一种网联式智能线控底盘域控制装置及其控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种网联式智能线控底盘域控制装置及其控制方法，包括：底盘车架、电子控制主动悬架系统、环境感知系统、驾驶员信息采集系统、底盘域控制器、四个单轮控制器、备用无线通讯装置、电池系统、线控驱动装置、线控制动装置、线控转向装置；本发明专利技术中的线控底盘通过域控制器的整合，使得线控底盘域内分散的车辆硬件之间可以实现信息互联与资源共享，并将功能控制都集中在域控制器里处理，保证数据处理结果的最优化。与传统分布式架构相比，本发明专利技术将很多核心功能模块集中于域控制器内，从而降低了对底层ECU的要求，只需要执行域控制器的命令，通过数据交互接口的标准化，可以让这些零部件变成标准零件，降低了开发成本。

【技术实现步骤摘要】
一种网联式智能线控底盘域控制装置及其控制方法
本专利技术属于汽车线控底盘域控制
，尤其涉及一种网联式智能线控底盘域控制装置及其控制方法。
技术介绍
随着无人驾驶技术和电动汽车技术的发展和成熟，线控底盘成为了汽车底盘发展的趋势，与传统的汽车底盘相比，线控底盘电气化程度高，能够实现对车辆路径精准的控制，在行车安全等方面表现出了优势。同时伴随着轮毂电机技术与电池技术的发展成熟，针对电动车的线控底盘成为研究热点，目前线控底盘多采用分布式的多控制器协调控制的方案，这种分布式的控制方案存在来自不同供应商控制器的难以协调、不同系统间控制存在滞后等问题。这种滞后性和不协调性将影响车辆在行驶过程中的安全性和乘员舒适性。针对这些问题，目前已经有的技术解决方案是采用域控制器对底盘域进行集中控制，如中国专利技术专利申请号为CN201910994939.7中所提供的电动车线控底盘方案，但是其仍有一些问题：1、现有大多底盘域控制器未将动力系统包含在内，而是采用独立的动力域控制器进行控制，存在动力系统与底盘系统在控制时难以协调的问题。2、现有域控制器在安全冗余设计方面通常只考虑了控制器自身的冗余设计，缺乏对总线受到物理损害的安全冗余设计。3、把每个车轮的转向、制动、驱动交由不同控制器控制，协调性和乘员体验较差。4、现有线控底盘解决方案的网联化、智能化程度较低，难以适应未来智能网联车辆的要求。
技术实现思路
针对于上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种网联式智能线控底盘域控制装置及其控制方法，以解决现有技术中车辆底盘不同控制器控制转向、制动、驱动时协调性差、动力系统与底盘协同度不高、缺乏通信物理安全冗余设计及网联化智能化程度较低的问题。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：本专利技术的一种网联式智能线控底盘域控制装置，包括：底盘车架、电子控制主动悬架系统、环境感知系统、驾驶员信息采集系统、底盘域控制器、四个单轮控制器、备用无线通讯装置、电池系统、线控驱动装置、线控制动装置、线控转向装置；底盘车架，承载线控底盘的各个组成部分；电子控制主动悬架系统，设置于车轮轮毂内，用于调节悬架系统的刚度以及车身的高度；环境感知系统，包括设置在车辆上用于采集当前路况信息的传感器；驾驶员信息采集系统，用于采集驾驶员的操作信息；底盘域控制器，位于底盘车架的中央，接收上述驾驶员信息采集系统和环境感知系统采集到的数据，并与四个单轮控制器通讯，发送底盘域控制器指令信号给四个单轮控制器和电池系统；四个单轮控制器分布在底盘车架的四个角，并与对应车轮的线控驱动装置、线控制动装置、线控转向装置相连，控制对应车轮的驱动、制动、转向状态；备用无线通讯装置，包括：四个与底盘域控制器连接的信号发射装置和与四个单轮控制器连接的信号接收器，用于底盘域控制器和单轮控制器通讯；电池系统，包括主电池系统和备用电池系统，在主电池系统出现故障时，备用电池系统提供电力；线控驱动装置实时控制各车轮的扭矩，在不同工况下实现前驱、后驱及四驱的不同驱动方式的切换；通过控制不同车轮的转速实现差速辅助转向，制动能量回收；线控制动装置用于提供制动力，接收单轮控制器命令在不同工况下执行不同制动模式；线控转向装置用于完成线控底盘的转向动作。进一步地，所述电子控制主悬架系统根据不同的路面条件、载荷、车速的信息来调节悬架系统的刚度以及车身的高度，使车辆行驶平稳性和操纵稳定性在不同条件下达到最优组合。进一步地，所述四个单轮控制器通过通讯接口以FlexRay总线的方式进行通讯，在总线遭到破坏时，四个单轮控制器和底盘域控制器通过蓝牙方式进行无线通讯。进一步地，所述四个信号发射接收装置采用不同频率的电波频率进行通讯，CAN总线通讯失效时，作为备用通讯手段确保车辆不失控。进一步地，所述底盘域控制器包括：车辆底盘线控模块，电池智能管理模块，通讯模块；底盘域控制器通过传感器接口阵列与驾驶员信息采集系统和环境感知系统的传感器相连，接收传感器采集的信息；车辆底盘线控模块包括驾驶员操作参数修正单元和四轮理想运动参数计算单元，驾驶员操作参数修正单元根据环境感知系统和驾驶员信息采集系统采集到的信息以及理想驾驶员模型对驾驶员当前的操作参数进行修正；四轮理想运动参数计算单元根据修正后的理想驾驶员操作参数计算当前四个车轮的理想运动参数；理想运动参数包括：驱动电机电压、车轮转向角度、制动器电流；电池智能管理模块根据计算出的四个车轮的理想运动参数以及当前电池状态对电池系统向不同车轮电机的输出功率进行分配，同时对电池温度、电压、电流进行监测，当电池温度异常时对电池输出功率进行调控；通讯模块包括：总线通讯单元和无线通讯单元，总线通讯单元用于底盘域控制器与四个单轮控制器、底盘域控制器与电池系统的网络通讯；无线通讯单元用于底盘域控制器与四个单轮控制器的无线通讯。正常状态下四个车轮的执行命令信息通过总线通讯传递，在总线通讯故障时，切换为无线通讯进行执行命令信息传递。进一步地，所述环境感知系统包括：摄像头、毫米波雷达、高精度GPS。进一步地，所述驾驶员信息采集系统包括：方向盘转矩转角传感器、制动踏板开度传感器、油门踏板开度传感器。进一步地，所述线控驱动装置为单轴外转子轮毂电机，车轮轮毂与底盘车架通过立柱连接，驱动电机的外转子固定在轮毂内侧中心，立柱的中心处设有通孔，驱动电机中心轴从立柱的通孔中穿过，中心轴和通孔通过键连接。进一步地，所述线控制动装置为电磁制动器，电磁制动器包含：环形电磁制动器衔铁与电磁制动器线圈；环形电磁制动器衔铁安装在驱动电机转子壳体上，并与驱动电机的中心轴同轴，电磁制动器线圈固定在立柱上，且位于环形电磁制动器衔铁与立柱之间；进一步地，所述线控转向装置为转向电机，转向电机包含：转向电机定件和转向电机动件，转向电机定件安装在电机安装板上，转向电机动件的输出端与转向横拉杆的一端连接，转向横拉杆的另一端通过球头铰链连接转向节臂，转向节臂固定在立柱的一侧。当车辆处于极限工况时，线控转向装置执行单轮控制器指令实现稳定控制；当需要对转向路感进行修正时，执行底盘控制器指令进行转向路感修正。本专利技术的一种网联式智能线控底盘域控制装置的控制方法，步骤如下：1)采集真实驾驶员操作信息和道路环境信息并输入到底盘域控制器中；2)底盘域控制器根据道路环境信息对真实驾驶员操作参数进行修正：当真实驾驶员操作参数在根据理想驾驶员模型计算出的合理范围内，则不对真实驾驶员操作参数修正；当真实驾驶员操作参数未在根据理想驾驶员模型计算出的合理范围内，则修正后驾驶员操作参数为根据理想驾驶员模型计算得出的理想驾驶员操作参数；3)根据修正后的驾驶员操作参数计算每个车轮的理想运动参数，包括：驱动电机电压、车轮转向角度、制动器电流；并将其传递给电池智能管理模块，电池智能管理模块结合当前电池工作状态计算出输出功率参数；4)底盘域控制器根本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种网联式智能线控底盘域控制装置，其特征在于，包括：底盘车架、电子控制主动悬架系统、环境感知系统、驾驶员信息采集系统、底盘域控制器、四个单轮控制器、备用无线通讯装置、电池系统、线控驱动装置、线控制动装置、线控转向装置；/n底盘车架，承载线控底盘的各个组成部分；/n电子控制主动悬架系统，设置于车轮轮毂内，用于调节悬架系统的刚度以及车身的高度；/n环境感知系统，包括设置在车辆上用于采集当前路况信息的传感器；/n驾驶员信息采集系统，用于采集驾驶员的操作信息；/n底盘域控制器，位于底盘车架的中央，接收上述驾驶员信息采集系统和环境感知系统采集到的数据，并与四个单轮控制器通讯，发送底盘域控制器指令信号给四个单轮控制器和电池系统；/n四个单轮控制器分布在底盘车架的四个角，并与对应车轮的线控驱动装置、线控制动装置、线控转向装置相连，控制对应车轮的驱动、制动、转向状态；/n备用无线通讯装置，包括：四个与底盘域控制器连接的信号发射装置和与四个单轮控制器连接的信号接收器，用于底盘域控制器和单轮控制器通讯；/n电池系统，包括主电池系统和备用电池系统，在主电池系统出现故障时，备用电池系统提供电力；/n线控驱动装置实时控制各车轮的扭矩，在不同工况下实现前驱、后驱及四驱的不同驱动方式的切换；通过控制不同车轮的转速实现差速辅助转向，制动能量回收；/n线控制动装置用于提供制动力，接收单轮控制器命令在不同工况下执行不同制动模式；/n线控转向装置用于完成线控底盘的转向动作。/n...

【技术特征摘要】
1.一种网联式智能线控底盘域控制装置，其特征在于，包括：底盘车架、电子控制主动悬架系统、环境感知系统、驾驶员信息采集系统、底盘域控制器、四个单轮控制器、备用无线通讯装置、电池系统、线控驱动装置、线控制动装置、线控转向装置；
底盘车架，承载线控底盘的各个组成部分；
电子控制主动悬架系统，设置于车轮轮毂内，用于调节悬架系统的刚度以及车身的高度；
环境感知系统，包括设置在车辆上用于采集当前路况信息的传感器；
驾驶员信息采集系统，用于采集驾驶员的操作信息；
底盘域控制器，位于底盘车架的中央，接收上述驾驶员信息采集系统和环境感知系统采集到的数据，并与四个单轮控制器通讯，发送底盘域控制器指令信号给四个单轮控制器和电池系统；
四个单轮控制器分布在底盘车架的四个角，并与对应车轮的线控驱动装置、线控制动装置、线控转向装置相连，控制对应车轮的驱动、制动、转向状态；
备用无线通讯装置，包括：四个与底盘域控制器连接的信号发射装置和与四个单轮控制器连接的信号接收器，用于底盘域控制器和单轮控制器通讯；
电池系统，包括主电池系统和备用电池系统，在主电池系统出现故障时，备用电池系统提供电力；
线控驱动装置实时控制各车轮的扭矩，在不同工况下实现前驱、后驱及四驱的不同驱动方式的切换；通过控制不同车轮的转速实现差速辅助转向，制动能量回收；
线控制动装置用于提供制动力，接收单轮控制器命令在不同工况下执行不同制动模式；
线控转向装置用于完成线控底盘的转向动作。


2.根据权利要求1所述的网联式智能线控底盘域控制装置，其特征在于，所述电子控制主悬架系统根据不同的路面条件、载荷、车速的信息来调节悬架系统的刚度以及车身的高度，使车辆行驶平稳性和操纵稳定性在不同条件下达到最优组合。


3.根据权利要求1所述的网联式智能线控底盘域控制装置，其特征在于，所述四个单轮控制器通过通讯接口以FlexRay总线的方式进行通讯，在总线遭到破坏时，四个单轮控制器和底盘域控制器通过蓝牙方式进行无线通讯。


4.根据权利要求1所述的网联式智能线控底盘域控制装置，其特征在于，所述四个信号发射接收装置采用不同频率的电波频率进行通讯，CAN总线通讯失效时，作为备用通讯手段确保车辆不失控。


5.根据权利要求1所述的网联式智能线控底盘域控制装置，其特征在于，所述底盘域控制器包括：车辆底盘线控模块，电池智能管理模块，通讯模块；底盘域控制器通过传感器接口阵列与驾驶员信息采集系统和环境感知系统的传感器相连，接收传感器采集的信息；
车辆底盘线控模块包括驾驶员操作参数修正单元和四轮理想运动参数计算单元，驾驶员操作参数修正单元根据环境感知系统和驾驶员信息采集系统采集到的信息以及理想驾驶员模型对驾驶员当前的操作参数进行修正；四轮理想运动参数计算单元根据修正后的理想驾驶员操作参数计算当前四个车轮的理想运动参数；理想运动参数包括：驱动电机电压、车轮转向角度、制动器电流；
电池智能管...

【专利技术属性】
技术研发人员：周小川，赵万忠，王睿，栾众楷，周长志，高犇，梁为何，王安，匡登明，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32