CN113968205B - 一种基于多轴电驱动车辆的复合制动容错控制方法及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明适用于汽车控制领域，特别是涉及一种基于多轴电驱动车辆的复合制动容错控制方法及车辆，所述方法包括：获取各轮滑移量，确定各轮滑移率信息；根据各轮滑移率信息获取同轴的两轮的滑移率差值；判断同轴的两轮的滑移率差值是否超过第一限值，或判断制动减速度是否达到期望，确定电机失效情况，根据失效电机是否同轴和同侧将电机失效情况划分为单侧电机失效、两侧异轴电机失效和两侧同轴电机失效；根据车辆参数确定车辆制动所需的总制动力矩；根据电机失效情况分配所述的车辆制动所需的总制动力矩到各轮对应的未失效电机和气动制动装置；本实施例可解决现有非全轮驱动车辆在制动时因电机失效而带来的安全问题，保证车辆的制动安全性。

Description

一种基于多轴电驱动车辆的复合制动容错控制方法及车辆

技术领域

本发明属于汽车控制领域，特别是涉及一种基于多轴电驱动车辆的复合制动容错控制方法及车辆。

背景技术

随着新能源技术的不断演进和发展，电动汽车、电动卡车和混动汽车的应用和普及越来越广，相比于传统汽车，电动汽车在驱动控制和制动控制方面均存在差异。

目前独立电驱动技术在多轴重型军用特种车辆上开始广泛应用，由于多轴独立电驱动车辆是典型的冗余系统，制动时在各轮控制更灵活的同时，电机发生故障使得车辆制动出现问题的概率也增大了许多。

但是，目前的多轴车容错控制策略大多是针对全轮驱动车辆设计的，对基于16×10车辆为代表的非全轮驱动车辆不太适用，而且由于多轴车复杂的机械制动装置布置形式，急需提出一套相对应的制动容错控制策略，解决其在制动时因电机失效而带来的安全问题，保证车辆的制动安全性。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种基于多轴电驱动车辆的复合制动容错控制方法，旨在解决目前的多轴车容错控制策略大多是针对全轮驱动车辆设计的，对非全轮驱动车辆不太适用，存在的在制动时因电机失效而带来的安全问题。

本发明实施例的目的还在于提供一种车辆，旨在解决背景技术提到的至少一个问题。

本发明实施例是这样实现的，一种基于多轴电驱动车辆的复合制动容错控制方法，所述方法包括：获取各轮滑移量，确定各轮滑移率信息；根据各轮滑移率信息获取同轴的两轮的滑移率差值；判断同轴的两轮的滑移率差值是否超过第一限值，或判断制动减速度是否达到期望，确定电机失效情况，根据失效电机是否同轴和同侧将电机失效情况划分为单侧电机失效、两侧异轴电机失效和两侧同轴电机失效；根据车辆参数确定车辆制动所需的总制动力矩；根据电机失效情况分配所述的车辆制动所需的总制动力矩到各轮对应的未失效电机和气动制动装置；输出分配后的制动力矩，用于制动各轮。

优选的，所述方法还包括：判断驾驶员期望制动减速度与车辆实际制动减速度的差值，若所述差值超过第二限值，则制动减速度未达到期望，确定存在同轴电机失效；更新车辆制动所需的总制动力矩；按照两侧同轴电机失效对更新后的车辆制动所需的总制动力矩进行分配。

优选的，若根据同轴的两轮的滑移率差值是否超过第一限值，确定出电机失效情况如下：

车辆左侧出现单个或者多个电机失效，或者车辆右侧存在单个或者多个电机失效，

则按照单侧电机失效分配车辆制动所需的总制动力矩；

若根据同轴的两轮的滑移率差值是否超过第一限值，确定出电机失效情况如下：

存在两个或者两个以上电机失效，且失效电机分布在轴的两侧、均不在同一轴上，

则按照两侧异轴电机失效分配车辆制动所需的总制动力矩；

按照单侧电机失效、或两侧异轴电机失效分配车辆制动所需的总制动力矩，包括以下步骤：

判断同轴的两轮的滑移率差值是否超过第一限值，满足以下公式：

|S_il-S_ir|≤S_pi取正整数；

其中S_il为i轴左侧车轮滑移率，S_ir为i轴右侧车轮滑移率，S_p为第一限值，若i轴两侧车轮不满足上式，则i轴有一侧电机失效，确定电机失效情况；

根据电机失效情况将总制动力矩按轴荷分配到各轴，按轴荷分配具体为：

若驱动轴中的i轴有电机失效，且i轴未安装有气动制动装置，则i轴电机制动力矩为零；

若驱动轴中的i轴电机未失效，则分配给i轴电机制动力矩为：

Tm_Moti＝min{Tm_ALL*Rate_i，Tm_Motmax}

其中，Tm_ALL为车辆制动所需的总制动力矩，Rate_i为i轴轴荷与车重的比值，Tm_Motmax为i轴两个电机的最大制动力矩，i为自然数；

若剩余驱动轴的电机均未失效，则分配给剩余驱动轴的各电机制动力矩为：

Tm_Motj＝(Tm_MotReq-nTm_Moti)/j

其中，Tm_Motj为剩余驱动轴的各电机制动力矩，j为剩余驱动轴的数量，nTm_Moti为未安装有气动制动装置的驱动轴的电机制动力矩总和，n为未安装有气动制动装置的驱动轴数量，Tm_MotReq为总的电机制动力矩；

若剩余驱动轴的其中部分的单侧电机失效，则失效电机所在轴的电机制动力矩为零，其余轴的电机制动力矩平分总制动力矩减去未安装有气动制动装置的驱动轴的电机制动力矩总和后的剩余制动力矩；

若剩余驱动轴的全部电机失效，则剩余驱动轴的各电机制动力矩为零；

将车辆制动所需的总制动力矩与总的电机制动力矩的制动力矩差值平分给各轴的气动制动装置。

优选的，所述的将车辆制动所需的总制动力矩与总的电机制动力矩的制动力矩差值平分给各轴的气动制动装置包括：

若部分轴有两轴共用一个气动制动装置，则所述部分轴的各轴平均分配的第一气压制动力矩为：

Tm_Mechk＝Tm_Mechy＝(Tm_ALL*Rate_k+(Tm_ALL*Rate_y-Tm_Moty))/2

其中，Tm_Mechk为k轴气压制动力矩，Tm_Mechy为y轴气压制动力矩，Rate_k为k轴轴荷与安装有气动制动装置的轴的总轴荷的比值，Rate_y为y轴轴荷与安装有气动制动装置的轴的总轴荷的的比值，Tm_Moty为y轴电机制动力矩；

若各轴单独由一个气动制动装置制动，则各轴的第二气压制动力矩为：

Tm_Mechz＝Tm_ALL*Rate_z

其中，Tm_Mechz为z轴气压制动力矩，Rate_z为z轴轴荷与安装有气动制动装置的轴的总轴荷的的比值。

优选的，按照两侧同轴电机失效进行分配车辆制动所需的总制动力矩，包括以下步骤：

判断驾驶员期望制动减速度与车辆实际制动减速度的差值是否超过制动减速度限值，确定是否存在同轴电机失效，

将总制动力矩按预定比例增大，

将增大后的总制动力矩分配到各轴的，

输出分配到各轴的制动力矩；

所述的确定是否存在同轴电机失效包括以下步骤：

判断驾驶员期望制动减速度与车辆实际制动减速度是否满足下式：

|a_e-a_p|≤a_r

其中，a_e为驾驶员期望制动减速度，a_p为车辆实际制动减速度，a_r为驾驶员期望制动减速度与车辆实际制动减速度的差值的制动减速度限值，

若驾驶员期望制动减速度与车辆实际制动减速度的差值不满足上式，则确定存在同轴电机失效；

将总制动力矩按预定比例增大，调整后的总制动力矩为：

Tm_Allnew＝Tm_Allold×(|a_e-a_p|/a_p)

其中，Tm_Allnew为调整之后车辆的总制动力矩，Tm_Allold为车辆调整之前的总制动力矩。

为了便于上述一种基于多轴电驱动车辆的复合制动容错控制方法的应用，本实施例还提供了一种车辆，所述车辆包括：

车体，所述车体底部的底盘两侧通过车桥或轴相对安装有多个轮胎，部分轮胎采用驱动轮，部分车桥或轴上安装有用于制动轮胎的气动制动装置；

以及控制模块，所述控制模块用于执行如上任一所述的基于多轴电驱动车辆的复合制动容错控制方法。

优选的，所述控制模块至少包括车体滑移判断单元、电机失效划分单元、车体运动控制单元、控制力分配单元，

所述车体滑移判断单元，用于根据各轮滑移率信息获取同轴的两轮的滑移率差值，判断同轴的两轮的滑移率差值是否超过第一限值，确定电机失效情况；

所述电机失效划分单元，用于根据失效电机是否同轴和同侧将电机失效情况划分为单侧电机失效、两侧异轴电机失效和两侧同轴电机失效；

所述车体运动控制单元，用于根据车辆参数确定车辆制动所需的总制动力矩；

所述控制力分配单元，用于根据电机失效情况分配所述的车辆制动所需的总制动力矩到各轮对应的未失效电机和气动制动装置。

本发明实施例提供的一种基于多轴电驱动车辆的复合制动容错控制方法，面对不同的电机失效，通过确定电机失效情况为单侧电机失效、或两侧异轴电机失效、或和两侧同轴电机，进行车辆所需的总制动力矩的分配，使得各轴的未失效电机和气动制动装置可合理分配制动力矩，避免通过已失效电机进行制动，而造成制动不良和失灵，影响行车安全，且未失效电机和气动制动装置复合制动，提高容错率；解决现有非全轮驱动车辆在制动时因电机失效而带来的安全问题，保证车辆的制动安全性。

附图说明

图1为为一个实施例中提供的基于多轴电驱动车辆的复合制动容错控制方法的流程图；

图2为一个实施例中两侧同轴电机失效容错控制策略流程图；

图3为一个实施例中单侧电机失效和两侧异轴电机失效容错控制策略流程图；

图4为一个实施例中车辆驱动轮和气压制动装置布置示意图。

图中：

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述。

如图1所示，为本发明一个实施例提供的一种基于多轴电驱动车辆的复合制动容错控制方法的流程图，包括：获取各轮滑移量，确定各轮滑移率信息；根据各轮滑移率信息获取同轴的两轮的滑移率差值；判断同轴的两轮的滑移率差值是否超过第一限值，或判断制动减速度是否达到期望，确定电机失效情况，根据失效电机是否同轴和同侧将电机失效情况划分为单侧电机失效、两侧异轴电机失效和两侧同轴电机失效；根据车辆参数确定车辆制动所需的总制动力矩；根据电机失效情况分配所述的车辆制动所需的总制动力矩到各轮对应的未失效电机和气动制动装置；输出分配后的制动力矩，用于制动各轮。

本实施例中，多轴电驱动车辆可以是16*10车辆，如图4所示，为车辆驱动轮和气压制动装置布置示意图；其中，一轴、二轴、四轴、五轴和八轴为驱动轴，对应各车轮由轮毂电机驱动，一轴和八轴没有气压制动装置，三轴与四轴共用一个气压制动装置，两轴气压制动力采用平均分配，五轴和六轴共用一个气压制动装置，两轴气压制动力采用平均分配；本实施例的气压制动装置包括气泵、与气泵连接的气压制动阀；

车辆行驶过程中，当只有车辆左侧出现单个或多个电机失效，或者只有车辆右侧存在单个或者多个电机失效，将电机失效情况划分为单侧电机失效，对车辆的制动进行与单侧电机失效适应的分配和执行，保证车辆制动的稳定和可靠；当出现两个或者两个以上电机失效，且失效电机不同侧、均不在同一轴上，划分为两侧异轴电机失效，对车辆的制动进行与两侧异轴电机失效适应的分配和执行，保证车辆制动的稳定和可靠；若存在失效电机数量为偶数，且失效电机均两两同轴时，划分为两侧同轴电机失效，对车辆的制动进行与两侧同轴电机失效适应的分配和执行，保证车辆制动的稳定和可靠。并且，通常情况下，进行制动时是同时控制电机和气动制动装置进行制动，提高容错率。

本实施例可以在出现单个电机或者多个电机失效时及时发现问题，避免车辆进一步失控，并及时调整整车制动力矩的重新分配，完成车辆正常的制动过程，解决了现有电驱动车辆复合制动时由于电机过多，可能由于电机故障导致车辆横摆失稳，制动距离增加等安全问题，保证车辆的制动安全性。

在一个实施例中，对电机失效情况的划分，可以按照如下情况进行，具体地，若根据同轴的两轮的滑移率差值是否超过第一限值，确定出电机失效情况如下：车辆左侧出现单个或者多个电机失效，或者车辆右侧存在单个或者多个电机失效，则按照单侧电机失效分配车辆制动所需的总制动力矩；

若根据同轴的两轮的滑移率差值是否超过第一限值，确定出电机失效情况如下：存在两个或者两个以上电机失效，且失效电机分布在轴的两侧、均不在同一轴上，则按照两侧异轴电机失效分配车辆制动所需的总制动力矩；

进一步地，如图3所示，按照单侧电机失效、或两侧异轴电机失效分配车辆制动所需的总制动力矩，包括以下步骤：

判断同轴的两轮的滑移率差值是否超过第一限值，满足以下公式：

|S_il-S_ir|≤S_pi取正整数；

其中S_i1为i轴左侧车轮滑移率，S_ir为i轴右侧车轮滑移率，S_p为第一限值，若i轴两侧车轮不满足上式，则i轴有一侧电机失效，确定电机失效情况；

根据电机失效情况将总制动力矩按轴荷分配到各轴，按轴荷分配具体为：

若驱动轴中的i轴有电机失效，且i轴未安装有气动制动装置，则i轴电机制动力矩为零；

若驱动轴中的i轴电机未失效，则分配给i轴电机制动力矩为：

Tm_Moti＝min{Tm_ALL*Rate_i，Tm_M。tmax}

其中，Tm_ALL为车辆制动所需的总制动力矩，Rate_i为i轴轴荷与车重的比值，Tm_Motmax为i轴两个电机的最大制动力矩，i为自然数；

若剩余驱动轴的电机均未失效，则分配给剩余驱动轴的各电机制动力矩为：

Tm_Motj＝(Tm_MotReq-nTm_Moti)/j

其中，Tm_Motj为剩余驱动轴的各电机制动力矩，j为剩余驱动轴的数量，nTm_Moti为未安装有气动制动装置的驱动轴的电机制动力矩总和，n为未安装有气动制动装置的驱动轴数量，Tm_MotReq为总的电机制动力矩；

具体的，一轴若有电机失效，则一轴电机制动力矩为：

Tm_Mot1＝0

其中，Tm_Mot1为一轴电机制动力矩；

若一轴电机正常工作，即：ΔS₁＝S₁₁-S_1r≤S_p，则一轴电机制动力矩为：

Tm_Mot1＝min{Tm_ALL*Rate₁，Tm_Motmax}

其中，Tm_ALL为车辆所需的的总制动力矩，Rate₁为一轴轴荷与车重的比值，Tm_Motmax为两个电机的最大制动力矩；

若八轴单侧电机失效，则八轴电机制动力矩为：

Tm_Mot8＝0

其中，Tm_Mot8为八轴电机制动力矩；

若八轴电机正常工作，即：ΔS₈＝S₈₁-S_8r≤S_p，则八轴电机制动力矩为：

Tm_Mot8＝min{Tm_ALL*Rate₈，Tm_Motmax}

其中，Rate₈为八轴轴荷与车重的比值；

若二、四、五轴电机均正常工作，即：ΔS₂≤S_p，且ΔS₄≤S_p，且ΔS₅≤S_p，则二、四、五轴的电机制动力矩为：

Tm_Mot２＝Tm_Mot4＝Tm_Mot5＝(Tm_MotReq-Tm_Mot1-Tm_Mot8)/3

其中，Tm_Mot2为二轴电机制动力矩，Tm_Mot4为四轴电机制动力矩，Tm_Mot5为五轴电机制动力矩，Tm_MotReq为总的电机制动力矩；Tm_Mot1与Tm_Mot8的和即为nTm_Moti的值，为未安装有气动制动装置的驱动轴的电机制动力矩总和，n为2，分别对应一轴、八轴；在另一些场景中，n不局限于2，即不局限于仅一轴、八轴上未安装有气动制动装置；

若二轴单侧电机失效，即：ΔS₄≤S_p，且ΔS₅≤S_p，则二、四、五轴的电机制动力矩为：

Tm_Mot2＝0，Tm_Mot4＝Tm_Mot5＝(Tm_MotReq-Tm_Mot1-Tm_Mot8)/2

若四轴左侧电机失效，即：ΔS₂≤S_p，且ΔS₅≤S_p，则二、四、五轴的电机制动力矩为：

Tn_Mot4＝0，Tm_Mot2＝Tm_Mot5＝(Tm_MotReq-Tm_Mot1-Tm_Mot8)/2

若五轴左侧电机失效，即：ΔS₂≤S_p，且ΔS₄≤S_p，则二、四、五轴的电机制动力矩为：

Tm_Mot5＝0，Tm_Mot2＝Tm_Mot4＝(Tm_MotReq-Tm_Mot1-Tm_Mot8)/2

若二、四轴电机失效，即：ΔS₅≤S_p，则二、四、五轴的电机制动力矩为：

Tm_Mot2＝Tm_Mot4＝0，Tm_Mot5＝Tm_MotReq-Tm_Mot1-Tm_Mot8

若二、五轴电机失效，即：ΔS₄≤S_p，则二、四、五轴的电机制动力矩为：

Tm_Mot2＝Tm_Mot5＝0，Tm_Mot4＝Tm_MotReq-Tm_Mot1-Tm_Mot8

若四、五轴电机失效，即：ΔS₂≤S_p，则二、四、五轴的电机制动力矩为：

Tm_Mot4＝Tm_Miot5＝0，Tm_Mot2＝Tm_MotReq-Tm_Mot1-Tm_Mot8

若二、四、五轴电机失效，则二、四、五轴的电机制动力矩为：

Tm_Mot2＝Tm_Mot4＝Tm_Mot5＝0；

若剩余驱动轴的其中部分的单侧电机失效，则失效电机所在轴的电机制动力矩为零，其余轴的电机制动力矩平分总制动力矩减去未安装有气动制动装置的驱动轴的电机制动力矩总和后的剩余制动力矩；

若剩余驱动轴的全部电机失效，则剩余驱动轴的各电机制动力矩为零；

将车辆制动所需的总制动力矩与总的电机制动力矩的制动力矩差值平分给各轴的气动制动装置；

在本实施例的另一个场景中，所述的将车辆制动所需的总制动力矩与总的电机制动力矩的制动力矩差值平分给各轴的气动制动装置包括：

若部分轴有两轴共用一个气动制动装置，则所述部分轴的各轴平均分配的第一气压制动力矩为：

Tm_Mechk＝Tm_Mechy＝(Tm_ALL*Rate_k+(Tm_ALL*Rate_y-Tm_Moty))/2

其中，Tm_Mechk为k轴气压制动力矩，Tm_Mechy为y轴气压制动力矩，Rate_k为k轴轴荷与安装有气动制动装置的轴的总轴荷的比值，Rate_y为y轴轴荷与安装有气动制动装置的轴的总轴荷的的比值，Tm_Moty为y轴电机制动力矩；

若各轴单独由一个气动制动装置制动，则各轴的第二气压制动力矩为：

Tm_Mechz＝Tm_ALL*Rate_z

其中，Tm_Mechz为z轴气压制动力矩，Rate_z为z轴轴荷与安装有气动制动装置的轴的总轴荷的的比值。

例如：三与四轴、五与六轴各用一个气压阀控制气压制动力，气压阀由气压阀控制器驱动，如图4所示；对各轴的制动力矩分配具体步骤如下：

一轴和八轴由于没有设置气压制动装置，因此一轴和八轴的气压制动力矩为：

Tm_Mec1＝Tm_Mech8＝0

其中，Tm_Mech1为一轴气压制动力矩，Tm_Mech8为八轴气压制动力矩；

三轴与四轴共用一个气压制动阀，两轴气压制动力采用平均分配，其气压制动力矩为：

Tm_Mech3＝Tm_Mech4＝(Tm_ALL*Rate₃+(Tm_ALL*Rate₄-Tm_Mot4))/2

其中，Tm_Mech3为三轴气压制动力矩，Tm_Mech4为四轴气压制动力矩，Rate₃为三轴轴荷与二至七轴总轴荷的比值，Rate₄为四轴轴荷与二至七轴总轴荷的比值；止时，k为3，则y为4；

五轴和六轴共用一个气压制动阀，此时k为5，则y为6；两轴气压制动力采用平均分配，其气压制动力矩为：

Tm_Mech5＝Tm_Mech6＝(Tm_ALL*Rate₆+(Tm_ALL*Rate₅-Tm_Mot5))/2

其中，Tm_Mech5为五轴气压制动力矩，Tm_Mech6为六轴气压制动力矩，Rate₅为五轴轴荷与二至七轴(2-7轴)总轴荷的比值，Rate₆为六轴轴荷与二至七轴(2-7轴)总轴荷的比值；各轴的电机制动力矩和气压制动力矩的总和即为所需作用在整车上的制动力矩。

如图2所示，在另一个实施例中，所述方法还包括：判断驾驶员期望制动减速度与车辆实际制动减速度的差值，若所述差值超过第二限值，则确定存在同轴电机失效；更新车辆制动所需的总制动力矩；按照两侧同轴电机失效对更新后的车辆制动所需的总制动力矩进行分配。

本实施例中，更新所述的车辆制动所需的总制动力矩，包括：

判断驾驶员期望制动减速度与车辆实际制动减速度的差值是否超过制动减速度限值，确定是否存在同轴电机失效，

将总制动力矩按预定比例增大，

将增大后的总制动力矩分配到各轴，

输出分配到各轴的制动力矩；

具体地，判断驾驶员期望制动减速度与车辆实际制动减速度是否满足下式：

|a_e-a_p|≤a_r

其中，a_e为驾驶员期望制动减速度，a_p为车辆实际制动减速度，a_r为驾驶员期望制动减速度与车辆实际制动减速度的差值的制动减速度限值，

若驾驶员期望制动减速度与车辆实际制动减速度的差值不满足上式，则确定存在同轴电机失效；

将总制动力矩按预定比例增大，调整后的总制动力矩为：

Tm_Allnew＝Tm_Allold×(|a_e-a_p|/a_p)

其中，Tm_Allnew为调整之后车辆的总制动力矩，Tm_Allold为车辆调整之前的总制动力矩；

本实施例在进行车辆的总制动力矩更新后，输出到各轴的制动力矩也相应增大，可以及时弥补因电机失效造成的制动力不足，进而造成制动性能下滑的缺陷，提高车辆行驶的安全性和平顺性。

在另一个实施例的场景中，如图2所示，按照两侧同轴电机失效进行分配车辆制动所需的总制动力矩，包括以下步骤：

若一轴有电机失效，则一轴电机制动力矩为：

Tm_Mot1＝0

其中，Tm_Motl为一轴电机制动力矩；

若一轴电机正常工作，即：ΔS₁＝S₁₁-S_1r≤S_p，则一轴电机制动力矩为：

Tm_Mot1＝min{Tm_ALL*Rate₁，Tm_Motmax}

其中，Tm_ALL为车辆所需的的总制动力矩，Rate_l为一轴轴荷与车重的比值，Tm_Motmax为两个电机的最大制动力矩；

若八轴单侧电机失效，则八轴电机制动力矩为：

Tm_Mot8＝0

其中，Tm_Mot8为八轴电机制动力矩；

若八轴电机正常工作，即：ΔS₈＝S₈₁-S_8r≤S_p，则八轴电机制动力矩为：

Tm_Mot8＝min{Tm_ALL*Rate₈，Tm_Motmax}

其中，Rate₈为八轴轴荷与车重的比值；

若二、四、五轴电机均正常工作，即：ΔS₂≤S_p，且ΔS₄≤S_p，且ΔS₅≤S_p，则二、四、五轴的电机制动力矩为：

Tm_Mot2＝Tm_Mot4＝Tm_Mot5＝(Tm_MotReq-Tm_Mot1-Tm_Mot8)/3

其中，Tm_Mot2为二轴电机制动力矩，Tm_Mot4为四轴电机制动力矩，Tm_Mot5为五轴电机制动力矩，Tm_MotReq为总的电机制动力矩；Tm_Mot1与Tm_Mot8的和即为nTm_Moti的值，为未安装有气动制动装置的驱动轴的电机制动力矩总和，n为2，分别对应一轴、八轴；在另一些场景中，n不局限于2，即不局限于仅一轴、八轴上未安装有气动制动装置；

若二轴单侧电机失效，即：ΔS₄≤S_p，且ΔS₅≤S_p，则二、四、五轴的电机制动力矩为：

Tm_Mot2＝0，Tm_Mot4＝Tm_Mot5＝(Tm_MotReq-Tm_Mot1-Tm_Mot8)/2

若四轴左侧电机失效，即：ΔS₂≤S_p，且ΔS₅≤S_p，则二、四、五轴的电机制动力矩为：

Tm_Mot4＝0，Tm_Mot2＝Tm_Mot5＝(Tm_MotReq-Tm_Mot1-Tm_Mot8)/2

若五轴左侧电机失效，即：ΔS₂≤S_p，且ΔS₄≤S_p，则二、四、五轴的电机制动力矩为：

Tm_Mot5＝0，Tm_Mot2＝Tm_Mot4＝(Tm_MotReq-Tm_Mot1-Tm_Mot8)/2

若二、四轴电机失效，即：ΔS₅≤S_p，则二、四、五轴的电机制动力矩为：T_Mot2＝Tm_Mot4＝0，Tm_Mot5＝Tm_MotReq-T_mMot1-Tm_Mot8

若二、五轴电机失效，即：ΔS₄≤S_p，则二、四、五轴的电机制动力矩为：Tm_Mot2＝Tm_Mot5＝0，Tm_Mot4＝Tm_MotReq-Tm_Mot1-Tm_Mot8

若四、五轴电机失效，即：ΔS₂≤S_p，则二、四、五轴的电机制动力矩为：

Tm_Mot4＝Tm_Mot5＝0，Tm_Mot2＝Tm_MotReq-Tm_Mot1-Tm_Mot8

若二、四、五轴电机失效，则二、四、五轴的电机制动力矩为：

Tm_Mot2＝Tm_Mot4＝Tm_Mot5＝0；

若剩余驱动轴的其中部分的单侧电机失效，则失效电机所在轴的电机制动力矩为零，其余轴的电机制动力矩平分总制动力矩减去未安装有气动制动装置的驱动轴的电机制动力矩总和后的剩余制动力矩；

若剩余驱动轴的全部电机失效，则剩余驱动轴的各电机制动力矩为零；

将车辆制动所需的总制动力矩与总的电机制动力矩的制动力矩差值平分给各轴的气动制动装置；

在本实施例的另一个场景中，所述的将车辆制动所需的总制动力矩与总的电机制动力矩的制动力矩差值平分给各轴的气动制动装置包括：

若部分轴有两轴共用一个气动制动装置，则所述部分轴的各轴平均分配的第一气压制动力矩为：

Tm_Mechk＝Tm_Mechy＝(Tm_ALL*Rate_k+(Tm_ALL*Rate_y-Tm_Moty))/2

其中，Tm_Mechk为k轴气压制动力矩，Tm_Mechy为y轴气压制动力矩，Rate_k为k轴轴荷与安装有气动制动装置的轴的总轴荷的比值，Rate_y为y轴轴荷与安装有气动制动装置的轴的总轴荷的的比值，Tm_Moty为y轴电机制动力矩；

若各轴单独由一个气动制动装置制动，则各轴的第二气压制动力矩为：

Tm_Mechz＝Tm_ALL*Rate_z

其中，Tm_Mechz为z轴气压制动力矩，Rate_z为z轴轴荷与安装有气动制动装置的轴的总轴荷的的比值。

例如：三与四轴、五与六轴各用一个气压阀控制气压制动力，气压阀由气压阀控制器驱动，如图4所示；对各轴的制动力矩分配具体步骤如下：

一轴和八轴由于没有设置气压制动装置，因此一轴和八轴的气压制动力矩为：

Tm_Meck1＝Tm_Mech8＝0

其中，Tm_Mech1为一轴气压制动力矩，Tm_Mech8为八轴气压制动力矩；

三轴与四轴共用一个气压制动阀，两轴气压制动力采用平均分配，其气压制动力矩为：

Tm_Mech3＝Tm_Mech4＝(Tm_ALL*Rate₃+(Tm_ALL*Rate₄-Tm_Mot4))/2

其中，Tm_Mech3为三轴气压制动力矩，Tm_Mech4为四轴气压制动力矩，Rate₃为三轴轴荷与二至七轴总轴荷的比值，Rate₄为四轴轴荷与二至七轴总轴荷的比值；此时，k为3，则y为4；

五轴和六轴共用一个气压制动阀，此时k为5，则y为6；两轴气压制动力采用平均分配，其气压制动力矩为：

Tm_Mech5＝Tm_Mech6＝(Tm_ALL*Rate₆+(Tm_ALL*Rate₅-Tm_Mot5))/2

其中，Tm_Mech5为五轴气压制动力矩，Tm_Mech6为六轴气压制动力矩，Rate₅为五轴轴荷与二至七轴(2-7轴)总轴荷的比值，Rate₆为六轴轴荷与二至七轴(2-7轴)总轴荷的比值；各轴的电机制动力矩和气压制动力矩的总和即为所需作用在整车上的制动力矩。

为了便于上述一种基于多轴电驱动车辆的复合制动容错控制方法的应用，本实施例还提供了一种车辆，如图1所示，所述车辆包括：车体，所述车体底部的底盘两侧通过车桥或轴相对安装有多个轮胎，部分轮胎采用驱动轮，部分车桥或轴上安装有用于制动轮胎的气动制动装置；以及控制模块，所述控制模块用于执行如上任一所述的基于多轴电驱动车辆的复合制动容错控制方法。

本实施例中，应用上述方法的车辆，在出现单个电机或者多个电机失效时及时发现问题，避免车辆进一步失控，并及时调整整车制动力矩的重新分配，完成车辆正常的制动过程，解决了现有电驱动车辆复合制动时由于电机过多，可能由于电机故障导致车辆横摆失稳，制动距离增加等安全问题，保证车辆的制动安全性。

在本实施例的第一个场景中，所述控制模块至少包括车体滑移判断单元、电机失效划分单元、车体运动控制单元、控制力分配单元，

所述车体滑移判断单元，用于根据各轮滑移率信息获取同轴的两轮的滑移率差值，判断同轴的两轮的滑移率差值是否超过第一限值，确定电机失效情况；

所述电机失效划分单元，用于根据失效电机是否同轴和同侧将电机失效情况划分为单侧电机失效、两侧异轴电机失效和两侧同轴电机失效；

所述车体运动控制单元，用于根据车辆参数确定车辆制动所需的总制动力矩；

所述控制力分配单元，用于根据电机失效情况分配所述的车辆制动所需的总制动力矩到各轮对应的未失效电机和气动制动装置。

本实施例中，所述控制模块可采用车辆原装的车载电脑，在车载电脑内预装程序构成车体滑移判断单元、电机失效划分单元、车体运动控制单元、控制力分配单元，通过获取车载电脑的车辆运行数据，调取各轮滑移量，进而确定各轮滑移率、确定电机失效情况；

确定车辆制动所需的总制动力矩；

所述控制力分配单元根据电机失效情况分配所述的车辆制动所需的总制动力矩到各轮对应的未失效电机和气动制动装置；实现制动。

本实施例的第二个场景中，还可包括传感器单元，通过传感器单元包括的若干速度传感器、力传感器，检测车辆参数和各轴的制动力矩，以及车辆实际制动减速度、方向盘转轴转角、轮胎转角等数据。

本发明上述实施例中提供了一种基于多轴电驱动车辆的复合制动容错控制方法，通过单侧电机失效、两侧异轴电机失效和两侧同轴电机失效，分别对电机失效情况进行划分，再根据划分的情况及时进行总制动力矩的分配和输出，进而制动车辆，对车辆进行控制，可以在出现单个电机或者多个电机失效时及时发现问题并解决，避免车辆进一步失控，并及时调整整车制动力矩的重新分配，完成车辆正常的制动过程，解决了现有电驱动车辆复合制动时由于电机过多，可能由于电机故障导致车辆横摆失稳，制动距离增加等安全问题，保证车辆的制动安全性。

需要说明的是，文中使用了诸如“滑移率”、“气压阀”、“轴荷”、“多轴车辆”、“复合制动”等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于多轴电驱动车辆的复合制动容错控制方法，其特征在于，所述方法包括：

获取各轮滑移量，确定各轮滑移率信息；

根据各轮滑移率信息获取同轴的两轮的滑移率差值；

判断同轴的两轮的滑移率差值是否超过第一限值，或判断制动减速度是否达到期望，确定电机失效情况，根据失效电机是否同轴和同侧将电机失效情况划分为单侧电机失效、两侧异轴电机失效和两侧同轴电机失效；

根据车辆参数确定车辆制动所需的总制动力矩；

根据电机失效情况分配所述的车辆制动所需的总制动力矩到各轮对应的未失效电机和气动制动装置；

输出分配后的制动力矩，用于制动各轮；

按照单侧电机失效、或两侧异轴电机失效分配车辆制动所需的总制动力矩，包括以下步骤：

判断同轴的两轮的滑移率差值是否超过第一限值，满足以下公式：

|S_il-S_ir|≤S_p i取正整数；

其中S_il为i轴左侧车轮滑移率，S_ir为i轴右侧车轮滑移率，S_p为第一限值，若i轴两侧车轮不满足上式，则i轴有一侧电机失效，确定电机失效情况；

根据电机失效情况将总制动力矩按轴荷分配到各轴，按轴荷分配具体为：

若驱动轴中的i轴有电机失效，且i轴未安装有气动制动装置，则i轴电机制动力矩为零；

若驱动轴中的i轴电机未失效，则分配给i轴电机制动力矩为：

Tm_Moti＝min{Tm_ALL*Rate_i,Tm_Motmax}

其中，Tm_ALL为车辆制动所需的总制动力矩，Rate_i为i轴轴荷与车重的比值，Tm_Motmax为i轴两个电机的最大制动力矩，i为自然数；

若剩余驱动轴的电机均未失效，则分配给剩余驱动轴的各电机制动力矩为：

Tm_Motj＝(Tm_MotReq-nTm_Moti)/j

其中，Tm_Motj为剩余驱动轴的各电机制动力矩，j为剩余驱动轴的数量，nTm_Moti为未安装有气动制动装置的驱动轴的电机制动力矩总和，n为未安装有气动制动装置的驱动轴数量，Tm_MotReq为总的电机制动力矩；

若剩余驱动轴的其中部分的单侧电机失效，则失效电机所在轴的电机制动力矩为零，其余轴的电机制动力矩平分总制动力矩减去未安装有气动制动装置的驱动轴的电机制动力矩总和后的剩余制动力矩；

若剩余驱动轴的全部电机失效，则剩余驱动轴的各电机制动力矩为零；

将车辆制动所需的总制动力矩与总的电机制动力矩的制动力矩差值平分给各轴的气动制动装置；

所述的将车辆制动所需的总制动力矩与总的电机制动力矩的制动力矩差值平分给各轴的气动制动装置包括：

若部分轴有两轴共用一个气动制动装置，则所述部分轴的各轴平均分配的第一气压制动力矩为：

Tm_Mechk＝Tm_Mechy＝(Tm_ALL*Rate_k+(Tm_ALL*Rate_y-Tm_Moty))/2

其中，Tm_Mechk为k轴气压制动力矩，Tm_Mechy为y轴气压制动力矩，Rate_k为k轴轴荷与安装有气动制动装置的轴的总轴荷的比值，Rate_y为y轴轴荷与安装有气动制动装置的轴的总轴荷的比值，Tm_Moty为y轴电机制动力矩；

若各轴单独由一个气动制动装置制动，则各轴的第二气压制动力矩为：

Tm_Mechz＝Tm_ALL*Rate_z

其中，Tm_Mechz为z轴气压制动力矩，Rate_z为z轴轴荷与安装有气动制动装置的轴的总轴荷的比值；

按照两侧同轴电机失效进行分配车辆制动所需的总制动力矩，包括以下步骤：

判断驾驶员期望制动减速度与车辆实际制动减速度的差值是否超过制动减速度限值，确定是否存在同轴电机失效，

将总制动力矩按预定比例增大，

将增大后的总制动力矩分配到各轴的，

输出分配到各轴的制动力矩；

所述的确定是否存在同轴电机失效包括以下步骤：

判断驾驶员期望制动减速度与车辆实际制动减速度是否满足下式：

|a_e-a_p|≤a_r

其中，a_e为驾驶员期望制动减速度，a_p为车辆实际制动减速度，a_r为驾驶员期望制动减速度与车辆实际制动减速度的差值的制动减速度限值，

若驾驶员期望制动减速度与车辆实际制动减速度的差值不满足上式，则确定存在同轴电机失效；

将总制动力矩按预定比例增大，调整后的总制动力矩为：

Tm_Allnew＝Tm_Allold×(|a_e-a_p|/a_p)

其中，Tm_Allnew为调整之后车辆的总制动力矩，Tm_Allold为车辆调整之前的总制动力矩。

2.根据权利要求1所述的基于多轴电驱动车辆的复合制动容错控制方法，其特征在于，还包括：

判断驾驶员期望制动减速度与车辆实际制动减速度的差值，若所述差值超过第二限值，则制动减速度未达到期望，确定存在同轴电机失效；

更新车辆制动所需的总制动力矩；

按照两侧同轴电机失效对更新后的车辆制动所需的总制动力矩进行分配。

3.根据权利要求1所述的基于多轴电驱动车辆的复合制动容错控制方法，其特征在于，若根据同轴的两轮的滑移率差值是否超过第一限值，确定出电机失效情况如下：

车辆左侧出现单个或者多个电机失效，或者车辆右侧存在单个或者多个电机失效，

则按照单侧电机失效分配车辆制动所需的总制动力矩。

4.根据权利要求1所述的基于多轴电驱动车辆的复合制动容错控制方法，其特征在于，若根据同轴的两轮的滑移率差值是否超过第一限值，确定出电机失效情况如下：

存在两个或者两个以上电机失效，且失效电机分布在轴的两侧、均不在同一轴上，

则按照两侧异轴电机失效分配车辆制动所需的总制动力矩。

5.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括：

车体，所述车体底部的底盘两侧通过车桥或轴相对安装有多个轮胎，部分轮胎采用驱动轮，部分车桥或轴上安装有用于制动轮胎的气动制动装置；

以及控制模块，所述控制模块用于执行如权利要求1-4任一所述的基于多轴电驱动车辆的复合制动容错控制方法。

6.根据权利要求5所述的车辆，其特征在于，所述控制模块至少包括车体滑移判断单元、电机失效划分单元、车体运动控制单元、控制力分配单元，

所述车体滑移判断单元，用于根据各轮滑移率信息获取同轴的两轮的滑移率差值，判断同轴的两轮的滑移率差值是否超过第一限值，确定电机失效情况；

所述电机失效划分单元，用于根据失效电机是否同轴和同侧将电机失效情况划分为单侧电机失效、两侧异轴电机失效和两侧同轴电机失效；

所述车体运动控制单元，用于根据车辆参数确定车辆制动所需的总制动力矩；

所述控制力分配单元，用于根据电机失效情况分配所述的车辆制动所需的总制动力矩到各轮对应的未失效电机和气动制动装置。