CN111775721B - 全矢量控制底盘结构、全矢量控制汽车的控制方法和装置 - Google Patents

全矢量控制底盘结构、全矢量控制汽车的控制方法和装置 Download PDF

Info

Publication number
CN111775721B
CN111775721B CN202010677513.1A CN202010677513A CN111775721B CN 111775721 B CN111775721 B CN 111775721B CN 202010677513 A CN202010677513 A CN 202010677513A CN 111775721 B CN111775721 B CN 111775721B
Authority
CN
China
Prior art keywords
control
wheel
steering
mode
automobile
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202010677513.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111775721A (zh
Inventor
李亮
朱正
王翔宇
平先尧
李全通
朱晨曦
罗俊鑫
陈松
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tsinghua University
Original Assignee
Tsinghua University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tsinghua University filed Critical Tsinghua University
Priority to CN202010677513.1A priority Critical patent/CN111775721B/zh
Publication of CN111775721A publication Critical patent/CN111775721A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111775721B publication Critical patent/CN111775721B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L15/00—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles
    • B60L15/20—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles for control of the vehicle or its driving motor to achieve a desired performance, e.g. speed, torque, programmed variation of speed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G17/00—Resilient suspensions having means for adjusting the spring or vibration-damper characteristics, for regulating the distance between a supporting surface and a sprung part of vehicle or for locking suspension during use to meet varying vehicular or surface conditions, e.g. due to speed or load
    • B60G17/015—Resilient suspensions having means for adjusting the spring or vibration-damper characteristics, for regulating the distance between a supporting surface and a sprung part of vehicle or for locking suspension during use to meet varying vehicular or surface conditions, e.g. due to speed or load the regulating means comprising electric or electronic elements
    • B60G17/016—Resilient suspensions having means for adjusting the spring or vibration-damper characteristics, for regulating the distance between a supporting surface and a sprung part of vehicle or for locking suspension during use to meet varying vehicular or surface conditions, e.g. due to speed or load the regulating means comprising electric or electronic elements characterised by their responsiveness, when the vehicle is travelling, to specific motion, a specific condition, or driver input
    • B60G17/0165—Resilient suspensions having means for adjusting the spring or vibration-damper characteristics, for regulating the distance between a supporting surface and a sprung part of vehicle or for locking suspension during use to meet varying vehicular or surface conditions, e.g. due to speed or load the regulating means comprising electric or electronic elements characterised by their responsiveness, when the vehicle is travelling, to specific motion, a specific condition, or driver input to an external condition, e.g. rough road surface, side wind
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K7/00—Disposition of motor in, or adjacent to, traction wheel
    • B60K7/0007—Disposition of motor in, or adjacent to, traction wheel the motor being electric
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L15/00—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles
    • B60L15/20—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles for control of the vehicle or its driving motor to achieve a desired performance, e.g. speed, torque, programmed variation of speed
    • B60L15/2009—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles for control of the vehicle or its driving motor to achieve a desired performance, e.g. speed, torque, programmed variation of speed for braking
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/0457—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such
    • B62D5/046—Controlling the motor
    • B62D5/0463—Controlling the motor calculating assisting torque from the motor based on driver input
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2200/00—Indexing codes relating to suspension types
    • B60G2200/10—Independent suspensions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2500/00—Indexing codes relating to the regulated action or device
    • B60G2500/30—Height or ground clearance
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72—Electric energy management in electromobility

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Driving Devices And Active Controlling Of Vehicle (AREA)
  • Vehicle Body Suspensions (AREA)

Abstract

本发明提供了一种全矢量控制底盘结构、全矢量控制汽车的控制方法和装置，涉及全矢量汽车控制的技术领域，包括获取道路交通环境信息和驾驶员控制指令，确定当前行驶工况；根据当前行驶工况确定控制模式，控制模式包括直线行驶模式、转向模式和越障模式：基于每种控制模式和当前行驶工况确定对每个车轮的控制指令；根据控制指令对每个车轮进行横向、纵向和垂向的三维度作用力控制，扩展整车动力学可控范围，减少汽车多个性能指标之间的相互制约，提高多目标优化的理论上限，并通过多种控制模式，可适应于多种行驶工况，提高道路适应性，当发生故障时，相较其他车辆控制方式，具有更多制动和转向选择，仍能正常工作，固有安全性较高。

Description

全矢量控制底盘结构、全矢量控制汽车的控制方法和装置
技术领域
本发明涉及全矢量汽车控制技术领域，尤其是涉及一种全矢量控制底盘结构、全矢量控制汽车的控制方法和装置。
背景技术
智能汽车是人工智能技术与现代汽车工业结合的新兴产物，正发展成为一种集网联通讯、多源感知、自主决策、安全高效、灵活机动等特色于一体的全自动轮式智能机器。
传统汽车一般采用典型的欠驱动系统：只有油门踏板、制动踏板和方向盘三个关键的操纵装置，只能实现车辆总体的纵向和横向两个相对独立的可控输入。而欠驱动系统的动力学控制难度大、易失稳。
发明内容
本发明的目的在于提供一种全矢量控制底盘结构、全矢量控制汽车的控制方法和装置，扩展整车动力学可控范围，减少汽车多个性能指标之间的相互制约，提高多目标优化的理论上限，并通过多种控制模式，可适应于多种行驶工况，提高道路适应性，当发生故障时，相较其他车辆控制方式，具有更多制动和转向选择，仍能正常工作，固有安全性较高。
第一方面，本发明实施例提供了一种全矢量控制底盘结构，包括：全矢量线控底盘域控制器和电动轮控制单元，每个车轮对应一个所述电动轮控制单元，每个所述电动轮控制单元包括驱动控制单元、制动控制单元、转向控制单元和悬架调节单元；
所述全矢量线控底盘域控制器控制每个所述电动控制单元对相应的所述车轮进行驱动控制、制动控制、转向控制和悬架调节。
在可选的实施例中，所述全矢量线控底盘域控制器，控制与前轮连接的两个离合器打开，以使所述前轮分布式驱动；
或者，
所述全矢量线控底盘域控制器，控制与前轮连接的两个离合器闭合，以使所述前轮集中式驱动。
第二方面，本发明实施例还提供一种全矢量控制汽车的控制方法，包括：
获取道路交通环境信息和驾驶员控制指令，确定当前行驶工况；
根据所述当前行驶工况确定控制模式，所述控制模式包括直线行驶模式、转向模式和越障模式：
基于每种所述控制模式和所述当前行驶工况确定对每个车轮的控制指令；
根据所述控制指令对每个所述车轮进行横向、纵向和垂向的三维度作用力控制。
在可选的实施例中，获取道路交通环境信息和驾驶员控制指令，确定当前行驶工况的步骤，包括：
获取道路交通环境信息和驾驶员控制指令；
对所述道路交通环境信息和所述驾驶员控制指令进行信号调理；
根据调理信号确定当前行驶工况。
在可选的实施例中，基于每种所述控制模式和所述当前行驶工况确定对每个所述车轮的控制指令的步骤，包括：
根据直线行驶情况为相应数量的所述车轮分配转矩，以使所述车轮进行制动或驱动，所述直线行驶情况包括正常直线行驶和异常直线行驶；
根据转向情况控制后轮与前轮采取任意角度转向、采取同相位转向方式进行高速换道和采取逆相位转向方式进行低速转弯；
根据越障情况控制车身产生反侧倾力矩和悬架调节。
在可选的实施例中，根据所述控制指令对每个所述车轮进行横向、纵向和垂向的三维度作用力控制的步骤，包括：
基于所述控制指令控制相应的执行机构对每个所述车轮进行横向、纵向和垂向的三维度作用力控制操作。
在可选的实施例中，基于所述控制指令控制相应的执行机构对每个所述车轮进行横向、纵向和垂向的三维度作用力控制操作的步骤，包括：
通过轮毂电机控制所述车轮的驱动转矩，利用电机和液压的线控制动系统控制所述车轮的制动转矩，进行纵向力的控制；
利用电机和减速器的线控转向系统控制所述车轮的转角，进行横向力的控制；
利用磁流变主动悬架控制所述车轮与车身的阻尼，进行垂向力的控制。
第三方面，本发明实施例还提供一种全矢量控制汽车的控制装置，包括：
获取模块，用于获取道路交通环境信息和驾驶员控制指令，确定当前行驶工况；
第一确定模块，用于根据所述当前行驶工况确定控制模式，所述控制模式包括直线行驶模式、转向模式和越障模式：
第二确定模块，用于基于每种所述控制模式和所述当前行驶工况确定对每个车轮的控制指令；
控制模块，用于根据所述控制指令对每个所述车轮进行横向、纵向和垂向的三维度作用力控制。
第四方面，实施例提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并且能够在所述处理器上运行的程序，所述处理器执行所述程序时实现如前述实施方式中任一项所述的全矢量控制汽车的控制方法。
第五方面，实施例提供一种计算机可读存储介质，所述可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时实现前述实施方式中任意一项所述的全矢量控制汽车的控制方法。
本发明实施例提供一种全矢量控制底盘结构、全矢量控制汽车的控制方法和装置，通过可独立对车轮进行控制的电控系统，基于道路交通环境信息和驾驶员控制指令，确定车辆的当前行驶工况，并进一步确定当前的控制模式，再根据当前的工作模式和行驶工况确定对每个车轮的控制指令，进而实现每个车轮在横向、纵向和垂向的三维度作用力控制。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为本发明实施例提供的一种汽车全矢量控制线控底盘的基本架构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种全矢量控制汽车的控制方法流程图；
图3为本发明实施例提供的一种同相位转向示意图；
图4为本发明实施例提供的一种逆相位转向示意图；
图5为本发明实施例提供的一种90度转向侧方停车示意图；
图6为本发明实施例提供的一种车辆防侧倾原理示意图；
图7为本发明实施例提供的一种全矢量控制汽车的控制架构图；
图8为本发明实施例提供的一种全矢量控制汽车的控制装置功能模块框图；
图9为本发明实施例提供的电子设备的硬件架构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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。
由于，当前的欠驱动系统的动力学控制难度大、易失稳，不利于汽车的行驶控制。
基于此，本发明实施例提供的一种全矢量控制底盘结构、全矢量控制汽车的控制方法和装置，扩展整车动力学可控范围，减少汽车多个性能指标之间的相互制约，提高多目标优化的理论上限。
为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种全矢量控制底盘结构进行详细介绍。
图1为本发明实施例提供的一种汽车全矢量控制线控底盘的基本架构示意图。
参照图1，本发明实施例提供了一种全矢量控制底盘结构，包括：全矢量线控底盘域控制器和电动轮控制单元，每个车轮对应一个所述电动轮控制单元，每个所述电动轮控制单元包括驱动控制单元、制动控制单元、转向控制单元和悬架调节单元；
所述全矢量线控底盘域控制器控制每个所述电动控制单元对相应的所述车轮进行驱动控制、制动控制、转向控制和悬架调节。
这里，提出一种全矢量控制(Full Vector Control，FVC)汽车的典型过驱动系统：每个车轮都具有驱动、制动、转向和悬架四个独立的操控部件，对于常见的四轮车辆系统，共有16个可控输入，涵盖了车辆的最大独立输入集合，即可以实现12个独立车轮作用力的调控。FVC汽车增加可控输入后，一方面可以扩展整车动力学可控范围，减少汽车多个性能指标之间的相互制约，提高多目标优化的理论上限；另一方面，各功能的执行器之间可以形成交叉冗余的互补机制，保证车辆在各种部件失效工况下的安全性，这种车辆本身的固有安全性是未来高级智能汽车最重要的基础。
在可选的实施例中，所述全矢量线控底盘域控制器，控制与前轮连接的两个离合器打开，以使所述前轮分布式驱动；
或者，
所述全矢量线控底盘域控制器，控制与前轮连接的两个离合器闭合，以使所述前轮集中式驱动。
作为一种可选的实施例，四个车轮需要设计为可以独立进行驱动、制动、转向和悬架调节的电动轮，且具备独立的电子电控系统。设计FVC底盘域控制器作为整个底盘的主控模块，负责整车的动力学控制和四个电动轮的动态协调。两个前轮设计为可以通过离合器实现分布式驱动与集中式驱动的切换。
如图2所示，本发明实施例还提供一种全矢量控制汽车的控制方法，包括以下步骤：
步骤S202，获取道路交通环境信息和驾驶员控制指令，确定当前行驶工况；
步骤S204，根据所述当前行驶工况确定控制模式，所述控制模式包括直线行驶模式、转向模式和越障模式：
步骤S206，基于每种所述控制模式和所述当前行驶工况确定对每个车轮的控制指令；
步骤S208，根据所述控制指令对每个所述车轮进行横向、纵向和垂向的三维度作用力控制。
在实际应用的优选实施例中，通过可独立对车轮进行控制的电控系统，基于道路交通环境信息和驾驶员控制指令，确定车辆的当前行驶工况，并进一步确定当前的控制模式，再根据当前的工作模式和行驶工况确定对每个车轮的控制指令，进而实现每个车轮在横向、纵向和垂向的三维度作用力控制，可依据不同道路环境采用不同的多种控制模式，以适应于多种行驶工况，提高道路适应性，较为机动灵活。
在可选的实施例中，步骤S202，可通过以下步骤实现，包括：
步骤1.1)，获取道路交通环境信息和驾驶员控制指令；
步骤1.2)，对所述道路交通环境信息和所述驾驶员控制指令进行信号调理；
步骤1.3)，根据调理信号确定当前行驶工况。
在可选的实施例中，步骤S206还包括：
步骤2.1)，根据直线行驶情况为相应数量的所述车轮分配转矩，以使所述车轮进行制动或驱动，所述直线行驶情况包括正常直线行驶和异常直线行驶；
作为一种可选的实施例，当驾驶员方向盘无显著转角输入；左右道路路面不平度判断几乎一致时，采用直线行驶模式，控制4个车轮轮毂电机输入。
若正常直线行驶，车辆在直线行驶中必须尽可能保持左右车轮驱动力/制动力的平衡，即在前后车轴之间的转矩分配后，将后轮的转矩平均分配给左右两个轮毂电机。
若异常直线行驶，当汽车行驶路面两侧干湿不均匀时，往往会造成各轮胎的附着力产生变化，使电机控制器的输出与反馈信号产生变化。这时需要通过电机控制器及时调整其输出转矩的大小，以改善异常路面的行驶性能，提高路面障碍的越过能力。
步骤2.2)，根据转向情况控制后轮与前轮采取任意角度转向、采取同相位转向方式进行高速换道和采取逆相位转向方式进行低速转弯；
作为一种可选的实施例，当方向盘有显著转角输入，左右道路路面不平度判断几乎一致时，采用转向模式，并根据车速以及驾驶意图判断具体转向模式：切换高速换道；低速转弯以及360度转向。
若高速换道：汽车在高速时，后部车轮与前部车轮采取同相位转向，则转角小，从方向盘到后轮转向的时间很短，且转弯时车身姿态变化小，车身方向与实际的行进方向差异不大，也就是说能够很好的跟踪目标行驶路线，也有利于提高汽车的操纵稳定性，如图3所示。
若低速转弯：当汽车在狭窄的空间低速转弯时，就需要车辆具有较高的机动灵活性，这就取决于转弯半径的大小，由于逆相位转向的转弯半径相对要小，所以机动性要高，所以此时采用逆相位转向，如图4所示。
若360度转向：当汽车需要侧方停车或者原地转向时，控制车轮360度内任意角度转向，实现相应功能。提高了车辆的机动灵活性。以下面90度转向侧方停车为例，如图5所示。
步骤2.3)，根据越障情况控制车身产生反侧倾力矩和悬架调节。
作为一种可选的实施例，可通过判断道路前方是否有严重突起及左右车轮道路路面不平度的不同，切换越障模式，实现车身防侧倾，提高行驶平顺性。
若单侧侧倾：当道路路面不平度过大，车身失稳产生多自由度晃动，车身质心作用有较大的横向力和纵向力，发生侧倾或俯仰运动，导致车辆侧翻。另外，野外道路环境恶劣，过高的车身重心使车辆在过弯转向操纵下容易发生侧翻。防侧倾和防侧翻功能如图6所示。
其中，防侧倾和防侧翻功能的核心是当检测到运载模块发生侧倾运动时，经控制器计算给执行器发出指令，控制一侧油气弹簧产生主动作动力，从而产生反侧倾力矩，防止运载模块侧翻。当检测到核冲击波来临时，首先迅速降低车身高度，同时控制另一侧油气弹簧产生相应的主动作动力，以实现主动抗侧翻功能。
若双侧抬高：当道路前方有较大障碍物时，车辆底盘低无法顺利通过，此时可以通过主动悬架提高车辆底盘，实现车辆顺利通过障碍物，提高车辆的通过性。
在可选的实施例中，步骤S208，还包括：
步骤3.1)，基于所述控制指令控制相应的执行机构对每个所述车轮进行横向、纵向和垂向的三维度作用力控制操作。
在可选的实施例中，步骤3.1)还可用以下步骤进行实现，包括：
步骤3.1.1)，通过轮毂电机控制所述车轮的驱动转矩，利用电机和液压的线控制动系统控制所述车轮的制动转矩，实现纵向力的控制；
步骤3.1.2)，利用电机和减速器的线控转向系统控制所述车轮的转角，实现车轮的横向力的间接控制；
步骤3.1.3)，利用磁流变主动悬架控制所述车轮与车身的阻尼，进行车轮垂向力的间接控制。
这里，采用全矢量控制底盘结构，基于汽车电控技术，设计车轮三维度作用力的最佳实现形式与控制方式，其中，FVC底盘与目前智能汽车采用的常规线控底盘的功能及其实现方式的对比如表1所示。
表1.FVC底盘与常规线控底盘功能对比
Figure BDA0002582898290000091
Figure BDA0002582898290000101
如表1可以看出，常规车辆对于驱动、制动、转向、悬架的控制，由于是一个欠驱动系统，可控输入量较少，对于驱动控制前轴/后轴的驱动转矩；制动控制整车减速度；转向控制前轮转角；对于被动悬架则不可控。
对于FVC车辆底盘，过驱动系统，每个车轮都是独立的模块，包含驱动、制动、转向和主动悬架。整车底盘有16个输入，可以实现4个车轮12个作用力的调控以及四个独立悬架4个位移或阻尼的调控。
FVC汽车增加可控输入后，一方面可以扩展整车动力学可控范围，减少汽车多个性能指标之间的相互制约，提高多目标优化的理论上限，在不同工况实现不同行驶模式，整车适应性好；另一方面，各功能的执行器之间可以形成交叉冗余的互补机制，保证车辆在各种部件失效工况下的安全性。
在可选的实施例中，FVC底盘在一类执行器件故障的情况下，通过四轮之间的协同以及不同执行器之间的互补，可以保证制动和转向功能不会完全失效，如表2所示是FVC底盘在遇到故障时的固有安全机制。该固有安全机制可以实现车辆较大的容错率，保障车辆在部分部件出现故障时仍能达到正常车辆的行驶功能。
表2.FVC底盘主要故障下的固有安全机制
Figure BDA0002582898290000111
如图7所示，本发明实施例还提供了一种全矢量控制汽车的控制架构，包括规划层、协调层和执行层；其中规划层获取道路交通环境信息和驾驶员控制指令，并进行信号调理，基于调理后的信号进行工况判断、性能指标确定或模式切换操作，基于该工况结果进行任务决策规划，包括直线行驶模式、转向模式和越障模式；协调层基于直线行驶模式的情况确定当前为正常直线行驶或异常直线行驶，并通过协调控制器基于对于的直线行驶情况控制相应数量的车轮驱动/制动机控制器，该控制器控制执行层中对应的轮毂电机工作，进而控制对应数量的车轮执行相应操作；协调层还基于转向模式的情况确定当前为高速换道、低速转弯或360度转向操作，并通过协调控制器基于对于的转向行驶情况控制相应数量的转向控制器，该控制器控制执行层中对应的转向电机工作，进而控制对应数量的车轮执行相应操作；协调层还基于越障模式的情况确定当前为单侧侧倾或双侧抬高操作，并通过协调控制器基于对于的越障行驶情况控制相应数量的左悬架控制器，该控制器控制执行层中对应的主动悬架工作，进而控制对应数量的车轮执行相应操作。
FVC车辆通过输入的道路交通环境以及驾驶员指令，对行驶工况进行判断，并实现多模式控制，针对不同工况实现不同行驶系统控制，具有极强的道路适应性，并在对应的道路工况提高多目标优化的理论上限，增强了车辆的动力性、机动灵活性、横向稳定性、行驶平顺性及越障能力。
在可选的实施例中，本发明实施例还提供一种全矢量控制汽车的控制装置，如图8所示，包括：
获取模块，用于获取道路交通环境信息和驾驶员控制指令，确定当前行驶工况；
第一确定模块，用于根据所述当前行驶工况确定控制模式，所述控制模式包括直线行驶模式、转向模式和越障模式：
第二确定模块，用于基于每种所述控制模式和所述当前行驶工况确定对每个车轮的控制指令；
控制模块，用于根据所述控制指令对每个所述车轮进行横向、纵向和垂向的三维度作用力控制。
本发明实施例提供的用于实现一种电子设备，本实施例中，所述电子设备可以是，但不限于，个人电脑(Personal Computer，PC)、笔记本电脑、监控设备、服务器等具备分析及处理能力的计算机设备。
作为一种示范性实施例，可参见图9，电子设备110，包括通信接口111、处理器112、存储器113以及总线114，处理器112、通信接口111和存储器113通过总线114连接；上述存储器113用于存储支持处理器112执行上述排放清单编制方法的计算机程序，上述处理器112被配置为用于执行该存储器113中存储的程序。
本文中提到的机器可读存储介质可以是任何电子、磁性、光学或其它物理存储装置，可以包含或存储信息，如可执行指令、数据，等等。例如，机器可读存储介质可以是：RAM(Radom Access Memory，随机存取存储器)、易失存储器、非易失性存储器、闪存、存储驱动器(如硬盘驱动器)、任何类型的存储盘(如光盘、dvd等)，或者类似的存储介质，或者它们的组合。
非易失性介质可以是非易失性存储器、闪存、存储驱动器(如硬盘驱动器)、任何类型的存储盘(如光盘、dvd等)，或者类似的非易失性存储介质，或者它们的组合。
可以理解的是，本实施例中的各功能模块的具体操作方法可参照上述方法实施例中相应步骤的详细描述，在此不再重复赘述。
本发明实施例所提供计算机可读存储介质，所述可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序代码被执行时可实现上述任一实施例所述的排放清单编制方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统和装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，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，也可以是电连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种全矢量控制汽车的控制方法，其特征在于，基于全矢量控制底盘结构，所述结构包括：全矢量线控底盘域控制器和电动轮控制单元，每个车轮对应一个所述电动轮控制单元，每个所述电动轮控制单元包括驱动控制单元、制动控制单元、转向控制单元和悬架调节单元；所述全矢量线控底盘域控制器控制每个所述电动轮控制单元对相应的所述车轮进行驱动控制、制动控制、转向控制和悬架调节；所述全矢量线控底盘域控制器，控制与前轮连接的两个离合器打开，以使所述前轮分布式驱动；或者，所述全矢量线控底盘域控制器，控制与前轮连接的两个离合器闭合，以使所述前轮集中式驱动；所述方法包括：
获取道路交通环境信息和驾驶员控制指令，确定当前行驶工况；
根据所述当前行驶工况确定控制模式，所述控制模式包括直线行驶模式、转向模式和越障模式：
基于每种所述控制模式和所述当前行驶工况确定对每个车轮的控制指令；
根据所述控制指令对每个所述车轮进行横向、纵向和垂向的三维度作用力控制；
基于每种所述控制模式和所述当前行驶工况确定对每个所述车轮的控制指令的步骤，包括：
根据直线行驶情况为相应数量的所述车轮分配转矩，以使所述车轮进行制动或驱动，所述直线行驶情况包括正常直线行驶和异常直线行驶；
根据转向情况控制后轮与前轮采取任意角度转向、采取同相位转向方式进行高速换道和采取逆相位转向方式进行低速转弯；
根据越障情况控制车身产生反侧倾力矩和悬架调节；
其中，当驾驶员方向盘无显著转角输入、左右道路路面不平度判断几乎一致时，采用直线行驶模式，控制4个车轮轮毂电机输入；
若正常直线行驶，则车辆在前后车轴之间的转矩分配后，将后轮的转矩平均分配给左右两个轮毂电机；
若异常直线行驶，当汽车行驶路面两侧干湿不均匀时，则通过电机控制器调整其输出转矩的大小；
当方向盘有显著转角输入，左右道路路面不平度判断几乎一致时，采用转向模式，并根据车速以及驾驶意图判断具体转向模式：切换高速换道；低速转弯以及360度转向；
若高速换道，则当汽车在高速时，后部车轮与前部车轮采取同相位转向，根据方向盘到后轮转向的时间，以及转弯时车身姿态和车身方向，跟踪目标行驶路线；
若低速转弯，则当汽车在预设狭窄空间低速转弯时，基于转弯半径采用逆相位转向；
若360度转向，则当汽车需要侧方停车或者原地转向时，控制车轮360度内任意角度转向；
判断道路前方是否有突起及左右车轮道路路面不平度的不同；若有，则切换越障模式；
若单侧侧倾，当检测到运载模块发生侧倾运动时，则控制一侧油气弹簧产生主动作动力，产生反侧倾力矩；当检测到核冲击波来临时，则降低车身高度，同时控制另一侧油气弹簧产生相应的主动作动力；
若双侧抬高，当道路前方有预设尺寸障碍物时，则通过主动悬架提高车辆底盘；
获取道路交通环境信息和驾驶员控制指令，确定当前行驶工况的步骤，包括：
获取道路交通环境信息和驾驶员控制指令；
对所述道路交通环境信息和所述驾驶员控制指令进行信号调理；
根据调理信号确定当前行驶工况。
2.根据权利要求1所述的全矢量控制汽车的控制方法，其特征在于，根据所述控制指令对每个所述车轮进行横向、纵向和垂向的三维度作用力控制的步骤，包括：
基于所述控制指令控制相应的执行机构对每个所述车轮进行横向、纵向和垂向的三维度作用力控制操作。
3.根据权利要求2所述的全矢量控制汽车的控制方法，其特征在于，基于所述控制指令控制相应的执行机构对每个所述车轮进行横向、纵向和垂向的三维度作用力控制操作的步骤，包括：
通过轮毂电机控制所述车轮的驱动转矩，利用电机和液压的线控制动系统控制所述车轮的制动转矩，进行纵向力的控制；
利用电机和减速器的线控转向系统控制所述车轮的转角，进行横向力的控制；
利用磁流变主动悬架控制所述车轮与车身的阻尼，进行垂向力的控制。
4.一种全矢量控制汽车的控制装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取道路交通环境信息和驾驶员控制指令，确定当前行驶工况；
第一确定模块，用于根据所述当前行驶工况确定控制模式，所述控制模式包括直线行驶模式、转向模式和越障模式：
第二确定模块，用于基于每种所述控制模式和所述当前行驶工况确定对每个车轮的控制指令；
控制模块，用于根据所述控制指令对每个所述车轮进行横向、纵向和垂向的三维度作用力控制；
第二确定模块还用于根据直线行驶情况为相应数量的所述车轮分配转矩，以使所述车轮进行制动或驱动，所述直线行驶情况包括正常直线行驶和异常直线行驶；根据转向情况控制后轮与前轮采取任意角度转向、采取同相位转向方式进行高速换道和采取逆相位转向方式进行低速转弯；根据越障情况控制车身产生反侧倾力矩和悬架调节；
其中，当驾驶员方向盘无显著转角输入、左右道路路面不平度判断几乎一致时，采用直线行驶模式，控制4个车轮轮毂电机输入；若正常直线行驶，则车辆在前后车轴之间的转矩分配后，将后轮的转矩平均分配给左右两个轮毂电机；若异常直线行驶，当汽车行驶路面两侧干湿不均匀时，则通过电机控制器调整其输出转矩的大小；当方向盘有显著转角输入，左右道路路面不平度判断几乎一致时，采用转向模式，并根据车速以及驾驶意图判断具体转向模式：切换高速换道；低速转弯以及360度转向；若高速换道，则当汽车在高速时，后部车轮与前部车轮采取同相位转向，根据方向盘到后轮转向的时间，以及转弯时车身姿态和车身方向，跟踪目标行驶路线；若低速转弯，则当汽车在预设狭窄空间低速转弯时，基于转弯半径采用逆相位转向；若360度转向，则当汽车需要侧方停车或者原地转向时，控制车轮360度内任意角度转向；判断道路前方是否有突起及左右车轮道路路面不平度的不同；若有，则切换越障模式；若单侧侧倾，当检测到运载模块发生侧倾运动时，则控制一侧油气弹簧产生主动作动力，产生反侧倾力矩；当检测到核冲击波来临时，则降低车身高度，同时控制另一侧油气弹簧产生相应的主动作动力；若双侧抬高，当道路前方有预设尺寸障碍物时，则通过主动悬架提高车辆底盘；
第二确定模块还用于获取道路交通环境信息和驾驶员控制指令；对所述道路交通环境信息和所述驾驶员控制指令进行信号调理；
根据调理信号确定当前行驶工况。
5.一种电子设备，其特征在于，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并且能够在所述处理器上运行的程序，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至3中任一项所述的全矢量控制汽车的控制方法。
6.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时实现权利要求1至3中任意一项所述的全矢量控制汽车的控制方法。
CN202010677513.1A 2020-07-14 2020-07-14 全矢量控制底盘结构、全矢量控制汽车的控制方法和装置 Active CN111775721B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010677513.1A CN111775721B (zh) 2020-07-14 2020-07-14 全矢量控制底盘结构、全矢量控制汽车的控制方法和装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010677513.1A CN111775721B (zh) 2020-07-14 2020-07-14 全矢量控制底盘结构、全矢量控制汽车的控制方法和装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111775721A CN111775721A (zh) 2020-10-16
CN111775721B true CN111775721B (zh) 2022-05-10

Family

ID=72767779

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010677513.1A Active CN111775721B (zh) 2020-07-14 2020-07-14 全矢量控制底盘结构、全矢量控制汽车的控制方法和装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111775721B (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112572327B (zh) * 2020-12-23 2022-04-05 南京航空航天大学 一种网联式智能线控底盘域控制装置及其控制方法
CN112874502B (zh) * 2021-03-01 2022-07-12 南京航空航天大学 一种智能交通环境下的线控底盘信息物理系统及控制方法
CN113359457B (zh) * 2021-06-21 2022-11-11 清华大学 智能车底盘域控制器的高维动力学模型解算装置及方法
CN113954956A (zh) * 2021-11-19 2022-01-21 扬州动源车用泵业有限公司 一种线控主动四轮转向控制装置及其控制方法与控制模式
CN115179705A (zh) * 2022-08-03 2022-10-14 苏州志势达智能科技有限公司 一种全矢量线控底盘的协调控制系统
CN116461607B (zh) * 2023-05-12 2024-02-06 爱搏特科技(深圳)有限公司 一种分布式线控驱动和线控转向的方法及相关装置

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7004870B2 (en) * 2004-02-25 2006-02-28 Dana Corporation Integrated torque and roll control system
CN204055310U (zh) * 2014-07-09 2014-12-31 北京汽车研究总院有限公司 一种混合动力四驱系统及汽车
DE102016217550B4 (de) * 2016-09-14 2018-08-23 Magna powertrain gmbh & co kg Verfahren zur verbesserung der fahrdynamik eines fahrzeugs sowie zur durchführung des verfahrens geeignete antriebsvorrichtung
CN107160963B (zh) * 2017-05-04 2020-08-21 大陆智源科技（北京）有限公司 轮式运动底盘
CN107505941B (zh) * 2017-08-29 2020-01-17 清华大学 四轮独立驱动独立转向电动车的集中-分布式控制系统
CN107599873A (zh) * 2017-10-11 2018-01-19 无锡科技职业学院 双轮毂电机电动汽车的驱动装置
CN110654194A (zh) * 2019-10-09 2020-01-07 山东国兴智能科技股份有限公司 六轮独立转向可升降式移动平台
CN110614967A (zh) * 2019-10-18 2019-12-27 上海格陆博实业有限公司 一种无人驾驶车辆的线控底盘系统
CN110901561B (zh) * 2019-12-04 2021-07-23 清华大学 汽车的底盘域控制器、系统及方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN111775721A (zh) 2020-10-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111775721B (zh) 全矢量控制底盘结构、全矢量控制汽车的控制方法和装置
JP4179348B2 (ja) 走行装置
CN102398594B (zh) 用于车辆的优化拐角控制
CN109070873B (zh) 车辆控制装置及方法
US9636965B2 (en) Suspension system
CN102343906B (zh) 用于整体车辆控制的架构和方法
CA3062457A1 (en) Active series hybrid integrated electric vehicle
US10442475B2 (en) Method and device for performing open-loop control of a driver's cab mount
JP2021503402A (ja) 車両のステアリングシステムを制御する方法
US20120185136A1 (en) Vehicle motion control system
US20220111892A1 (en) Motor vehicle with driven wheels on a number of axles and method for controlling same
CN111391595A (zh) 车辆防侧翻主动倾摆模型预测控制方法
CN115303358B (zh) 一种分布式驱动线控底盘、控制方法及新能源电车
Lee et al. Four-wheel independent steering (4wis) system for vehicle handling improvement by active rear toe control
Zhu et al. Predictive roll, handling and ride control of vehicles via active suspensions
JP5504975B2 (ja) 運転席方向可変車両
KR20230033589A (ko) 동적으로 구성된 사이드슬립 리미트에 기반한 차량 제어
US20230278625A1 (en) Method for controlling steering of a vehicle arrangement
Arana et al. Pitch angle reduction for cars under acceleration and braking by active variable geometry suspension
CN104442809A (zh) 制动偏航补偿方法和机动车辆
JP2010188928A (ja) 車両挙動制御装置
Kim et al. Hybrid roll control using electric ARC system considering limited bandwidth of actuating module
US20150025741A1 (en) Operating method for an active suspension of a motor vehicle
WO2023026688A1 (ja) 車両制御装置、車両制御方法
US20230202255A1 (en) Device and Method for Operating a Roll Stabilization System

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant