CN103612631A - 一种概念车的底盘控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种概念车的底盘控制系统，该控制系统包括：输入装置、底盘控制器、转向装置、制动装置和动力装置；输入装置用于向底盘控制器发送控制信号；其中，输入装置包括能够在X轴方向和Y轴方向产生位移的摇杆；底盘控制器分别与输入装置、转向装置、制动装置和动力装置连接，用于根据摇杆发送的X轴控制信号，控制转向装置对概念车进行转向；以及，根据摇杆发送的Y轴控制信号，控制制动装置对概念车进行启停或者控制动力装置调节概念车的车速，该概念车的底盘控制系统能够实现行驶、转向、制动等汽车基本的行驶功能，提高用户感知度，安全性更高。

Description

一种概念车的底盘控制系统

技术领域

本发明涉及汽车底盘控制技术领域，具体涉及一种概念车的底盘控制系统。

背景技术

随着汽车工业以及工业设计业的迅猛发展，各大汽车厂商已经不再局限于推动量产车的技术革新，而是逐渐将注意力集中到概念车上，以通过概念车展示他们对小型车的创新观点。

概念车可以分为两种：一种是能跑的真正汽车，另一种是设计概念模型，前一种概念车一般是接近量产的版本，能够正常行驶，后一种概念车主要是在汽车展会的展台上进行展示，更多的在于展示设计理念，可能永远都不会投产上市，大多不具备行驶功能。

随着汽车展会上各汽车厂商之间竞争的日益激烈，为了能够将概念车更好的展现给用户，让概念车能够在一定的展区范围内动起来，而不是仅停留在展示概念车的外观设计理念的层面，就需要为概念车设计动力系统、制动系统、底盘控制系统等。

由于概念车的主要目的是展示，而不是行驶，即使在展会上全方位展示概念车，也只是限于一定区域范围内，例如，在几百平米的展台上展示概念车基本的行驶功能，因此，概念车没有必要采用量产车的控制系统和动力系统实现。另外，在展会上相对狭小的展区内，如何能够让观众实际感受概念车，在保证安全的前提下，亲自操控概念车，以提高用户感知度，这是概念车设计必须考虑的内容。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的上述不足，提供一种概念车的底盘控制系统，用以在汽车展会上展示概念车的行驶功能、转向功能以及制动功能。

本发明为达到上述发明目的，采用如下技术方案：

一种概念车的底盘控制系统，包括输入装置、底盘控制器、转向装置、制动装置和动力装置；

输入装置用于向底盘控制器发送控制信号；其中，所述输入装置包括能够在X轴方向和Y轴方向产生位移的摇杆，所述控制信号包括：摇杆根据自身在X轴方向的位移产生的X轴控制信号和摇杆根据自身在Y轴方向的位移产生的Y轴控制信号；

底盘控制器分别与输入装置、转向装置、制动装置和动力装置连接，用于根据摇杆发送的X轴控制信号，控制转向装置对概念车进行转向；以及，根据摇杆发送的Y轴控制信号，控制制动装置对概念车进行启停或者控制动力装置调节概念车的车速。

进一步的，输入装置还包括第一按钮，第一按钮用于向底盘控制器发送第一开关控制信号；

底盘控制器还用于，根据第一按钮发送的第一按开关制信号，控制动力装置的动力电机启动或停止。

进一步的，输入装置还包括第二按钮，第二按钮用于向底盘控制器发送第二开关控制信号；

底盘控制器还用于，根据第二按钮发送的第二开关控制信号，控制动力装置的动力电机正转或反转。

优选的，所述底盘控制器包括：控制单元、A/D电路、D/A电路、达林顿管以及第一继电器、第二继电器、第三继电器和第四继电器；

控制单元通过A/D电路与输入装置的摇杆连接，通过D/A电路与控制单元和动力装置的动力电机连接，并通过达林顿管与转向装置、第一继电器、第二继电器、第三继电器和第四继电器连接；

第一继电器和第二继电器分别与制动装置的推杆电机连接，第三继电器和第四继电器分别与动力装置的动力电机连接。

优选的，达林顿管与转向装置的左转向电机和右转向电机连接；

所述摇杆具体用于，根据输入的X轴方向的位移，向A/D电路发送X轴控制信号，所述X轴控制信号为电压值；

A/D电路用于，将摇杆发送的X轴控制信号从模拟信号转换为数字信号，并将转换为数字信号后的X轴控制信号发送给控制单元；

控制单元用于，接收A/D电路发送的X轴控制信号，并根据所述X轴控制信号向达林顿管输出脉冲信号，该脉冲信号经过达林顿管放大后，用于分别控制转向装置的左转向电机和右转向电机转动相应的目标角度。

优选的，左转向电机用于，获取自身转向时的实际转向角度，将实际转向角度转换为对应的左转向电压值，并将左转向电压值发送给A/D电路；

右转向电机用于，获取自身转向时的实际转向角度，将实际转向角度转换为对应的右转向电压值，并将右转向电压值发送给A/D电路；

A/D电路还与转向装置的左转向电机和右转向电机连接，用于接收左转向电机发送的左转向电压值，以及右转向电机发送的右转向电压值，将左转向电压值和右转向电压值从模拟信号转换数字信号，并将转换为数字信号后的左转向电压值和右转向电压值发送给控制单元；

控制单元还用于，将A/D电路发送的左转向电压值与发送给左转向电机的脉冲信号进行比较，判断二者是否一致，以及，将A/D电路发送的右转向电压值与发送给右转向电机的脉冲信号进行比较，判断二者是否一致；当左转向电压值和/或右转向电压值与相应的脉冲信号不一致时，控制与相应的脉冲信号不一致的转向电压值所对应的转向电机转向，直至所述转向电机发送的转向电压值与相应的脉冲信号一致。

优选的，第一继电器和第二继电器分别与推杆电机的正负电源线连接；

所述摇杆具体用于，获取自身在Y轴负方向的位移，以及根据所述Y轴负方向的位移产生Y负轴控制信号，并向A/D电路发送Y负轴控制信号，所述Y负轴控制信号为电压值；

A/D电路用于，将摇杆发送的Y负轴控制信号从模拟信号转换为数字信号，并将转换为数字信号后的Y负轴控制信号发送给控制单元；

控制单元用于，接收A/D电路发送的Y负轴控制信号，根据Y负轴控制信号向达林顿管输出相应的脉冲信号，该脉冲信号经过达林顿管放大后，用于控制第一继电器和第二继电器吸合或打开，从而控制推杆电机的推杆伸出或缩回。

优选的，所述推杆电机用于，获取自身的推杆的位移，将推杆位移转换为推杆电压值，并将推杆电压值发送给A/D电路；

A/D电路还与制动装置的推杆电机连接，用于接收推杆电机发送的推杆电压值，并将该推杆电压值从模拟信号转换为数字信号，并将转换为数字信号后的推杆电压值发送给控制单元；

控制单元还用于，将所述推杆电压值与A/D电路发送的Y负轴控制信号相比较，当二者不相等时，计算二者之间的电压差值，并根据电压差值控制推杆电机的推杆伸出或者缩回的位移，直至推杆电压值与A/D电路发送的Y负轴控制信号的值相等。

优选的，所述摇杆具体用于，获取自身在Y轴正方向的位移量，以及根据所述Y轴正方向的位移产生Y正轴控制信号，并向A/D电路发送Y正轴控制信号，所述Y正轴控制信号为电压值；

A/D电路用于，将摇杆发送的Y正轴控制信号从模拟信号转换为数字信号，并将转换为数字信号后的Y正轴控制信号发送给控制单元；

控制单元用于，接收A/D电路发送的Y正轴控制信号，根据Y正轴控制信号向D/A电路输出脉冲信号；

D/A电路用于，将脉冲信号从数字信号转换为模拟信号，并发送给动力装置的动力电机，以调节动力电机的转速。

优选的，第三继电器与动力电机的低刹信号线连接，第四继电器与动力电机的反转信号线连接；

所述第一按钮用于，接收输入的第一开关信号，并向控制单元发送所述第一开关信号；

所述第二按钮用于，接收输入的第二开关信号，并向控制单元所述第二开关信号；

控制单元用于，根据第一开关信号向达林顿管输出脉冲信号，用以根据经达林顿管放大的脉冲信号，控制第三继电器吸合或打开，从而控制动力电机开启或停止；以及，根据第二开关信号向达林顿管输出脉冲信号，用以根据经达林顿管放大的脉冲信号，控制第四继电器吸合或打开，从而控制动力电机正转或反转。

本发明具有如下有益效果：

本发明利用摇杆和按钮作为输入装置，在X轴和Y轴方向输入控制信号，底盘控制器根据摇杆发送的X轴控制信号控制转向装置对概念车进行转向，根据摇杆发送的Y轴控制信号控制制动装置对概念车进行启停，或者控制动力装置调节概念车的车速，并根据按钮的开关信号控制动力装置启停和运转方向，该概念车的底盘控制系统不但能够实现行驶、转向、制动等汽车基本的行驶功能，提高用户感知度，而且通过摇杆和按钮控制，输入的控制信号范围较小，概念车行驶、转向、制动等功能的实现也限于一定的场地范围之内，安全性更高。

附图说明

图1为本发明实施例提供的概念车的底盘控制系统的结构示意图；

图2为摇杆操作方向示意图；

图3为底盘控制器的结构示意图；

图4为底盘控制器中的达林顿管和继电器的连接结构示意图；

图5为底盘控制器中的D/A电路示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

非量产的概念车不像量产车那样按照正规的流程去开发动力系统，它的难度主要在于技术的无缝集成，涉及到底盘控制策略、输入装置的选择、执行装置（包括：动力装置、制动装置和转向装置）的功率、扭矩与整车重量及动力传送比等技术难点，因此，输入装置、底盘控制器以及动力装置、制动装置和转向装置在进行选择时就需要做一个很好的衡量，才能使整车的动力系统与机械部分获得最好的匹配。

本发明实施例提供了一种概念车底盘控制系统，参见图1，该系统包括：输入装置1、底盘控制器2、转向装置3、制动装置4和动力装置5。

输入装置1用于向底盘控制器2发送控制信号，输入装置1包括摇杆，摇杆能够在X轴方向和Y轴方向产生位移，相应的，控制信号包括：X轴控制信号和Y轴控制信号。

底盘控制器2分别与输入装置1、转向装置3、制动装置4和动力装置5连接，用于根据摇杆发送的X轴控制信号，控制转向装置3对概念车进行转向；以及，根据摇杆发送的Y轴控制信号，控制制动装置4对概念车进行启停或者控制动力装置5调节概念车的车速。

转向装置3是实现概念车转向的装置，包括左转向电机和右转向电机，左转向电机与概念车的左前轮连接，右转向电机与概念车的右前轮连接。左、右转向电机是步进电机，需要转向电机驱动器对其进行驱动才能够工作，即左、右转向电机分别配置有左转向电机驱动器和右转向电机驱动器，底盘控制器2通过控制左、右转向电机驱动器，进而控制左、右转向电机带动概念车进行转向。

制动装置4包括推杆电机，推杆电机的推杆能够伸出或缩回，当推杆伸出时，刹车片被挤压在刹车盘上，实现行车制动，当推杆缩回时，刹车片与刹车盘之间不产生摩擦，制动为0。底盘控制器2通过控制推杆电机的推杆伸出或缩回，从而控制概念车执行行车制动。

动力单元5包括动力电机，底盘控制器2通过控制动力电机的转速，进而控制概念车的行驶速度，动力电机的转速越快，概念车的行驶速度越快。

优选的，输入装置1还包括第一按钮，第一按钮用于向底盘控制器2发送第一开关控制信号。底盘控制器2还用于，根据第一按钮发送的第一开关控制信号，控制动力电机启动或停止。

优选的，输入装置1还包括第二按钮，第二按钮用于向底盘控制器2发送第二开关控制信号。底盘控制器2还用于，根据第二按钮发送的第二开关控制信号，控制动力电机正转或反转。

优选的，第一按钮和第二按钮可以设置于摇杆上，方便操作者操控底盘控制器2。

以下结合图2，对输入装置的摇杆的操作设定做详细说明，如图所示，概念车的转向通过控制摇杆的X轴方向位移实现：X轴原点对应转向0，即左、右转向电机不转向；X轴正方向最大位置对应右转向100%，X轴负方向最大位置对应左转向100%。

概念车的油门开度大小（即行驶速度）通过控制摇杆的Y轴正向位移实现：Y轴原点对应油门开度0，即动力电机停止；Y轴正方向最大位置对应油门开度100%，即动力电机转速最快。

概念车的行车制动（即传统汽车上的脚刹）通过控制摇杆的Y轴负方向的位移实现：Y轴原点对应行车制动力0，即推杆电机的推杆缩回，停止工作；Y轴负方向最大位置对应制动力100%，即推杆电机的推杆伸出至最大位移。

通过控制摇杆的Y正轴位移实现行驶速度的控制，以及通过控制摇杆的Y负轴位移实现行车制动的控制，可以把双脚解放出来，并能够为操作者带来不一样的驾乘体验。

另外，概念车的驻车制动（即传统汽车上的手刹）通过控制第一按钮的抬起和按下实现：当第一按钮断开（抬起）时，驻车制动为0，即动力电机开启；当第一按钮闭合（按下）时，驻车制动力100%，即动力电机停止。

概念车的前进和倒车通过控制第二按钮的抬起和按下实现：当第二按钮断开（抬起）时，概念车前进，即动力电机正转；当第二按钮闭合（按下）时，概念车倒车，即动力电机反转。

操作者控制摇杆从原点往X轴负方向移动，则概念车左转向，摇杆往X轴负方向移动的位移越大，则左转向角度越大；操作者控制摇杆从原点往X轴正方向移动，则概念车右转向，摇杆往X轴正方向移动的位移越大，则右转向角度越大；操作者控制摇杆从原点往Y轴正方向移动，则概念车加速行驶，摇杆往Y轴正方向移动的位移越大，则车速越快；操作者控制摇杆从原点往Y轴负方向移动，则概念车刹车，摇杆往Y轴负方向移动的位移越大，则行车制动力越大。

底盘控制器2的硬件设计比较简单，这为概念车的底盘控制带来易于实现、易于集成、易于维护的好处。以下结合图3，对本发明实施例提供的一种底盘控制器2的结构进行详细说明。

如图3所示，底盘控制器2可以包括：控制单元21、A/D电路22、D/A电路23、达林顿管24和第一继电器251、第二继电器252、第三继电器253和第四继电器254。控制单元21通过A/D电路22与输入装置1的摇杆连接，通过D/A电路23与控制单元21和动力装置5的动力电机连接，并通过达林顿管24与转向装置3、第一继电器251、第二继电器252、第三继电器253和第四继电器254连接。第一继电器251和第二继电器252分别与制动装置4连接，第三继电器253和第四继电器254分别与动力装置5连接。

控制单元21用于根据输入装置1发送的控制指令，输出PWM脉冲信号，以控制转向装置3、制动装置4和动力装置5这些执行装置实现相应的功能。优选的，控制单元21可以选用XC878CM单片机实现。

A/D电路22用于将摇杆输入的模拟信号转换为数字信号，以便控制单元21根据该数字信号控制概念车中相应的运动执行装置动作。

D/A电路23用于将控制单元21输出的数字信号（PWM脉冲信号）转换为模拟信号，并将该模拟信号发送给动力装置5中的动力电机，以调节动力电机的转速。

达林顿管24用于将控制单元21发送的控制信号（即PWM（Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制）信号）放大，并将放大后的控制信号发送给转向装置3和所述4个继电器。

控制单元21通过达林顿管24控制继电器工作的原理如下：当控制单元21输出低电平时，达林顿管24输出高电平，继电器线圈两端无电压，不动作；当控制单元21出高电平时，达林顿管24输出低电平，继电器线圈两端有12V电源，继电器吸合。

第三继电器253用于控制动力电机开启或停止，以实现驻车制动；第四继电器254用于控制动力电机正转或反转，以实现前进或倒车；第一继电器251和第二继电器252配合工作，用于控制推杆电机的推杆伸出或缩回，以实现行车制动。

以下结合图1、2、3，对概念车的底盘控制系统做详细说明。

本实施例中的概念车底盘控制系统能够实现转向控制。

达林顿管24还与转向装置3连接，具体的，达林顿管24分别与转向装置3中的左转向电机驱动器和右转向电机驱动器连接，左转向电机驱动器与左转向电机连接，右转向电机驱动器与右转向电机连接。

摇杆具体用于，根据操作者通过摇杆输入的X轴方向的位移，向A/D电路22发送X轴控制信号。

实质上，摇杆可以看作一个可变电阻，摇杆上集成有位移传感器，当摇杆在X轴或Y轴上产生位移时，位移传感器用于捕获摇杆在X轴或Y轴上产生的位移量，并将该位移量转换成相应的电压值进行输出，该电压值即为控制信号，因此，X轴控制信号和Y轴控制信号均为电压值信号。

A/D电路22用于，将摇杆发送的X轴控制信号从模拟信号转换为数字信号，并将转换为数字信号后的X轴控制信号发送给控制单元21。

控制单元21用于，接收A/D电路22发送的X轴控制信号，以及根据X轴控制信号，生成PWM脉冲信号，并将PWM脉冲信号发送给达林顿管24，该PWM脉冲信号经过达林顿管放大后，用于分别控制转向装置3的左转向电机和右转向电机转动相应的目标角度，以驱动概念车进行转向。控制单元21还与转向装置3相连，用于向转向装置3提供电能。

具体的，达林顿管24用于将PWM脉冲信号放大，从达林顿管24输出的放大后的PWM脉冲信号的高电平为12V，低电平为0V。

一方面，控制单元21可以持续向转向装置3的左转向电机和右转向电机输出12V电压，为其供电，另一方面，控制单元21还可以通过经达林顿管24放大的PWM脉冲信号，控制左转向电机和右转向电机转向。

控制单元21输出PWM脉冲信号控制转向电机转向的过程如下：当左转向电机驱动器和右转向电机驱动器的正极接12V（PWM脉冲信号的高电平），左转向电机驱动器和右转向电机驱动器的负极接地（PWM脉冲信号的低电平）时，控制单元21分别控制左转向电机和右转向电机左转；当左转向电机驱动器和右转向电机驱动器的正极接地（PWM脉冲信号的低电平），左转向电机驱动器和右转向电机驱动器的负极接12V（PWM脉冲信号的高电平）时，控制单元21分别控制左转向电机和右转向电机右转，进而带动概念车右转。

控制单元21通过输出PWM脉冲信号不但可以控制转向电机的转向方向，还可以进一步通过调节摇杆X轴向位移的大小来调节PWM脉冲信号的占空比，进而控制转向电机的转向角度的大小。

由于左转向电机和右转向电机为步进电机，将PWM脉冲信号作为控制信号，可以实现转向电机的精确转向。

进一步的，控制单元21还可以实现转向闭环控制。

左转向电机和右转向电机上分别设置有电位计，当转向电机的转向角度发生改变时，带动设置于其上的电位计在电阻膜上的滑动触点的接触点位置改变，从而产生端电压的变化，得到实际的转向电压值。该实际的转向电压值包括左转向电机实时产生的左转向电压值和右转向电机实时产生的右转向电压值。

优选的，A/D电路22还与转向装置3的左转向电机和右转向电机连接，用于接收左转向电机发送的左转向电压值，以及右转向电机发送的右转向电压值，以及将左转向电压值和右转向电压值从模拟信号转换为数字信号，并将转换为数字信号后的左转向电压值和右转向电压值发送给控制单元21。

相应的，控制单元21用于，将A/D电路发送的左转向电压值与发送给左转向电机的脉冲信号进行比较，判断二者是否一致，以及，将A/D电路发送的右转向电压值与发送给右转向电机的脉冲信号进行比较，判断二者是否一致；当左转向电压值和/或右转向电压值与相应的脉冲信号不一致时，控制与相应的脉冲信号不一致的转向电压值所对应的转向电机转向，直至所述转向电机发送的转向电压值与相应的脉冲信号一致。

优选的，控制单元21可以根据该左、右转向电压值计算得到相应的转向电机的转向角度（即左、右转向电机实际的转向角度），判断左、右转向角度是否与X轴控制信号对应的目标转向角度一致，当二者不一致时，向相应的转向电机发送控制信号，调节该转向电机的转向角度，用以与目标转向角度一致，从而实现左、右转向电机转向一致。

优选的，控制单元21可以根据A/D电路22发送的X轴控制信号，计算目标转向角度，根据A/D电路22发送的左转向电压值，计算左转向角度，根据A/D电路22发送的右转向电压值，计算右转向角度；以及，根据目标转向角度、左转向角度和右转向角度，判断左转向电机和右转向电机的转向角度是否与目标转向角度一致，当判断出左转向电机的转向角度和/或右转向电机的转向角度与目标转向角度不一致时，计算调整电压值，调整电压值具体为一PWM脉冲信号，控制单元21将该PWM脉冲信号输出给达林顿管24，由达林顿管24将PWM脉冲信号的高电平放大至12V后，发送给相应的转向电机驱动器，以使转向电机驱动器控制相应的转向电机根据该调整电压值调整转向角度。需要注意的是，达林顿管24只是将高电平放大至12V，而PWM脉冲信号的占空比是由控制单元21根据计算出的调整电压值确定的。

利用转向电机电位计的输入，可以实现对转向电机的闭环控制，进而使得转向系统可控。

以上仅给出了一种转向电机闭环控制具体的实现方式，需要注意的是，其他任何能够实现上述发明目的的方案，都在本发明的保护范围之内。

概念车底盘控制系统还能够实现行车制动功能。

第一继电器251和第二继电器252分别与推杆电机的正负电源线连接。

摇杆具体用于，获取自身在Y轴负方向的位移，以及根据操作者输入的Y轴负方向的位移产生Y负轴控制信号，并向A/D电路22发送Y负轴控制信号，Y负轴控制信号为电压值信号。

A/D电路22用于，将摇杆发送的Y负轴控制信号从模拟信号转换为数字信号，并将转换后的Y负轴控制信号发送给控制单元21。

控制单元21用于，接收A/D电路22发送的Y负轴控制信号，根据Y负轴控制信号，生成PWM脉冲信号，并将PWM脉冲信号输出给达林顿管24，该PWM脉冲信号经过达林顿管放大后，用于控制第一继电器251和第二继电器252吸合或打开，从而控制推杆电机的推杆伸出或缩回。摇杆沿Y轴负方向移动的位移不同，则推杆电机的推杆对刹车片施加的力不同，Y轴负方向最大位置对应的制动力为最大制动力。在本实施例中，Y负轴控制信号的位移量大小具体是通过所述PWM脉冲信号的占空比不同来体现的。

具体的，控制单元21向达林顿管24输出PWM脉冲信号（其高电平为5V），达林顿管24将该PWM脉冲信号放大（其高电平为12V），发送给第一继电器251和第二继电器252。

为了清楚说明控制推杆电机实现行车制动的过程，以下结合图4，对底盘控制器2中的达林顿管24、第一继电器251和第二继电器252的连接结构进行详细说明。

如图4所示，第一继电器251和第二继电器252为一个封装中的相同的两个继电器，二者组成一个双胞继电器。

推杆电机为直流电机，直流电机有两根线：红线和黑线。

第一继电器251有3个引脚：TG_RED、RED_GND和RED_12V，TG_RED表示该引脚连接推杆电机的红线；RED_GND表示接地；RED_12V表示输出12V电压。

第二继电器252有3个引脚：TG_BLACK、BLACK_GND和BLACK_12V，TG_BLACK表示该引脚连接推杆电机的黑线；BLACK_GND表示接地；BLACK_12V表示输出12V电压。

推杆电机的红线接第一继电器的公共端，推杆电机的黑线接第二继电器的公共端，当第一继电器251吸合，第二继电器252保持初始状态（断开）时，推杆电机的红线接到12V，黑线接到0V，则推杆电机的推杆向外推出，实现行车制动功能；当第一继电器251断开，第二继电器252吸合时，推杆电机的红线接到0V，黑线接到12V，则推杆电机的推杆缩回，行车制动失效。

进一步的，控制单元21还何以实现行车制动闭环控制。

推杆电机用于，获取自身的推杆的位移，将推杆位移转换为推杆电压值，并将推杆电压值发送给A/D电路22。

推杆电机上也设置有电位计，当推杆电机的推杆伸缩时，带动设置于其上的电位计在电阻膜上的滑动触点的接触点位置改变，从而产生端电压的变化，得到推杆电压值。

优选的，A/D电路22还与制动装置4的推杆电机连接，用于接收推杆电机发送的推杆电压值，并将该推杆电压值从模拟信号转换为数字信号，并将转换后的推杆电压值发送给控制单元21。

相应的，控制单元21用于，将A/D电路22发送的Y负轴控制信号和推杆电压值相比较，当二者不相等时，计算二者之间的电压差值，并根据该电压差值控制推杆电机的推杆伸出或者缩回的位移，直至推杆电压值与Y负轴控制信号相等。

具体的，控制单元21可以根据A/D电路22发送的推杆电压值以及Y负轴控制信号，计算二者差值，得到调节电压值，调节电压值为一PWM脉冲信号，控制单元21将该PWM脉冲信号输出给达林顿管24，由达林顿管24将PWM脉冲信号的高电平放大至12V后，发送给第一继电器251和第二继电器252，以控制推杆电机的推杆是缩回或者伸出。

利用推杆电机电位计的输入，可以实现推杆电机的闭环控制，防止电机堵转。

以上仅给出了一种推杆电机闭环控制具体的实现方式，需要注意的是，其他任何能够实现上述发明目的的方案，都在本发明的保护范围之内。

概念车底盘控制系统还能够实现行驶速度的调节。

摇杆具体用于，获取自身在Y轴正方向的位移量，以及根据操作者输入的Y轴正方向的位移产生Y正轴控制信号，并向A/D电路22发送Y正轴控制信号，Y正轴控制信号为电压值。

A/D电路22用于，将摇杆发送的Y正轴控制信号从模拟信号转换为数字信号，并将转换后的Y正轴控制信号发送给控制单元21。

控制单元21用于，接收A/D电路22发送的Y正轴控制信号，根据该Y正轴控制信号，生成PWM脉冲信号，并将PWM脉冲信号输出给D/A电路23。

D/A电路23用于，将PWM脉冲信号转换为模拟信号，并发送给动力装置4的动力电机，以调节动力电机的转速。

操作者控制摇杆在Y正轴方向形成位移，摇杆根据Y正轴方向位移产生的电压作为Y正轴控制信号，发送给A/D电路22，经A/D电路22转换为数字信号的Y正轴控制信号，发送给控制单元21，控制单元21根据Y正轴控制信号，生成PWM脉冲信号，输出给D/A电路23，PWM脉冲信号的占空比能够反映Y正轴控制信号的大小。D/A电路23将PWM脉冲信号转换为模拟信号，并发送给动力电机，该模拟信号即为调速信号，模拟信号的值越大，动力电机转速越快，概念车的车轮转速越快，相应的，概念车的车速也会越快。

图5给出了一种D/A电路，其中，MCU_DA_0为D/A电路的输入端，与控制单元21连接，TS_DA为D/A电路的输出端，与动力装置的动力电机连接。

需要说明的是，本发明底盘控制器中的D/A电路不限于图5给出的电路，只要能够实现将数字信号转换为模拟信号的电路都属于本发明的保护范围。

概念车底盘控制系统还能够实现驻车制动和前进/倒车控制。

第一按钮用于，接收操作者输入的第一开关信号，并向控制单元21发送第一开关信号。

第二按钮用于，接收操作者输入的第二开关信号，并向控制单元21发送第二开关信号。

控制单元21用于，根据第一开关信号，生成PWM脉冲信号，并将PWM脉冲信号输出给达林顿管24，用以根据经达林顿管24放大的PWM脉冲信号，控制第三继电器253吸合或打开，从而控制动力电机开启或停止；以及，根据第二开关信号，生成PWM脉冲信号，并将PWM脉冲信号输出给达林顿管24，用以根据经达林顿管放大的PWM脉冲信号，控制第四继电器254吸合或打开，从而控制动力电机正转或反转。

为了清楚说明控制动力电机实现驻车制动，以及实现前进/倒车的过程，以下结合图4，对底盘控制器2中的达林顿管24、第三继电器253和第四继电器254的连接结构进行详细说明。

如图所示，第三继电器253和第四继电器254为一个封装中的相同的两个继电器，二者组成一个双胞继电器。

动力电机有三根线：白线、蓝线和黑线。

第三继电器253有3个引脚：RELAY0_CB、DONGLI_BAIXIAN和DONGLI_HEIXIAN，RELAY0_CB表示该引脚处于悬空状态，无实际连接；DONGLI_BAIXIAN表示该引脚连接动力电机的白线；DONGLI_HEIXIAN表示该引脚连接动力电机的黑线。

第四继电器254有3个引脚：RELAY1_CB、DONGLI_LANXIAN和DONGLI_HEIXIAN，RELAY1_CB表示该引脚处于悬空状态，无实际连接；DONGLI_LANXIAN表示该引脚连接动力电机的蓝线；DONGLI_HEIXIAN表示该引脚连接动力电机的黑线。

RELAY0_CB和RELAY1_CB引脚为继电器的常闭端，DONGLI_BAIXIAN和DONGLI_LANXIAN引脚为继电器的常断端，DONGLI_HEIXIAN引脚为公共端。

当第一按钮按下时，控制单元21向达林顿管24输出第一开关信号，该第一开关信号为高电平，达林顿管24输出低电平信号，第三继电器253的DONGLI_BAIXIAN引脚和DONGLI_HEIXIAN引脚吸合，第三继电器253向动力电机输出低刹控制信号，控制动力电机停止工作，实现驻车制动；当第一按钮抬起时，控制单元21向达林顿管24输出第一开关信号，该第一开关信号为低电平，达林顿管24输出高电平信号，第三继电器253的DONGLI_BAIXIAN引脚和DONGLI_HEIXIAN引脚断开，第三继电器253关闭，不会向动力电机输出低刹控制信号，动力电机正常运转，驻车制动失效。

当第二按钮按下时，控制单元21向达林顿管24输出第二开关信号，该第二开关信号为高电平，达林顿管24输出低电平信号，第四继电器254的DONGLI_LANXIAN引脚和DONGLI_HEIXIAN引脚吸合，第四继电器254向动力电机输出倒车控制信号，控制动力电机反转，实现倒车功能；当第二按钮抬起时，控制单元21向达林顿管24输出第二开关信号，该第二开关信号为低电平，达林顿管24输出高电平信号，第四继电器254的DONGLI_LANXIAN引脚和DONGLI_HEIXIAN引脚断开，第四继电器254关闭，不会向动力电机输出倒车控制信号，动力电机继续正转，保持前进。

本发明在设计阶段，首先要考虑整车控制策略，其次是电机选型，电机选型前需要做理论与仿真分析，确保电机的参数可以满足整车要求，最后是底盘控制系统中控制单元的设计，以实现前进、后退，转向、制动等功能。在装车阶段，还需要根据实际情况进行相应调整，例如，电机位置的调整以及整车速度的控制，以保证安全。

本发明利用摇杆和按钮作为输入装置，通过摇杆在X轴和Y轴方向输入控制信号，底盘控制器根据X轴控制信号控制转向装置转向，根据Y轴控制信号控制制动装置启停，以及控制动力装置调节转速，并根据按钮的开关信号控制动力装置启停和运转方向，该概念车的底盘控制系统不但能够实现行驶、转向、制动等汽车基本的行驶功能，提高用户感知度，而且通过摇杆和按钮控制，输入的控制信号范围较小，概念车行驶、转向、制动等功能的实现也限于一定的场地范围之内，安全性更高。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种概念车的底盘控制系统，其特征在于，包括输入装置、底盘控制器、转向装置、制动装置和动力装置；

输入装置用于向底盘控制器发送控制信号；其中，所述输入装置包括能够在X轴方向和Y轴方向产生位移的摇杆，所述控制信号包括：摇杆根据自身在X轴方向的位移产生的X轴控制信号和摇杆根据自身在Y轴方向的位移产生的Y轴控制信号；

底盘控制器分别与输入装置、转向装置、制动装置和动力装置连接，用于根据摇杆发送的X轴控制信号，控制转向装置对概念车进行转向；以及，根据摇杆发送的Y轴控制信号，控制制动装置对概念车进行启停或者控制动力装置调节概念车的车速。

2.如权利要求1所述的底盘控制系统，其特征在于，输入装置还包括第一按钮，第一按钮用于向底盘控制器发送第一开关控制信号；

底盘控制器还用于，根据第一按钮发送的第一按开关制信号，控制动力装置的动力电机启动或停止。

3.如权利要求2所述的底盘控制系统，其特征在于，输入装置还包括第二按钮，第二按钮用于向底盘控制器发送第二开关控制信号；

底盘控制器还用于，根据第二按钮发送的第二开关控制信号，控制动力装置的动力电机正转或反转。

4.如权利要求1～3任一项所述的底盘控制系统，特征在于，所述底盘控制器包括：控制单元、A/D电路、D/A电路、达林顿管以及第一继电器、第二继电器、第三继电器和第四继电器；

控制单元通过A/D电路与输入装置的摇杆连接，通过D/A电路与控制单元和动力装置的动力电机连接，并通过达林顿管与转向装置、第一继电器、第二继电器、第三继电器和第四继电器连接；

第一继电器和第二继电器分别与制动装置的推杆电机连接，第三继电器和第四继电器分别与动力装置的动力电机连接。

5.如权利要求4所述的底盘控制系统，其特征在于，达林顿管与转向装置的左转向电机和右转向电机连接；

所述摇杆具体用于，根据输入的X轴方向的位移，向A/D电路发送X轴控制信号，所述X轴控制信号为电压值；

A/D电路用于，将摇杆发送的X轴控制信号从模拟信号转换为数字信号，并将转换为数字信号后的X轴控制信号发送给控制单元；

控制单元用于，接收A/D电路发送的X轴控制信号，并根据所述X轴控制信号向达林顿管输出脉冲信号，该脉冲信号经过达林顿管放大后，用于分别控制转向装置的左转向电机和右转向电机转动相应的目标角度。

6.如权利要求5所述的底盘控制系统，其特征在于，

左转向电机用于，获取自身转向时的实际转向角度，将实际转向角度转换为对应的左转向电压值，并将左转向电压值发送给A/D电路；

右转向电机用于，获取自身转向时的实际转向角度，将实际转向角度转换为对应的右转向电压值，并将右转向电压值发送给A/D电路；

A/D电路还与转向装置的左转向电机和右转向电机连接，用于接收左转向电机发送的左转向电压值，以及右转向电机发送的右转向电压值，将左转向电压值和右转向电压值从模拟信号转换数字信号，并将转换为数字信号后的左转向电压值和右转向电压值发送给控制单元；

控制单元还用于，将A/D电路发送的左转向电压值与发送给左转向电机的脉冲信号进行比较，判断二者是否一致，以及，将A/D电路发送的右转向电压值与发送给右转向电机的脉冲信号进行比较，判断二者是否一致；当左转向电压值和/或右转向电压值与相应的脉冲信号不一致时，控制与相应的脉冲信号不一致的转向电压值所对应的转向电机转向，直至所述转向电机发送的转向电压值与相应的脉冲信号一致。

7.如权利要求4所述的底盘控制系统，其特征在于，

第一继电器和第二继电器分别与推杆电机的正负电源线连接；

所述摇杆具体用于，获取自身在Y轴负方向的位移，以及根据所述Y轴负方向的位移产生Y负轴控制信号，并向A/D电路发送Y负轴控制信号，所述Y负轴控制信号为电压值；

A/D电路用于，将摇杆发送的Y负轴控制信号从模拟信号转换为数字信号，并将转换为数字信号后的Y负轴控制信号发送给控制单元；

控制单元用于，接收A/D电路发送的Y负轴控制信号，根据Y负轴控制信号向达林顿管输出相应的脉冲信号，该脉冲信号经过达林顿管放大后，用于控制第一继电器和第二继电器吸合或打开，从而控制推杆电机的推杆伸出或缩回。

8.如权利要求7所述的底盘控制系统，其特征在于，

所述推杆电机用于，获取自身的推杆的位移，将推杆位移转换为推杆电压值，并将推杆电压值发送给A/D电路；

A/D电路还与制动装置的推杆电机连接，用于接收推杆电机发送的推杆电压值，并将该推杆电压值从模拟信号转换为数字信号，并将转换为数字信号后的推杆电压值发送给控制单元；

控制单元还用于，将所述推杆电压值与A/D电路发送的Y负轴控制信号相比较，当二者不相等时，计算二者之间的电压差值，并根据电压差值控制推杆电机的推杆伸出或者缩回的位移，直至推杆电压值与A/D电路发送的Y负轴控制信号的值相等。

9.如权利要求4所述的底盘控制系统，其特征在于，

所述摇杆具体用于，获取自身在Y轴正方向的位移量，以及根据所述Y轴正方向的位移产生Y正轴控制信号，并向A/D电路发送Y正轴控制信号，所述Y正轴控制信号为电压值；

A/D电路用于，将摇杆发送的Y正轴控制信号从模拟信号转换为数字信号，并将转换为数字信号后的Y正轴控制信号发送给控制单元；

控制单元用于，接收A/D电路发送的Y正轴控制信号，根据Y正轴控制信号向D/A电路输出脉冲信号；

D/A电路用于，将脉冲信号从数字信号转换为模拟信号，并发送给动力装置的动力电机，以调节动力电机的转速。

10.如权利要求4所述的底盘控制系统，其特征在于，

第三继电器与动力电机的低刹信号线连接，第四继电器与动力电机的反转信号线连接；

所述第一按钮用于，接收输入的第一开关信号，并向控制单元发送所述第一开关信号；

所述第二按钮用于，接收输入的第二开关信号，并向控制单元所述第二开关信号；

控制单元用于，根据第一开关信号向达林顿管输出脉冲信号，用以根据经达林顿管放大的脉冲信号，控制第三继电器吸合或打开，从而控制动力电机开启或停止；以及，根据第二开关信号向达林顿管输出脉冲信号，用以根据经达林顿管放大的脉冲信号，控制第四继电器吸合或打开，从而控制动力电机正转或反转。

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