一种面向多轴重载商用车的驱制动控制权迁移方法和系统

本发明涉及车辆控制领域，具体涉及一种面向多轴重载商用车的驱制动控制权迁移方法和系统。

背景技术：

1、随着新能源重载商用车、矿用自卸车、港口牵引车、多轴载货车及特种运输车辆快速发展，多轴车辆逐渐配置电驱桥、轮边电机、电子制动系统（electronic brakingsystem，ebs）、防抱死制动系统（anti-lock braking system，abs）、电子稳定控制系统（electronic stability control，esc）、电池管理系统（battery management system，bms）以及空气悬架等智能底盘执行与感知单元。相比乘用车或普通两轴商用车，多轴重载商用车具有轴数多、载荷大、质心高、轴荷变化剧烈、偏载工况频繁、轮胎数量多、制动热负荷高、长下坡制动需求强等特点，其驱动、制动和能量回收控制问题更加复杂。

2、现有多轴商用车驱制动控制方案大多采用固定比例分配、轴荷比例分配或基于单一附着约束的制动力分配方法。此类方法通常根据车辆静态轴荷、制动强度或法规曲线确定各轴制动力份额，未能充分考虑车辆在实际行驶过程中由加速、制动、转弯、坡道、偏载和货物晃动引起的动态轴荷迁移。当车辆处于重载下坡、弯道制动、湿滑路面或偏载运输工况时，各车轴和各车轮的垂向载荷、附着裕度和可用制动力存在显著差异，若仍采用固定或近似固定比例分配，容易导致部分车轮提前进入附着饱和，出现轮胎滑移、制动距离增加、横摆稳定性下降等安全风险。

3、进一步地，现有新能源商用车再生制动控制方案通常重点关注回收能量最大化，将电机回收制动力优先分配至可回收车轴，再由摩擦制动补足剩余制动力。然而，在多轴重载商用车中，回收制动能力不仅受电机峰值转矩限制，还同时受电机温度、电池充电功率、电池荷电状态、电池温度、车轮附着裕度和车轴动态载荷影响。若在电池充电接收能力不足、电机温度过高或低附着工况下仍强制提高回收制动比例，容易造成电机过热降额、回收制动突降、轮胎附着利用率过高以及制动踏感和整车减速度波动，影响车辆制动安全性和驾驶一致性。

4、此外，多轴重载商用车摩擦制动器在长下坡、满载连续制动、矿区重载循环运输等工况下容易产生热衰退。传统制动力分配方法通常只在制动器温度超过阈值后进行简单报警或降级，缺少在制动过程中根据各轴制动器热裕度动态迁移摩擦制动任务的能力。当某一车轴制动器温度持续升高时，若系统不能主动降低该轴摩擦制动份额，并将制动任务转移至热裕度更高、附着裕度更大的其他车轴，将导致制动器热衰退加剧，严重时可能引起制动效能下降甚至制动失效。

5、与此同时，多轴重载商用车轮胎数量多、单胎承载大、轮胎成本高，轮胎磨损与热负荷直接影响车辆运营经济性和行驶安全性。现有驱制动分配和能量管理方案大多将轮胎仅作为附着约束对象，主要关注轮胎是否超过滑移极限，而很少将轮胎磨损程度、胎纹剩余深度、单轴轮胎磨损差异和轮胎热负荷作为控制分配依据。长期运行中，若某些车轴持续承担较高驱动力或制动力，将导致轮胎磨损不均、轮胎温度升高和爆胎风险增加，影响车辆全生命周期运营成本。

6、综上所述，现有驱制动控制权迁移技术存在复杂工况下车轮安全风险高、车辆制动安全性弱、制动器制动效能差和车辆全生命周期运营成本高的问题。

技术实现思路

1、本发明缓解了现有驱制动控制权迁移技术存在复杂工况下车轮安全风险高、车辆制动安全性弱、制动器制动效能差和车辆全生命周期运营成本高的问题。

2、本发明提供如下方案：

3、方案一、一种面向多轴重载商用车的驱制动控制权迁移方法，所述方法包括以下步骤，

4、步骤s1，采集车辆信息；

5、步骤s2，基于所述车辆信息，获得车轮实时垂向载荷；

6、步骤s3，基于所述车辆信息，获得最大纵向力绝对值和车辆裕度；

7、步骤s4，基于所述车轮实时垂向载荷和所述车辆裕度，获得综合承载能力指数；

8、步骤s5，基于所述综合承载能力指数和所述车辆裕度，获得迁移权重；

9、步骤s6，基于所述车辆信息、所述最大纵向力绝对值和所述车辆裕度，获得驱制动力边界；基于所述车辆信息，获得纵向需求力和目标稳定性修正横摆力矩；

10、步骤s7，基于所述驱制动力边界，获得约束条件；

11、基于所述迁移权重、所述纵向需求力和所述目标稳定性修正横摆力矩，获得目标函数；

12、根据所述目标函数和所述约束条件，获得优化后的驱动力、回收制动力和摩擦制动力；

13、步骤s8，判断所述车辆裕度是否满足阈值要求，若满足，则完成驱制动控制权迁移；否则，对所述综合承载能力指数进行更新，执行步骤s5至步骤s7。

14、进一步地，在本发明的一个实施例中，所述步骤s2中，所述车轮实时垂向载荷的获得公式为：

15、，

16、其中，为最小垂向载荷保护阈值，下角标表示第个车轴，下角标表示侧车轮，为静态垂向载荷估计值，为纵向载荷转移量，为横向载荷转移量。

17、进一步地，在本发明的一个实施例中，所述步骤s3中，所述车辆裕度包括车轮剩余附着裕度、驱动电机热裕度、摩擦制动器热裕度和轮胎磨损健康裕度。

18、进一步地，在本发明的一个实施例中，所述车轮剩余附着裕度的获得公式为：

19、],

20、其中，]表示饱和函数，为轮胎附着利用率。

21、进一步地，在本发明的一个实施例中，所述摩擦制动器热裕度的获得公式为：

22、，

23、其中，为摩擦制动器热衰退保护温度，为摩擦制动器安全温度阈值，为摩擦制动器温度。

24、进一步地，在本发明的一个实施例中，所述轮胎磨损健康裕度的获得公式为：

25、,

26、其中，为轮胎磨损风险指标。

27、进一步地，在本发明的一个实施例中，所述轮胎磨损风险指标的获得公式为：

28、，

29、其中，为新轮胎胎纹深度，为轮胎允许最小胎纹深度，为轮胎剩余胎纹深度。

30、方案二、一种面向多轴重载商用车的驱制动控制权迁移系统，所述系统包括以下模块：

31、模块一，用于采集车辆信息；

32、模块二，用于基于所述车辆信息，获得车轮实时垂向载荷；

33、模块三，用于基于所述车辆信息，获得最大纵向力绝对值和车辆裕度；

34、模块四，用于基于所述车轮实时垂向载荷和所述车辆裕度，获得综合承载能力指数；

35、模块五，用于基于所述综合承载能力指数和所述车辆裕度，获得迁移权重；

36、模块六，用于基于所述车辆信息、所述最大纵向力绝对值和所述车辆裕度，获得驱制动力边界；基于所述车辆信息，获得纵向需求力和目标稳定性修正横摆力矩；

37、模块七，用于基于所述驱制动力边界，获得约束条件；

38、基于所述迁移权重、所述纵向需求力和所述目标稳定性修正横摆力矩，获得目标函数；

39、根据所述目标函数和所述约束条件，获得优化后的驱动力、回收制动力和摩擦制动力；

40、模块八，用于判断所述车辆裕度是否满足阈值要求，若满足，则完成驱制动控制权迁移；否则，对所述综合承载能力指数进行更新，执行模块五至模块七。

41、本发明所述的一种面向多轴重载商用车的驱制动控制权迁移方法和系统是实现轴荷-热衰退-磨损耦合感知驱制动控制权的迁移。有效缓解了现有驱制动控制权迁移技术存在复杂工况下车轮安全风险高、车辆制动安全性弱、制动器制动效能差和车辆全生命周期运营成本高的问题。

42、具体有益效果包括：

43、1、本发明所述的驱制动控制权迁移方法，通过构建轴级综合承载能力指数，融合动态轴荷、附着裕度、电机热裕度、制动器热裕度、轮胎磨损健康状态和电池功率能力，分别计算驱动、回收制动和摩擦制动控制权迁移权重，使状态良好的车轴承担更多控制任务，使低附着、过热、磨损严重或能力衰退的车轴自动降权，从而实现多轴重载商用车驱制动能量最优、稳定性增强、制动热衰退抑制和轮胎磨损均衡控制。

44、2、本发明所述的驱制动控制权迁移方法，在多轴重载商用车中统一感知动态轴荷、轮胎附着裕度、电机热裕度、摩擦制动器热裕度、轮胎磨损健康状态和动力电池充放电能力，根据不同车轴实时状态获得各轴可承担驱动、回收制动和摩擦制动任务的能力，在各轴之间实现驱动控制权、回收制动控制权和摩擦制动控制权的在线自主迁移，并在满足整车纵向需求和横摆稳定需求的同时兼顾能耗、制动热衰退和轮胎磨损。

45、3、本发明所述的驱制动控制权迁移方法，采用轴荷-热衰退-磨损耦合感知与驱制动控制权迁移协同控制架构，统一量化多轴重载商用车各车轴实时动态轴荷、轮胎附着裕度、电机热裕度、摩擦制动器热裕度、轮胎磨损健康状态和动力电池充放电能力，基于轴级综合承载能力指数分别计算驱动控制权、回收制动控制权和摩擦制动控制权迁移权重，将驱动力、回收制动力和摩擦制动力在多根车轴之间在线自主迁移，使高轴荷、高附着、低热负荷、低磨损风险的车轴承担更多控制任务，使低附着、过热、磨损严重或能力衰退的车轴自动降权或退出控制分配，从而在重载、偏载、长下坡、弯道制动和低附着等复杂工况下兼顾整车能耗、制动能量回收、横摆稳定性、制动热衰退抑制和轮胎磨损均衡。

46、本发明适用于多轴重载商用车的驱动、回收制动与摩擦制动协同控制。适用于车辆动力学控制、智能底盘多执行器协调控制、新能源商用车能量管理、制动热管理及轮胎磨损均衡控制技术应用领域。适用于多轴重载新能源商用车智能底盘控制领域。

47、本发明适用于三轴、四轴、五轴及更多车轴的重载商用车，包括多轴载货车、纯电重卡、混动重卡、矿用自卸车、港口牵引车、工程运输车、危化品运输车及多轴特种运输车辆。车辆可配置空气悬架、电子制动系统（electronic braking system，ebs）、防抱死制动系统（anti-lock braking system，abs）、电子稳定控制系统（electronic stabilitycontrol，esc）、电池管理系统（battery management system，bms）、电驱桥、轮边电机、集中式驱动电机或电液复合制动系统。