CN113997780B - 一种基于自冗余集成车轮模块的线控底盘及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于自冗余集成车轮模块的线控底盘及其控制方法，涉及线控底盘控制领域，所述的线控底盘包括：车架；自冗余集成车轮模块，多个所述自冗余集成车轮模块分别安装在车架的两侧，用于安装轮胎；以及控制模块和功能模块，所述功能模块用于监测车辆状态参数，用于实现监测信号与控制器的数据交互以及电能供给，所述控制模块用于自冗余集成车轮模块的运行与冗余控制以及基于执行器饱和、工作可靠性和能耗最优三方面的底盘协调控制；本发明通过线控转向子系统和线控制动子系统的相互驱动备份，保证了自冗余集成车轮模块的工作可靠性，通过将多个所述自冗余集成车轮模块中的部分机构设置在车架上，减少了车辆的簧下质量。

Description

一种基于自冗余集成车轮模块的线控底盘及其控制方法

技术领域

本发明涉及线控底盘控制领域，特别是涉及一种基于自冗余集成车轮模块的线控底盘及其控制方法。

背景技术

线控底盘摒弃了复杂的机械结构，将底盘系统简化为传感器、控制器和执行器三部分，实现了驾驶员与执行器的解耦，是智能汽车安全可靠执行的基础。而轮毂电机驱动形式的线控底盘由于底盘集成度高、底盘拓展性强等优势被认为是高级别自动驾驶技术执行平台的最佳解决方案。现阶段轮毂电机驱动形式的线控底盘的关键技术主要包含以轮毂电机为动力单元的车轮集成模块架构设计、以优化系统可靠性为目的的故障诊断与冗余控制、以优化线控系统耗电量的能量管理以及以协调子系统控制动作冲突的底盘域控制等相关技术。

车轮集成模块架构，又叫一体式电动轮，相关领域的研究也有了相应的进展。现有研究分为两个方面：其一方面是针对一体式电动轮的单系统进行研究，例如一种线控转向系统的多电机冗余装置，采用双电机冗余提高功能安全，但在四个系统集成后电机数量的增加会加大车辆的簧下质量，进而影响整车特性；另一方面是将电动轮集成化使其具备底盘四大系统的功能，例如一体化多功能电动轮组件与电驱动行走装置实现了驱动、转向、悬架、制动功能，但是其轮毂安装架的结构形式使得其在工作过程中始终处于弯扭工况下，强度要求高。

上述，现有的车轮集成模块，基于集成式车轮模块的多电机冗余装置，增加了车辆的簧下质量，进而影响整车特性，或轮毂安装架常工作在弯扭工况下，强度要求高；

有鉴于此，有必要提供一种基于自冗余集成车轮模块的线控底盘及其控制方法。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种基于自冗余集成车轮模块的线控底盘及其控制方法，旨在保留集成式车轮模块在转向和制动方面的冗余功能基础上解决背景技术提到的现有装备集成式车轮模块的车辆簧下质量过大、轮毂安装架的弯扭工况对其强度要求高的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种基于自冗余集成车轮模块的线控底盘，所述线控底盘包括：

车架；

自冗余集成车轮模块，多个所述自冗余集成车轮模块分别安装在车架的两侧，用于安装轮胎；

功能模块，所述功能模块用于监测车辆控制状态参数和车辆运行状态参数，用于搭建通信网络并通过通信网络与控制模块进行数据交互，还用于提供电能；

以及控制模块，所述控制模块用于自冗余集成车轮模块的运行以及自冗余集成车轮模块的冗余控制；

其中，所述自冗余集成车轮模块包括轮毂电机驱动子系统、线控制动子系统、线控转向子系统、主动悬架子系统和集成传动子系统，所述线控制动子系统与所述的线控转向子系统的驱动端相互备份，并分别与集成传动子系统的动力输入端进行耦合，所述线控转向子系统允许车架与自冗余集成车轮模块之间产生相对的垂向滑移，以满足主动悬架子系统的功能需求。

本发明实施例的另一目的在于提供一种基于自冗余集成车轮模块的线控底盘控制方法，所述方法包括以下步骤：

获取驾驶员输入信号和车辆当前状态参数信息；

根据驾驶员输入信号与车辆三维动力学模型确定车身姿态表征参数的目标值；

根据车身姿态表征参数的目标值和车辆当前状态参数信息的差值输出附加车轮转角、附加驱动转矩、附加制动转矩和附加垂向载荷的目标值；

以车轮模块为单位，加载和闭环优化所述的附加车轮转角、附加驱动转矩、附加制动转矩和附加垂向载荷的目标值，控制车辆运行。

本发明实施例提供的一种基于自冗余集成车轮模块的线控底盘，转向子系统和制动子系统的相互驱动备份，不仅保证了自冗余集成车轮模块的工作可靠性，减少了簧下电机个数。所述的线控底盘将制动驱动电机、转向驱动电机、集成传动子系统布置在车身位置，优化了车轮模块的质量；通过设置转向滑柱总成，避免了车轮模块垂向跳动和主动悬架工作对集成传动子系统、制动驱动电机和转向驱动电机的影响，有效地避免了集成车轮模块的传动构件处于弯扭工况。

本发明实施例提供的一种基于自冗余集成车轮模块的线控底盘控制方法，主要包含自冗余集成式车轮模块的冗余控制策略和底盘协调控制策略，通过冗余控制策略保证在车轮模块转向子系统和驱动子系统的任一驱动电机故障时仍能完成避障和停车；以自冗余集成车轮模块为控制对象，在考虑执行器饱和与能量管理的基础上进行底盘协调控制，以提高线控底盘模块化和线控化程度。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种基于自冗余集成车轮模块的线控底盘的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的自冗余集成车轮模块的一侧装配示意图；

图3为本发明实施例提供的自冗余集成车轮模块的另一侧装配示意图；

图4为本发明实施例提供的集成传动子系统的传动构型示意图；

图5为本发明实施例提供的转向滑柱总成的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的集成传动子系统的工作模式说明图；

图7为本发明实施例提供的不同垂向载荷下轮胎摩擦椭圆示意图(F_z1＜F_z2＜F_z3)；

图8为本发明实施例提供的一种基于自冗余集成车轮模块的线控底盘控制方法的流程图。

附图中：100-自冗余集成车轮模块，200-电池系统，300-集成传动子系统，400-轮胎，500-车架，600-转向滑柱总成，101-双横臂悬架，102-主动悬架，103-转向主销节臂，104-制动轮缸，301-制动油泵，302-转向驱动电机，303-制动驱动电机，304-制动阀体，305-第一行星齿轮组，306-第一锁止装置，307-第二锁止装置，308-转向动力输出轴，309-第一行星架，310-制动动力输出轴，311-第二行星架，312-第四锁止装置，313-第三锁止装置，314-箱体，315-第二行星齿轮组，316-第一齿圈，317-第一太阳轮，318-第一联轴器，319-第二太阳轮，320-第二联轴器，321-第二齿圈，601-转向滑柱，602-滑键，603-转向滑槽，604-上摆臂固定支架，605-弹簧垫片，606-开槽螺母。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述。

如图1-图5所示，为本发明一个实施例提供的一种基于自冗余集成车轮模块的线控底盘的结构图，包括：

车架500；

自冗余集成车轮模块100，多个所述自冗余集成车轮模块100分别安装在车架500的两侧，用于安装轮胎400；

功能模块，所述功能模块用于监测车辆状态参数，用于搭建通信网络并通过通信网络与控制模块进行数据交互，还用于提供电能；

以及控制模块，所述控制模块用于自冗余集成车轮模块100的运行以及自冗余集成车轮模块的冗余控制；

其中，所述自冗余集成车轮模块100包括轮毂电机驱动子系统、线控制动子系统、线控转向子系统、主动悬架子系统和集成传动子系统300，所述线控制动子系统、线控转向子系统分别与集成传动子系统300的动力输入端耦合，并互为集成传动子系统300的驱动备份，所述集成传动子系统300的动力输出端与所述主动悬架子系统传动连接，并相对于所述车架具有一定的垂向滑移量，所述主动悬架子系统安装在轮毂电机驱动子系统与车架之间；

本发明实施例通过线控转向子系统和线控制动子系统的相互驱动备份，不仅保证了车轮模块的工作可靠性，通过将多个所述自冗余集成车轮模块100设置在车架500上，减少了车辆簧下电机布置数量，进而减少车辆簧下质量，提高车辆运行稳定性；集成传动子系统的动力输出端经转向滑柱总成与转向节臂上端的通孔采用轴孔配合，有效缓解轮毂安装架的弯扭工况对其强度要求高的问题。

本发明的一个实施例中，所述功能模块包括传感器子系统、整车通信子系统和电池子系统200，所述传感器子系统用于监测车辆状态参数，整车通信子系统用于搭建通信网络并通过通信网络与控制模块进行数据交互，电池子系统200提供电能。

需要说明的是，本实施例中所述控制模块采用现有的车载电脑，所述传感器子系统、整车通信子系统和电池子系统均为现有技术的应用，本实施例未对其结构、电路连接方式进行改进，在此不再赘述。

如图2-图5所示，所述集成传动子系统300包括线控制动传动总成、线控转向传动总成和箱体314，所述线控制动传动总成、线控转向传动总成分别集成在所述箱体314内，所述箱体314安装在车架500上，所述线控制动传动总成的输入端与线控制动子系统传动连接，所述线控转向传动总成的输入端与线控转向子系统传动连接，所述线控制动传动总成的输出端、线控转向传动总成的输出端构成集成传动子系统的两个动力输出端；

如图4所示，所述线控制动子系统至少包含制动驱动电机303、制动油泵301、制动阀体304和制动轮缸104，所述制动驱动电机303与线控制动传动总成的输入端传动连接，所述线控制动传动总成的输出端连接安装在箱体上的制动阀体304，所述制动阀体304与安装在轮毂电机驱动子系统的制动轮缸104接通，用于输出制动力矩；

本实施例中，所述制动油泵301与制动阀体304通过硬管连接，所述制动阀体304与制动轮缸104通过软管接通，由所述制动阀体304向制动轮缸104泵送油压制动轮胎；

在一个实施例中，如图4所示，所述线控转向子系统包含转向驱动电机302、转向滑柱总成600和转向主销节臂103，所述转向驱动电机302与线控转向传动总成的输入端传动连接，所述线控转向传动总成的输出端通过转向滑柱总成600连接转向主销节臂103，所述转向主销节臂103安装在轮胎的内侧，所述转向主销节臂103还与主动悬架子系统连接；

如图5所示，在一个优选实施例中，所述转向滑柱总成600包括转向滑柱601、转向滑槽603和紧固件，所述紧固件包括弹簧垫片605和开槽螺母606，所述转向滑柱603转动安装在车架500上，并与线控转向传动总成的输出端传动连接，所述转向滑柱601远离箱体的一端设有滑键602与转向滑槽603连接，且所述转向滑槽601与主动悬架子系统和转向主销节臂103通过紧固件连接固定；其中，所述滑键与转向滑槽在转向滑柱长度方向具有一定滑动行程。所述主动悬架子系统包括主动悬架102、双横臂悬架101和悬架控制器，悬架控制器与控制模块连接，控制主动悬架运行，所述转向主销节臂103通过双横臂悬架101、上摆臂固定支架604连接车架500和集成传动子系统300的输出端。

进一步地，所述线控转向传动总成包括第一联轴器318、第一行星齿轮系、第一锁止装置306、第一行星架309、第二锁止装置307，所述线控制动传动总成包括第二联轴器320、第二行星齿轮系、第三锁止装置313、第二行星架315、第四锁止装置312；所述第一行星齿轮系安装在箱体314内，所述第一行星齿轮系的输入端通过第一联轴器318连接转向驱动电机302，所述第一行星齿轮系的第一输出端通过第一行星架的轴连接转向动力输出轴，用于驱动转向滑柱转向，所述第二行星齿轮系安装在箱体314内，所述第二行星齿轮系的输入端通过第二联轴器320连接制动驱动电机303，所述第二行星齿轮系的第一输出端通过第二行星架的轴连接制动动力输出轴310，用于驱动制动阀体工作，所述第一行星齿轮系的第二输出端和第二行星齿轮系的第二输出端相互耦合，所述第一锁止装置306、第三锁止装置307分别用于控制第一行星齿轮系与第二行星齿轮系之间的分离和接合状态，所述第二锁止装置307、第四锁止装置312分别用于控制第一行星架309、第二行星架311的分离和接合状态；所述第一行星架309的轴即转向动力输出轴308；

本实施例中，如图4、图6所示，所述第一行星齿轮系包括第一行星齿轮组305、第一太阳轮317、第一齿圈316，所述第二行星齿轮系包括第二行星齿轮组315、第二太阳轮319、第二齿圈321；所述第一锁止装置306、第二锁止装置307、第三锁止装置313、第四锁止装置312均可采用带有刹车片的离合器，刹车片由制动阀驱动，制动阀与控制模块电连接；具体工作过程：转向驱动电机302故障时，制动驱动电机303仅驱动转向，动力经第二太阳轮319、第二行星齿轮组315、第二齿圈321、第一齿圈316、第一行星齿轮组305传递到第一行星架的转向动力输出轴308进行输出；转向驱动电机302故障时，制动驱动电机303驱动转向和制动，动力经第二太阳轮319、第二行星齿轮组315、第二齿圈321、第一齿圈316、第一行星齿轮组305传递到第一行星架309的转向动力输出轴308进行输出；在制动驱动电机303故障时，转向驱动电机302仅驱动制动，动力经第一太阳轮317、第一行星齿轮组305、第一齿圈316、第二齿圈321、第二行星齿轮组315传递到第二行星架311的制动动力输出轴310进行输出；在制动驱动电机303故障时，转向驱动电机302驱动转向和制动，动力经第一太阳轮317、第一行星齿轮组305、第一齿圈316、第二齿圈321、第二行星齿轮组315传递到第二行星架311的制动动力输出轴310进行输出。

具体地，所述线控制动子系统、线控转向子系统分别与集成传动子系统的动力输入端耦合，并互为集成传动子系统的驱动备份的工作过程如下：

当转向驱动电机302故障时，车辆有转向需求，转向驱动电机302停止，制动驱动电机303工作，第一锁止装置306分离，第一齿圈316分离，第二锁止装置307分离，第三锁止装置313分离，第二齿圈321分离，第四锁止装置312接合；转向动力由制动驱动电机303输出，经第二太阳轮319、第二行星齿轮组315、第二齿圈321、第一齿圈316、第一行星齿轮组305传递到第一行星架309，由第一行星架309的轴进行动力输出，以实现车辆转向；

当转向驱动电机302故障时，车辆有制动需求，制动驱动电机303工作，动力按常规传递路线输出到第二行星架311的轴，以实现车辆制动；

当转向驱动电机302故障时，车辆有转向和制动的需求，转向驱动电机302停止，制动驱动电机303工作，第一锁止装置306分离，第一齿圈316分离，第二锁止装置307分离，第三锁止装置313分离，第二齿圈321分离，第四锁止装置312分离；转向动力由制动驱动电机303输出，经第二太阳轮319、第二行星齿轮组315、第二齿圈321、第一齿圈316、第一行星齿轮组305传递到第一行星架309，由第一行星架309的轴进行动力输出，以实现车辆转向；制动动力同样由制动驱动电机303输出，经第二太阳轮319、第二行星齿轮组315传递到第二行星架311，由第二行星架311的轴进行动力输出，以实现车辆制动；

当制动驱动电机303故障时，车辆有转向需求，转向驱动电机302工作，动力按常规传递路线输出到第一行星架309的轴，以实现车辆转向；

当制动驱动电机303故障时，车辆有制动需求，转向驱动电机302工作，制动驱动电机303停止，第一锁止装置306分离，第一齿圈316分离，第二锁止装置307接合，第三锁止装置313分离，第二齿圈321分离，第四锁止装置312分离；制动动力由转向驱动电机302输出，经第一太阳轮317、第一行星齿轮组305、第一齿圈316、第二齿圈321、第二行星齿轮组315传递到第二行星架311，由第二行星架311的轴进行动力输出，以实现车辆制动；

当制动驱动电机303故障时，车辆有转向和制动需求，转向驱动电机302工作，制动驱动电机303停止，第一锁止装置306分离，第一齿圈316分离，第二锁止装置307分离，第三锁止装置313分离，第二齿圈321分离，第四锁止装置312分离；转向动力由转向驱动电机302输出、经第一太阳轮317、第一行星齿轮组305传递至第一行星架309，由第一行星架309的轴进行动力输出，以实现车辆转向功能；制动动力同样由转向驱动电机302输出，经第一太阳轮317、第一行星齿轮组305、第一齿圈316、第二齿圈321、第二行星齿轮组315传递到第二行星架311，由第二行星架311的轴进行动力输出，以实现车辆制动。

本实施例通过转向子系统和制动子系统的相互驱动备份，不仅保证了自冗余集成车轮模块的工作可靠性，减少了簧下电机个数。所述的线控底盘将制动驱动电机、转向驱动电机、集成传动子系统布置在车身位置，优化了车轮模块的质量；通过设置转向滑柱总成，避免了车轮模块垂向跳动和主动悬架工作对集成传动子系统、制动驱动电机和转向驱动电机的影响，有效地避免了集成车轮模块的传动构件处于弯扭工况。

如图8所示，基于一种基于自冗余集成车轮模块的线控底盘，本发明实施例提供的基于自冗余集成车轮模块的线控底盘控制方法，所述方法包括以下步骤：

步骤一、通过功能模块的传感器系统实时采集驾驶员输入信号、自冗余集成车轮模块的执行子系统状态信号和车辆状态信号；其中，驾驶员输入信号包括有方向盘转角δ_sw、制动踏板位移S_bp和驱动踏板位移S_dp，车辆状态信号包括有横摆角速度r、俯仰角速度Θ_b′、侧倾角速度Φ′、质心处垂向加速度a_z和侧向加速度a_y；

步骤二、传感器系统将采集的驾驶员输入信号传递给控制模块，通过控制模块预设的协调控制层确定车身姿态相关的目标值，相关的目标值具体包含车身横摆率、车身俯仰率、车身侧倾率、车身质心处的垂向加速度、车身质心处的纵向加速度；

确定相关的目标值，具体是姿态处理子模块通过模型软件建立车辆三维动力学参考模型，再通过将驾驶员输入信号输入车辆三维动力学参考模型中，进行车辆运行模拟确定相关的目标值；车辆三维动力学参考模型的参数数据包含车辆底盘属性参数、轮胎力学特性和悬架K/C特性的试验标定数据集；

步骤三、车辆状态参数偏差解算，根据相关的目标值中的车身横摆率、车身俯仰率、车身侧倾率、车身质心处的垂向加速度、车身质心处的纵向加速度，与车辆状态信号包括的横摆角速度r、俯仰角速度Θ_b′、侧倾角速度Φ′、质心处垂向加速度a_z和侧向加速度a_y的比较，确定自冗余集成车轮模块的附加车轮转角Δδ_i、附加驱动转矩ΔT_di、附加制动转矩ΔT_bi和附加垂向载荷ΔF_zi的目标值；

步骤四、参考传感器系统输出的执行子系统状态信号，对附加车轮转角、附加驱动转矩、附加制动转矩和附加垂向载荷的目标值进行加载或分配和闭环控制，实现车辆运行的平顺控制和驾驶。

本实施例中，通过设置自冗余集成车轮模块，使得线控底盘的控制更加智能化，控制车辆运行时更加平顺和稳定。

所述的协调控制层包括轮胎力横纵向协调控制模块和主动悬架控制模块，所述轮胎力横纵向协调控制模块用于轮胎附加纵向力和附加横向力的分配以及轮胎附加纵向力的再分配，主动悬架控制模块常规用于实现车辆平顺性数据的优化，但在轮胎的附着特性达到轮胎附着极限临界值时兼顾轮胎接地特性的优化，并只认为在轮胎滑移率s≤0.16且轮胎侧偏角α≤5°时轮胎的附着特性在附着极限内；

在另一个实施例场景中，所述轮胎附加纵向力和附加横向力的分配以及轮胎附加纵向力的再分配，参照轮胎试验得出的摩擦椭圆数据集，以及车辆稳定裕度和能量损失度进行分配，一个示例如图7、图8所示；在轮胎滑移率s≤0.16且轮胎侧偏角α≤5°时，按照能耗最优控制策略控制车辆的能量损失度趋于最小值；在轮胎滑移率s≤0.16且轮胎侧偏角α≤5°之外的情况时，以车辆稳定裕度为参照主要依据；再通过附加侧向力控制单元分配优化的附加车轮转角Δδ_i，通过附加纵向力控制单元分配优化的附加制动转矩ΔT_bi、附加驱动转矩ΔT_di；一些场景中，线控底盘控制方法还包括：根据所述的附加垂向载荷的目标值，优化车辆的平顺性和轮胎接地性；

具体地，基于自冗余集成车轮模块的优化分配目标函数为：

对应的约束条件为：

上式中，J为自冗余集成车轮模块的优化指标泛函，T_si、T_bi、T_di分别为线控转向子系统、线控制动子系统和轮毂电机驱动子系统的驱动电机转矩，w_si、w_bi、w_di分别为线控转向子系统、线控制动子系统和轮毂电机驱动子系统的角速度，η_si、η_bi、η_di分别为线控转向子系统、线控制动子系统和轮毂电机驱动子系统的传动效率，F_xi、F_yi、F_zi分别为自冗余集成车轮模块的纵向力、侧向力和垂向力，P_swi为集成传动子系统离合切换所消耗的功率，k_ti为驱动电机故障触发标志位，k_wi为车辆稳定裕度的权重系数，μ_i为轮胎的路面附着系数，k_i为车轮侧偏刚度，δ_imax为车轮最大转角；s为轮胎滑移率，a为轮胎侧偏角。

一个实施例中，在通过附加纵向力控制子单元分配优化的附加制动转矩ΔT_bi、附加驱动转矩ΔT_di时，按照执行器饱和度约束、能耗最优分配策略进行分配；

在本发明一个实施例中，所述控制模块还包括：执行控制层，由制动电机控制器、轮毂电机控制器、转向电机控制器、悬架控制器组成；所述的加载和闭环优化所述的附加车轮转角、附加驱动转矩、附加制动转矩和附加垂向载荷的目标值，控制车辆运行，具体包括以下步骤：

通过线控制动子系统的制动电机控制器控制制动驱动电机(即图8中的第二驱动电机)输出附加制动转矩ΔT_bi的目标值；

通过轮毂电机驱动子系统的轮毂电机控制器控制轮毂电机输出附加驱动转矩ΔT_di的目标值；

通过线控转向子系统的转向电机控制器控制转向驱动电机(即图8中的第一驱动电机)输出附加车轮转角Δδ_i的目标值；

通过主动悬架子系统的悬架控制器控制主动悬架输出附加垂向载荷ΔF_zi的目标值；实现平顺性和轮胎接地特性的权重调节，配合车轮模块驱动、制动和转向。

本发明实施例提供的一种基于自冗余集成车轮模块的线控底盘，转向子系统和制动子系统的相互驱动备份，不仅保证了车轮模块的工作可靠性，通过将多个所述自冗余集成车轮模块的部分机构设置在车架上，减少了车辆簧下电机布置数量，进而减少车辆簧下质量，提高车辆运行稳定性；集成传动子系统的动力输出端经转向滑柱总成与转向节臂上端的通孔采用轴孔配合，允许一定的垂向滑移量，有效缓解轮毂安装架的弯扭工况对其强度要求高的问题。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于自冗余集成车轮模块的线控底盘，其特征在于，所述线控底盘包括：

车架；

自冗余集成车轮模块，多个所述自冗余集成车轮模块分别安装在车架的两侧，用于安装轮胎；

功能模块，所述功能模块用于监测车辆状态参数，用于实现监测信号与控制模块的数据交互，还用于提供电能；

以及控制模块，所述控制模块用于自冗余集成车轮模块的功能控制以及自冗余集成车轮模块的冗余控制；

其中，所述自冗余集成车轮模块包括轮毂电机驱动子系统、线控制动子系统、线控转向子系统、主动悬架子系统和集成传动子系统，所述线控制动子系统与所述的线控转向子系统的驱动端相互备份，并分别与集成传动子系统的动力输入端进行耦合，所述线控转向子系统允许车架与自冗余集成车轮模块之间产生相对的垂向滑移，以满足主动悬架子系统的功能需求；

所述线控转向子系统包含转向驱动电机、转向滑柱总成和转向主销节臂，所述转向驱动电机与线控转向传动总成的输入端传动连接，所述线控转向传动总成的输出端通过转向滑柱总成连接转向主销节臂上端，所述转向主销节臂安装在轮胎的内侧，所述转向主销节臂与主动悬架子系统连接；所述转向滑柱总成包括转向滑柱、转向滑槽和紧固件，所述转向滑柱穿过车架上的通孔，与线控转向传动总成的输出端传动连接，所述转向滑柱远离箱体的一端设有滑键与转向滑槽连接，且所述转向滑槽与转向主销节臂通过紧固件连接固定；其中，所述滑键与转向滑槽在转向滑柱长度方向具有一定滑动行程。

2.根据权利要求1所述的基于自冗余集成车轮模块的线控底盘，其特征在于，所述集成传动子系统包括线控制动传动总成、线控转向传动总成和箱体，所述线控制动传动总成、线控转向传动总成分别集成在所述箱体内，所述箱体安装在车架上，所述线控制动传动总成的输入端与线控制动子系统传动连接，所述线控转向传动总成的输入端与线控转向子系统传动连接，所述线控制动传动总成的输出端、线控转向传动总成的输出端构成集成传动子系统的两个动力输出端。

3.根据权利要求2所述的基于自冗余集成车轮模块的线控底盘，其特征在于，所述线控制动子系统至少包含制动驱动电机、制动油泵、制动阀体和制动轮缸，所述制动驱动电机与线控制动传动总成的输入端传动连接，所述线控制动传动总成的输出端连接安装在箱体上的制动油泵，所述制动油泵与制动阀体通过硬管连接，所述制动阀体与制动轮缸通过软管接通，用于输出制动力矩。

4.根据权利要求2或3所述的基于自冗余集成车轮模块的线控底盘，其特征在于，所述线控转向传动总成包括第一联轴器、第一行星齿轮系、第一锁止装置、第一行星架、第二锁止装置，所述线控制动传动总成包括第二联轴器、第二行星齿轮系、第三锁止装置、第二行星架、第四锁止装置；

所述第一行星齿轮系安装在箱体内，所述第一行星齿轮系的输入端通过第一联轴器连接转向驱动电机，所述第一行星齿轮系的第一输出端通过第一行星架的轴连接转向动力输出轴，用于驱动转向滑柱实现车轮转向；

所述第二行星齿轮系安装在箱体内，所述第二行星齿轮系的输入端通过第二联轴器连接制动驱动电机，所述第二行星齿轮系的第一输出端通过第二行星架的轴连接制动动力输出轴，用于驱动制动油泵工作；

所述第一行星齿轮系的第二输出端和第二行星齿轮系的第二输出端相互耦合，所述第一锁止装置、第三锁止装置分别用于控制第一行星齿轮系与第二行星齿轮系之间的分离和接合状态，所述第二锁止装置、第四锁止装置分别用于控制第一行星架、第二行星架的分离和接合状态。

5.根据权利要求1所述的基于自冗余集成车轮模块的线控底盘，其特征在于，所述功能模块包括传感器子系统、整车通信子系统和电池子系统，所述传感器子系统用于监测车辆状态参数，整车通信子系统实现监测信号与控制模块的数据交互，电池子系统提供电能。

6.一种基于自冗余集成车轮模块的线控底盘控制方法，其特征在于，用于如权利要求1-5任一所述的线控底盘，所述方法包括：

获取驾驶员输入信号和车辆当前状态参数信息；

根据驾驶员输入信号与车辆三维动力学模型确定车身姿态表征参数的目标值；

根据车身姿态表征参数的目标值和车辆当前状态参数信息的差值输出附加车轮转角、附加驱动转矩、附加制动转矩和附加垂向载荷的目标值；

以车轮模块为单位，加载和闭环优化所述的附加车轮转角、附加驱动转矩、附加制动转矩和附加垂向载荷的目标值，控制车辆运行。

7.根据权利要求6所述的基于自冗余集成车轮模块的线控底盘控制方法，其特征在于，所述的根据车身姿态表征参数的目标值和车辆当前状态参数信息的差值输出附加车轮转角、附加驱动转矩、附加制动转矩和附加垂向载荷的目标值包括：

根据车身姿态表征参数的目标值和车辆当前状态参数信息的差值，考虑轮胎附着极限、车辆稳定裕度和能量损失度以确定轮胎附加纵向力和附加横向力的分配信息；

根据轮毂电机线控驱动子系统和线控制动子系统的饱和度确定轮胎附加纵向力的再分配信息；

根据轮胎附着特性得出车辆平顺性和轮胎接地性的控制权重，进而获得轮胎附加垂向载荷的目标值；

根据确定的轮胎附加纵向力和附加横向力的分配情况、轮胎附加纵向力的再分配情况输出附加车轮转角、附加驱动转矩、附加制动转矩，结合附加垂向载荷的目标值，控制车辆运行。