CN112428758B - 一种水陆全地形车辆的整车控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种水陆全地形车辆的整车控制方法，包括整车域控制器以及通过CAN网络与整车域控制器连接的各节点控制器；所述CAN网络包括整车CAN网络和动力CAN网络，所述整车CAN网络和动力CAN网络均与整车域控制器连接；所述悬架控制器、综合显示屏、主仪表控制器、履带控制器均连接整车CAN网络；所述变速箱控制器、中冷系统控制器、发动机控制器、转向舵编码器、车身控制器和ABS控制器均连接动力CAN网络。本发明所述的水陆全地形车辆的整车控制方法通过在不同模式下对各节点控制器及发动机的输出的功率等级进行控制，实现整车在不同行驶环境下的驱动能力。

Description

一种水陆全地形车辆的整车控制方法

技术领域

本发明属于两栖车控制器实现技术领域，尤其是涉及一种水陆全地形车辆的整车控制方法。

背景技术

水陆两栖运输车作为一种特殊领域的运输车辆，具备灵活机动性强、水路通用、在复杂工况条件下具有良好的通过性能，因其技术特点在商业娱乐、抢险救灾、物质运输、抢滩登陆等方面具有很好的应用前景，在军用、民用市场的需求也在加大。为了充分发挥水陆两栖车多地形行驶的优势，需要根据整车行驶的环境准确控制整车工作在对应的模式，同时协调履带、悬架、喷泵、变速箱等等整车动力部件工作在合理的状态，以便充分发挥水陆两栖车通过复杂地形的能力。

发明内容

有鉴于此，本发明目的在于为充分发挥水路两栖车在多应用场景及复杂工况通行能力，根据水陆两栖车的特点，设计一种水陆全地形车辆的整车控制方法，实现整车在不同行驶环境下的驱动能力。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种水陆全地形车辆的整车控制方法，包括整车域控制器以及通过CAN网络与整车域控制器连接的发动机控制器、变速箱控制器、中冷系统控制器、履带控制器、悬架控制器、ABS控制器、车身控制器、主仪表控制器、综合显示屏、转向舵编码器；

所述CAN网络包括整车CAN网络和动力CAN网络，所述整车CAN网络和动力CAN网络均与整车域控制器连接；

所述悬架控制器、综合显示屏、主仪表控制器、履带控制器均连接整车CAN网络；

所述变速箱控制器、中冷系统控制器、发动机控制器、转向舵编码器、车身控制器和ABS控制器均连接动力CAN网络。

进一步的，整车工作模式包括陆上模式、水上模式、上下滩模式；所述整车域控制器根据模式识别开关信号以及发动机的工作状态确定整车当前的工作模式，根据不同的工作模式，整车域控制器与各节点控制器执行不同的控制方法；

只有发动机处于着车状态时，模式识别开关信号才有效。

进一步的，所述陆上模式包括陆上行驶模式，处于陆上行驶模式时，整车的控制方法如下：

在陆上行驶时，模式识别开关处于陆上模式位置，输出陆上模式请求信号给整车域控制器，整车域控制器检测陆上模式有效、履带处于提升状态及发动机处于着车状态，整车域控制器控制悬架升降到目标位置及发动机工作在低功率模式，同时只响应驾驶陆上油门信号，控制水陆分动箱断开传递到喷泵的动力，打通陆上动力；发动机通过水陆分动箱，AT变速箱来实现整车的动力传递；AT变速箱档位管理通过VCU根据实际车速完成变速箱档位的管理；整车陆上行驶的过程中，整车域控制器不响应悬架系统进行升降调节的请求信号。

进一步的，所述陆上模式还包括陆上越障模式，当处于陆上越障模式时，整车的控制方法如下：

在陆上越障模式时，履带控制器控制履带位置处于下方状态，并对履带位置信号及压力信号进行检查，任一条件满足时，停止履带的下方并锁定；

在履带参与驱动的过程中通过方向盘转角实现直行以及转向情况的判断；判断方法如下：第一步判断方向盘转角的绝对值是否大于设定的转角余量，若小于，则车辆不进行转向操作；若方向盘转角的绝对值大于转角余量，则车辆进行转向状态的判断，进一步判断车速是否大于零，若大于零，则为车辆行驶中转向，需要后续判断高低速状态，若车速不大于零，车辆为原地转向。

进一步的，当处于水上模式时，整车的控制方法如下：

在水上行驶时，模式识别开关处于水上模式位置，输出水上模式请求信号给整车域控制器，整车域控制器检测水上模式有效、发动机处于着车状态；

整车域控制器控制悬架和履带位置进入抬升状态，控制水陆分动箱陆上动力，接通水上动力传递链，控制发动机工作在高功率模式；整车域控制器控制压浪板处于伸出状态，以增大整车水上浮力；

水上模式动力控制的方法为：首先，判断整车水上模式行驶方向，整车域控制器检测水上倒车信号，当信号无效时，控制整车前向行驶，当信号有效时控制整车后向行驶；前向行驶时，第一步，判断整车是直行还是转向，判断转向舵转角的绝对值是否大于转角余量，若小于则整车处于直线行驶；若大于，则判断转角信号正负确定整车左右转状态，通过控制主舵、左侧舵以及左侧舵的闭合转向的功能；

当倒车信号有效时，整车后向行驶；后向行驶时，第一步，判断整车是直行还是转向，判断转向舵转角的绝对值是否大于转角余量，若小于整车处于直线行驶；若大于，判断转角信号正负确定整车左右转状态，通过控制主舵、左侧舵以及左侧舵的闭合转向的功能。

进一步的，当处于水上模式，整车域控制器接收到货箱内的液位信号到达设定阈值时，整车域控制器控制抽水泵进行抽水工作。

进一步的，所述上下滩模式包括上滩模式，当处于上滩模式时，整车的控制方法如下：

水上动力传递链处于打通状态，整车域控制器控制控制履带、悬架下放到最低位置后，控制水陆分动箱打通陆上动力传递链；在高低功率切换的过程中，需要进行发动机负荷的平顺处理，降低功率高低变换带来的冲击感。

进一步的，所述上下滩模式还包括下滩模式，当处于下滩模式时，整车的控制方法如下：

陆上上动力传递链处于打通状态，整车域控制器控制控制履带、悬架下放到中间位置后，控制水陆分动箱打通水上动力传递链，此时为了保证部件的安全，履带参与驱动时，AT变数箱锁止为1挡。

进一步的，根据车辆的故障来源，并且按照严重程度将所有的故障按照严重程度分为三级：其中一级故障为最严重故障，整车系统必须停车；二级故障，整车进入限功率模式，降低速度行驶；三级故障，为报警故障，只作提示处理。

相对于现有技术，本发明所述的水陆全地形车辆的整车控制方法具有以下优势：

本发明所述的水陆全地形车辆的整车控制方法充分发挥水路两栖车在多应用场景及复杂工况通行能力，根据水陆两栖车的特点，设计用于一种水陆两栖车的整车控制系统功能和水陆两栖车整车CAN网络结构；由整车域控制器通过模式开关及整车当前的实际状态，控制整车工作在合理的工作模式下，同时调整履带、悬架、变速箱、水陆分动箱处于对应的工作位置；工作模式主要包括陆上模式、水上模式、上下滩模式。同时在水陆不同行驶环境中，整车行驶的阻力是不一致的，通过在不同模式下对油门信号及发动机的输出的功率等级进行控制，实现整车在不同行驶环境下的驱动能力。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为整车动力系统架构图；

图2为CAN网络架构图；

图3为陆上正常驱动整车动力传递示意图；

图4为陆上越障模式动力传递示意图；

图5为水上模式控制运行状态识别图；

图6为水上模式动力传递示意图：

图7为上下滩模式动力传递示意图；

图8为整车故障判断及处理处理图。

附图标记说明：

1、整车域控制器；2、综合显示屏；3、悬架控制器；4、履带控制器；5、AT变速箱；6、中冷系统控制器；7、发动机控制器；8、主仪表控制器；9、转向编码控制器；10、车身控制器。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

整车动力系统动力传递布置(如图1所示)

为了满足在整车在不同工作模式下整车驱动功率的需求，提升系统能量使用的效率。整车动力链，在动力源发动机输出轴端连接有水陆分动箱，动力经过水陆分动箱传递到陆上传递动力链和水上动力传递链。

整车CAN网络架构设计(如图2所示)

水陆两栖车整车控制系统主要包含整车域控制器1、发动机控制器7、变速箱控制器、中冷系统控制器6、履带控制器4、悬架控制器3、防抱死系统、车身控制器10、主仪表控制器8及综合显示屏2等节点。为了保证整车通信效率，降低整车CAN网络负载率，水陆两栖车整车控制系统CAN网络采用双CAN网路的设计，整车CAN网络共有整车域控制器1、悬架控制器3、履带控制器4、综合显示屏2、主仪表控制器8工5个节点，终端电阻布置在综合显示屏2和整车域控制器1，由于车轮安装在悬架上，通过悬架控制器3控制车轮的升降，通过履带控制器4控制履带的运动和升降。动力CAN共有整车域控制器1、AT变速箱5、中冷系统控制器6、发动机控制器7、转向舵编码器、车身控制器10和ABS系统等7个节点。

工作模式识别与处理

整车域控制器1通过模式识别开关信号，及当前发动机工作状态，确定整车需处于的工作模式。只有当发动机处于着车状态，模式识别开关输入才有效。同时为了预防整车行驶过程中，信号意外丢失或者驾驶过程中人为的误操作，需要模式输入信号进行有效性的判断，以保证驾驶员及子系统部件的安全。

陆上模式功能

整车在陆上行驶时工况分为陆上行驶和陆上越障模式两种。

如图3所示，在陆上行驶时，模式识别开关处于陆上模式位置，输出陆上模式请求信号给整车域控制器1，整车域控制器1检测陆上模式有效、履带处于提升状态及发动机处于着车状态，整车域控制器1控制悬架升降到目标位置及发动机工作在低功率模式，同时只响应驾驶陆上油门信号，控制水陆分动箱断开传递到喷泵的动力，打通陆上动力。发动机通过水陆分动箱，AT变速箱5来实现整车的动力传递。AT变速箱5档位管理通过VCU根据实际车速完成变速箱档位的管理。为了保证行驶的安全，整车行驶的过程中，域控制器不响应悬架系统进行升降调节的请求信号。

如图4所示，在陆上越障模式时，相较于陆上行驶的功能，此时履带位置处于下方状态，为了保证履带在驱动过程中的安全，防止局部压力过大导致履带的损坏，需要对履带位置信号及压力信号进行检查，任一条件满足时，停止履带的下方并锁定。

在履带参与驱动的过程中通过方向盘转角实现直行以及转向情况的判断。第一步判断方向盘转角的绝对值是否大于设定的转角余量，若小于，则车辆不进行转向操作。若方向盘转角的绝对值大于转角余量，则车辆进行转向状态的判断，进一步判断车速是否大于零，若大于零，则为车辆行驶中转向，需要后续判断高低速状态，若车速不大于零，车辆为原地转向。

水上模式功能

如图5所示，在水上行驶时，模式识别开关处于水上模式位置，输出水上模式请求信号给整车域控制器1，整车域控制器1检测水上模式有效、发动机处于着车状态。

为了减小水上行驶的阻力，整车域控制器1控制悬架和履带位置处于抬升状态，控制水陆分动箱陆上动力，接通水上动力传递链，控制发动机工作在高功率模式。整车域控制器1控制压浪板处于伸出状态，以增大整车水上浮力。在货箱整车域控制器1接受货箱内液位信号，当水位达到接近的设定阀值时，控制抽水泵工作。

如图6所示，在水上模式动力控制时，首先，判断整车水上模式行驶方向，整车域控制器1检测水上倒车信号，当信号无效时，控制整车前向行驶，当信号有效时控制整车后向行驶。前向行驶时，第一步，判断整车是直行还是转向，判断转向舵转角a的绝对值是否大于转角余量b，若小于整车处于直线行驶。若大于，判断转角信号正负确定整车左右转状态，通过控制主舵、左侧舵以及左侧舵的闭合转向的功能。

当倒车信号有效时，控制整车后向行驶。后向行驶时，第一步，判断整车是直行还是转向，判断转向舵转角a的绝对值是否大于转角余量b，若小于整车处于直线行驶。若大于，判断转角信号正负确定整车左右转状态，通过控制主舵、左侧舵以及左侧舵的闭合转向的功能。

上下滩模式(如图7所示)

上下滩模式可以分为上滩和下滩模式。

上滩模式，整车由水上模式进入陆上模式的过渡模式，此时水上动力传递链处于打通状态，整车域控制器1控制控制履带、悬架下放到最低位置后，控制水陆分动箱打通陆上动力传递链。在高低功率切换的过程中，需要进行发动机负荷的平顺处理，降低功率高低变换带来的冲击感。

下滩模式，整车由陆上模式进入水上模式的过渡模式，此时陆上动力传递链处于打通状态，整车域控制器1控制控制履带、悬架下放到中间位置后，控制水陆分动箱打通水上上动力传递链，此时为了保证部件的安全，履带参与驱动时，AT变数箱锁止为1挡。

系统故障诊断及处理

针对水陆全地形车辆整车系统而言，整车具体故障来源主要有整车域控制器1故障、发动机故障、变速箱故障、中冷系统故障、履带系统故障、悬架系统故障、传感器故障、电附件故障、液压系统故障等8大来源，

本发明针对水陆全地形车辆的故障来源，如图8所示，按照其严重程度将所有的故障按照严重程度分为三级：一级故障、二级故障和三级故障。其中一级故障为最严重故障，整车系统必须停车；二级故障，整车进入限功率模式，降低速度行驶；三级故障，为报警故障，只作提示处理。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及方法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的方法和系统，可以通过其它的方式实现。例如，以上所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。上述单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本发明实施例方案的目的。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种水陆全地形车辆的整车控制方法，其特征在于：包括整车域控制器以及通过CAN网络与整车域控制器连接的发动机控制器、变速箱控制器、中冷系统控制器、履带控制器、悬架控制器、ABS控制器、车身控制器、主仪表控制器、综合显示屏、转向舵编码器；

所述CAN网络包括整车CAN网络和动力CAN网络，所述整车CAN网络和动力CAN网络均与整车域控制器连接；

所述悬架控制器、综合显示屏、主仪表控制器、履带控制器均连接整车CAN网络；

所述变速箱控制器、中冷系统控制器、发动机控制器、转向舵编码器、车身控制器和ABS控制器均连接动力CAN网络；

整车工作模式包括陆上模式、水上模式、上下滩模式；所述整车域控制器根据模式识别开关信号以及发动机的工作状态确定整车当前的工作模式，根据不同的工作模式，整车域控制器与各节点控制器执行不同的控制方法；

只有发动机处于着车状态时，模式识别开关信号才有效；

所述陆上模式包括陆上行驶模式，处于陆上行驶模式时，整车的控制方法如下：

在陆上行驶时，模式识别开关处于陆上模式位置，输出陆上模式请求信号给整车域控制器，整车域控制器检测陆上模式有效、履带处于提升状态及发动机处于着车状态，整车域控制器控制悬架升降到目标位置及发动机工作在低功率模式，同时只响应驾驶陆上油门信号，控制水陆分动箱断开传递到喷泵的动力，打通陆上动力；发动机通过水陆分动箱，AT变速箱来实现整车的动力传递；AT变速箱档位管理通过VCU根据实际车速完成变速箱档位的管理；整车陆上行驶的过程中，整车域控制器不响应悬架系统进行升降调节的请求信号。

2.根据权利要求1所述的水陆全地形车辆的整车控制方法，其特征在于：所述陆上模式还包括陆上越障模式，当处于陆上越障模式时，整车的控制方法如下：

在陆上越障模式时，履带控制器控制履带位置处于下方状态，并对履带位置信号及压力信号进行检查，任一条件满足时，停止履带的下方并锁定；

在履带参与驱动的过程中通过方向盘转角实现直行以及转向情况的判断；判断方法如下：第一步判断方向盘转角的绝对值是否大于设定的转角余量，若小于，则车辆不进行转向操作；若方向盘转角的绝对值大于转角余量，则车辆进行转向状态的判断，进一步判断车速是否大于零，若大于零，则为车辆行驶中转向，需要后续判断高低速状态，若车速不大于零，车辆为原地转向。

3.根据权利要求1所述的水陆全地形车辆的整车控制方法，其特征在于，当处于水上模式时，整车的控制方法如下：

在水上行驶时，模式识别开关处于水上模式位置，输出水上模式请求信号给整车域控制器，整车域控制器检测水上模式有效、发动机处于着车状态；

整车域控制器控制悬架和履带位置进入抬升状态，控制水陆分动箱陆上动力，接通水上动力传递链，控制发动机工作在高功率模式；整车域控制器控制压浪板处于伸出状态，以增大整车水上浮力；

水上模式动力控制的方法为：首先，判断整车水上模式行驶方向，整车域控制器检测水上倒车信号，当信号无效时，控制整车前向行驶，当信号有效时控制整车后向行驶；

前向行驶时，第一步，判断整车是直行还是转向，判断转向舵转角的绝对值是否大于转角余量，若小于则整车处于直线行驶；若大于，则判断转角信号正负确定整车左右转状态，通过控制主舵、左侧舵以及左侧舵的闭合转向的功能；

当倒车信号有效时，整车后向行驶；后向行驶时，第一步，判断整车是直行还是转向，判断转向舵转角的绝对值是否大于转角余量，若小于整车处于直线行驶；若大于，判断转角信号正负确定整车左右转状态，通过控制主舵、左侧舵以及左侧舵的闭合转向的功能。

4.根据权利要求3所述的水陆全地形车辆的整车控制方法，其特征在于：当处于水上模式，整车域控制器接收到货箱内的液位信号到达设定阈值时，整车域控制器控制抽水泵进行抽水工作。

5.根据权利要求1所述的水陆全地形车辆的整车控制方法，其特征在于：所述上下滩模式包括上滩模式，当处于上滩模式时，整车的控制方法如下：

水上动力传递链处于打通状态，整车域控制器控制履带、悬架下放到最低位置后，控制水陆分动箱打通陆上动力传递链；在高低功率切换的过程中，需要进行发动机负荷的平顺处理，降低功率高低变换带来的冲击感。

6.根据权利要求1或5所述的水陆全地形车辆的整车控制方法，其特征在于：所述上下滩模式还包括下滩模式，当处于下滩模式时，整车的控制方法如下：

陆上动力传递链处于打通状态，整车域控制器控制履带、悬架下放到中间位置后，控制水陆分动箱打通水上动力传递链，此时为了保证部件的安全，履带参与驱动时，AT变数箱锁止为1挡。

7.根据权利要求1所述的水陆全地形车辆的整车控制方法，其特征在于：根据车辆的故障来源，并且按照严重程度将所有的故障按照严重程度分为三级：其中一级故障为最严重故障，整车系统必须停车；二级故障，整车进入限功率模式，降低速度行驶；三级故障，为报警故障，只作提示处理。

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