CN117485346A - 多轴分布式驱动车辆路面行驶条件识别方法、装置及设备 - Google Patents

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Abstract

本发明属于车辆底盘控制领域，具体提供一种多轴分布式驱动车辆路面行驶条件识别方法、装置及设备，所述方法包括如下步骤：通过设置传感器采集车辆行驶状态数据进行各车轮的载荷计算；根据采集的数据的变化对各车轮所在路面平整度进行估算；根据各车轮的载荷、各车轮驱动力及各车轮滑转率对路面附着系数及各车轮的极限滑转率进行估算；将多轴分布式驱动车辆分为多个区域并计算各个区域的路面附着系数、极限滑转率及驱动轮的最大驱动扭矩；同时，通过各车轮所在区域平整度，对驱动桥的数量进行调整。提高车辆行驶时的安全性、平稳性、稳定性。

Description

多轴分布式驱动车辆路面行驶条件识别方法、装置及设备
技术领域
本发明涉及车辆底盘控制领域，具体涉及一种多轴分布式驱动车辆路面行驶条件识别方法、装置及设备。
背景技术
路面可提供的最大附着力，即车轮在不打滑的前提下可输出的最大驱动力、车轮的极限滑转率、路面的平整度是制动防抱死系统、电子稳定系统、驱动防滑系统、自适应巡航、自动紧急制动、底盘牵引力控制等系统的重要输入参数。
车辆在行驶时，为了保持车辆行驶的安全性、稳定性、驾驶性等，需要将车辆的驱动力、滑转率等保持在合理的范围之内。然而，不同的路面，车轮的最大驱动力、极限滑转率以及路面的平整度都不尽相同。
目前已有的路面行驶条件识别方法中，大都仅对车辆行驶路面的附着系数进行估算，此类方法安装有路面行驶条件专用的识别系统，价格高昂，不便于实施。同时，多轴分布式驱动车辆的车身较长，车体较宽，车辆每个区域的行驶条件可能都有所不同。因此，亟待提供一种低成本且方便可行的方法，分区域对车辆的路面行驶条件进行识别。
发明内容
针对多轴分布式驱动车辆的车身较长，车体较宽，车辆每个区域的行驶条件可能都有所不同的问题，本发明提供一种多轴分布式驱动车辆路面行驶条件识别方法、装置及设备。
第一方面，本发明技术方案提供一种多轴分布式驱动车辆路面行驶条件识别方法，包括如下步骤：
通过设置传感器采集车辆行驶状态数据进行各车轮的载荷计算；
根据采集的数据的变化对各车轮所在路面平整度进行估算；
根据各车轮的载荷、各车轮驱动力及各车轮滑转率对路面附着系数及各车轮的极限滑转率进行估算；
将多轴分布式驱动车辆分为多个区域并计算各个区域的路面附着系数、极限滑转率及驱动轮的最大驱动扭矩；同时，通过各车轮所在区域平整度，对驱动桥的数量进行调整。
作为本发明技术方案的优选，通过设置传感器采集车辆行驶状态数据进行各车轮的载荷计算的步骤包括：
在螺旋弹簧悬架的多轴分布式驱动车辆的悬架处安装位置传感器，通过位置传感器测量的弹簧的伸缩量对各车轮的载荷进行计算；或在油气悬架的悬架处安装压力传感器，通过压力传感器监测的油气弹簧的液压油压力对各车轮的载荷进行计算。
作为本发明技术方案的优选，在螺旋弹簧悬架的多轴分布式驱动车辆的悬架处安装位置传感器，通过位置传感器测量的弹簧的伸缩量对各车轮的载荷进行计算的步骤中，通过位置传感器测量的弹簧的伸缩量对各车轮的载荷进行计算的公式如下：
左侧第n轴车轮的载荷；
右侧第n轴车轮的载荷；
其中，n代表驱动轴编号，l代表左侧，r代表右侧，k为劲度系数，代表右侧第n轴螺旋弹簧的实际长度，/>代表左侧第n轴螺旋弹簧的实际长度，/>代表弹簧的原始长度。
作为本发明技术方案的优选，在油气悬架的悬架处安装压力传感器，通过压力传感器监测的油气弹簧的液压油压力对各车轮的载荷进行计算的步骤中，通过压力传感器监测的油气弹簧的液压油压力对各车轮的载荷进行计算的公式如下：
左侧第n轴车轮的载荷；
右侧第n轴车轮的载荷；
为左侧第n轴油气弹簧的液压缸内液压油压力，/>为右侧第n轴油气弹簧的液压缸内液压油压力，/>为液压油的初始压力，/>为液压缸内壁半径。
作为本发明技术方案的优选，根据采集的数据的变化对各车轮所在路面平整度进行估算的步骤包括：
通过车辆行驶时螺旋弹簧的伸缩量变化或油气弹簧的液压油压力变化对路面平整度进行估算；计算公式如下：
对于螺旋弹簧悬架：
左侧第n轴车轮所附着路面平整度：；
右侧第n轴车轮所附着路面平整度：；
对于油气弹簧悬架：
左侧第n轴车轮所附着路面平整度：；
右侧第n轴车轮所附着路面平整度：；
式中，D为测量距离，为螺旋弹簧的形变长度，/>为油气弹簧的液压油压力变化，及/>为与车速及载重相关的经验系数。
作为本发明技术方案的优选，根据各车轮的载荷和各车轮驱动力对路面附着系数及各车轮的极限滑转率进行估算的步骤包括：
根据电机转速、变速结构速比和轮胎的周长计算轮边转速；
根据轮边转速和当前车速计算各车轮滑转率；
根据各个车轮载荷、车轮驱动力和车轮滑转率计算路面附着系数及各车轮极限滑转率，计算公式如下：
根据附着系数—极限滑转率曲线斜率与路面附着系数之间比例关系，设定比例增长系数：；
左侧第n轴车轮附着路面的路面附着系数：；
右侧第n轴车轮附着路面的路面附着系数：；
根据附着系数—极限滑转率曲线斜率与极限滑转率之间比例增长关系，设定比例增长系数：；
左侧第n轴车轮附着路面的极限滑转率为：；
右侧第n轴车轮附着路面的极限滑转率为：；
式中，、/>、/>分别为路面附着系数大于第一阈值的高附着路面的路面附着系数、极限滑转率、路面附着系数—极限滑转率的斜率；/>、/>、/>分别为路面附着系数小于第二阈值的低附着路面的路面附着系数、极限滑转率、路面附着系数—极限滑转率的斜率；/>、/>、/>分别为左侧第n轴车轮所附着路面的路面附着系数、极限滑转率、路面附着系数—极限滑转率的斜率。/>、/>、/>分别为右侧第n轴车轮所附着路面的路面附着系数、极限滑转率、路面附着系数—极限滑转率的斜率。其中，在达到路面附着系数及极限滑转率之前，路面附着系数—极限滑转率的斜率等于路面利用附着系数—车轮滑转率曲线的斜率。
作为本发明技术方案的优选，将多轴分布式驱动车辆分为多个区域并计算各个区域的路面附着系数、极限滑转率及驱动轮的最大驱动扭矩；同时，通过各车轮所在区域平整度，对驱动桥的数量进行调整的步骤包括：
将多轴分布式驱动车辆分为多个区域并获取各区域有效车轮的数量，即驱动轮数量；
取各区域内有效车轮的路面附着系数的平均值为区域的路面附着系数；
取各区域内有效车轮的极限滑转率的平均值为区域的极限滑转率；
根据各区域的路面附着系数和区域内各车轮的载荷计算各区域内各车轮最大驱动扭矩；同时，判断路面平整度大于设定阈值时，根据路面平整度调整驱动车桥的数量。
第二方面，本发明技术方案提供一种多轴分布式驱动车辆路面行驶条件识别装置，包括车轮载荷计算模块、平整度估算模块、识别估算模块和区域识别处理模块；
车轮载荷计算模块，用于通过设置传感器采集车辆行驶状态数据进行各车轮的载荷计算；
平整度估算模块，用于根据采集的数据的变化对各车轮所在路面平整度进行估算；
识别估算模块，用于根据各车轮的载荷、各车轮驱动力和各车轮滑转率对路面附着系数及各车轮的极限滑转率进行估算；
区域识别处理模块，用于将多轴分布式驱动车辆分为多个区域并计算各个区域的路面附着系数、极限滑转率及驱动轮的最大驱动扭矩；同时，通过各车轮所在区域平整度，对驱动桥的数量进行调整。
作为本发明技术方案的优选，车轮载荷计算模块，具体用于在螺旋弹簧悬架的多轴分布式驱动车辆的悬架处安装位置传感器，通过位置传感器测量的弹簧的伸缩量对各车轮的载荷进行计算；或在油气悬架的悬架处安装压力传感器，通过压力传感器监测的油气弹簧的液压油压力对各车轮的载荷进行计算。
作为本发明技术方案的优选，车轮载荷计算模块通过位置传感器测量的弹簧的伸缩量对各车轮的载荷进行计算的公式如下：
左侧第n轴车轮的载荷；
右侧第n轴车轮的载荷；
其中，n代表驱动轴编号，l代表左侧，r代表右侧，k为劲度系数，代表右侧第n轴螺旋弹簧的实际长度，/>代表左侧第n轴螺旋弹簧的实际长度，/>代表弹簧的原始长度。
作为本发明技术方案的优选，车轮载荷计算模块通过压力传感器监测的油气弹簧的液压油压力对各车轮的载荷进行计算的公式如下：
左侧第n轴车轮的载荷；
右侧第n轴车轮的载荷；
为左侧第n轴油气弹簧的液压缸内液压油压力，/>为右侧第n轴油气弹簧的液压缸内液压油压力，/>为液压油的初始压力，/>为液压缸内壁半径。
作为本发明技术方案的优选，平整度估算模块，具体用于通过车辆行驶时螺旋弹簧的伸缩量变化或油气弹簧的液压油压力变化对路面平整度进行估算。计算公式如下：
对于螺旋弹簧悬架：
左侧第n轴车轮所附着路面平整度：；
右侧第n轴车轮所附着路面平整度：；
对于油气弹簧悬架：
左侧第n轴车轮所附着路面平整度：；
右侧第n轴车轮所附着路面平整度：；
式中，D为测量距离，为螺旋弹簧的形变长度，/>为油气弹簧的液压油压力变化，及/>为与车速及载重相关的经验系数。
作为本发明技术方案的优选，识别估算模块包括路面附着系数计算单元和极限滑转率计算单元；
路面附着系数计算单元及极限滑转率计算单元，用于根据电机转速、变速结构速比和轮胎的周长计算轮边速度；根据轮边速度和当前车速计算各车轮滑转率；根据各个车轮载荷、车轮驱动力和车轮滑转率计算路面附着系数及极限滑转率。
路面附着系数及极限滑转率计算公式如下：
根据附着系数—极限滑转率曲线斜率与路面附着系数之间比例关系，设定比例增长系数：；
左侧第n轴车轮附着路面的路面附着系数：；
右侧第n轴车轮附着路面的路面附着系数：；
根据附着系数—极限滑转率曲线斜率与极限滑转率之间比例增长关系，设定比例增长系数：；
左侧第n轴车轮附着路面的极限滑转率为：；
右侧第n轴车轮附着路面的极限滑转率为：；
式中，、/>、/>分别为路面附着系数大于第一阈值的高附着路面的路面附着系数、极限滑转率、路面附着系数—极限滑转率的斜率；/>、/>、/>分别为路面附着系数小于第二阈值的低附着路面的路面附着系数、极限滑转率、路面附着系数—极限滑转率的斜率；/>、/>、/>分别为左侧第n轴车轮所附着路面的路面附着系数、极限滑转率、路面附着系数—极限滑转率的斜率。/>、/>、/>分别为右侧第n轴车轮所附着路面的路面附着系数、极限滑转率、路面附着系数—极限滑转率的斜率。其中，在达到路面附着系数及极限滑转率之前，路面附着系数—极限滑转率的斜率等于路面利用附着系数—车轮滑转率曲线的斜率。
作为本发明技术方案的优选，区域识别处理模块包括有效车轮确认单元、区域附着系数计算单元、区域极限滑转率计算单元、最大驱动扭矩计算单元和驱动桥调整单元；
有效车轮确认单元，用于将多轴分布式驱动车辆分为多个区域并获取各区域有效车轮的数量，即驱动轮数量；
区域附着系数计算单元，用于取各区域内有效车轮的路面附着系数的平均值为区域的路面附着系数；
区域极限滑转率计算单元，用于取各区域内有效车轮的极限滑转率的平均值为区域的极限滑转率；
最大驱动扭矩计算单元，用于根据各区域的路面附着系数和区域内各车轮的载荷计算各区域内各车轮最大驱动扭矩；
驱动桥调整单元，用于判断路面平整度大于设定阈值时，根据路面平整度调整驱动车桥的数量。
第三方面，本发明技术方案还提供一种电子设备，所述电子设备包括：至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；存储器存储有可被至少一个处理器执行的计算机程序指令，所述计算机程序指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行如第一方面所述的多轴分布式驱动车辆路面行驶条件识别方法。
对车辆行驶时螺旋悬架弹簧的伸缩量变化或油气弹簧液压油压力变化进行实时采集，实现车辆行驶条件中路面附着系数、各车轮极限滑转率、最大驱动扭矩及驱动桥数量等底盘控制关键参数的实时估算，提高车辆行驶时的安全性、平稳性、稳定性。
从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：
针对不同区域的路面行驶条件分别进行识别。此方法仅需在多轴分布式驱动车辆加装位置传感器或压力传感器，通过科学有效的方法实现了路面附着系数、极限滑转率、路面平整度、最大驱动扭矩估算，对车辆底盘稳定控制具有重要的指导意义。
此外，本发明设计原理可靠，结构简单，具有非常广泛的应用前景。
由此可见，本发明与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著地进步，其实施的有益效果也是显而易见的。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一个实施例的方法的示意性流程图。
图2多轴分布式驱动车辆路面行驶条件识别方法示意图。
图3 多轴分布式驱动车辆螺旋弹簧悬架示意图。
图4 多轴分布式驱动车辆油气弹簧悬架示意图。
图5 典型路面滑转率与利用附着系数关系。
图6 附着系数—极限滑转率曲线斜率与附着系数关系图。
图7 附着系数—极限滑转率曲线斜率与极限滑转率关系图。
图8 滑转率与利用附着系数简化示意图。
图9 多轴分布式驱动车辆不同区域分组示意图。
图10是本发明一个实施例的装置的示意性框图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
如图1和图2所示，本发明实施例提供一种多轴分布式驱动车辆路面行驶条件识别方法，包括如下步骤：
步骤1：通过设置传感器采集车辆行驶状态数据进行各车轮的载荷计算；
当多轴分布式驱动车辆采用螺旋悬架时，在悬架上安装位置传感器，安装示意图如图3所示，对螺旋弹簧的压缩量进行测量。设n代表驱动轴编号，l代表左侧，r代表右侧，代表载荷，k代表劲度系数，L代表螺旋弹簧的实际长度，/>代表弹簧的原始长度。
左侧第n轴车轮的载荷；
右侧第n轴车轮的载荷；
步骤2：根据采集的数据的变化对各车轮所在路面平整度进行估算；
车辆在行驶时，由于路面的不平整，不同车轮处螺旋弹簧压缩程度产生变化。可以通过各螺旋弹簧压缩程度的变化对路面的平整度进行评价。
对于左侧第n轴车轮；
对于右侧第n轴车轮；
式中，D为测量距离，为与车速及载重相关的经验系数，通过试验标定获得。
步骤3：根据各车轮的载荷、各车轮驱动力及各车轮滑转率对路面附着系数及各车轮的极限滑转率进行估算；
车轮的滑转率S与利用附着系数u存在一定的关系。利用附着系数u是车轮所提供的附着力与车轮的垂直载荷之比：；
式中——车轮纵向驱动力(N)。
多个示例典型路面的特征值如表1所示，各典型路面的滑转率与利用附着系数关系如图5所示。
表1
路面 附着系数u 极限滑转率s μ/s
冰面 0.05 0.031 1.61
雪地 0.19 0.065 2.92
湿沥青 0.8 0.131 6.11
干水泥 1.09 0.16 6.81
干沥青 1.17 0.17 6.88
从图5中，我们可以看出在不同路面下，滑转率与利用附着系数的曲线形状都大致相同。随着滑转率的增大，利用附着系数也逐渐增大，两者大致呈线性增长关系；随着滑转率的继续增大，利用附着系数缓慢变大并达到路面附着系数；之后，随着滑转率的增加，利用附着系数缓慢降低。利用附着系数等于路面附着系数时，车轮达到附着极限，此时车轮的滑转率为极限滑转率。
通过表1的数据作附着系数/极限滑转率，即附着系数—极限滑转率曲线斜率与附着系数之间关系的曲线图，如图6所示。
通过表1的数据作附着系数/极限滑转率，即附着系数—极限滑转率曲线斜率与极限滑转率之间关系的曲线图，如图7所示。
由图6及图7可以看出，附着系数—极限滑转率曲线斜率k与路面附着系数及极限滑转率之间近似为比例增长关系。同时，在轮胎未达到附着极限之前，利用附着系数与滑转率之间成比例关系，且利用附着系数与滑转率的比例约等于路面附着系数与极限滑转率的比例。通过这些线性特征，可对路面附着系数及车轮的极限滑转率进行估算。
利用路面附着系数—极限滑转率曲线斜率的斜率k与路面附着系数之间近似为比例增长关系，对路面附着系数进行估算。
首先对滑转率与利用附着系数曲线进行简化，在达到路面附着系数之前，设滑转率与利用附着系数为比例关系，在达到路面附着系数之后，随着滑转率的增大，利用附着系数不变。如图8所示，图中、/>、/>分别为高附着路面的路面附着系数、极限滑转率、路面附着系数—极限滑转率的斜率；/>、/>、/>分别为低附着路面的路面附着系数、极限滑转率、路面附着系数—极限滑转率的斜率；以左侧车轮为例，n代表驱动轴编号，l代表左侧，/>、/>、/>分别为车辆行驶路面左侧第n轴车轮所附着路面的路面附着系数、极限滑转率、路面附着系数—极限滑转率的斜率。 在这里需要说明的是，高附着路面的路面附着系数是选择附着系数大于1.1的已知路面的路面附着系数，低附着路面的路面附着系数是选择路面附着系数小于0.3的已知路面的路面附着系数；
A点为高附着路面极限滑转率处所对应的点，B为低附着路面极限滑转率处所对应的点。由于附着系数—极限滑转率曲线斜率k与路面附着系数及极限滑转率之间近似为比例增长关系，测试路面斜率为的直线与直线AB所交的点nl即为测试路面所对应的路面附着系数及极限滑转率的交点。
设附着系数—极限滑转率曲线斜率k与路面附着系数之间比例增长系数为e，则有：，进一步可得左侧第n轴车轮所附着路面的路面附着系数;
当车速极低时，由于车速信号及轮速信号的误差，可能会导致驱动轮滑转率的计算结果较大，路面附着系数较小，进而导致车轮的最大驱动扭矩较小，影响车辆的动力。所以在车速及轮速均较小时，设定车轮的滑转率为零。
当车辆在状态较好的路面上以极低的驱动扭矩行驶时，车轮的滑转率与路面的附着系数均较低，同样因为采集信号的误差，可能会导致计算得到的路面附着系数较小。所以在车轮的驱动扭矩及滑转率均较小时，将路面的附着系数设为最近一段历史行驶路程中的最大值。
利用路面附着系数—极限滑转率曲线的斜率k与极限滑转率近似为比例增长关系，对车轮的极限滑转率进行估算。
设附着系数—极限滑转率曲线斜率k与极限滑转率之间比例增长系数为f，则有：，进一步可得左侧第n轴车轮的极限滑转率为：
。
步骤4：将多轴分布式驱动车辆分为多个区域并计算各个区域的路面附着系数、极限滑转率及驱动轮的最大驱动扭矩；同时，通过各车轮所在区域平整度，对驱动桥的数量进行调整。
由于多轴车辆的车体较宽，车身较长，车辆不同位置的行驶条件也有所不同。例如在车辆左侧路面的路面附着系数与右侧路面的路面附着系数差距较大时，当车辆在低速行驶时可允许车辆两侧车轮的驱动扭矩有一定差距，以提高车辆的行驶性。为了对不同区域驱动车轮的驱动扭矩进行更加合理的控制，实现不同区域车辆行驶条件的独立识别，将车辆分为左前、左后、右前、右后四个区域。每个区域都覆盖3个车轮，图9为车辆不同区域分组示意图。
在进行路面附着系数等参数时，悬空及抱死的车轮会导致计算的参数异常，本发明实施例中，当车轮的载荷小于门限值/>时，则认为车轮悬空；当车轮的转速N小于门限值/>时，则认为车轮抱死。
在进行各参数计算时，需剔除悬空、抱死车轮。
以左前侧区域为例，左前侧区域路面的路面附着系数为左前侧各有效车轮计算得到的路面附着系数的平均值；左前侧区域车轮的极限滑转率/>为左前侧各有效车轮计算得到的极限滑转率的平均值；左前侧区域路面的平整度/>为左前侧各有效车轮计算得到的路面平整度的平均值。
根据路面平整度的不同，提前调整驱动车桥的数量，以增加车辆行驶的稳定性。若检测到车辆任一区域＞16m/km，整车驱动车桥数量在最高效率驱动车桥数量的基础上加2；若12m/km≥/>≥16m/km，整车驱动车桥数量在最高效率驱动车桥数量的基础上加1。
对于左前侧车轮来讲，车轮的最大驱动扭矩为：
本发明提供的另一个实施例中，若多轴分布式驱动车辆的悬架采用油气悬架，可选的，可在每个悬架上安装压力传感器，安装示意图如图4所示，对液压缸内液压油的压力进行测量。设n代表驱动轴编号，l代表左侧，r代表右侧，代表载荷，油气弹簧的液压缸内液压油压力P，液压油的初始压力/>，液压缸内壁半径为/>。
则左侧第n轴车轮的载荷；
则右侧第n轴车轮的载荷；
同样的，当车辆的悬架采用油气悬架时，由于路面不平整，车辆在行驶时不同车轮处油气弹簧液压油压力也会产生变化。可以通过各油气弹簧液压油压力变化对路面的平整度进行评价。
对于左侧第n轴车轮：；
对于右侧第n轴车轮：；
式中，D为测量距离，为与车速及载重相关的经验系数。
同理，以车辆左前侧区域为例，左前侧区域路面的平整度为左前侧各有效车轮计算得到的路面平整度的平均值。
如图10所示，本发明实施例提供一种多轴分布式驱动车辆路面行驶条件识别装置，包括车轮载荷计算模块、平整度估算模块、识别估算模块和区域识别处理模块；
车轮载荷计算模块，用于通过设置传感器采集车辆行驶状态数据进行各车轮的载荷计算；
平整度估算模块，用于根据采集的数据的变化对各车轮所在路面平整度进行估算；
识别估算模块，用于根据各车轮的载荷、各车轮驱动力及各车轮滑转率对路面附着系数及各车轮的极限滑转率进行估算；
区域识别处理模块，用于将多轴分布式驱动车辆分为多个区域并计算各个区域的路面附着系数、极限滑转率及驱动轮的最大驱动扭矩；同时，通过各车轮所在区域平整度，对驱动桥的数量进行调整。
在有些实施例中，车轮载荷计算模块，具体用于在螺旋弹簧悬架的多轴分布式驱动车辆的悬架处安装位置传感器，通过位置传感器测量的弹簧的伸缩量对各车轮的载荷进行计算；或在油气悬架的悬架处安装压力传感器，通过压力传感器监测的油气弹簧的液压油压力对各车轮的载荷进行计算。
在有些实施例中，车轮载荷计算模块通过位置传感器测量的弹簧的伸缩量对各车轮的载荷进行计算的公式如下：
左侧第n轴车轮的载荷；
右侧第n轴车轮的载荷；
其中，n代表驱动轴编号，l代表左侧，r代表右侧，k为劲度系数，代表右侧第n轴螺旋弹簧的实际长度，/>代表左侧第n轴螺旋弹簧的实际长度，/>代表弹簧的原始长度。
作为本发明技术方案的优选，车轮载荷计算模块通过压力传感器监测的油气弹簧的液压油压力对各车轮的载荷进行计算的公式如下：
左侧第n轴车轮的载荷；
右侧第n轴车轮的载荷；
为左侧第n轴油气弹簧的液压缸内液压油压力，/>为右侧第n轴油气弹簧的液压缸内液压油压力，/>为液压油的初始压力，/>为液压缸内壁半径。
相应的，平整度估算模块，具体用于通过车辆行驶时螺旋弹簧的伸缩量变化或油气弹簧的液压油压力变化对路面平整度进行估算。计算公式如下：
对于螺旋弹簧悬架：
左侧第n轴车轮所附着路面平整度：；
右侧第n轴车轮所附着路面平整度：；
对于油气弹簧悬架：
左侧第n轴车轮所附着路面平整度：；
右侧第n轴车轮所附着路面平整度：；
式中，D为测量距离，为螺旋弹簧的形变长度，/>为油气弹簧的液压油压力变化，及/>为与车速及载重相关的经验系数。
在有些实施例中，识别估算模块包括路面附着系数计算单元和极限滑转率计算单元；
路面附着系数计算单元及极限滑转率计算单元，用于根据电机转速、变速结构速比和轮胎的周长计算轮边速度；根据轮边速度和当前车速计算各车轮滑转率；根据各个车轮载荷、车轮驱动力和车轮滑转率计算路面附着系数及各车轮极限滑转率，计算公式如下：
根据附着系数—极限滑转率曲线斜率与路面附着系数之间比例关系，设定比例增长系数：；
左侧第n轴车轮附着路面的路面附着系数：；
右侧第n轴车轮附着路面的路面附着系数：；
根据附着系数—极限滑转率曲线斜率与极限滑转率之间比例增长关系，设定比例增长系数：；
左侧第n轴车轮附着路面的极限滑转率为：；
右侧第n轴车轮附着路面的极限滑转率为：；
式中，、/>、/>分别为路面附着系数大于1.1的高附着路面的路面附着系数、极限滑转率、路面附着系数—极限滑转率的斜率；/>、/>、/>分别为路面附着系数小于0.3的低附着路面的路面附着系数、极限滑转率、路面附着系数—极限滑转率的斜率；/>、、/>分别为左侧第n轴车轮所附着路面的路面附着系数、极限滑转率、路面附着系数—极限滑转率的斜率。/>、/>、/>分别为右侧第n轴车轮所附着路面的路面附着系数、极限滑转率、路面附着系数—极限滑转率的斜率。其中，在达到路面附着系数及极限滑转率之前，路面附着系数—极限滑转率的斜率等于路面利用附着系数—车轮滑转率曲线的斜率。
在有些实施例中，区域识别处理模块包括有效车轮确认单元、区域附着系数计算单元、区域极限滑转率计算单元、最大驱动扭矩计算单元和驱动桥调整单元；
有效车轮确认单元，用于将多轴分布式驱动车辆分为多个区域并获取各区域有效车轮的数量，即驱动轮数量；
区域附着系数计算单元，用于取各区域内有效车轮的路面附着系数的平均值为区域的路面附着系数；
区域极限滑转率计算单元，用于取各区域内有效车轮的极限滑转率的平均值为区域的极限滑转率；
最大驱动扭矩计算单元，用于根据各区域的路面附着系数和区域内各车轮的载荷计算各区域内各车轮最大驱动扭矩；
驱动桥调整单元，用于判断路面平整度大于设定阈值时，根据路面平整度调整驱动车桥的数量。
对车辆行驶时螺旋悬架弹簧的伸缩量变化或油气弹簧液压油压力变化进行实时采集，实现车辆行驶条件中路面附着系数、各车轮极限滑转率、最大驱动扭矩及驱动桥数量等底盘控制关键参数的实时估算，提高车辆行驶时的安全性、平稳性、稳定性。
本发明实施例还提供一种电子设备，所述电子设备包括：处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信。通信总线可以用于电子设备与传感器之间的信息传输。处理器可以调用存储器中的逻辑指令，以执行如下方法：通过设置传感器采集车辆行驶状态数据进行各车轮的载荷计算；根据采集的数据的变化对各车轮所在路面平整度进行估算；根据各车轮的载荷和各车轮驱动力对路面附着系数及各车轮的极限滑转率进行估算；将多轴分布式驱动车辆分为多个区域并计算各个区域的路面附着系数、极限滑转率及驱动轮的最大驱动扭矩；同时，通过各车轮所在区域平整度，对驱动桥的数量进行调整。
此外，上述的存储器中的逻辑指令可以通过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。
尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种多轴分布式驱动车辆路面行驶条件识别方法，其特征在于，包括如下步骤：
通过设置传感器采集车辆行驶状态数据进行各车轮的载荷计算；
根据采集的数据的变化对各车轮所在路面平整度进行估算；
根据各车轮的载荷、各车轮驱动力及各车轮滑转率对路面附着系数及各车轮的极限滑转率进行估算；
将多轴分布式驱动车辆分为多个区域并计算各个区域的路面附着系数、极限滑转率及驱动轮的最大驱动扭矩；同时，通过各车轮所在区域平整度，对驱动桥的数量进行调整。
2.根据权利要求1所述的多轴分布式驱动车辆路面行驶条件识别方法，其特征在于，通过设置传感器采集车辆行驶状态数据进行各车轮的载荷计算的步骤包括：
在螺旋弹簧悬架的多轴分布式驱动车辆的悬架处安装位置传感器，通过位置传感器测量的弹簧的伸缩量对各车轮的载荷进行计算；或在油气悬架的悬架处安装压力传感器，通过压力传感器监测的油气弹簧的液压油压力对各车轮的载荷进行计算。
3.根据权利要求2所述的多轴分布式驱动车辆路面行驶条件识别方法，其特征在于，在螺旋弹簧悬架的多轴分布式驱动车辆的悬架处安装位置传感器，通过位置传感器测量的弹簧的伸缩量对各车轮的载荷进行计算的步骤中，通过位置传感器测量的弹簧的伸缩量对各车轮的载荷进行计算的公式如下：
左侧第n轴车轮的载荷；
右侧第n轴车轮的载荷；
其中，n代表驱动轴编号，l代表左侧，r代表右侧， k为劲度系数，代表右侧第n轴螺旋弹簧的实际长度，/>代表左侧第n轴螺旋弹簧的实际长度，/>代表弹簧的原始长度。
4.根据权利要求2所述的多轴分布式驱动车辆路面行驶条件识别方法，其特征在于，在油气悬架的悬架处安装压力传感器，通过压力传感器监测的油气弹簧的液压油压力对各车轮的载荷进行计算的步骤中，通过压力传感器监测的油气弹簧的液压油压力对各车轮的载荷进行计算的公式如下：
左侧第n轴车轮的载荷；
右侧第n轴车轮的载荷；
为左侧第n轴油气弹簧的液压缸内液压油压力，/> 为右侧第n轴油气弹簧的液压缸内液压油压力，/>为液压油的初始压力，/>为液压缸内壁半径。
5.根据权利要求2所述的多轴分布式驱动车辆路面行驶条件识别方法，其特征在于，根据采集的数据的变化对各车轮所在路面平整度进行估算的步骤包括：
通过车辆行驶时螺旋弹簧的伸缩量变化或油气弹簧的液压油压力变化对路面平整度进行估算；计算公式如下：
对于螺旋弹簧悬架：
左侧第n轴车轮所附着路面平整度：；
右侧第n轴车轮所附着路面平整度：；
对于油气弹簧悬架：
左侧第n轴车轮所附着路面平整度：；
右侧第n轴车轮所附着路面平整度：；
式中，D为测量距离，为螺旋弹簧的形变长度，/>为油气弹簧的液压油压力变化，/>及/>为与车速及载重相关的经验系数。
6.根据权利要求5所述的多轴分布式驱动车辆路面行驶条件识别方法，其特征在于，根据各车轮的载荷和各车轮驱动力对路面附着系数及各车轮的极限滑转率进行估算的步骤包括：
根据电机转速、变速结构速比和轮胎的周长计算轮边转速；
根据轮边转速和当前车速计算各车轮滑转率；
根据各个车轮载荷、车轮驱动力和车轮滑转率计算路面附着系数及各车轮极限滑转率，计算公式如下：
根据附着系数—极限滑转率曲线斜率与路面附着系数之间比例关系，设定比例增长系数：；
左侧第n轴车轮附着路面的路面附着系数：；
右侧第n轴车轮附着路面的路面附着系数：；
根据附着系数—极限滑转率曲线斜率与极限滑转率之间比例增长关系，设定比例增长系数：；
左侧第n轴车轮附着路面的极限滑转率为：；
右侧第n轴车轮附着路面的极限滑转率为：；
式中，、/>、/>分别为路面附着系数大于第一阈值的高附着路面的路面附着系数、极限滑转率、路面附着系数—极限滑转率的斜率；/>、/>、/>分别为路面附着系数小于第二阈值的低附着路面的路面附着系数、极限滑转率、路面附着系数—极限滑转率的斜率；/>、/>、/>分别为左侧第n轴车轮所附着路面的路面附着系数、极限滑转率、路面附着系数—极限滑转率的斜率；/>、/>、/>分别为右侧第n轴车轮所附着路面的路面附着系数、极限滑转率、路面附着系数—极限滑转率的斜率；其中，在达到路面附着系数及极限滑转率之前，路面附着系数—极限滑转率的斜率等于路面利用附着系数—车轮滑转率曲线的斜率。
7.根据权利要求6所述的多轴分布式驱动车辆路面行驶条件识别方法，其特征在于，将多轴分布式驱动车辆分为多个区域并计算各个区域的路面附着系数、极限滑转率及驱动轮的最大驱动扭矩；同时，通过各车轮所在区域平整度，对驱动桥的数量进行调整的步骤包括：
将多轴分布式驱动车辆分为多个区域并获取各区域有效车轮的数量，即驱动轮数量；
取各区域内有效车轮的路面附着系数的平均值为区域的路面附着系数；
取各区域内有效车轮的极限滑转率的平均值为区域的极限滑转率；
根据各区域的路面附着系数和区域内各车轮的载荷计算各区域内各车轮最大驱动扭矩；同时，判断路面平整度大于设定阈值时，根据路面平整度调整驱动车桥的数量。
8.一种多轴分布式驱动车辆路面行驶条件识别装置，其特征在于，包括车轮载荷计算模块、平整度估算模块、识别估算模块和区域识别处理模块；
车轮载荷计算模块，用于通过设置传感器采集车辆行驶状态数据进行各车轮的载荷计算；
平整度估算模块，用于根据采集的数据的变化对各车轮所在路面平整度进行估算；
识别估算模块，用于根据各车轮的载荷、各车轮驱动力和各车轮滑转率对路面附着系数及各车轮的极限滑转率进行估算；
区域识别处理模块，用于将多轴分布式驱动车辆分为多个区域并计算各个区域的路面附着系数、极限滑转率及驱动轮的最大驱动扭矩；同时，通过各车轮所在区域平整度，对驱动桥的数量进行调整。
9.根据权利要求8所述的多轴分布式驱动车辆路面行驶条件识别装置，其特征在于，车轮载荷计算模块，具体用于在螺旋弹簧悬架的多轴分布式驱动车辆的悬架处安装位置传感器，通过位置传感器测量的弹簧的伸缩量对各车轮的载荷进行计算；或在油气悬架的悬架处安装压力传感器，通过压力传感器监测的油气弹簧的液压油压力对各车轮的载荷进行计算。
10.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；存储器存储有可被至少一个处理器执行的计算机程序指令，所述计算机程序指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行如权利要求1至7中任一项所述的多轴分布式驱动车辆路面行驶条件识别方法。
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