详情

原文传递一种分布式轮毂电机驱动车辆失效故障的诊断方法

专利名称：	一种分布式轮毂电机驱动车辆失效故障的诊断方法
摘要：	本发明提供一种分布式轮毂电机驱动车辆失效故障的诊断识别方法，根据分布式轮毂电机驱动车辆的运动状况，利用车辆固有传感器实时获得车辆的状态参数，同时设计车辆非线性观测器，基于整车动力学分析和轮胎动力学分析，得到每个轮毂电机实际转矩和整车控制器发送的期望电机转矩；通过对每个轮毂电机实际转矩和期望电机转矩进行比值分析，得到同一时刻下轮毂电机实际转矩和期望电机转矩的比值和比值变化率；使用模糊诊断器，利用模糊规则，得到转矩比值和失效故障之间的关系，从而判断轮毂电机是否存在失效故障。本发明能够有效识别分布式轮毂电机驱动车辆发生的失效故障，实现失效故障的实时诊断和报警功能，用于提高车辆驾驶安全性。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	湖北;42
申请人：	武汉理工大学
发明人：	付翔;张强辉;裴健;刘道远;赵若松;吴森
专利状态：	有效
申请日期：	2019-03-27T00:00:00+0800
发布日期：	2019-06-21T00:00:00+0800
申请号：	CN201910239119.7
公开号：	CN109910617A
代理机构：	湖北武汉永嘉专利代理有限公司
代理人：	王丹
分类号：	B60L3/00(2019.01);B;B60;B60L;B60L3
申请人地址：	430070 湖北省武汉市洪山区珞狮路122号
主权项：	1.一种分布式轮毂电机驱动车辆失效故障的诊断识别方法，其特征在于：它包括以下步骤： S1、分布式驱动车辆动力学分析：根据分布式轮毂电机驱动车辆的运动状况，利用车辆固有传感器实时获得车辆的状态参数，同时设计车辆非线性观测器，基于整车动力学分析和轮胎动力学分析，得到每个轮毂电机实际转矩和整车控制器发送的期望电机转矩； S2、轮毂电机实际转矩和期望转矩分析：通过对每个轮毂电机实际转矩和期望电机转矩进行比值分析，得到同一时刻下轮毂电机实际转矩和期望电机转矩的比值λ和比值变化率； S3、失效故障的诊断识别：使用模糊诊断器，利用模糊规则，得到转矩比值λ和失效故障之间的关系，从而判断轮毂电机是否存在失效故障； S4、报警：当检测到有轮毂电机存在失效故障，则发出报警指令。 2.根据权利要求1所述的分布式轮毂电机驱动车辆失效故障的诊断识别方法，其特征在于：所述的S1具体包括： 1.1、实时检测车辆的状态参数，包括车辆纵向车速vx、纵向加速度ax、车辆横向车速vy、横向加速度ay、车辆所有车轮的轮速ω、车轮转向角δ和踏板开度；同时分析关于整车工况的纵横垂三个方向的动力学特征参数，包括：车辆横摆角速度β、车辆横摆力矩Mz、车轮转动角速度矢量路面附着系数μ、车轮侧偏角α； 1.2、通过对车速、车辆纵向加速度、车辆横向加速度以及车辆横摆角速度的分析计算，得到车辆行驶工况下每个轮胎实际的纵向驱动力Fx； 1.3、基于经典轮胎运动学模型分析，对车辆行驶工况下的轮胎进行动力学计算，利用轮胎动力学，计算得到车辆在各种行驶工况下实际的驱动力矩Td； 1.4、整车控制器基于实际车速和驾驶员操纵的加速踏板开度，结合整车控制器中发出的电机期望指令，从而得到车辆轮毂电机期望转矩T0。 3.根据权利要求1所述的分布式轮毂电机驱动车辆失效故障的诊断识别方法，其特征在于：所述的S2中，对每一个报文周期进行分析计算得到λ，在5个报文周期内分析得到比值变化率。 4.根据权利要求1所述的分布式轮毂电机驱动车辆失效故障的诊断识别方法，其特征在于：所述的S3具体为： 3.1、模糊化过程：模糊规则为：基于λ与期望值的偏差进行观测，正常未发生失效故障时λ在1附近，发生失效故障时则会有变化；基于上述模糊规则，将(λ-1)作为模糊诊断器偏移量输入，即e(t)＝λ-1，范围是[-1，1]，e(t)为模糊诊断器输入值；e(t)的比值变化率范围为[-1,1]，作为比值变化率输入值； 3.2、解模糊化过程：模糊诊断器输出值t代表着电机故障的诊断结果，判断对应电机是否存在故障需对每个轮毂电机进行相互判断；对于每个轮毂电机的模糊诊断器输出值t取平均值taverage，当0.95taverage≤t≤1.05taverage，判断轮毂电机不存在失效故障；反之，则判断轮毂电机存在失效故障。 5.根据权利要求2所述的分布式轮毂电机驱动车辆失效故障的诊断识别方法，其特征在于：所述的S1具体的计算公式如下：车辆的纵向运动：Fxfl+Fxfr+Fxrl+Fxrr-Fr-Fw＝m(ax+vyβ) 车辆的横向运动：Fyfl+Fyfr+Fyrl+Fyrr+mgsinφ＝m(ay+vxβ) 车辆的横摆运动：式中，Fxi是第i个车轮受到的纵向力；Fyi是第i个车轮受到的横向力；ax是车辆质心处的纵向加速度；ay是车辆质心处的横向加速度；vx是车辆纵向前进速度；vy是车辆的侧向速度；β是车辆质心处的横摆角速度；为车辆质心处的横摆角速度增益；φ为道路侧向坡道角，即路面横向倾斜角；i＝fl、fr、rl、rr分别代表左前、左后、右前、右后轮；a是车辆前轴到质心距离；b是车辆后轴到质心距离；Iz是车辆转动惯量；Ni是车辆垂直载荷；ΔFzi为车辆各个车轮的动载荷；hg为车辆质心到地面距离，L为车辆前后轴距轴距，B为前后车轮轮距；计算分布式轮毂电机车辆轮胎的相关运动参数公式如下：其中，μ为路面附着系数，Cxij、Cyij分别代表各轮胎的纵向刚度和侧偏刚度，αij、Sij分别为各车轮的侧偏角和纵向滑转率，ε为速度影响因子，Fxij、Fyij分别为车轮纵向驱动力和横向驱动力；Lij为各个车轮状态区域边界值，判断轮胎是否处于线性区间；对分布式轮毂电机车辆运动过程中的实际转矩Td进行计算公式如下： Iωi为各个车轮的电机转动惯量；为各个车轮转动角速度增益；R为轮胎半径；Tdi为各个车轮的电机输出转矩，Tbi为各个车轮的制动力矩；结合车轮转动惯量得到以下模型，通过非线性观测器结合整车轮胎模型就可以计算得到轮毂电机车辆每个车轮的实际驱动力矩Td：其中，为车辆各个车轮转动角速度增益，Iω1、Iω2、Iω3、Iω4车辆各个车轮的电机转动惯量，Td1、Td2、Td3、Td4为车辆各个车轮的电机输出转矩，Tb1、Tb2、Tb3、Tb4为车辆各个车轮的制动力矩，R为轮胎半径，Fx1、Fx2、Fx3、Fx4为车辆各个车轮纵向驱动力；在行驶过程中，整车控制器不断采集实际车速并识别驾驶员意图，同时车辆实际车速和目标车速不断进行修正调节使非线性观测器得到更加准确车速，基于实际车速和驾驶员操纵的加速踏板开度，结合整车控制器中发出的电机期望指令，得到车辆轮毂电机期望转矩T0，这一过程由整车控制器自动识别。主要是根据电机当前工作转速结合加速踏板开度，通过整车控制器发送的报文指令来获取期望电机驱动转矩，关系式为：T0＝f(α,vd)；其中，T0是驱动电机的输出力矩，vd是车辆实际车速，α加速踏板开度。
所属类别：	发明专利