阅读说明：本技术 一种底盘域控制系统及汽车 (Chassis domain control system and automobile ) 是由 谷玉川 谢常云 李齐丽 于 2019-08-23 设计创作，主要内容包括：本发明公开一种底盘域控制器系统及汽车,其包括底盘域控制器,分别通过网络总线或硬线连接所述底盘域控制器的至少一个执行装置、至少一个传感器和至少一个开关,所述底盘域控制器用于根据接收的所述传感器采集的信号、开关信号及协同域控制器发送的请求指令,结合车辆的底盘及车身零件特性固有参数,进行车辆动力学运算、子零件功能仲裁和智能驾驶辅助协调,生成执行控制指令,控制所述执行装置执行相应的操作,并将车辆运动状态反馈到网络总线。实施本发明,提高了整车的安全性,减少各零件电控单元的开发范围,降低了整车成本和维护成本。(The invention discloses a chassis domain controller system and an automobile, wherein the chassis domain controller system comprises a chassis domain controller, at least one execution device, at least one sensor and at least one switch which are respectively connected with the chassis domain controller through a network bus or a hard wire, and the chassis domain controller is used for carrying out vehicle dynamics operation, sub-part function arbitration and intelligent driving auxiliary coordination according to received signals collected by the sensor, switch signals and request instructions sent by a cooperative domain controller and by combining intrinsic parameters of the chassis and body part characteristics of the automobile, generating execution control instructions, controlling the execution device to execute corresponding operations and feeding back the motion state of the automobile to the network bus. By implementing the invention, the safety of the whole vehicle is improved, the development range of the electric control unit of each part is reduced, and the cost of the whole vehicle and the maintenance cost are reduced.)

一种底盘域控制系统及汽车

技术领域

本发明属于汽车技术领域，具体涉及一种底盘域控制系统及汽车。

背景技术

随着电控产品的不断增加，新电子电气系统的发展已成为必然趋势，将整车关联性强的电控产品进行域的划分正适应了新功能和性能的需求。底盘域、智驾域与动力域都将成为强关联的核心域控制系统，底盘域的重点在于车辆的动力学模型的开发，将动力学与运动学结合起来关联到各底盘电控产品的协调控制策略，能够达到将供应商的零件标准化和低成本化，技术核心归属到底盘域控制器的内部运算中，并可实现快速标定底盘电控零部件的整合特性，将控制优化的参数以接口方式输出到智驾域控制器和动力域控制器。

但是，目前的底盘域存在如下问题：

1、不能做到快速协调底盘内部各零件的关联特性，无法将零件进行标准化，各零件的开发供应商均可能不同，统一协调开发横向和纵向特性的控制算法很难实现；

2、底盘各零部件独立与其他域控制交互，会产生通信节点过多，冗余设计复杂，更新软件困难，不适用于新电子电气系统。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种底盘域控制系统及汽车，通过新的电子电气系统的设计应用，将零散的电控系统进行算法融合，通过底盘域控制器将各零件标准化、平台化。

为解决上述技术问题，本发明提供一种底盘域控制器系统，其包括底盘域控制器，以及分别通过网络总线或硬线连接所述底盘域控制器的至少一个执行装置、至少一个传感器和至少一个开关，

所述底盘域控制器用于根据接收的所述传感器采集的信号、所述开关的信号及协同域控制器发送的请求指令，结合车辆的底盘及车身零件特性固有参数，进行车辆动力学运算、子零件功能仲裁和智能驾驶辅助协调，生成执行控制指令，控制所述执行装置执行相应的操作。

优选地，所述传感器包括：

轮速传感器，用于测量车辆的轮子的轮速和车轮转动的脉冲及车轮转动方向；

方向盘转角传感器，用于测量方向盘转动的角度和角速度；

横摆角传感器，用于测量车辆的横向加速度和纵向加速度，即X和Y方向的加速度；

惯性传感器，用于测量三个方向上的加速度和角速度，三个方向为横向、纵向和垂向，即X、Y和Z方向；

车身加速度传感器，用于测量车身簧上质量设定测量点的垂向加速度，即Z向的加速度；

车轮加速度传感器，用于测量车轮簧下质量设定测量点的垂向加速度，即Z向的加速度；

所述传感器将上述信号共享到网络总线或硬线，供所述底盘域控制器接收。

优选地，所示开关包括：

制动踏板开关，用于检测驾驶员是否踩下制动踏板；

电子驻车开关，用于检测驾驶员是否操作电子驻车拉起或释放；

电子稳定控制功能开关，用于检测是否开启电子稳定系统的相关附加功能；

四驱模式开关，用于根据驾驶员的需求和车辆行驶工况实时分配前后轮扭矩；

全地形模式开关，用于根据不同的地形路面，切换不同的控制方式；

驾驶风格模式开关，用于根据不同的驾驶员偏好，切换不同的驾驶风格模式；

所述底盘域控制器用于根据所述开关的状态控制车辆按驾驶员的意图进行功能设置和性能控制。

优选地，所述执行装置包括内含电控单元的执行装置，所述电控单元控制执行电机工作，所述内含电控单元的执行装置包括：

电控助力转向执行装置，其进一步包括控制器单元、助力电机、电机位置传感器、扭矩传感器和转向传动机构，用于接受电机直接扭矩控制接口的指令，进行转向动作的执行，并输出转向力矩到车轮端；

电控助力制动执行装置，其进一步包括控制器单元、助力电机、电机位置传感器、踏板行程传感器、制动传动机构和制动主缸，用于接受电机直接扭矩控制接口的指令，进行制动动作的执行，并输出液压到制动器；

电子稳定控制执行装置，其进一步包括控制器单元、电机、主缸液压传感器、电磁线圈、液压阀及泵结构，用于接受轮缸液压的控制接口指令，进行电机和阀体动作的执行，并输出液压到制动器。

优选地，所述执行装置包括不含电控单元的执行装置，所述不含电控单元的执行装置包括：

电子驻车执行装置，其进一步包括电机及传动机构和液压卡钳机构，所述电机的端子硬线连接在所述底盘域控制器上，所述底盘域控制器通过内部集成的电控单元驱动所述电机正转或反转；

四驱控制执行装置，其进一步包括电磁线圈和离合器机构，所述电磁线圈的端子硬线连接在所述底盘域控制器上，所述底盘域控制器通过内部集成的电控单元控制所述电磁线圈的电流大小；

悬架电控执行装置，其进一步包括至少四个连续性可调阻尼的减振器，其电磁阀线圈的端子硬线连接在所述底盘域控制器上，所述底盘域控制器通过内部集成的电控单元控制所述电磁阀线圈的电流大小。

优选地，所述底盘域控制器通过网络总线与协同域控制器进行指令通信，所述协同域控制器包括智驾域控制器、动力域控制器和车身互联域控制器。

优选地，所述指令包括：

智驾域控制器发送的请求指令，具体包括制动减速度数据、转向轮端角度数据、智驾模式数据、可视路况信息数据、可视近点轨迹数据；

动力域控制器发送的请求指令，具体包括P档联动数据、能量回收反馈数据、制动保护请求数据；

车身互联域控制器发送的请求指令，具体包括监控数据、显示信息数据和模式数据；

所述底盘域控制器的输出指令，具体包括车辆各执行装置的工作状态和工作能力数据、车辆各传感器信号数据、各底盘电控系统的控制模式数据、动力需求请求数据、制动能量回收请求数据、输出到车身互联域控制器的数据、可视近点轨迹校验反馈数据和远点车速预估轨迹数据。

优选地，所述底盘及车身各零件特性固有参数包括车辆的建模参数和底盘各零件的建模参数。

优选地，所述进行车辆动力学运算具体包括：根据车辆横向和纵向相结合的运算数值表进行动力学仿真模拟，输出可调用的轨迹，并实时根据读取的传感器数值判断车辆运动状态，调节各零件或进行安全保护控制；

所述进行智能驾驶辅助协调具体包括：在智驾的指令与所述执行装置之间，对相关控制做适应性补偿或偏移以输出可直接控制所述执行装置的指令；

所述进行子零件功能仲裁具体包括：在智能驾驶辅助协调和车辆动力学计算的输出基础上，进行统一的计算和逻辑组合，输出统一的控制指令。

相应的，本发明还提供一种汽车，包括所述的底盘域控制系统。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：

通过将底盘的电控系统集成化、标准化、平台化，提高了整车的安全性，减少各零件电控单元的开发范围，降低了整车成本和维护成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一中一种底盘域控制系统的系统示意图。

图2为本发明实施例一中底盘域控制器的软件系统示意图。

具体实施方式

以下各实施例的说明是参考附图，用以示例本发明可以用以实施的特定实施例。

请参照图1所示，本发明实施例一提供一种底盘域控制器系统，其包括底盘域控制器，以及分别通过网络总线或硬线连接所述底盘域控制器的至少一个执行装置、至少一个传感器和至少一个开关，

所述底盘域控制器用于根据接收的所述传感器采集的信号、所述开关的信号及协同域控制器发送的请求指令，结合车辆的底盘及车身零件特性固有参数，进行车辆动力学运算、子零件功能仲裁和智能驾驶辅助协调，生成执行控制指令，控制所述执行装置执行相应的操作。

优选地，所述传感器包括：

轮速传感器，用于测量车辆的轮子的轮速和车轮转动的脉冲及车轮转动方向；

方向盘转角传感器，用于测量方向盘转动的角度和角速度；

横摆角传感器，用于测量车辆的横向加速度和纵向加速度，即X(即车辆宽度方向)和Y(即车辆长度方向)方向的加速度；

惯性传感器，用于测量三个方向上的加速度和角速度，三个方向为横向、纵向和垂向，即X、Y和Z(即车辆高度方向)方向；

车身加速度传感器，用于测量车身簧上质量设定测量点的垂向加速度，即Z向的加速度；

车轮加速度传感器，用于测量车轮簧下质量设定测量点的垂向加速度，即Z向的加速度；

所述传感器将上述信号共享到网络总线或硬线，还用于底盘域控制的模块算法输入和功能逻辑控制。

可以理解的是，车辆悬架安装在车身和行走机构之间，起到支撑车身、减少震动的作用，如果从悬架的弹性元件(弹簧、减振器)往上下两个方向看，它的上部分承载着整个车身和一部分的底盘零件，往下则是将另一部分底盘零件(例如车轮、轮毂、部分车桥及悬挂部件等)压向地面，上面这部分质量就是簧上质量，而下面这部分就是簧下质量。通过在簧上质量设置测量点，可以通过车身加速度传感器测量该测量点的垂向加速度，作为车身加速度；在簧下质量设置测量点，可以通过车轮加速度传感器测量该测量点的垂向加速度，作为车轮加速度。

具体的，所述开关包括：

制动踏板开关，用于检测驾驶员是否踩下制动踏板，根据此信号判断驾驶员的制动意图情况；

电子驻车开关，用于检测驾驶员是否操作电子驻车拉起或释放，检测驾驶员意图是否操作了电子驻车拉起或释放的指令；

电子稳定控制功能开关，用于检测是否开启电子稳定系统的相关附加功能，如自动驻车功能、陡坡缓降功能和稳定控制功能；

四驱模式开关，用于根据驾驶员的需求和车辆行驶工况实时分配前后轮扭矩，提高车辆的通过性能，与稳定性系统相结合，同时可以提高车辆的稳定性和操控性；

全地形模式开关，用于根据不同的地形路面，切换不同的控制方式，包括普通/雪地/泥地/沙地的路况模式，以适应相应地形；

驾驶风格模式开关，用于根据不同的驾驶员偏好，切换不同的驾驶风格模式，进一步具体包括经济模式一般适用城市道路，采用悬架偏软，中等转向手感，中等的制动踏板感；两驱模式，低换档点的动力需求；舒适模式，一般适用城市或高速，采用舒适的转向手感和舒适的制动踏板；越野模式，一般适用山路和沙泥，采用悬架偏软，舒适的转向手感，舒适的制动踏板感，四驱预加载扭矩最大，高转速低档位的动力需求；运动模式，一般适用雪地，采用悬架偏硬，较重的转向手感，轻硬的制动踏板感，四驱预加载扭矩最大，高的换档点的动力需求；

所述底盘域控制器用于根据所述开关的状态控制车辆按驾驶员的意图进行功能设置和性能控制。

具体的，所述执行装置包括内含电控单元的执行装置，所述电控单元控制执行电机工作，所述内含电控单元的执行装置包括：

电控助力转向执行装置，其进一步包括控制器单元、助力电机、电机位置传感器、扭矩传感器和和转向传动机构，用于接受电机直接扭矩控制接口的指令，进行转向动作的执行，并输出转向力矩到车轮端；

电控助力制动执行装置，其进一步包括控制器单元、助力电机、电机位置传感器、踏板行程传感器、制动传动机构和制动主缸，用于接受电机直接扭矩控制接口的指令，进行制动动作的执行，并输出液压到制动器；

电子稳定控制执行装置，其进一步包括控制器单元、电机、主缸液压传感器、电磁线圈、液压阀及泵结构，用于接受轮缸液压的控制接口指令，进行电机和阀体动作的执行，并输出液压到制动器；

所述底盘域控制器输出控制指令控制所述电控助力转向执行装置、所述电控助力制动执行装置、所述电子稳定控制执行装置。

具体的，所述执行装置包括不含电控单元的执行装置，所述不含电控单元的执行装置包括：

电子驻车执行装置，其进一步包括电机及传动机构和液压卡钳机构，所述电机的端子硬线连接在所述底盘域控制器上，所述底盘域控制器通过内部集成的电控单元驱动所述电机正转或反转；

四驱控制执行装置，其进一步包括电磁线圈和离合器机构，所述电磁线圈的端子硬线连接在所述底盘域控制器上，所述底盘域控制器通过内部集成的电控单元控制所述电磁线圈的电流大小；

悬架电控执行装置，其进一步包括至少四个连续性可调阻尼的减振器，其电磁阀线圈的端子硬线连接在所述底盘域控制器上，所述底盘域控制器通过内部集成的电控单元控制所述电磁阀线圈的电流大小；

所述底盘域控制器通过硬线分别连接所述电子驻车执行装置、所述四驱控制执行装置及所述悬架电控执行装置，所述底盘域控制器通过内部集成的电控单元驱动电机或电磁线圈，所述底盘域控制器控制电机的正转和反转，实现电子驻车和解除电子驻车，所述底盘域控制器控制电磁线圈的电流大小，实现0％到100％的驱动力结合扭矩的分配及实现减振的软硬的连续性调节。

由此可知，本实施例中，底盘域控制器输出控制指令至执行装置，如果执行装置本身不含ECU，则执行装置与底盘域控制器之间为硬线直接连接；如果执行装置包含ECU，则执行装置与底盘域控制器之间为网络总线连接。

如图2所示，具体的，所述底盘域控制器通过网络总线与协同域控制器进行指令通信，所述协同域控制器包括智驾域控制器、动力域控制器和车身互联域控制器。

进一步在一个具体实施例中，所述指令包括：

智驾域控制器发送的请求指令，具体包括制动减速度数据、转向轮端角度数据、智驾模式数据、可视路况信息数据、可视近点轨迹数据；

动力域控制器发送的请求指令，具体包括P档联动数据、能量回收反馈数据、制动保护请求数据；

车身互联域控制器发送的请求指令，具体包括监控数据、显示信息数据和模式数据；

所述底盘域控制器的输出指令，具体包括车辆各执行装置的工作状态和工作能力数据、车辆各传感器信号数据、各底盘电控系统的控制模式数据、动力需求请求数据、制动能量回收请求数据、输出到车身互联域控制器的数据、可视近点轨迹校验反馈数据和远点车速预估轨迹数据；

进一步，所述制动减速度指智驾系统根据内部运算得出的最终车辆需要执行的制动减速度，由智驾域控制器发送到底盘域控制器，由底盘域控制器以不变更制动减速度为目标的相关运算指令执行。所述转向轮端角度指智驾系统根据内部运算得出的最终车辆需要执行的转向轮端角度，由智驾域控制器发送到底盘域控制器，由底盘域控制器以不变更转向轮端角度为目标的相关运算指令执行。所述智驾模式为按智驾的功能划分，可分为人机共驾模式或全自动驾驶模式。所述可视路况信息为按智驾的视觉系统处理得到的前方可视范围内的路况信息情况，包括直路或弯道曲率信息、障碍物信息、周边车流量信息、路面情况信息、限速信息、坡道变化信息；将此信息输入到底盘域控制器的动力学模块，进行运算之后提供可视近点轨迹校验反馈和远点车速预估轨迹信息给智驾域控制器，再由智驾域控制器进行最终的制动与转向指令驾驶车辆。所述可视近点轨迹指智驾域控制器根据其内部集成的决策算法规划出的运动轨迹，输出到底盘域控制器进行校验，确认是否有超出舒适性控制范围或是否会进入非稳定控制范围。

动力域控制器发来的请求指令，包括P档联动数据、能量回收反馈数据、制动保护请求数据，所述P档联动数据为根据动力域的控制策略，需要电子驻车驻车的执行机构来实现P档的挂档位即驻车功能，能量回收反馈数据为根据底盘域控制器发送的制动能量回收请求，执行相应的响应回收力矩信息的反馈，包括最大能量回收能力和实时回收值，所述制动保护请求数据为根据动力的特性不同，在起步与坡度的配合特殊情况下，需要制动进行加液压保护的功能；

车身互联域控制器发来的请求指令，包括监控数据、显示信息数据和模式数据，所述监控数据为底盘域控制器中各底盘系统的监控数据需要进行后台上传，所述显示信息数据为底盘域控制器中各底盘系统的状态显示与故障显示到仪表或中控屏的信息，所述模式数据为根据驾驶员的个人偏好，进行内部设置保存记录用过的一套选择模式，以备换驾驶员或重启车辆时自动进入此驾驶员的默认模式；

所述底盘域控制器输出指令，包括车辆各执行装置的工作状态和工作能力数据、车辆各传感器信号数据、各底盘电控系统的控制模式数据、动力需求请求数据、制动能量回收请求数据和输出到车身互联域控制器的数据。

进一步，所述执行装置的工作状态，指执行装置的现有状态，比如电子驻车在驻车状态或是释放状态，以供其他系统进行相应的需求控制；执行装置的工作能力，指执行装置的本身情况，在温度或耐久性等条件下，性能有所变化；车辆各传感器信号，将其他系统需要的传感器信号发送到网络总线上，进行广播，以其方便应用；底盘电控系统的控制模式数据，反馈当前已设置好的各系统的控制模式，方便校对与显示；动力需求请求数据，包括驱动电机的扭矩值需求、换档需求和驾驶风格的设置请求；制动能量回收请求数据，请求动力系统的能量回收实现值；可视近点轨迹校验反馈，根据智驾域控制器的可视路况信息和可视近点轨迹信号进行车辆动力学模块的校验，然后输出可用的推荐轨迹；远点车速预估轨迹，根据智驾域控制器的可视路况信息进行车辆动力学模块的校验，然后输出可用的推荐车速运动轨迹。

如图2所示，具体的，所述底盘及车身各零件特性固有参数包括车辆的建模参数和底盘各零件的建模参数。可以理解的是，车辆的建模参数通常为建立车辆动力学模型的参数，例如车辆横摆角、车辆俯仰角、车辆侧倾角、车辆翻转角(相对于地面)、悬架翻转角、车轮转向角、车轮外倾角、车轮旋转角、空气动力学侧偏角等；底盘各零件的建模参数通常是为建立各底盘零件的模型所需的参数，例如尺寸、装配关系等，以钢板弹簧为例，其建模参数包括板簧主片在空载情况下的曲率半径值、夹紧长度、吊耳长度以及板簧前后固定点的位置等。

具体实施例中，所述进行车辆动力学运算具体包括：根据车辆横向和纵向相结合的运算数值表进行动力学仿真模拟，输出可调用的轨迹，并实时根据读取的传感器数值判断车辆运动状态调节各零件或进行安全保护控制；

所述进行智能驾驶辅助协调具体包括：在智驾的指令与所述执行装置之间，对相关控制做适应性补偿或偏移以输出可直接控制所述执行装置的指令；智驾只能根据当前的执行件状态执行情况调试性能，但若经过耐久后，执行器性能变化了，需要做适应性补偿或偏移，以保证智驾接口的信号不受执行器本身的性能影响而产生控制方向不准、蛇行等控制不好的情况发生，还有关于驾驶员是否脱手的探测等条件，均在智驾与执行器性能之间交互区，需要控制算法进行对接处理，使执行器本身只接受很少的变量影响的接口工作，把有系统性能关联和调试的那些功能逻辑设计都放在底盘域控制器中。

所述进行子零件功能仲裁具体包括：在智能驾驶辅助协调和车辆动力学计算的输出基础上，进行统一的计算和逻辑组合，输出统一的控制指令；对于多方发来的请求，有可能存在矛盾、重复、互斥等情形，本实施例通过子零件功能仲裁，进行统一的计算、逻辑组合，最后输出统一的控制指令。

本实施例中，底盘域控制器还将车辆运动状态反馈到网络总线。

相应于本发明实施例一，本发明实施例二还提供一种汽车，包括本发明实施例一所述的底盘域控制系统系统。其构成及工作原理参照本发明实施例一所述，不再赘述。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：

通过将底盘的电控系统集成化、标准化、平台化，提高了整车的安全性，减少各零件电控单元的开发范围，降低了整车成本和维护成本。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。