CN113104032A - 一种分布式驱动车辆主动避撞容错***及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种分布式驱动车辆主动避撞容错***及其工作方法，所述主动避撞容错***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***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***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。

Description

一种分布式驱动车辆主动避撞容错***及其工作方法

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***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***是道路交通安全的迫切需求。现有的车辆主动避撞***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***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***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***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***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***，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***和机械式线控制动***；所述主动前轮转向***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***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***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；

所述故障诊断模块，通过接收状态参数感知模块的轮毂电机的电流或电压信息，判断轮毂电机是否发生故障，并对故障进行分类；最后将轮毂电机故障类别信息传给路径跟踪容错控制模块；

所述驱动容错需求决策模块，通过接收状态参数感知模块的速度、侧向速度以及横摆角速度信息，并与预先设定的状态切换阈值进行对比，从而判断车辆的容错需求，并将容错需求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，通过接收状态参数感知模块的位置信息、速度信息、前轮转角信息和避撞决策规划模块规划出的五次多项式目标避撞路径信息，通过模型预测控制算法计算出车辆所需施加的理想前轮转角和总驱动力矩；所述路径跟踪容错控制模块根据轮毂电机故障类别信息和容错需求信息，将已发生故障的轮毂电机的驱动力矩完全置零，并按照一定的规则对剩余正常工作的轮毂电机进行力矩分配；所述路径跟踪容错控制模块为了防止所施加的驱动力矩过剩，根据状态参数感知模块传来的车辆速度和车轮转速，计算各个车轮的滑移率，并对分布式驱动车辆进行驱动防滑控制，最后将理想前轮转角信息和最终的驱动力矩信息作用于分布式驱动车辆。

进一步，所述环境感知模块通过布置于车辆内后视镜前方的前向摄像头感知障碍物信息；通过布置于车辆两侧后视镜和后大灯的4个广角360度摄像头感知车道线信息，并根据内嵌于广角360度摄像头的算法感知本车道和相邻车道的车道中心线信息；

进一步，所述状态参数感知模块通过安装于车辆质心处的基于卫星导航***和惯性导航***的组合导航模块来准确获取车辆自身的位置、姿态、速度、加速度、侧向速度和横摆角速度信息，通过安装于轮毂电机上的电流或电压传感器感知轮毂电机的电流或电压信息，通过其他车载传感器感知车轮转速和前轮转角信息。

进一步，所述轮毂电机故障类别分为四类：单轮毂电机故障、同侧双轮毂电机故障、异侧双轮毂电机故障和多轮毂电机故障。

进一步，所述驱动容错需求决策模块，容错需求信息决策流程为：若在容错***控制过程中，若车辆横摆角速度大于预先设定的横摆失稳临界阈值，则驱动容错需求决策模块输出为强稳定性需求，以迅速恢复车辆的稳定性；否则，若车辆速度小于预先设定的状态切换速度阈值且车辆侧向速度小于预先设定的状态切换侧向速度阈值，则驱动容错需求决策模块输出为动力性需求；否则，驱动容错需求决策模块输出为稳定性需求。

进一步，所述路径跟踪容错控制模块包括容错总体控制器、主动前轮转向控制器和动力总成控制器；所述容错总体控制器的输出端分别与所述主动前轮转向控制器的输入端和所述动力总成控制器的输入端相连；所述主动前轮转向控制器与所述分布式驱动车辆的主动前轮转向***相连，控制前轮转角跟踪容错总体控制器计算所得的理想前轮转角；所述动力总成控制器与所述分布式驱动车辆的四个轮毂电机相连，控制四个轮毂电机的驱动力矩跟踪容错总体控制器计算所得的最终的驱动力矩。

更进一步，所述容错总体控制器包括上层控制器、策略选择控制器、力矩分配控制器和驱动防滑控制器；

所述上层控制器，根据速度信息、位置信息、前轮转角信息和避撞决策规划模块规划出的五次多项式目标避撞路径信息，通过模型预测控制算法计算出车辆所需施加的理想前轮转角和总驱动力矩；

所述策略选择控制器，根据轮毂电机故障类别信息和容错需求信息，选择相应的容错控制策略；

所述力矩分配控制器，根据上层控制器计算出的总驱动力矩和策略选择控制器选择出的容错控制策略，按一定的规则对轮毂电机进行力矩分配；

所述驱动防滑控制器，根据状态参数感知模块传来的车辆速度和车轮转速，计算各个车轮的滑移率；若某个车轮的滑移率超过预先设定的最大滑移率阈值，则对该车轮相应的轮毂电机进行驱动防滑控制，以使该车轮滑移率小于预先设定的最大滑移率阈值；否则，不对该车轮相应的轮毂电机进行驱动防滑控制；

所述上层控制器和所述策略选择控制器并联，它们的输出端均与所述力矩分配控制器的输入端相连；所述力矩分配控制器输出端与驱动防滑控制器的输入端相连。

一种分布式驱动车辆主动避撞容错***的工作方法，包括以下步骤：

步骤1：环境感知模块和状态参数感知模块通过车载传感器感知所需的参数信息；

步骤2：避撞决策规划模块对避撞行为做出决策并规划出五次多项式目标避撞路径；

所述五次多项式目标避撞路径的计算公式如下：

式中，y为车辆横向位移，x为车辆纵向位移，v_x为避撞起始时的车辆速度，t_m为避撞决策规划模块计算出的总避撞时间，X_e为从避撞起始点到避撞终点车辆的纵向位移，Y_e为相邻车道中心线到本车道中心线的距离；

步骤3：故障诊断模块通过安装于轮毂电机上的电流或电压传感器检测轮毂电机故障信息，并对故障进行分类；

步骤4：驱动容错需求决策模块通过对比车辆的状态参数和预先设定的状态切换阈值，进而对容错需求信息进行决策；

步骤5：上层控制器根据根据速度信息、位置信息、前轮转角信息和避撞决策规划模块规划出的五次多项式目标避撞路径信息，通过模型预测控制算法计算出车辆所需施加的理想前轮转角δ和总驱动力矩ΔT，它们的单位分别为rad和N·m；

步骤6：力矩分配控制器根据轮毂电机故障类别信息和不同的容错需求信息，将已发生故障的轮毂电机的驱动力矩完全置零，并将总驱动力矩按照一定的规则分配给正常工作的轮毂电机；

步骤7：驱动防滑控制器计算各个车轮的滑移率，若某个车轮的滑移率超过预先设定的最大滑移率阈值，则对该车轮相应的轮毂电机进行驱动防滑控制；否则，不对该车轮相应的轮毂电机进行驱动防滑控制；

步骤8：将路径跟踪容错控制模块计算所得的理想前轮转角信息和最终的驱动力矩信息作用于分布式驱动车辆。

进一步，所述步骤6的具体方法为：

设轮毂电机发生故障前一瞬间，分布式驱动车辆左前轮毂电机、右前轮毂电机、左后轮毂电机、右后轮毂电机的故障前驱动力矩分别为T₁、T₂、T₃、T₄，且有T₁+T₂+T₃+T₄＝ΔT；设经容错总体控制器进行容错控制后得到左前轮毂电机、右前轮毂电机、左后轮毂电机、右后轮毂电机的容错后驱动力矩分别为T₁ ^*、T₂ ^*、T₃ ^*、T₄ ^*；另外，各个容错后驱动力矩均不超过轮毂电机所能提供的最大驱动力矩T_max；所有驱动力矩的单位为N·m；

具体步骤如下：

A、根据轮毂电机故障类别信息，将已发生故障的轮毂电机驱动力矩值置零。

B、若轮毂电机故障类别为单轮毂电机故障，不失一般性，这里假设已发生故障的轮毂电机为左前轮轮毂电机，即T₁ ^*＝0：

B1、容错需求为动力性需求，控制原则为：

首先将故障轮毂电机同侧的正常轮毂电机驱动力矩置为T_max，然后增加异侧轮毂电机的驱动力矩以使总驱动力矩ΔT保持不变；由于车辆后轴轴荷通常情况下总是高于前轴轴荷，因此将优先增加异侧后轮轮毂电机驱动力矩；若异侧后轮轮毂电机驱动力矩也达到T_max，则增加异侧前轮轮毂电机驱动力矩；

具体分配方法如下：

若T₁+T₃+T₄≤2*T_max，则经力矩分配控制器计算所得的各轮毂电机的容错后驱动力矩分别为T₁ ^*＝0，T₂ ^*＝T₂，T₃ ^*＝T_max，T₄ ^*＝T₁+T₃+T₄-T_max；

若T₁+T₃+T₄＞2*T_max，则经力矩分配控制器计算所得的各轮毂电机的容错后驱动力矩分别为T₁ ^*＝0，T₂ ^*＝T₁+T₂+T₃+T₄-2*T_max；T₃ ^*＝T_max，T₄ ^*＝T_max；

B2、容错需求为稳定性需求，控制原则为：

首先增加已发生故障的轮毂电机同侧正常工作轮毂电机的驱动力矩，使分布式驱动车辆的总驱动力矩不发生变化；当同侧正常工作轮毂电机的驱动力矩达到T_max时，减小异侧前轮正常工作轮毂电机的驱动力矩；

具体分配方法如下：

若T₁+T₃≤T_max，则经力矩分配控制器计算所得的各轮毂电机的容错后驱动力矩分别为T₁ ^*＝0，T₂ ^*＝T₂，T₃ ^*＝T₁+T₃，T₄ ^*＝T₄；

若T₁+T₃＞T_max，则经力矩分配控制器计算所得的各轮毂电机的容错后驱动力矩分别为T₁ ^*＝0，T₂ ^*＝T_max+T₂-T₁-T₃，T₃ ^*＝T_max，T₄ ^*＝T₄；

B3、容错需求为强稳定性需求，控制原则为：

通过适当的力矩分配规则，将分布式驱动车辆的横摆力矩值控制为零，使车辆迅速恢复横向稳定性，并保持一定的驱动能力；

具体分配方法如下：

经力矩分配控制器计算所得的各轮毂电机的容错后驱动力矩分别为T₁ ^*＝0，T₂ ^*＝0，T₃ ^*＝T₄ ^*＝min{T₃,T₄}。

C、若故障类别为异侧双轮毂电机故障，不失一般性，这里假设已发生故障的轮毂电机为左前轮轮毂电机和右后轮轮毂电机，即T₁ ^*＝0，T₄ ^*＝0：

C1、容错需求为动力性需求，控制原则为：

动力性容错控制使分布式驱动车辆保持最大的动力性，同时维持一定的横向稳定性；当异侧双轮毂电机发生故障时，使剩余正常工作的轮毂电机平分维持动力性需求所需的总驱动力矩；

具体分配方法如下：

若T₁+T₂+T₃+T₄≤2*T_max，则经力矩分配控制器计算所得的各轮毂电机的容错后驱动力矩分别为T₁ ^*＝0，T₂ ^*＝(T₁+T₂+T₃+T₄)/2，T₃ ^*＝(T₁+T₂+T₃+T₄)/2，T₄ ^*＝0；

若T₁+T₂+T₃+T₄＞2*T_max，则经力矩分配控制器计算所得的各轮毂电机的容错后驱动力矩分别为T₁ ^*＝0，T₂ ^*＝T_max，T₃ ^*＝T_max，T₄ ^*＝0；

C2、容错需求为稳定性需求，控制原则为：

稳定性容错控制使分布式驱动车辆保持较大的横向稳定性，同时维持一定的动力性；当异侧双轮毂电机发生故障时，设置剩余两个正常工作的轮毂电机驱动力矩为两者中较大的一个；

具体分配方法如下：

经力矩分配控制器计算所得的各轮毂电机的容错后驱动力矩分别为T₁ ^*＝0，T₂ ^*＝T₃ ^*＝max{T₂,T₃}，T₄ ^*＝0；

C3、容错需求为强稳定性需求，控制原则为：

通过适当的力矩分配规则，将分布式驱动车辆的横摆力矩值控制为零，使得车辆迅速恢复横向稳定性，并保持一定的动力性；

具体分配方法如下：

经力矩分配控制器计算所得的各轮毂电机的容错后驱动力矩分别为T₁ ^*＝0，T₂ ^*＝T₃ ^*＝min{T₂,T₃}，T₄ ^*＝0。

D、若轮毂电机故障类别为同侧双轮毂电机故障或多轮毂电机故障，此时无论如何分配驱动力矩，均无法维持分布式驱动车辆的横向稳定性，此时将所有轮毂电机的驱动力矩均置为零，即T₁ ^*＝T₂ ^*＝T₃ ^*＝T₄ ^*＝0，并施加适当的制动力矩作用于分布式驱动车辆的机械式线控制动***，使车辆尽快停下来。

进一步，所述步骤7具体方法为：

滑移率计算公式为

其中N表示车轮转速、单位为r/s，R表示车轮半径、单位为m，V表示车辆速度、单位为m/s，μ表示车轮滑移率，取预先设定的最大滑移率阈值μ_max＝0.2；

计算各个车轮相应的滑移率，并按如下规则对各个车轮相应的轮毂电机进行驱动防滑控制：

其中，T_N表示当前时刻轮毂电机的驱动力矩、单位为N·m；T_N+1表示驱动防滑控制后轮毂电机的驱动力矩、单位为N·m；t为控制***的取样间隔时间，其值为0.01s；K为驱动力矩调整系数、单位为N·m/s，为了使控制***响应灵敏却又不至于使其超调量过大，K的值取为8000N·m/s。

本发明的有益效果为：

1、本发明将轮毂电机的故障类别分为单轮毂电机故障、同侧双轮毂电机故障、异侧双轮毂电机故障和多轮毂电机故障，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***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。

2、本发明针对不同的故障类别信息和容错需求信息，提出了相应的方法，兼顾了分布式驱动车辆避撞过程中的动力性与横向稳定性，并且算法简单，易于实现。

3、本发明对容错***控制下的轮毂电机进行驱动防滑控制，使各个车轮的滑移率不超过预先设定的最大滑移率阈值，可有效防止驱动力矩分配过剩而导致车轮出现打滑现象。

4、本发明提出的一种分布式驱动车辆主动避撞容错***，结构简单、连接方便，对各种分布式驱动车辆均有很好的适用性。

5、综上所述，本发明为了解决分布式驱动车辆主动避撞时的轮毂电机失效以及容错***不可靠引起的安全性问题，提出了一种分布式驱动车辆主动避撞容错***及其工作方法，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***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。

附图说明

图1是本发明中主动避撞容错***结构示意图。

图2是本发明中主动避撞容错***工作流程图。

图3是本发明中容错需求信息决策流程图。

图4是本发明中轮毂电机故障分类图。

图5是本发明中轮毂电机力矩分配控制方法图。

图6是本发明中驱动防滑控制器工作流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步地说明。

如图1所示，一种分布式驱动车辆主动避撞容错***，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、路径跟踪容错控制模块和分布式驱动车辆；图1所述的各模块连接方式以及信息传递方式在本发明的发明内容中均已说明；

如图2所示，本发明中主动避撞容错***工作流程包含8个步骤；所述8个步骤在本发明的发明内容中均已说明；

所述步骤4中的容错需求信息决策流程如图3所示；图3所描述的容错需求信息决策流程在本发明的发明内容中均已说明；

所述步骤3中的轮毂电机故障分类如图4所示；图4所描述的轮毂电机故障类别在本发明的发明内容中均已说明；

所述步骤6中的轮毂电机力矩分配控制方法如图5所示；图5所描述的轮毂电机力矩分配控制方法在本发明的发明内容中均已说明；

所述步骤7中的驱动防滑控制器工作流程如图6所示；图6所描述的驱动防滑控制器工作流程在本发明的发明内容中均已说明。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种分布式驱动车辆主动避撞容错***，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***和机械式线控制动***；所述主动前轮转向***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***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；

其特征在于：所述分布式驱动车辆主动避撞容错***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；

所述故障诊断模块，通过接收状态参数感知模块的轮毂电机的电流或电压信息，判断轮毂电机是否发生故障，并对故障进行分类；最后将轮毂电机故障类别信息传给路径跟踪容错控制模块；

所述驱动容错需求决策模块，通过接收状态参数感知模块的速度、侧向速度以及横摆角速度信息，并与预先设定的状态切换阈值进行对比，从而判断车辆的容错需求，并将容错需求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，通过接收状态参数感知模块的位置信息、速度信息、前轮转角信息和避撞决策规划模块规划出的五次多项式目标避撞路径信息，通过模型预测控制算法计算出车辆所需施加的理想前轮转角和总驱动力矩；所述路径跟踪容错控制模块根据轮毂电机故障类别信息和容错需求信息，将已发生故障的轮毂电机的驱动力矩完全置零，并按照一定的规则对剩余正常工作的轮毂电机进行力矩分配；所述路径跟踪容错控制模块为了防止所施加的驱动力矩过剩，根据状态参数感知模块传来的车辆速度和车轮转速，计算各个车轮的滑移率，并对分布式驱动车辆进行驱动防滑控制，最后将理想前轮转角信息和最终的驱动力矩信息作用于分布式驱动车辆。

2.根据权利要求1所述一种分布式驱动车辆主动避撞容错***，其特征在于：所述环境感知模块通过布置于车辆内后视镜前方的前向摄像头感知障碍物信息；通过布置于车辆两侧后视镜和后大灯的4个广角360度摄像头感知车道线信息，并根据内嵌于广角360度摄像头的算法感知本车道和相邻车道的车道中心线信息。

3.根据权利要求1所述一种分布式驱动车辆主动避撞容错***，其特征在于：所述状态参数感知模块通过安装于车辆质心处的基于卫星导航***和惯性导航***的组合导航模块来准确获取车辆自身的位置、姿态、速度、加速度、侧向速度和横摆角速度信息，通过安装于轮毂电机上的电流或电压传感器感知轮毂电机的电流或电压信息，通过其他车载传感器感知车轮转速和前轮转角信息。

4.根据权利要求1所述一种分布式驱动车辆主动避撞容错***，其特征在于：所述轮毂电机故障类别分为四类：单轮毂电机故障、同侧双轮毂电机故障、异侧双轮毂电机故障和多轮毂电机故障。

5.根据权利要求1所述一种分布式驱动车辆主动避撞容错***，其特征在于：所述驱动容错需求决策模块，容错需求信息决策流程为：若在容错***控制过程中，若车辆横摆角速度大于预先设定的横摆失稳临界阈值，则驱动容错需求决策模块输出为强稳定性需求，以迅速恢复车辆的稳定性；否则，若车辆速度小于预先设定的状态切换速度阈值且车辆侧向速度小于预先设定的状态切换侧向速度阈值，则驱动容错需求决策模块输出为动力性需求；否则，驱动容错需求决策模块输出为稳定性需求。

6.根据权利要求1所述一种分布式驱动车辆主动避撞容错***，其特征在于：所述路径跟踪容错控制模块包括容错总体控制器、主动前轮转向控制器和动力总成控制器；所述容错总体控制器的输出端分别与所述主动前轮转向控制器的输入端和所述动力总成控制器的输入端相连；所述主动前轮转向控制器与所述分布式驱动车辆的主动前轮转向***相连，控制前轮转角跟踪容错总体控制器计算所得的理想前轮转角；所述动力总成控制器与所述分布式驱动车辆的四个轮毂电机相连，控制四个轮毂电机的驱动力矩跟踪容错总体控制器计算所得的最终的驱动力矩。

7.根据权利要求1所述一种分布式驱动车辆主动避撞容错***，其特征在于：所述容错总体控制器包括上层控制器、策略选择控制器、力矩分配控制器和驱动防滑控制器；

所述上层控制器，根据速度信息、位置信息、前轮转角信息和避撞决策规划模块规划出的五次多项式目标避撞路径信息，通过模型预测控制算法计算出车辆所需施加的理想前轮转角和总驱动力矩；

所述策略选择控制器，根据轮毂电机故障类别信息和容错需求信息，选择相应的容错控制策略；

所述力矩分配控制器，根据上层控制器计算出的总驱动力矩和策略选择控制器选择出的容错控制策略，按一定的规则对轮毂电机进行力矩分配；

所述驱动防滑控制器，根据状态参数感知模块传来的车辆速度和车轮转速，计算各个车轮的滑移率；若某个车轮的滑移率超过预先设定的最大滑移率阈值，则对该车轮相应的轮毂电机进行驱动防滑控制，以使该车轮滑移率小于预先设定的最大滑移率阈值；否则，不对该车轮相应的轮毂电机进行驱动防滑控制；

所述上层控制器和所述策略选择控制器并联，它们的输出端均与所述力矩分配控制器的输入端相连；所述力矩分配控制器输出端与驱动防滑控制器的输入端相连。

8.一种分布式驱动车辆主动避撞容错***的工作方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：环境感知模块和状态参数感知模块通过车载传感器感知所需的参数信息；

步骤2：避撞决策规划模块对避撞行为做出决策并规划出五次多项式目标避撞路径；

所述五次多项式目标避撞路径的计算公式如下：

式中，y为车辆横向位移，x为车辆纵向位移，v_x为避撞起始时的车辆速度，t_m为避撞决策规划模块计算出的总避撞时间，X_e为从避撞起始点到避撞终点车辆的纵向位移，Y_e为相邻车道中心线到本车道中心线的距离；

步骤3：故障诊断模块通过安装于轮毂电机上的电流或电压传感器检测轮毂电机故障信息，并对故障进行分类；

步骤4：驱动容错需求决策模块通过对比车辆的状态参数和预先设定的状态切换阈值，进而对容错需求信息进行决策；

步骤5：上层控制器根据根据速度信息、位置信息、前轮转角信息和避撞决策规划模块规划出的五次多项式目标避撞路径信息，通过模型预测控制算法计算出车辆所需施加的理想前轮转角δ和总驱动力矩ΔT，它们的单位分别为rad和N·m；

步骤6：力矩分配控制器根据轮毂电机故障类别信息和不同的容错需求信息，将已发生故障的轮毂电机的驱动力矩完全置零，并将总驱动力矩按照一定的规则分配给正常工作的轮毂电机；

步骤7：驱动防滑控制器计算各个车轮的滑移率，若某个车轮的滑移率超过预先设定的最大滑移率阈值，则对该车轮相应的轮毂电机进行驱动防滑控制；否则，不对该车轮相应的轮毂电机进行驱动防滑控制；

步骤8：将路径跟踪容错控制模块计算所得的理想前轮转角信息和最终的驱动力矩信息作用于分布式驱动车辆。

9.根据权利要求8所述一种分布式驱动车辆主动避撞容错***的工作方法，其特征在于：所述步骤6的具体方法为：

设轮毂电机发生故障前一瞬间，分布式驱动车辆左前轮毂电机、右前轮毂电机、左后轮毂电机、右后轮毂电机的故障前驱动力矩分别为T₁、T₂、T₃、T₄，且有T₁+T₂+T₃+T₄＝ΔT；设经容错总体控制器进行容错控制后得到左前轮毂电机、右前轮毂电机、左后轮毂电机、右后轮毂电机的容错后驱动力矩分别为T₁ ^*、T₂ ^*、T₃ ^*、T₄ ^*；另外，各个容错后驱动力矩均不超过轮毂电机所能提供的最大驱动力矩T_max；所有驱动力矩的单位为N·m；

具体步骤如下：

A、根据轮毂电机故障类别信息，将已发生故障的轮毂电机驱动力矩值置零；

B、若轮毂电机故障类别为单轮毂电机故障，不失一般性，这里假设已发生故障的轮毂电机为左前轮轮毂电机，即T₁ ^*＝0：

B1、容错需求为动力性需求，控制原则为：

首先将故障轮毂电机同侧的正常轮毂电机驱动力矩置为T_max，然后增加异侧轮毂电机的驱动力矩以使总驱动力矩ΔT保持不变；由于车辆后轴轴荷通常情况下总是高于前轴轴荷，因此将优先增加异侧后轮轮毂电机驱动力矩；若异侧后轮轮毂电机驱动力矩也达到T_max，则增加异侧前轮轮毂电机驱动力矩；

具体分配方法如下：

若T₁+T₃+T₄≤2*T_max，则经力矩分配控制器计算所得的各轮毂电机的容错后驱动力矩分别为T₁ ^*＝0，T₂ ^*＝T₂，T₃ ^*＝T_max，T₄ ^*＝T₁+T₃+T₄-T_max；

若T₁+T₃+T₄＞2*T_max，则经力矩分配控制器计算所得的各轮毂电机的容错后驱动力矩分别为T₁ ^*＝0，T₂ ^*＝T₁+T₂+T₃+T₄-2*T_max；T₃ ^*＝T_max，T₄ ^*＝T_max；

B2、容错需求为稳定性需求，控制原则为：

首先增加已发生故障的轮毂电机同侧正常工作轮毂电机的驱动力矩，使分布式驱动车辆的总驱动力矩不发生变化；当同侧正常工作轮毂电机的驱动力矩达到T_max时，减小异侧前轮正常工作轮毂电机的驱动力矩；

具体分配方法如下：

若T₁+T₃≤T_max，则经力矩分配控制器计算所得的各轮毂电机的容错后驱动力矩分别为T₁ ^*＝0，T₂ ^*＝T₂，T₃ ^*＝T₁+T₃，T₄ ^*＝T₄；

若T₁+T₃＞T_max，则经力矩分配控制器计算所得的各轮毂电机的容错后驱动力矩分别为T₁ ^*＝0，T₂ ^*＝T_max+T₂-T₁-T₃，T₃ ^*＝T_max，T₄ ^*＝T₄；

B3、容错需求为强稳定性需求，控制原则为：

通过适当的力矩分配规则，将分布式驱动车辆的横摆力矩值控制为零，使车辆迅速恢复横向稳定性，并保持一定的驱动能力；

具体分配方法如下：

经力矩分配控制器计算所得的各轮毂电机的容错后驱动力矩分别为T₁ ^*＝0，T₂ ^*＝0，T₃ ^*＝T₄ ^*＝min{T₃,T₄}；

C、若故障类别为异侧双轮毂电机故障，不失一般性，这里假设已发生故障的轮毂电机为左前轮轮毂电机和右后轮轮毂电机，即T₁ ^*＝0，T₄ ^*＝0：

C1、容错需求为动力性需求，控制原则为：

动力性容错控制使分布式驱动车辆保持最大的动力性，同时维持一定的横向稳定性；当异侧双轮毂电机发生故障时，使剩余正常工作的轮毂电机平分维持动力性需求所需的总驱动力矩；

具体分配方法如下：

若T₁+T₂+T₃+T₄≤2*T_max，则经力矩分配控制器计算所得的各轮毂电机的容错后驱动力矩分别为T₁ ^*＝0，T₂ ^*＝(T₁+T₂+T₃+T₄)/2，T₃ ^*＝(T₁+T₂+T₃+T₄)/2，T₄ ^*＝0；

若T₁+T₂+T₃+T₄＞2*T_max，则经力矩分配控制器计算所得的各轮毂电机的容错后驱动力矩分别为T₁ ^*＝0，T₂ ^*＝T_max，T₃ ^*＝T_max，T₄ ^*＝0；

C2、容错需求为稳定性需求，控制原则为：

稳定性容错控制使分布式驱动车辆保持较大的横向稳定性，同时维持一定的动力性；当异侧双轮毂电机发生故障时，设置剩余两个正常工作的轮毂电机驱动力矩为两者中较大的一个；

具体分配方法如下：

经力矩分配控制器计算所得的各轮毂电机的容错后驱动力矩分别为T₁ ^*＝0，T₂ ^*＝T₃ ^*＝max{T₂,T₃}，T₄ ^*＝0；

C3、容错需求为强稳定性需求，控制原则为：

通过适当的力矩分配规则，将分布式驱动车辆的横摆力矩值控制为零，使得车辆迅速恢复横向稳定性，并保持一定的动力性；

具体分配方法如下：

经力矩分配控制器计算所得的各轮毂电机的容错后驱动力矩分别为T₁ ^*＝0，T₂ ^*＝T₃ ^*＝min{T₂,T₃}，T₄ ^*＝0；

D、若轮毂电机故障类别为同侧双轮毂电机故障或多轮毂电机故障，此时无论如何分配驱动力矩，均无法维持分布式驱动车辆的横向稳定性，此时将所有轮毂电机的驱动力矩均置为零，即T₁ ^*＝T₂ ^*＝T₃ ^*＝T₄ ^*＝0，并施加适当的制动力矩作用于分布式驱动车辆的机械式线控制动***，使车辆尽快停下来。

10.根据权利要求8所述一种分布式驱动车辆主动避撞容错***的工作方法，其特征在于：所述步骤7具体方法为：

滑移率计算公式为

其中N表示车轮转速、单位为r/s，R表示车轮半径、单位为m，V表示车辆速度、单位为m/s，μ表示车轮滑移率，取预先设定的最大滑移率阈值μ_max＝0.2；

计算各个车轮相应的滑移率，并按如下规则对各个车轮相应的轮毂电机进行驱动防滑控制：

其中，T_N表示当前时刻轮毂电机的驱动力矩、单位为N·m；T_N+1表示驱动防滑控制后轮毂电机的驱动力矩、单位为N·m；t为控制***的取样间隔时间，其值为0.01s；K为驱动力矩调整系数、单位为N·m/s，为了使控制***响应灵敏却又不至于使其超调量过大，K的值取为8000N·m/s。

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