函数的两个子项，J1为四个车轮的纵向力和喷水推进器推力；J2定义为由基于横摆角速度变化确定的期望横摆力矩ΔMz与由四个车轮和两个喷水推进器产生的实际横摆力矩之间的误差。
Fx表示水陆双栖车四个车轮的驱动力(纵向力)和两个喷水推进器的推力矩阵，具体地： Fx＝[Fx11 Fx12 Fx21 Fx22 F5 F6]T，T表示矩阵转置符号；kr(0<kr≤1)是用于协调成本函数的权重系数，该权重系数通过实车试验调试得到最优值。Wx代表驱动力控制分配权重系数； Bx表示车轮驱动力力臂矩阵和喷水推进器推力力臂矩阵集合；diag[]表示对角矩阵。
然后，结合喷水推进器推力与各车轮驱动力的等效关系，通过求解目标函数可以得到各车轮驱动力及喷水推进器推力分配最优解，对目标函数求偏导可得：
对其进行求二阶偏导得：
由于Wx>0和
则
所以可知当
时为目标函数的最优解：
因此，通过计算便可以得到一组最优的四个车轮驱动力和喷水推进力组合Fx＇，即得到各个车轮的最优驱动力以及喷水推进器的最优推力，然后根据各个车轮的最优驱动力控制各个车轮对应的轮毂电机的转矩，根据两个喷水推进器的最优推力，分别控制喷泵电机的转矩，实现水陆双栖车的驱动力协调，最后使得水陆双栖车得以保持出水的稳定性，确保两栖车能按照预定路线进行登陆。
在本实施例中，步骤S82：通过第二方式对水陆双栖车的驱动力进行协调，在水陆过渡状态时可能会遇到车轮出现滑移情况，同样会产生一个额外的横摆力矩，因此可以通过第二方式对水陆双栖车的驱动力进行协调，具体地，包括：
步骤S821：获取各个车轮的滑移率，公式为：
其中，si为滑移率，wi为转速，R为预设车轮半径，i＝1、2、3、4，分别代表左前轮、右前轮、左后轮和右后轮，转速通过实时测量得到，车速vx通过与上述方法相同的方式确定。
步骤S822：将各个车轮的滑移率si与预设最优滑转率(本实施例为0.2)，若有车轮的滑移率si大于预设最优滑转率，计算对应车轮的损失驱动力，具体地：
ΔFxi＝ΔTi/R
ΔTi＝Tpre_i-TASR_i
其中，ΔFxi为车轮的损失驱动力(i＝1、2、3、4，分别代表左前轮、右前轮、左后轮和右后轮),Tpre_i为车轮滑转时该车轮施加的转矩，该值可根据当前车轮转速直接得到；TASR_i为施加驱动防滑控制后车轮滑转率达到最优滑转率时的车轮转矩，可根据车轮的实时滑转率与最优滑转率差值结合PID算法求得。
步骤S823：根据损失驱动力，通过增加喷水推进器推力或者至少一车轮的驱动力进行协调；
由于轮毂电机和喷泵电机的特性，各个轮毂电机存在驱动力上限，即各个车轮的驱动力存在最大驱动力，而根据当前车轮的驱动力可以求得各个车轮的最大允许增加驱动力；同时喷泵电机也存在功率上限，即左喷水推进器和右喷水推进器均存在最大推力，而根据当前左喷水推进器和右喷水推进器推力，可以求得左喷水推进器和右喷水推进器的最大允许增加推力。在本实施例中，对水陆双栖车的驱动力进行协调的原理为，计算发生滑转的车轮的损失驱动力之和，然后通过增加喷水推进器的推力或者没有发生滑转的车轮的驱动力以抵消损失驱动力之和，在本实施例中，优先级由高至低为：增加与发生滑转的车轮同侧的喷水推进器的推力，增加与发生滑转的车轮同侧的另一车轮(非滑转)的驱动力，增加与发生滑转的车轮异侧的喷水推进器的推力，增加与发生滑转的车轮异侧车轮(非滑转)的驱动力。在其他实施例中，优先级可以自由变换。若通过增加喷水推进器的推力或者没有发生滑转的车轮的驱动力也不足以抵消损失驱动力之和，那么停止登陆，提示驾驶员选择另一出水登陆地点。
具体地：1)当一个车轮的滑移率大于预设最优滑转率：
增加与该车轮的损失驱动力大小相等的喷水推进器推力，或者将同侧喷水推进器增加至最大推力并增加同侧另一车轮的驱动力，或者将同侧喷水推进器增加至最大推力，并将同侧另一车轮的驱动力增加至最大，且增加异侧喷水推进器的推力，或者将同侧喷水推进器和异侧喷水推进器均增加至最大推力，并将同侧另一车轮的驱动力增加至最大，且增加异侧车轮的驱动力；
例如，以左前轮的滑移率大于预设最优滑转率为例，同侧另一车轮即左后轮，异侧车轮即右侧的车轮(右前轮、右后轮)，同侧喷水推进器即为左喷水推进器，异侧喷水推进器即为右喷水推进器：
判断左前轮的损失驱动力ΔFx1是否大于同侧喷水推进器最大允许增加推力ΔF5max：
ΔF5max＝F5max-F5
F5max为同侧喷水推进器最大推力，P为发动机在水陆过渡工况形式时的功率；
为两栖车过渡工况动力分配系数(即将发动机的动力分配给轮毂电机的系数，
代表将发动机的动力分配给喷泵电机的系数)；η为喷水推进器效率(通常为20％～28％左右)；
为左侧喷泵电机最大允许推力，为喷泵电机的固有特性，F5为当前同侧喷水推进器的推力；
若不是，将同侧喷水推进器的推力增加ΔFx1，即当前推力Fpre_5＝F5+ΔFx1；即通过增大同侧喷水推进器推力来弥补由于车轮滑转损失的动力，抵消由于车轮滑转产生的影响车辆出水稳定性的横摆力矩；
若是，判断左前轮的损失驱动力ΔFx1是否大于同侧喷水推进器最大允许增加推力ΔF5max与左后轮最大允许增加驱动力ΔF3max之和，其中，ΔF3max＝F3max-F3，具体地：
F3max为左后轮的最大驱动力，P1为左前轮的轮毂电机功率；P2为右前轮的轮毂电机功率； P4为右后轮的轮毂电机功率；n3左后轮的转速；T3max为左后轮最大允许输出转矩(轮毂电机的固有特性)，F3为当前左后轮的驱动力，R为预设车轮半径。若不是，将同侧喷水推进器增加至最大推力F5max，并增加左后轮的驱动力至Fpre_3＝F3+ΔFx1-(F5max-F5)，异侧车轮的驱动力以及异侧喷水推进器推力保持不变。
若左前轮的损失驱动力ΔFx1大于同侧喷水推进器最大允许增加推力ΔF5max与左后轮最大允许增加驱动力ΔF3max之和，且小于同侧喷水推进器最大允许增加推力ΔF5max、左后轮最大允许增加驱动力ΔF3max与异侧喷水推进器最大允许增加推力ΔF6max(确定原理与ΔF5max相同不再赘述)之和，则将同侧喷水推进器增加至最大推力F5max，并将左后轮的驱动力增加至最大 (F3max)，同时增加异侧喷水推进器的推力至Fpre_6＝F6+ΔFx1-(ΔF5max+ΔF3max)，F6为异侧喷水推进器当前推力。
若左前轮的损失驱动力ΔFx1大于同侧喷水推进器最大允许增加推力ΔF5max、左后轮最大允许增加驱动力ΔF3max与异侧喷水推进器最大允许增加推力之和，则将同侧喷水推进器和异侧喷水推进器均增加至最大推力，即F5max、F6max(确定原理与F5max相同)并将左后轮的驱动力增加至最大(F3max)，且增加异侧车轮的驱动力，其中增加的异侧车轮的驱动力可以为单个异侧车轮的驱动力，也可以为异侧两个车轮的驱动力，只要保证增加的驱动力等于ΔFx1-(ΔF5max+ΔF3max+ΔF6max)；若无法达到，则停止登陆。
2)当同侧的两个车轮的滑移率大于预设最优滑转率：
计算同侧的两个车轮的损失驱动力之和；
若损失驱动力之和小于同侧喷水推进器最大允许增加推力，则同侧喷水推进器增加与两个车轮损失驱动力之和大小相等的推力；
若损失驱动力之和大于同侧喷水推进器最大允许增加推力，且小于两个喷水推进器最大允许增加推力之和，将同侧喷水推进器增加至最大推力并增加异侧喷水推进器的推力，以抵消损失驱动力之和；
若损失驱动力之大于两个喷水推进器最大允许增加推力之和，将将两个喷水推进器增加至最大推力，并增加异侧喷水推进器的推力，以抵消损失驱动力之和；若无法抵消，停止登陆。
3)当异侧的两个车轮的滑移率大于预设最优滑转率，即当位于左侧的其中一个车轮和位于右侧的其中一个的车轮的滑移率大于预设最优滑转率：
若位于左侧的车轮的损失驱动力小于左侧的喷水推进器的最大允许增加推力，增加左侧的喷水推进器的推力，否则将左侧的喷水推进器增加至最大推力并增加位于左侧的另一车轮的驱动力；
若位于右侧的车轮的损失驱动力小于右侧的喷水推进器的最大允许增加推力，增加右侧的喷水推进器的推力，否则将右侧的喷水推进器增加至最大推力并增加位于右侧的另一车轮的驱动力；
最终使得左侧的另一车轮增加的驱动力、右侧的另一车轮增加的驱动力、左侧的喷水推进器增加的推力和右侧的喷水推进器增加的推力之和等于发生滑转的两个车轮的损失驱动力之和，若另一车轮增加的驱动力、右侧的另一车轮增加的驱动力、左侧的喷水推进器增加的推力和右侧的喷水推进器增加的推力之和小于发生滑转的两个车轮的损失驱动力之和，停止登陆。
4)当三个车轮的滑移率大于预设最优滑转率：
计算三个车轮损失驱动力大小之和；
若损失驱动力大小之和小于两个喷水推进器的最大允许增加推力之和，增加两个喷水推进器的推力，以抵消损失驱动力之和；否则将两个喷水推进器增加至最大推力并增加剩余车轮(即没发生滑移的第四个车轮)的驱动力，以抵消损失驱动力之和，若无法抵消，停止登陆。
5)当四个车轮的滑移率大于预设最优滑转率：
计算四个车轮损失驱动力大小之和；
若驱动力大小之和小于喷水推进器的最大允许增加推力之和，增加两个喷水推进器的推力，以抵消损失驱动力之和，否则停止登陆。
而当整车控制器检测到其中一个喷水推进器发生故障时，控制系统计算该喷水推进器损失的推力，并将其等效为相应的同侧驱动车轮驱动力。
若损失推力小于同侧驱动车轮最大允许增加驱动力，则增加同侧车轮驱动力矩，以抵消该喷水推进器损失的推力并保持异侧车轮驱动力矩不变，异侧喷水推进器推力不变。
若损失推力大于同侧驱动车轮最大允许增加驱动力，则控制系统控制动力电池管理系统减小发生故障的喷水推进器驱动功率，同时增加正常工作喷水推进器的驱动功率。然后控制发生故障喷水推进器同侧车轮的驱动力矩到最大转矩，然后增加异侧喷水推进器推力。
S9、检测车辆是否即将驶出水面并进行控制；
由于随着车辆上岸距离的不断增加，车辆涉水深度在不断的减小，同时随着涉水深度的减小，喷水推进器的效率也在不断的减小，进行检测能够使得车辆能量合理利用，并防止车辆在出水后喷泵突然失去负载造成喷泵的损坏。具体地：检测进入到喷泵的水流量率降低速度是否大于预设值，若是控制系统判定两栖车即将与驶出水面。若判定两栖车即将与驶出水面，
ECU根据涉水深度检测单元的确认结论向发动机发出燃油喷射量指令，在ECU中包含有发动机MAP图，根据发动机的转速和油门踏板开度得到当前时刻发动机的燃料喷射量。确定单元同时向BMS发送指令，当确认负载消失时便立即断开动力电池组与两个喷泵电机之间的继电器开关，同时记时模块开始计时，水陆双栖车在四个车轮的驱动下行驶。同时断开动力电池组与两个喷泵电机之间的继电器开关，使喷水推进器退出工作时，将轮毂电机驱动力控制由强制力控制恢复为坡道行驶控制模式。其中坡道行驶控制模式为：当由驾驶员发出的驱动指令小于车辆的溜坡阻力(溜坡阻力为车辆在坡度上会受到下滑分力)时，控制系统控制轮毂电机驱动力等于车辆溜坡阻力，防止两栖车溜坡返回水中。当驾驶员加大油门踏板开度量时，控制系统正常解析油门踏板指令并作用于轮毂电机控制器。发动机控制系统根据此时电池SOC和油门踏板开度、发动机转速控制燃料喷射量。
S10、检测车辆是否完全驶出水面并进行控制；
当控制系统收到涉水深度检测单元检测到水陆两栖车涉水深度小于等于预设深度值时，判定此时水陆两栖车已经全部出离水面。
其中，若涉水深度检测单元在行驶时被损坏，则判断喷泵关闭时间计时模块记录的时间值是否高于预设时间值，若是，且此时油门踏板开度值为零，制动踏板开度为100％，则判断车辆完全驶出水面，切换为陆地行驶模式；或者驾驶员手动切换为陆地行驶模式，说明车辆已经成功出水上岸。同时，控制系统控制水陆两栖车防浪板收回，发动机控制系统降低输出功率，将轮毂电机控制切换为陆地行驶控制模式，水陆两栖车出水完成。
上述装置实施例中的内容均适用于本方法实施例中，本方法实施例所具体实现的功能与上述装置实施例相同，并且达到的有益效果与上述装置实施例所达到的有益效果也相同。
本发明还提供一种装置，包括：
至少一处理器；
至少一存储器，用于存储至少一程序；
当所述至少一程序被所述至少一处理器执行，使得所述至少一处理器实现所述水陆双栖车的驱动力协调方法。
上述方法实施例中的内容均适用于本装置实施例中，本装置实施例所具体实现的功能与上述方法实施例相同，并且达到的有益效果与上述方法实施例所达到的有益效果也相同。
在一些可选择的实施例中，在方框图中提到的功能/操作可以不按照操作示图提到的顺序发生。例如，取决于所涉及的功能/操作，连续示出的两个方框实际上可以被大体上同时地执行或所述方框有时能以相反顺序被执行。此外，在本发明的流程图中所呈现和描述的实施例以示例的方式被提供，目的在于提供对技术更全面的理解。所公开的方法不限于本文所呈现的操作和逻辑流程。可选择的实施例是可预期的，其中各种操作的顺序被改变以及其中被描述为较大操作的一部分的子操作被独立地执行。
此外，虽然在功能性模块的背景下描述了本发明并且采用方块图的形式举例说明，但应当理解的是，除非另有相反说明，所述的功能和/或特征中的一个或多个可以被集成在单个物理装置和/或软件模块中，或者一个或多个功能和/或特征可以在单独的物理装置或软件模块中被实现。还可以理解的是，有关每个模块的实际实现的详细讨论对于理解本发明是不必要的。更确切地说，考虑到在本文中公开的装置中各种功能模块的属性、功能和内部关系的情况下，在工程师的常规技术内将会了解该模块的实际实现。因此，本领域技术人员运用普通技术就能够在无需过度试验的情况下实现在权利要求书中所阐明的本发明。还可以理解的是，所公开的特定概念仅仅是说明性的，并不意在限制本发明的范围，本发明的范围由所附权利要求书及其等同方案的全部范围来决定。
本发明实施例还提供了一种存储介质，存储有处理器可执行的指令，处理器执行所述处理器可执行的指令时执行所述水陆双栖车的驱动力协调方法。
同样可见，上述方法实施例中的内容均适用于本存储介质实施例中，实现的功能和有益效果与方法实施例相同。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM， Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。
计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“本实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (9)
1.水陆双栖车的驱动力协调方法，其特征在于，包括以下步骤：
当水陆双栖车进入水陆过渡状态，通过第一方式或第二方式对水陆双栖车的驱动力进行协调，其中，水陆双栖车具有至少一个喷水推进器以及若干个车轮；
第一方式：
获取横摆角速度和车速；
根据横摆角速度和车速，确定水陆双栖车的期望横摆力矩；
对水陆双栖车进行受力分析，并根据受力分析结果、期望横摆力矩和预设成本函数，确定各个车轮的最优驱动力以及喷水推进器的最优推力并进行协调；
第二方式：
获取各个车轮的滑移率；
若滑移率大于预设最优滑转率，获取对应车轮的损失驱动力；
根据损失驱动力，通过增加喷水推进器推力或者至少一车轮的驱动力进行协调；
所述对水陆双栖车进行受力分析，并根据受力分析结果、期望横摆力矩和预设成本函数，确定各个车轮的最优驱动力以及喷水推进器的最优推力并进行协调的步骤中，包括以下步骤：
对水陆双栖车进行受力分析，计算得到各个车轮的垂直负荷以及关于各个车轮驱动力和喷水推进器推力产生的附加横摆力矩方程；
根据期望横摆力矩、预设成本函数和各个车轮的垂直负荷，确定各个车轮的最优驱动力以及喷水推进器的最优推力；
根据各个车轮的最优驱动力，控制各个车轮对应的轮毂电机，以及根据喷水推进器的最优推力，控制喷泵电机；
其中，预设成本函数根据权重系数、各个车轮的驱动力、喷水推进器的推力、期望横摆力矩、各个车轮的垂直负荷、附加横摆力矩方程、垂直于水陆双栖车车速方向的水流等效作用力以及等效水流作用力作用点与水陆两栖车质心的距离所确定。
2.根据权利要求1所述水陆双栖车的驱动力协调方法，其特征在于：所述获取横摆角速度和车速的步骤中，包括以下步骤：
获取各个车轮的转速，并根据各个车轮的预设半径计算得到各个车轮的等效车速，其中，车轮包括左前轮、右前轮、左后轮和右后轮；
根据左前轮的等效车速与右前轮的等效车速的差值以及第一阈值，确定前轴车轮行驶速度；
根据左后轮的等效车速与右后轮的等效车速的差值以及第一阈值，确定后轴车轮行驶速度；
根据前轴车轮行驶速度与后轴车轮行驶速度的差值以及第一阈值，确定车速。
3.根据权利要求1所述水陆双栖车的驱动力协调方法，其特征在于：所述根据横摆角速度和车速，确定水陆双栖车的期望横摆力矩的步骤中，包括以下步骤：
获取前轮转角；
根据车速、前轮转角和预设数据库，确定期望横摆角速度；
根据期望横摆角速度和横摆角速度，确定水陆双栖车的期望横摆力矩；
其中，预设数据库包括各个车轮的轮胎侧偏刚度、前轴至后轴的距离、水陆双栖车质量、水陆双栖车的质心至前轴的距离，以及水陆双栖车的质心至后轴的距离。
4.根据权利要求1所述水陆双栖车的驱动力协调方法，其特征在于：所述获取各个车轮的滑移率的步骤中，包括以下步骤：
获取车速和各个车轮的转速；
根据各个车轮的转速、各个车轮的预设车轮半径以及车速，确定各个车轮的滑移率；
其中，车轮的转速和车轮半径与滑移率呈正相关，车速与滑移率呈负相关。
5.根据权利要求1所述水陆双栖车的驱动力协调方法，其特征在于：所述根据损失驱动力，通过增加喷水推进器推力或者至少一车轮的驱动力进行协调的步骤中，所述水陆双栖车具有四个车轮和位于不同侧的喷水推进器，包括以下步骤的至少之一：
当一个车轮的滑移率大于预设最优滑转率：
增加与该车轮的损失驱动力大小相等的喷水推进器推力，或者将同侧喷水推进器增加至最大推力并增加同侧另一车轮的驱动力，或者将同侧喷水推进器增加至最大推力，并将同侧另一车轮的驱动力增加至最大，且增加异侧喷水推进器的推力，或者将同侧喷水推进器和异侧喷水推进器均增加至最大推力，并将同侧另一车轮的驱动力增加至最大，且增加异侧车轮的驱动力，其中同侧为与该车轮位于同一侧；
当同侧的两个车轮的滑移率大于预设最优滑转率：
增加与两个车轮损失驱动力之和大小相等的喷水推进器推力，或者将同侧喷水推进器增加至最大推力并增加异侧喷水推进器的推力，或者将两个喷水推进器增加至最大推力，并增加异侧车轮的驱动力；
当位于左侧的其中一个车轮和位于右侧的其中一个的车轮的滑移率大于预设最优滑转率：
若位于左侧的车轮的损失驱动力小于左侧的喷水推进器的最大允许增加推力，增加左侧的喷水推进器的推力，否则将左侧的喷水推进器增加至最大推力并增加位于左侧的另一车轮的驱动力；
若位于右侧的车轮的损失驱动力小于右侧的喷水推进器的最大允许增加推力，增加右侧的喷水推进器的推力，否则将右侧的喷水推进器增加至最大推力并增加位于右侧的另一车轮的驱动力；
当三个车轮的滑移率大于预设最优滑转率：
计算三个车轮损失驱动力大小之和；
若损失驱动力大小之和小于两个喷水推进器的最大允许增加推力之和，增加两个喷水推进器的推力，否则将两个喷水推进器增加至最大推力并增加剩余车轮的驱动力；
当四个车轮的滑移率大于预设最优滑转率：
计算四个车轮损失驱动力大小之和；
若损失驱动力大小之和小于喷水推进器的最大允许增加推力之和，增加两个喷水推进器的推力，否则停止登陆。
6.根据权利要求1所述水陆双栖车的驱动力协调方法，其特征在于：所述当水陆双栖车进入水陆过渡状态，通过第一方式或第二方式对水陆双栖车的驱动力进行协调的步骤之前，包括以下步骤：
当位于前方的车轮触碰到出水坡道时，将位于前方的车轮的滑移率增加至预设最优滑转率，并保持喷水推进器的推力，直至位于后方的车轮触碰到出水坡道进入水陆过渡状态。
7.水陆双栖车的驱动力协调装置，其特征在于，包括：
协调模块，用于当水陆双栖车进入水陆过渡状态，通过第一方式或第二方式对水陆双栖车的驱动力进行协调，其中，水陆双栖车具有至少一个喷水推进器以及若干个车轮；
第一方式：
获取横摆角速度和车速；
根据横摆角速度和车速，确定水陆双栖车的期望横摆力矩；
对水陆双栖车进行受力分析，并根据受力分析结果、期望横摆力矩和预设成本函数，确定各个车轮的最优驱动力以及喷水推进器的最优推力并进行协调；
第二方式：
获取各个车轮的滑移率；
若滑移率大于预设最优滑转率，获取对应车轮的损失驱动力；
根据损失驱动力，通过增加喷水推进器推力或者至少一车轮的驱动力进行协调；
所述对水陆双栖车进行受力分析，并根据受力分析结果、期望横摆力矩和预设成本函数，确定各个车轮的最优驱动力以及喷水推进器的最优推力并进行协调的步骤中，包括以下步骤：
对水陆双栖车进行受力分析，计算得到各个车轮的垂直负荷以及关于各个车轮驱动力和喷水推进器推力产生的附加横摆力矩方程；
根据期望横摆力矩、预设成本函数和各个车轮的垂直负荷，确定各个车轮的最优驱动力以及喷水推进器的最优推力；
根据各个车轮的最优驱动力，控制各个车轮对应的轮毂电机，以及根据喷水推进器的最优推力，控制喷泵电机；
其中，预设成本函数根据权重系数、各个车轮的驱动力、喷水推进器的推力、期望横摆力矩、各个车轮的垂直负荷、附加横摆力矩方程、垂直于水陆双栖车车速方向的水流等效作用力以及等效水流作用力作用点与水陆两栖车质心的距离所确定。
8.水陆双栖车的驱动力协调装置，其特征在于，包括：
至少一处理器；
至少一存储器，用于存储至少一程序；
当所述至少一程序被所述至少一处理器执行，使得所述至少一处理器实现如权利要求1-6任一项所述水陆双栖车的驱动力协调方法。
9.存储介质，存储有处理器可执行的指令，其特征在于：处理器执行所述处理器可执行的指令时执行如权利要求1-6任一项所述水陆双栖车的驱动力协调方法。
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