车辆及该车辆的控制方法与流程

1.本发明涉及车辆技术领域，具体提供一种车辆及该车辆的控制方法。


背景技术：

2.车辆的部件和功能的可靠性是行业的一个至关重要的主题，为提高车辆的可靠性，利用监控设备对部件或者功能的状态进行实时监控，快速识别并替换潜在失效件，来提升系统或者功能的可靠性是车辆领域的重要手段之一。电驱动系统是保证电动汽车工作的核心部件，电驱动系统驱动电动汽车行进，电驱动系统是机械部件和电气部件两部分组成的，而电驱动系统可靠性是由其各部件的稳定性所决定的。
3.现有技术在使用振动传感器对电驱动系统中的机械部件健康度分析时，一个必要条件是电驱动系统需要处于运转的状态，但是采集振动信息时，车辆也会处于运动状态，车辆在行驶运动时，除了电驱动系统发出的振动信号以外，车上的其它系统(比如转向、悬架等)因处于工作状态，也会出发振动信号，并且汽车行驶过程会产生风噪、路噪和胎噪，也会间接的产生振动信号，这些信号会严重干扰振动传感器去采集电驱动系统的有效振动信号。
4.相应地，本领域需要一种新的车辆来解决现有车辆在对电驱动系统进行健康度诊断时受到其他振动信号影响严重的问题。


技术实现要素：

5.本发明旨在解决上述技术问题，即，解决现有车辆在对电驱动系统进行健康度诊断时受到其他振动信号影响严重的问题。
6.在第一方面，本发明提供一种车辆，所述车辆包括电驱动系统和车轮传动轴，所述电驱动系统设置有用于向所述车轮传动轴输出动力的齿轮箱，所述齿轮箱的输出轴与所述车轮传动轴之间设置有耦合装置。
7.在上述车辆的优选技术方案中，所述耦合装置为摩擦片式离合器或狗齿式离合器。
8.本发明还提供了一种车辆的控制方法，所述车辆为上述技术方案中任一项所述的车辆；所述车辆的控制方法包括：
9.控制所述车辆进入诊断状态；
10.在所述车辆进入所述诊断状态之后，控制所述耦合装置断开；
11.控制所述电驱动系统进行工作；
12.获取所述电驱动系统的振动值；
13.根据所述振动值判断所述电驱动系统的健康状况。
14.在上述车辆的控制方法的优选技术方案中，“控制所述电驱动系统进行工作”的步骤进一步包括：
15.控制所述电驱动系统以预设速度进行工作。
16.在上述车辆的控制方法的优选技术方案中，“控制所述车辆进入诊断状态”的步骤进一步包括：
17.获取所述车辆上一次诊断的时间；
18.当与上一次诊断的时间间隔≥第一预设时间时，控制所述车辆进入诊断状态。
19.在上述车辆的控制方法的优选技术方案中，“当与上一次诊断的时间间隔≥第一预设时间时，控制所述车辆进入诊断状态”的步骤进一步包括：
20.当与上一次诊断的时间间隔≥第一预设时间时，判断所述车辆是否处于停运状态；
21.当所述车辆处于停运状态时控制所述车辆进入诊断状态。
22.在上述车辆的控制方法的优选技术方案中，“控制所述电驱动系统进行工作”的步骤之后，所述控制方法还包括：
23.判断所述车轮传动轴是否转动；
24.当所述车轮传动轴转动时，控制所述电驱动系统关闭。
25.在上述车辆的控制方法的优选技术方案中，“根据所述振动值判断所述电驱动系统的健康状况”的步骤之后，所述控制方法还包括：
26.控制所述耦合装置接合；控制所述车辆结束所述诊断状态。
27.在上述车辆的控制方法的优选技术方案中，“根据所述振动值判断所述电驱动系统的健康状况”的步骤进一步包括：
28.将获得的所述振动值与预设的健康振动值进行时域信号分析或者频域信号分析；
29.获得所述电驱动系统的健康状况；
30.或者，将获得的所述振动值代入预设的振动值健康度数据模型中进行比对分析；
31.获得所述电驱动系统的健康状况。
32.在上述车辆的控制方法的优选技术方案中，“判断所述车轮传动轴是否转动”的步骤之后，所述控制方法还包括：
33.当所述车轮传动轴没有转动时，获取所述电驱动系统的振动值。
34.本领域技术人员能够理解的是，本发明的车辆包电驱动系统和车轮传动轴，电驱动系统设置有用于向车轮传动轴输出动力的齿轮箱，在齿轮箱的输出轴与车轮传动轴之间设置有耦合装置。
35.在采用上述技术方案的情况下，本发明的车辆通过在电驱动系统的齿轮箱的输出轴和车轮传动轴之间设置耦合装置，从而在车辆处于停运状态时，通过断开耦合装置，在车轮不转动的情况下单独对电驱动系统进行诊断。具体而言，通过耦合装置以使电驱动系统的输出轴和车轮传动轴解耦，可以实现电驱转动和车轮转动即车辆行驶之间的解耦，在车辆不行驶的情况下电驱转动，再通过振动传感器获得电驱动系统内部件的振动值，以此来判断电驱动系统的健康状态，可以有效规避掉胎噪、路噪以及其它部件的噪音的影响，为振动传感器获得高信噪比的信号提供了条件，使得测得的电驱动系统的振动值更准确，检测结果更准确。
36.此外，车辆在行驶运动时，车载的控制器、处理器以及各通讯线路都处于高负载的工作状态，在使用振动传感器采集的数据进行数据分析，分析算法的有效性依赖于数据的质量、数量和算法的先进性。因此，在使用监控系统时，会对控制器的算力和通讯线路的带
宽都有需求。本专利中利用车辆在停运(例如，夜晚停车)的时机，通过电驱动系统的单独工作进行诊断，诊断时利用车辆未行驶的状态进行，控制器算力和通讯带宽都处于闲置状态，因此，可以充分使用振动传感器进行高频率高精度的数据采集，并可部署先进复杂算法进行诊断。因此，基于断开机构的主动式诊断系统可以实现对信号通讯和处理的硬件设备时分复用，同时降低干扰影响，合理使用最大传递路径，提高信号的质量，一方面可以降低振动传感器的性能指标要求，另一方面可以提高诊断的效用。
附图说明
37.下面结合附图来描述本发明的优选实施方式，附图中：
38.图1是本发明的车辆的电驱动系统与车轮传动轴的连接示意图；
39.图2本发明的车辆的控制方法的主要步骤流程图；
40.图3是本发明的车辆的控制方法的一种实施方式的步骤流程图；
41.图4是本发明的车辆的控制方法的另一种实施方式的步骤流程图。
42.附图标记列表：
43.1、电驱动系统；11、电机；12、齿轮箱；121、差速器；122、输入齿轮；123、输出齿轮；2、车轮传动轴；3、耦合装置；4、车轮。
具体实施方式
44.下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。本领域技术人员可以根据需要对其作出调整，以便适应具体的应用场合。例如，尽管本技术是结合电动汽车进行描述的，但这并不是限制性的，本发明的车辆可以是电动三轮车、电动自行车等，或者也可以是油电混合动力车辆。
45.需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应作广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
46.如图1所示，为解决现有车辆在对电驱动系统进行健康度诊断时受到其他振动信号影响严重的问题，本发明的车辆包括电驱动系统1和车轮传动轴2，车轮传动轴2的两端连接有车辆的车轮4；电驱动系统1具体包括电机11和齿轮箱12，电机11的输出轴和齿轮箱12的输入齿轮122连接，齿轮箱12的输出齿轮123连接差速器121，齿轮箱12的输出轴(图中未示出)设置在差速器121上，用于将动力输出到车轮传动轴2上，在齿轮箱12的输出轴与车轮传动轴2之间设置有耦合装置3，以使齿轮箱12与车轮传动轴2通过耦合装置3耦合或者解耦。图1中为耦合装置3耦合状态下的示意图，解耦状态未示出，但是不影响本领域技术人员理解。优选地，耦合装置3为摩擦片式离合器或狗齿式离合器，也可以是步进电机狗齿离合器或者电磁开关狗齿离合器等等，因此不对耦合装置3的类型进行任何的限制，只要耦合装置3能够实现电驱动系统1和车轮传动轴2之间的耦合和解耦即可，本领域技术人员可根据需要自行设定。
47.上述设置方式的优点在于：本发明的车辆通过在电驱动系统1的齿轮箱12的输出
轴和车轮传动轴2之间设置耦合装置3，从而在车辆处于停运状态时，通过断开耦合装置3，在车轮4不转动的情况下对电驱动系统1进行诊断。具体而言，通过耦合装置3以使电驱动系统1和车轮传动轴2解耦，可以实现电驱转动和车轮4转动即车辆行驶之间的解耦，在车辆不行驶的情况下电驱转动，再通过振动传感器获得电驱动系统1的振动值，以此来判断电驱动系统1的健康状态，可以有效规避掉胎噪、路噪以及其它部件的噪音的影响，为振动传感器获得高信噪比的信号提供了条件，使得测得的电驱动系统1的振动值更准确，检测结果更准确。
48.此外，车辆在行驶运动时，车载的控制器、处理器以及各通讯线路都处于高负载的工作状态，在使用振动传感器采集的数据进行数据分析，分析算法的有效性依赖于数据的质量、数量和算法的先进性。因此，在使用监控系统时，会对控制器的算力和通讯线路的带宽都有需求。本专利中利用车辆在停运(例如，夜晚停车)的时机，通过电驱动系统1的单独工作进行诊断，诊断时利用车辆未行驶的状态进行，控制器算力和通讯带宽都处于闲置状态，因此，可以充分使用振动传感器进行高频率、高精度的数据采集，并可部署先进复杂算法进行诊断。因此，基于断开机构的主动式诊断系统可以实现对信号通讯和处理的硬件设备时分复用，同时降低干扰影响，合理使用最大传递路径，提高信号的质量，一方面可以降低振动传感器的性能指标要求，另一方面可以提高诊断的效用。
49.如本节第一段所述，上述实施方式仅仅用来阐述本发明的原理，并非旨在与限制本发明的保护范围，在不偏离本发明原理的条件下，本领域技术人员能够对上述结构进行调整，以便本发明能够应用于更加具体的应用场景。
50.此外，本发明还提供了一种车辆的控制方法，该车辆具有上述任一实施方式中所述的车辆。参照图1，具体而言，车辆包括电驱动系统1和车轮传动轴2，电驱动系统1设置有用于向车轮传动轴2输出动力的齿轮箱12，在齿轮箱12的输出轴与车轮传动轴2之间设置有耦合装置3；
51.参照图2，车辆的控制方法包括：
52.步骤s01：控制车辆进入诊断状态；
53.步骤s011：车辆进入诊断状态后，控制耦合装置断开；
54.步骤s012：控制电驱动系统进行工作；
55.步骤s013：获取电驱动系统的振动值；
56.步骤s014：根据振动值判断电驱动系统的健康状况。
57.修改原有的电驱控制器软件，加入主动诊断这个状态机，首先车辆进入诊断状态，诊断状态包括车辆处于静止状态、车辆的空调、音响等产生干扰振动信号的设备处于关闭状态且控制其不能够开启等等，以使车辆处于部件健康诊断之前的有利条件之下，但是并不对诊断状态进行任何的限制，诊断状态还可以包括其他有利于电驱动系统1健康诊断的状态。进一步地，在车辆进入诊断状态后控制耦合装置3断开，以使电驱转动和车轮4转动即车辆行驶之间的解耦，然后控制电驱动系统1工作，齿轮箱12的输出轴转动时车轮传动轴2不随之转动，通过在车辆上设置振动传感器、通讯接口和线缆，以及开发和部署响应的诊断算法进入相关的控制器，通过振动传感器获取电驱动系统1机械部件的振动值，机械部件的健康劣化或者失效会体现于产生异常的振动，最后通过部署的算法通过振动值对机械部件的健康状况进行分析或者判断进而得到电驱动系统1的健康状况。需要说明的是，振动传感
器可以设置在电驱动系统1的任意一个待检测部件上，例如，电驱动系统1的各个旋转机械部件等易失效部件。
58.在一种可能的实施方式中，步骤s012进一步包括：
59.控制电驱动系统以预设速度进行工作。
60.电驱动系统1的转速是根据车辆的行驶情况决定的，机械振动失效频率是和机械结构设计和参数相关，从振动激发点到振动传感器之间的传递效率是和传递途径中的传递函数相关，其中，根据模态的不同，有几个频段传递效率比较高，通过主动控制电驱动系统1的转速使得失效特征频率同最大传递效率频率吻合，进一步增强振动信号的能量。
61.进一步地，参照图3，步骤s01进一步包括：
62.步骤s0151：获取车辆上一次诊断的时间；
63.步骤s0152：当与上一次诊断的时间间隔≥第一预设时间时，判断车辆是否处于停运状态；
64.步骤s0153：当车辆处于停运状态时控制车辆进入诊断状态；
65.步骤s0154：当车辆不处于停运状态时控制车辆不进入诊断状态。
66.获取车辆上一次诊断的时间，当与上一次诊断的时间间隔大于第一预设时间时，例如，第一预设时间为七天，表示车辆长时间没有对电驱动系统1进行检测，需要对电驱动系统1的健康状况进行检测，然后判断车辆是否处于停止运行的状态，例如，可通过传感器检测车轮4是否转动进行判断，如果车辆处于停止运行的状态控制车辆进入诊断状态，从而防止车辆还在运行当中时进入诊断状态造成车辆失速引起交通事故。
67.或者，在一种可替换的实施方式中，步骤s01进一步包括：
68.判断车辆是否处于停运状态；
69.当车辆处于停运状态时控制车辆进入诊断状态。
70.在车辆进入诊断状态之前直接对车辆的状态进行检测，当车辆处于运行状态时不允许进入诊断状态，当车辆处于停运状态时可控制车辆进入诊断状态。
71.再或者，在另一种可替换的实施方式中，步骤s01进一步包括：
72.获取车辆上一次诊断的时间；
73.当与上一次诊断的时间间隔≥第一预设时间时，控制车辆进入诊断状态。
74.获取车辆上一次诊断的时间，如果车辆与上一次诊断的时间的时间间隔过长的话，控制车辆进入诊断状态，可以是在车辆已经停车的情况下获取车辆上一次的诊断时间，不再对车辆的行进状态进行检测。
75.需要说明的是，车辆的运行状态是车辆运动时的状态，停运状态是车辆运行停止后的状态，上述实施方式中，停运状态区别于诊断状态，主要在于在车辆处于停运状态或者运行状态时都不能控制耦合装置的接合和断开，只有在车辆处于诊断状态时才可以控制耦合装置的接合和断开，保证车辆的安全。但是这并不是限制性的，诊断状态也可以就是车辆的停运状态，以使车辆在停运状态时就可以进行电驱动系统的健康检测。
76.参照图4，在另一种可能的实施方式中，步骤s012的步骤之后，控制方法还包括：
77.步骤s0161：判断车轮传动轴是否转动；
78.步骤s0162：当车轮传动轴转动时，控制电驱动系统关闭；
79.步骤s0163：当车轮传动轴没有转动时，获取电驱动系统的振动值；
80.步骤s0141：将获得的振动值代入预设的振动值健康度数据模型中；
81.步骤s0142：当电驱动系统的健康度不佳时，进行报警；
82.步骤s017：控制耦合装置接合；控制车辆结束诊断状态。
83.在控制电驱动系统1工作时齿轮箱12的输出轴转动，首先判断车轮4是否随齿轮箱12的输出轴转动，可通过传感器检测车轮传动轴2是否转动，来测试耦合装置3是否失效，是否能够将电驱动系统1和车轮传动轴2之间的动力传递断开，当耦合装置3失效时，电驱动系统1工作时车轮传动轴2会随着一同转动，当车轮传动轴2转动时控制电驱动系统1关闭，不再进行电驱动系统1的健康诊断，可对耦合装置3进行维修或者更换。进一步地，当车轮传动轴2没有转动时，表示耦合装置3没有失效，继续获取电驱动系统1的机械部件的振动值。
84.将获得的振动值代入控制器中预设的振动值的数据模型中进行比对分析，其中，振动值健康度数据模型中预设了多个振动值以及与该振动值相对应的部件的健康度，当代入测得的振动值后可得到电驱动系统1内相应部件的健康度，当显示电驱动系统1的部件健康度不佳时，需要进一步的检测或者维修，通过报警来警示用户。振动值健康度数据模型可以使用数据驱动的方式，训练机器学习的模式建立，然后对代入的振动值进行解析和分类，从而判断电驱动系统1是否有故障。最后电驱动系统1的诊断完成之后结束诊断状态，控制耦合装置3重新接合，以使车轮传动轴2能够随电驱动系统1的齿轮箱12进行转动，从而使车辆能够在电驱动系统1的驱动下正常行进。
85.在一种可替换的实施方式中，步骤s0141还可以替换成将获得的振动值与预设的健康振动值进行时域信号分析。具体而言，将获得的振动信号同部件健康状态时的振动信号进行时域信号分析，例如，鞘度、偏度、峰值等，进而获得诊断结果。或者，步骤s0141还可以替换成将获得的振动值与预设的健康振动值进行频域信号分析。具体来说，通过观察获取的振动信号在频谱中出现的异常频率，例如，fft(快速傅立叶变换)、谱峭度等，进而获得电驱动系统1的健康状况。
86.综上所述，通过在电驱动系统1的齿轮箱12的输出轴和车轮传动轴2之间设置耦合装置3，从而能够实现电驱动系统1和车轮传动轴2之间的耦合或者解耦，进而在通过振动传感器对电驱动系统1的部件进行健康度诊断时，有效规避掉胎噪、路噪以及其它部件的噪音的影响，为振动传感器获得高信噪比的信号提供了条件，使得测得的电驱动系统1的振动值更准确，检测结果更准确。进一步地，在车辆对电驱动系统1的健康度进行诊断的控制方法中，控制车辆进入诊断状态，即控制耦合装置3断开，以使电驱动系统1的齿轮箱12和车轮传动轴2之间的动力传递断开，控制电驱动系统1进行工作，此时电驱动系统1单独转动，车轮传动轴2不随齿轮箱12进行转动，然后通过振动传感器获取电驱动系统1中的部件的振动值，获得的振动值代入控制器中预设的振动值健康度数据模型中进行比对分析，如果电驱动系统1内的部件健康度不佳，对用户进行报警警示。进一步地，为了能够保证车辆的安全性以及电驱动系统1诊断的周期性，当车辆长时间没有对车辆进行诊断时控制车辆对电驱动系统1进行诊断。此外，在耦合装置3断开并且电驱动系统1工作之后，对耦合装置3进行自检，具体而言，判断车轮传动轴2是否随着电驱动系统1进行转动，当车轮传动轴2随齿轮箱12进行转动时说明耦合装置3失效，进而提高了车辆诊断的安全性。
87.至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本
发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。