一种两栖车整车域控制器功能实现的方法

文档序号:918535 发布日期:2021-03-02 浏览:14次 >En<

阅读说明:本技术 一种两栖车整车域控制器功能实现的方法 (Method for realizing functions of entire vehicle domain controller of amphibious vehicle ) 是由 程彰 李丞 朱仲文 王旭 魏庆 田涌君 李永军 王齐英 周炼 于 2020-11-25 设计创作,主要内容包括:本发明提供了一种两栖车整车域控制器功能实现的方法,整车域控制器通过接口连接控制台和整车子系统控制器;所述整车域控制器包括多个针对上下滩模式、水上模式、陆上模式进行对应控制的模块,用于实现不同模式下的车体控制;整车域控制器根据控制台发出的驾驶员驾驶意图指令以及车体状态信息对相应的模块进行控制。本发明所述的两栖车整车域控制器功能实现的方法基于水陆运输车特点的控制功能的开发,实现整车在不同行驶环境下的驱动能力。(The invention provides a method for realizing the functions of a whole vehicle domain controller of an amphibious vehicle, wherein the whole vehicle domain controller is connected with a control console and a whole vehicle subsystem controller through an interface; the whole vehicle domain controller comprises a plurality of modules for correspondingly controlling an upper beach mode, a lower beach mode, a water mode and a land mode, and is used for realizing vehicle body control in different modes; and the whole vehicle domain controller controls the corresponding modules according to the driving intention instruction of the driver sent by the control console and the vehicle body state information. The method for realizing the whole domain controller function of the amphibious vehicle is based on the development of the control function of the characteristics of the amphibious transport vehicle, and realizes the driving capability of the whole vehicle in different driving environments.)

一种两栖车整车域控制器功能实现的方法

技术领域

本发明属于两栖车控制器实现技术领域,尤其是涉及一种两栖车整车域控制器功能实现的方法。

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,本发明旨在提出一种两栖车整车域控制器功能实现的方法,以解决基于现有的NEDC工况进行续驶里程测试,不仅测试周期长,而且测试结果不准确的问题。

为达到上述目的,本发明的技术方案是这样实现的:

一种两栖车整车域控制器功能实现的方法,整车域控制器通过接口连接控制台和整车子系统控制器;

所述整车域控制器包括多个针对上下滩模式、水上模式、陆上模式进行对应控制的模块,用于实现不同模式下的车体控制;

整车域控制器根据控制台发出的驾驶员驾驶意图指令以及车体状态信息对相应的模块进行控制。

进一步的,所述整车域控制器包括输入层模块,所述输入层模块包括操纵员操纵信号和整车各系统状态信号;

所述操纵员操纵信号包含人机综合显示界面和操纵台两个子系统的信号,用于将操作员的状态判断和决策数据输入到主控制器层模块,并接收主控制器层模块发出的控制指令以及整车的实时状态信息;

人机综合显示界面子系统信号用于对整车状态数据进行显示;操纵台子系统信号用于对车辆行驶状态进行操控;整车各系统状态信号主要包括发动机、变速箱、中冷器、转向舵、悬架、履带、ABS子系统反馈的状态信号,用于整车域控制器进行整车状态的监测。

进一步的,所述人机综合显示界面子系统信号包括:陆上状态显示信号、水上状态显示信号以及综合状态显示信号。

进一步的,所述操纵台子系统信号包括用于操纵车体的总体操纵部分信号、用于进行陆上行驶操纵的陆上行驶操纵部分信号、用于水上航行操纵的水上航行操纵部分信号、用于辅助行驶操纵的辅助行驶操纵部分信号、用于操纵车电的车电操纵部分信号。

进一步的,总体操纵部分信号包括工作模式选择信号、陆上分动箱选择信号、自动巡航信号;所述陆上行驶操纵部分信号包括挡位选择信号、刹车信号、油门信号、方向盘信号、驻车制动信号;水上航行操纵部分信号包括综合操舵信号;所述辅助行驶操纵部分信号包括悬架升降调整信号、履带升降调整信号;所述车电操纵部分信号包括车灯信号、空调信号、水泵信号。

进一步的,所述整车域控制器还包括主控制器层模块,所述主控制器层模块包括水上控制子模块模块、陆上控制子模块、履带驱动控制子模块、履带提升控制子模块、悬架提升控制子模块、水陆分动箱控制子模块、电附件控制子模块、故障处理子模块,用于负责两栖车陆上行驶时的整车控制;

水上控制子模块用于控制两栖车在水上行驶,根据操舵机构来进行制动、航行、倒车、转向以及通过水上功率模式控制发动机的输出功率,该过程整车控制器直接控制排水系统、操舵机构控制模块、压浪板调节模块、海水泵用于水上航行行驶所需控制的执行元件并根据操纵台的各种操纵实现控制;陆上控制子模块用于实现在陆上行驶时对于整车的运行控制,根据操作台上的控制操作信号控制发动机的功率输出以及通过传动机件将该发动机的输出功率传递至车轮和履带,来驱动车轮和履带的转动从而实现在陆地上的行驶;由于陆地和水上行驶状态的不同,车轮和履带在水上行驶时,发动机停止输出动力至履带和车轮,并提升履带和车轮,而使通过水陆分动箱将动力传输至喷水推进器,从而实现水上航行,为了减少水上行驶时的阻力,在水上航行时,车轮和履带是处于提升状态,履带通过履带提升机构安装在整车车架上,并通过履带提升控制子模块配合提升,车轮安装在车辆悬架上,通过悬架提升控制子模块配合提升;电附件控制子模块用于控制车灯和空调;故障处理子模块基于UDS协议对故障进行诊断,并处理。

进一步的,所述整车域控制器还包括输出层模块,用于接收主控制器层模块的控制指令,并将该控制指令通过CAN总线传输给各个整车子系统控制器;

所述整车子系统控制器包括悬架提升控制器、AT变速箱控制器、发动机控制器ECU、ABS制动控制器、液压系统控制器、冷却系统控制器、车电系统控制器、履带控制器。

进一步的,所述主控制器层模块还包括整车模式管理子模块,用于实现陆上模式、上下滩模式、水上模式不同模式间的切换;

所述整车模式管理子模块还包括模式识别开关,用于识别当前运行模式;

所述整车域控制器与发动机功率配合控制的方法如下:

整车域控制器通过整车工作的模式识别开关控制发动机工作在对应的功率等级;整车控制器通过发动高低功率模式控制指令以及对应油门信号给发动机控制器,当发动机功率从高功率模式切换到低功率模式时,发动机控制器ECU通过降低发动机在不同转速下的扭矩,使得发动机当前转速下的功率降低,从而使得发动机的最大输出功率下降;整车只有在水上模式时才会工作允许发动机工作在高功率等级模式;同时考虑到陆上油门难以在水上进行稳定的动力控制,整车油门信号分为水上模式油门和陆上模式油门,整车油门的控制由整车控制器通过处理有发送发动机功率状态及油门信号给发动机来实现整车的动力控制。

进一步的,陆上模式时,整车域控制器与车体的配合方法如下:

首先判断发动机当前是否处于着车状态,若为否,则启动发动机,若启动完成进行下一步操作,若未成功,则重新启动,三次未能成功,整车进入故障状态并禁止启动发动机;若发动机启动成功后,整车域控制器识别陆上模式开关信号时候有效,若有效,整车控制器闭合水陆分动箱陆上动力,同时控制整车调整各系统进入陆上动力模式对应工作状态。

进一步的,水上模式时,整车域控制器与车体的配合方法如下:

在水上模式时,整车域控制器只响应驾驶员水上驾驶意图信号,同时为减小水上行驶的阻力,整车域控制器需要调整履带、悬架位置的目标位置;在水上模式工作时,第一步需要判断发动机当前是否处于着车状态,若为否,则启动发动机,若启动完成进行下一步操作,若未成功,则重新启动,三次未能成功,整车进入故障状态并禁止启动发动机;若发动机启动成功后,整车域控制识别水上模式开关信号时候有效,若有效,整车控制器闭合水陆分动箱水上动力,同时进行控制整车调整各系统进入水上动力模式对应工作状态;

上下滩模式时,整车域控制器与车体的配合方法如下:

在上下滩模式时,整车域控制器只响应驾驶员水上油门信号,整车域控制器需要调整履带、悬架位置的目标位置;在上下滩模式工作时,第一步需要判断发动机当前是否处于着车状态,若为否,则启动发动机,若启动完成进行下一步操作,若未成功,则重新启动,三次未能成功,整车进入故障状态并禁止启动发动机;若发动机启动成功后,整车域控制器识别上下滩模式开关信号是否有效,若有效,整车域控制器闭合水陆分动箱水上及陆上动力,同时控制整车调整各系统进入上下滩动力模式对应工作状态;否则不允许同时接通水上陆上动力。

相对于现有技术,本发明所述的两栖车整车域控制器功能实现的方法具有以下优势:

本发明所述的两栖车整车域控制器功能实现的方法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,在设计整车域控制功能设计的基础上,完成了包括基于功能需求的整车域控制器硬件接口方案的设计、整车工作模式管理、履带驱动/提升控制、发动机高低功率控制、整车动力控制及平顺过渡处理功能、悬架提升控制、水上驱动控制等基于水陆运输车特点的控制功能的开发,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为本发明实施例所述的整车域控制器控制结构图;

图2为本发明实施例所述的整车域控制器架构图;

图3为本发明实施例所述的整车域控制器与发动机动力输出控制示意图;

图4为本发明实施例所述的整车域控制器在陆上模式动力控制流程图;

图5为本发明实施例所述的整车域控制器在水上模式动力控制流程图;

图6为本发明实施例所述的整车域控制器在上下滩模式动力控制流程图。

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。

一种两栖车整车域控制器功能实现的方法,整车域控制器通过接口连接控制台和整车子系统控制器;

所述整车域控制器包括多个针对整车、水上模式、陆上模式进行对应控制的模块,用于实现不同模式下的车体控制;

整车域控制器根据操控台发出的控制命令以及车体状态信息对相应的模块进行控制。

如图1、图2所示,整车域控制器架构分为三层。

第一层输入层模块,主要包括操纵员操纵信号和整车各系统状态信号,其中,操纵员操纵信号包含人机综合显示界面和操纵台两个子系统的,用于将操作员的状态判断和决策数据输入到主控制器层模块,并接收到的主控制器层模块发出控制指令以及整车的实时状态信息。人机综合显示界面用于对整车状态数据进行显示;操纵台用于对车辆行驶状态进行操控;整车各系统状态信号主要包括发动机、变速箱、中冷器、转向舵、悬架、履带、ABS等子系统反馈的状态信号,用于整车域控制器进行整车状态的监测。

人机综合显示界面包括陆上状态显示、水上状态显示以及综合状态显示等,操纵员通过人机综合显示界面对车姿态进行实时控制;操纵台包括工作模式选择、陆上分动箱选择、自动巡航等总体操纵部分,挡位选择、刹车、油门、方向盘、驻车制动等陆上行驶操纵部分,综合操舵等水上航行操纵部分,悬架升降调整、履带升降调整等辅助行驶操纵部分,以及车灯、空调、水泵信号等车电系统操纵部分等,驾驶员通过综合使用操纵台中的操纵部件,在最高层实现正常驾驶与作战应用。操纵台上设置各种开关、模式切换按钮/开关、操纵杆、操作仪表等等,用于实现通过操纵台进行对整车的控制。

第二层是主控制器层模块,主控制器层模块包含整车模式管理模块、水上控制模块、陆上控制模块、履带驱动控制模块、履带提升控制模块、悬架控制提升模块、水陆分动箱控制模块、电附件控制模块、故障处理模块等功能模块,主要负责两栖车陆上行驶时的整车控制。水上控制模块控制两栖车在水上行驶,包括根据操舵机构来进行制动、航行、倒车、转向等以及通过水上功率模式控制发动机的输出功率等。陆上控制模块主要用于实现对于整车的运行控制,在陆上行驶时,根据操作台上的控制操作信号控制发动机的功率输出以及通过传动机件将发动机的输出功率传递至车辆和履带,来驱动车辆和履带的转动从而实现在陆地上的行驶。同时由于陆地和水上行驶状态的不同,车轮和履带在水上行驶时,发动机停止输出动力至履带和车轮,并提升履带了车轮,而是通过水陆分动箱将动力传输至喷水推进器,从而实现水上航行。为了减少水上行驶时的阻力,在水上航行时,车轮和履带处于提升状态,车轮和履带分别通过车轮提升机构和履带提升机构安装在整车车架上,由于车轮是安装在悬架上,通过控制悬架提升控制模块可以实现对车轮的提升控制。在水上工况下,整车域控制器直接控制排水系统、操舵机构控制模块、压浪板调节模块、海水泵等用于水上航行行驶所需控制的执行元件并根据操纵台的各种操纵实现控制。

第三层是输出层模块,主控制器层模块计算处理各子系统所需执行的控制指令。该控制指令通过硬线/CAN网络传递给各子系统控制器节点,所述子系统控制器为整车各执行节点对应的控制器,用于执行整车域控控制器的控制指令。

子控制器节点括悬架提升控制器、AT变速箱控制器、发动机控制器ECU、ABS制动控制器、液压系统控制器、冷却系统控制器、车电系统控制器、履带控制器等,主要完成水上控制器与整车控制器下发的相关控制指令,并实时反馈其所控节点的状态信息。

整车域控制器与发动机功率等级控制方法如下(如图3所示):

所述主控制器层模块还包括整车模式管理子模块,用于实现陆上模式、上下滩模式、水上模式不同模式间的切换;

所述整车模式管理子模块还包括模式识别开关,用于识别当前运行模式。

根据水陆两栖运输车整车动力需求,在陆上行驶、水上航行时发动机的功率差异很大。考虑整车重量控制、动力差异化需求,结合发动机技术实际情况,整车域控制器通过整车工作的模式识别开关控制发动机工作在对应的功率等级。整车域控制器通过发动高低功率模式控制指令以及对应油门信号给发动机控制器,当发动机功率从高功率模式切换到低功率模式时,发动机控制器ECU通过降低发动机在不同转速下的扭矩,使得发动机当前转速下的功率降低,从而使得发动机的最大输出功率下降。整车只有在水上模式时才会工作允许发动机工作在高功率等级模式。同时考虑到陆上油门难以在水上进行稳定的动力控制,整车油门信号分为水上模式油门和陆上模式油门,整车油门的控制由整车域控制器通过处理有发送发动机功率状态及油门信号给发动机来实现整车的动力控制。

整车域控制器在不同模式下与车体的配合方法如下:

在陆上模式时(如图4所示),整车域控制器只响应驾驶员陆上驾驶意图信号,整车域控制器需要调整履带、悬架位置涛目标位置。在陆上模式工作时,第一步需要判断发动机当前是否处于着车状态,若为否,则启动发动机,若启动完成进行下一步操作,若未成功,则重新启动,三次未能成功,整车进入故障状态并禁止启动发动机。若发动机启动成功后,整车域控制器识别陆上上模式开关信号是否有效,若有效,整车控制器闭合水陆分动箱陆上动力,同时控制整车调整各系统进入陆上动力模式对应工作状态。

在水上模式时(如图5所示),整车域控制器只响应驾驶员水上驾驶意图信号,同时为减小水上行驶的阻力,整车域控制器需要调整履带、悬架位置涛目标位置。在水上模式工作时,第一步需要判断发动机当前是否处于着车状态,若为否,则启动发动机,若启动完成进行下一步操作,若未成功,则重新启动,三次未能成功,整车进入故障状态并禁止启动发动机。若发动机启动成功后,整车域控制器识别水上模式开关信号是否有效,若有效,整车域控制器闭合水陆分动箱水上动力,同时进行控制整车调整各系统进入水上动力模式对应工作状态。

在上下滩模式时(如图6所示),整车域控制器只响应驾驶员水上油门信号驾驶意图信号,整车域控制器需要调整履带、悬架位置涛目标位置。在上下滩模式工作时,第一步需要判断发动机当前是否处于着车状态,若为否,则启动发动机,若启动完成进行下一步操作,若未成功,则重新启动,三次未能成功,整车进入故障状态并禁止启动发动机。若发动机启动成功后,整车域控制识别上下滩模式开关信号是否有效,若有效,整车域控制器闭合水陆分动箱水上及陆上动力,同时控制整车调整各系统进入上下滩动力模式对应工作状态。否者不允许同时接通水上陆上动力。

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。

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