一种水陆两栖车辆水上控制系统及其控制方法与流程

本发明属于水陆两栖车辆，更具体地说，是涉及一种水陆两栖车辆水上控制系统，本发明还设涉及一种水陆两栖车辆水上控制方法。

背景技术：

1、两栖车辆在水上行驶时，通常依赖专用喷水推进器或螺旋桨提供主要动力，车轮多处于自由随转状态，不仅无法产生有效辅助驱动力，还会增加水阻、干扰航向稳定性，影响水上行驶性能。现有技术中，部分两栖车辆尝试利用车轮辅助推进，但多采用整车车轮同步驱动模式，缺乏针对不同驱动桥车型的分步化、差异化控制策略，存在水上转向半径大、转向响应慢、无法实现横向微移等问题，操控灵活性不足，难以适配狭窄水域、靠岸停靠等复杂水上场景。同时，现有车轮辅助推进技术多需对车轮结构进行改装（如增设桨叶），改装成本高、通用性差，无法适配现有多数两栖车辆的制动、驱动系统。

2、因此，现有技术存在的问题是：两栖车辆仅能针对陆地行驶场景，利用差速器实现陆地转向，水中行驶时车轮处于自由随转状态，无水上车轮驱动、单侧制动的控制逻辑，无法实现水上转向与横移。轮辐设置可展开叶片，通过叶片展开/收起产生推力，核心为车轮结构创新，控制逻辑围绕叶片展开状态调节，需对车轮进行大幅改装。

3、现有技术中有名称为“采用双喷水推进器的水陆两栖车辆动力驱动系统及方法”、公开（公告）号为“114771172a”的技术，该技术包括：利用多功能传动箱进行车辆水上驱动和陆上驱动的分流，所述多功能传动箱将发动机的输出分为三路，其中两路为水上行驶分路，用于双驱动喷水推进器进行车辆的水上驱动，第三路输出为陆上行驶分路，采用串联式混合动力系统，直接连接发电机，用于为动力电池组供电，带动驱动电机进行车辆的路上驱动。本发明利用多功能传动箱将发动机的功能两用化，既能够充电又能够直接驱动喷水推进器，保证了车辆的行驶经济性和水上行驶稳定性。然而，该技术没有涉及本技术的技术问题和技术方案。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术的不足，提供一种能够实现陆路用的车轮在水陆实现辅助推进，解决水上转向半径大、转向响应慢、无法实现横向微移、操控灵活性不足，难以适配狭窄水域、靠岸停靠等复杂水上场景等问题的水陆两栖车辆水上控制方法。

2、要解决以上所述的技术问题，本发明采取的技术方案为：

3、本发明为一种水陆两栖车辆水上控制方法，所述的水陆两栖车辆水上控制方法包括水上转向控制方法和水上横移控制方法：

4、水上转向控制方法的步骤为：

5、s1.控制水上推进装置开启，水上推进装置提供驱动力；

6、s2.左转向：锁止机构对车辆左前轮施加制动力，实现左前轮锁止或慢速转动，同时动力传动机构驱动车辆右前轮高速转动划水，配合车辆陆上转向机构的转向动作，车辆快速实现左转向，缩小水上转弯直径；

7、s3.右转向：锁止机构对车辆右前轮施加制动力，实现左前轮锁止或慢速转动，同时动力传动机构驱动车辆前部左前轮高速转动划水，配合车辆陆上转向机构的转向动作，车辆快速实现右转向，缩小水上转弯直径；

8、水上横移控制方法的步骤为：

9、s1.控制水上推进装置关闭，水上推进装置停止提供驱动力；

10、s2.左侧横移：锁止机构对车辆全部右侧车轮施加制动力，锁止右侧车轮，同时动力传动机构驱动全部左侧车轮高速旋转划水，车辆实现向左侧横向移动；

11、s3.右侧横移：锁止机构对车辆全部左侧车轮施加制动力，锁止左侧车轮，同时动力传动机构驱动全部右侧车轮高速旋转划水，车辆平稳向右侧横向移动。

12、所述的动力传动机构为机械传动控制结构时，动力传动机构包括传动轴、差速器，主动锥齿轮连接传动轴，从动锥齿轮连接差速器壳体，差速器壳体内设置行星齿轮、行星齿轮轴，半轴齿轮连接行星齿轮，左半轴固定连接一个半轴齿轮，右半轴固定连接另一个半轴齿轮，左半轴位置设置一个锁止机构，右半轴位置设置一个锁止机构。

13、所述的锁止机构包括液压缸、制动钳，液压缸固定连接在车辆支架上，液压缸的伸缩杆固定连接制动钳，左半轴位置的锁止机构的制动钳靠近左半轴，右半轴位置的锁止机构的制动钳靠近右半轴。

14、所述的动力传动机构为电机驱动控制结构时，车辆每个左侧车轮分别设置驱动电机，车辆每个右侧车轮分别设置驱动电机，整车电机控制器vcu中增设水上分步控制模块，通过水上分步控制模块对单侧车轮的驱动电机施加反向电制动力矩，实现电制动，锁止单侧车轮，防止其在水中自由跟转；同时，提升未被制动的对侧车轮的驱动电机的输出扭矩，使对侧车轮高速旋转划水。

15、所述的水陆两栖车辆4×2、4×4、6×2、6×6、8×8多种车型；水陆两栖车辆为4×2时，车辆前桥设置差速器，车辆前桥的左半轴位置设置一个锁止机构，右半轴位置设置一个锁止机构；水陆两栖车辆为4×4时，车辆前桥和后桥分别设置差速器，车辆前桥和后桥的左半轴位置分别设置一个锁止机构，右半轴位置分别设置一个锁止机构；水陆两栖车辆为6×2时，车辆前桥设置差速器，车辆前桥的左半轴位置设置一个锁止机构，右半轴位置设置一个锁止机构；水陆两栖车辆为6×6时，车辆第一桥、第二桥、第三桥分别设置差速器，车辆第一桥、第二桥、第三桥的左半轴位置分别设置一个锁止机构，右半轴位置分别设置一个锁止机构；水陆两栖车辆为8×8时，车辆第一桥、第二桥、第三桥、第四桥分别设置差速器，车辆第一桥、第二桥、第三桥、第四桥的左半轴位置分别设置一个锁止机构，右半轴位置分别设置一个锁止机构。

16、所述的水陆两栖车辆为4×2时，转向控制：制动左前轮，锁止左前轮，驱动右前轮高速旋转划水，配合陆上转向机构，实现左转向；制动右前轮，锁止右前轮，驱动左前轮高速旋转划水，配合陆上转向机构，实现右转向；横移控制：关闭水上推进装置，制动左前轮，锁止左前轮，驱动右前轮旋转，右前轮高速旋转划水，实现右侧横移；制动右前轮，锁止右前轮，驱动左前轮，左前轮高速旋转划水，实现左侧横移。

17、所述的水陆两栖车辆为4×4两栖车辆时，转向控制：锁止机构对左前轮、右后轮施加制动力，左前轮、右后轮锁止，动力传递机构将动力传递至右前轮、左后轮，右前轮、左后轮高速旋转划水，配合转向机构实现左转向；锁止机构对右前轮、左后轮施加制动力，右前轮、左后轮锁止，动力传递机构将动力传递至左前轮、右后轮，左前轮、右后轮高速旋转划水，配合转向机构实现右转向；锁止机构对左前轮、左后轮施加制动力，左前轮、左后轮锁止，动力传统机构驱动右前轮、右后轮高速旋转划水，实现车辆左侧横移；锁止机构对右前轮、右后轮施加制动力，右前轮、右后轮锁止，动力传统机构驱动左前轮、左后轮高速旋转划水，实现车辆右侧横移。

18、所述的水陆两栖车辆为6×4两栖车辆时，转向控制：锁止机构对左前轮、右中轮施加制动力，左前轮、右中轮锁止，动力传递机构将动力传递至右前轮、左中轮，右前轮、左中轮高速旋转划水，配合转向机构实现左转向；锁止机构对右前轮、左中轮施加制动力，右前轮、左中轮锁止，动力传递机构将动力传递至左前轮、右中轮，左前轮、右中轮高速旋转划水，配合转向机构实现右转向；锁止机构对左前轮、左中轮施加制动力，左前轮、左中轮锁止，动力传统机构驱动右前轮、右中轮高速旋转划水，实现车辆右侧横移；锁止机构对右前轮、右中轮施加制动力，右前轮、右中轮锁止，动力传统机构驱动左前轮、左中轮高速旋转划水，实现车辆左侧横移。

19、所述的水陆两栖车辆为6×6两栖车辆时，转向控制：锁止机构对左前轮、右中轮、右后轮施加制动力，左前轮、右中轮、右后轮锁止，动力传递机构驱动右前轮、左中轮、左后轮高速旋转划水，配合转向机构实现左转向；锁止机构对右前轮、左中轮、左后轮施加制动力，右前轮、左中轮、左后轮锁止，动力传递机构驱动左前轮、右中轮、右后轮高速旋转划水，配合转向机构实现右转向；锁止机构对左前轮、左中轮、左后轮施加制动力，左前轮、左中轮、左后轮锁止，动力传统机构驱动右前轮、右中轮、右后轮高速旋转划水，实现车辆右侧横移；锁止机构对右前轮、右中轮、右后轮施加制动力，右前轮、右中轮、右后轮锁止，动力传统机构驱动左前轮、左中轮、左后轮高速旋转划水，实现车辆左侧横移。

20、本发明还涉及一种水陆两栖车辆水上控制系统，包括多个车轮和水上推进装置，动力传动机构为机械传动控制结构时，动力传动机构包括传动轴、差速器，主动锥齿轮连接传动轴，从动锥齿轮连接差速器壳体，差速器壳体内设置行星齿轮、行星齿轮轴，半轴齿轮连接行星齿轮，左半轴固定连接一个半轴齿轮，右半轴固定连接另一个半轴齿轮，左半轴位置设置一个锁止机构，右半轴位置设置一个锁止机构；所述的锁止机构包括液压缸、制动钳，液压缸固定连接在车辆支架上，液压缸的伸缩杆固定连接制动钳，左半轴位置的锁止机构的制动钳靠近左半轴，右半轴位置的锁止机构的制动钳靠近右半轴；所述的动力传动机构为电机驱动控制结构时，车辆每个左侧车轮分别设置驱动电机，车辆每个右侧车轮分别设置驱动电机，整车电机控制器vcu中增设水上分步控制模块。

21、采用本发明的技术方案，工作原理及有益效果如下所述：

22、本发明所述的水陆两栖车辆水上控制系统及控制方法，可以实现车轮的部分旋转和部分制动，从而两栖车辆在水陆行驶时，不仅通过水上推进装置（水上推进器、水推装置）提供水上行驶动力，而且可以利用车轮，在直线高前进时，可以驱动车轮都同步转动，这样，车轮不仅不会因为处于自由随转状态，增加水阻、干扰航向稳定性，影响水上行驶性能的问题，而且有效提供辅助驱动力，提高两栖车辆动力。更重要的是，可以通过控制车轮部分旋转和部分制动，在两栖车辆在水上转向时，可以有效提供辅助动力，不仅能缩小转弯直径，还能实现横向移动，控制功能更全面，操控灵活性更优，控制逻辑与现有技术存在本质区别。在两栖车辆需要在水上行驶过程中实现横向移动（如靠岸停靠、规避障碍物）时，可以停止水上推进装置，而仅仅通过控制车轮的部分旋转和部分制动，就可以灵活可靠实现左侧横移和右侧横移。本发明的方法，突破传统技术偏见，将陆地差速制动原理创新应用于水上行驶场景，首次实现部分制动+部分驱动的水上分步控制，实现灵活转向，通过单侧制动+对侧驱动的水上分步控制，灵活实现横移，填补了两栖车辆水中车轮主动控制的空白，具备显著的技术改进。本发明的改进核心在于控制方法的创新，无需大幅度改装车轮，仅优化现有制动、驱动系统的控制逻辑，加上局部结构适配，就能够应用于现有的多数两栖车辆，与现有技术的创新方向完全不同。