[发明专利]一种分布式驱动车辆主动避撞容错系统及其工作方法

说明书

本发明公开了一种分布式驱动车辆主动避撞容错系统及其工作方法，所述主动避撞容错系统包括环境感知模块、状态参数感知模块、避撞决策规划模块、故障诊断模块、驱动容错需求决策模块和路径跟踪容错控制模块。本发明将轮毂电机的故障类别进行分类，并根据车辆的状态参数信息将容错需求分为动力性需求、稳定性需求以及容错系统不可靠时的强稳定性需求，有效涵盖了分布式驱动车辆避撞容错控制过程中的各种工况。本发明通过对轮毂电机故障进行分类，针对不同的容错需求信息分别进行控制，对容错系统控制下的轮毂电机进行驱动防滑控制，可有效保障分布式驱动车辆主动避撞过程中，轮毂电机发生故障时的动力性与横向稳定性。

技术领域

本发明属于车辆主动安全领域，更具体地说是一种分布式驱动车辆主动避撞容错系统及其工作方法。

背景技术

我国大力推行能源节约与生态环境保护政策，电动汽车的研究成为汽车行业的热点及重点。分布式驱动车辆作为电动汽车的一种，具有全轮独立可控、力矩响应快、节能环保等优势，这对提升车辆的运动性、安全性、节能性、稳定性具有重大的意义。

随着分布式驱动车辆技术的发展与成熟，安全性问题是影响其上路的最关键问题，发展先进的基于分布式驱动车辆的主动安全系统是道路交通安全的迫切需求。现有的车辆主动避撞系统一般都基于正常行驶状态下的车辆，针对主动避撞过程中轮毂电机失效情况下的容错系统研究则较少。当车辆在主动避撞过程中发生轮毂电机失效，若不及时进行容错控制，车辆将失去稳定性及轨迹跟踪的能力；另外，即使在容错系统控制下，车辆也可能出现横摆角速度过大或l滑移率过高而引起失稳的现象，若不及时纠正，也会导致事故的发生。

发明内容

针对分布式驱动车辆主动避撞时轮毂电机失效问题以及容错系统不可靠问题，本发明提出一种分布式驱动车辆主动避撞容错系统及其工作方法，以保障分布式驱动车辆主动避撞过程中，轮毂电机发生故障时的动力性与横向稳定性。

本发明技术方案如下：

一种分布式驱动车辆主动避撞容错系统，所述分布式驱动车辆的四个车轮分别由四个独立控制的轮毂电机来驱动；所述分布式驱动车辆的底盘装有主动前轮转向系统和机械式线控制动系统；所述主动前轮转向系统通过伺服电机驱动转向实现车辆主动前轮转向；所述机械式线控制动系统将制动踏板行程与制动压力解耦，实现制动控制，并且独立控制各个车轮的制动力矩；所述分布式驱动车辆的前后轴轮距相同。

所述分布式驱动车辆主动避撞容错系统包括环境感知模块、状态参数感知模块、避撞决策规划模块、故障诊断模块、驱动容错需求决策模块和路径跟踪容错控制模块；

所述环境感知模块将信息传递给避撞决策规划模块；所述状态参数感知模块将信息分别传递给避撞决策规划模块、故障诊断模块、驱动容错需求决策模块以及路径跟踪容错控制模块；所述避撞决策规划模块将信息传递给路径跟踪容错控制模块；所述故障诊断模块将信息传递给路径跟踪容错控制模块；所述驱动容错需求决策模块将信息传递给路径跟踪容错控制模块；所述路径跟踪容错控制模块输出的控制信号作用于分布式驱动车辆；

所述环境感知模块，用于感知车辆行驶环境中的障碍物信息、车道线信息、车道中心线信息，并将障碍物信息、车道中心线信息传送给避撞决策规划模块；

所述状态参数感知模块，通过车载传感器感知车辆行驶过程中的位置、姿态、速度、加速度、侧向速度、横摆角速度、车轮转速、前轮转角以及轮毂电机的电流或电压信息；并将这些信息分别传送给避撞决策规划模块、故障诊断模块、驱动容错需求决策模块、路径跟踪容错控制模块；

所述避撞决策规划模块，通过接收环境感知模块的障碍物信息和状态参数感知模块的速度、加速度信息，结合车辆安全距离模型，实时计算出避撞临界安全距离；所述避撞决策规划模块通过对比车辆到障碍物距离和避撞临界安全距离，对避撞行为做出决策；最后，所述避撞决策规划模块根据避撞时的障碍物信息和车道中心线信息，计算出总避撞时间，规划出五次多项式目标避撞路径，并传给路径跟踪容错控制模块；