CN207916749U - 一种底盘电子控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种底盘电子控制系统，包括：依次连接的信号处理电路、逻辑运算电路和功率驱动电路，逻辑运算电路包括：第一微控制单元、第二微控制单元和第三微控制单元，第一微控制单元、第二微控制单元和第三微控制单元之间通过通信总线相互通信，第一微控制单元用于对转向输入信号进行处理，第二微控制单元用于对线控制动输入信号进行处理，第三微控制单元用于对驻车制动输入信号进行处理，第三微控制单元还用于对ESP输入信号进行处理。本实用新型中各控制器在执行各自独立功能的同时，还可以通过通信总线相互通信，因此使得各控制器之间不再相互独立，功能不再单一，从而解决了传统底盘电子控制系统存在的种种问题。

Description

一种底盘电子控制系统

技术领域

本实用新型涉及底盘电子控制技术领域，更具体的说，涉及一种底盘电子控制系统。

背景技术

现有的底盘电子控制系统由多个单一功能的控制器组成，比如，EPS(ElectricPower Steering，电动助力转向控制器)负责车辆转向功能实现，线控制动控制器负责行车线控制动功能实现，EPB(Electrical Park Brake，电子驻车系统)控制器负责驻车制动功能实现，ABS(Anti-lock Braking System，防抱死刹车系统)控制器/ESP(ElectronicStability Program，电子车身稳定装置)控制器负责制动减压等实现。

因各控制器功能单一，所以导致底盘电子控制系统存在如下问题：

1、控制器间通讯复杂，开发工作量大，难以统一设计与更改协调；

2、各个控制器的功能之间相互影响，多耦合，难以协调工作，并难以满足自动驾驶需求；

3、导致汽车布线复杂，影响汽车总线传输信号的可靠性；

4、多控制器需要多个壳体、插接件、电子芯片等，导致汽车硬件成本高。

因此，如何提供一种底盘电子控制系统，解决传统底盘电子控制系统存在的上述问题成为了本领域技术人员亟需解决的技术问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型公开一种底盘电子控制系统，以解决传统底盘电子控制系统因各控制器功能单一而存在的种种问题。

一种底盘电子控制系统，包括：依次连接的信号处理电路、逻辑运算电路和功率驱动电路；

所述信号处理电路用于对所述底盘电子控制系统的输入信号进行滤波、限幅和分压处理，将所述输入信号转换成所述逻辑运算电路所接受的信号形式；

所述逻辑运算电路包括：输入端分别与所述信号处理电路的输出端连接的第一微控制单元、第二微控制单元和第三微控制单元，所述第一微控制单元、所述第二微控制单元和所述第三微控制单元的输出端分别与所述功率驱动电路的输入端连接，其中，所述第一微控制单元、所述第二微控制单元和所述第三微控制单元之间通过通信总线相互通信；

所述第一微控制单元，用于对所述信号处理电路输出的转向输入信号执行第一预设算法得到转向驱动信号，并将所述转向驱动信号输出至所述功率驱动电路实现对转向电机的驱动；

所述第二微控制单元，用于对所述信号处理电路输出的线控制动输入信号执行第二预设算法得到线控制动驱动信号，并将所述线控制动驱动信号输出至所述功率驱动电路实现对线控制动电机的控制；

所述第三微控制单元，用于对所述信号处理电路输出的驻车制动输入信号执行第三预设算法得到驻车制动驱动信号，并将所述驻车制动驱动信号输出至所述功率驱动电路实现对驻车制动电机的控制；

所述第三微控制单元，还用于对所述信号处理电路输出的车身电子稳定ESP输入信号执行第四预设算法得到ESP电磁阀驱动信号，并将所述ESP电磁阀驱动信号输出至所述功率驱动电路实现对ESP电磁阀的控制。

优选的，其特征在于，所述通信总线包括：串行外设接口SPI总线。

优选的，所述第一微控制单元、所述第二微控制单元和所述第三微控制单元为型号相同的微控制单元。

优选的，所述信号处理电路包括：短路保护电路和/或防静电保护电路。

优选的，所述底盘电子控制系统还包括：电源处理电路；

所述电源处理电路的输入端与汽车电源连接，所述电源处理电路的输出端分别与所述逻辑运算电路和所述功率驱动电路连接，所述电源电路用于将汽车电源电压转换成所述逻辑运算电路的供电电压以及所述功率驱动电路的供电电压。

从上述的技术方案可知，本实用新型公开了一种底盘电子控制系统，包括：依次连接的信号处理电路、逻辑运算电路和功率驱动电路，逻辑运算电路包括：第一微控制单元、第二微控制单元和第三微控制单元，第一微控制单元、第二微控制单元和第三微控制单元之间通过通信总线相互通信，第一微控制单元用于对信号处理电路输出的转向输入信号执行第一预设算法得到转向驱动信号，并输出至功率驱动电路实现对转向电机的驱动；第二微控制单元用于对信号处理电路输出的线控制动输入信号执行第二预设算法得到线控制动驱动信号，并输出至功率驱动电路实现对线控制动电机的控制；第三微控制单元用于对信号处理电路输出的驻车制动输入信号执行第三预设算法得到驻车制动驱动信号，并输出至功率驱动电路实现对驻车制动电机的控制；第三微控制单元还用于对信号处理电路输出的车身电子稳定ESP输入信号执行第四预设算法得到ESP电磁阀驱动信号，并输出至功率驱动电路实现对ESP电磁阀的控制。相比传统底盘电子控制系统各控制器功能单一而言，本实用新型中各控制器在执行各自独立功能的同时，还可以通过通信总线相互通信，因此使得各控制器之间不再相互独立，功能不再单一，实现了对车辆转向控制、线控制动控制、驻车控制和ESP控制的集成，从而解决了传统底盘电子控制系统存在的种种问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的实施例，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，还可以根据公开的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例公开的一种底盘电子控制系统的框图；

图2为本实用新型实施例公开的一种逻辑运算电路的框图；

图3为本实用新型实施例公开的另一种底盘电子控制系统的框图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型实施例公开了一种底盘电子控制系统，以解决传统底盘电子控制系统因各控制器功能单一而存在的如下问题：

1、控制器间通讯复杂，开发工作量大，难以统一设计与更改协调；

2、各个控制器的功能之间相互影响，多耦合，难以协调工作，并难以满足自动驾驶需求；

3、导致汽车布线复杂，影响汽车总线传输信号的可靠性；

4、多控制器需要多个壳体、插接件、电子芯片等，导致汽车硬件成本高。

参见图1，本实用新型一实施例公开的一种底盘电子控制系统的框图，该系统包括：依次连接的信号处理电路11、逻辑运算电路12和功率驱动电路13；

其中：

信号处理电路11用于对底盘电子控制系统的输入信号进行滤波、限幅和分压处理，将所述输入信号转换成逻辑运算电路12所接受的信号形式。

具体的，在实际应用中，参见图1，底盘电子控制系统的输入信号包括：转向力矩传感器采集的转向力矩信号，轮速传感器采集的用于EPS(Electric Power Steering，电动助力转向控制器)制动的制动信号，制动踏板传感器采集的用于行车制动的制动信号，EPB(Electrical Park Brake，电子驻车系统)开关采集的用于驻车制动的EPB开关信号，电机转子位置传感器采集的用于电机制动的电机制动信号，以及通信总线CAN(ControllerArea Network，控制器局域网络)、CANFD(CAN with Flexible Data rate)和Ethernet(以太网)上的信号。

信号处理电路11对底盘电子控制系统的输入信号进行滤波、限幅和分压处理，具体可以通过信号处理电路11中的滤波电路、限幅电路和分压电路实现，滤波电路、限幅电路和分压电路的电路结构在现有技术中已比较成熟，此处不一一说明。

参见图2，本实用新型一实施例公开的一种逻辑运算电路的框图，逻辑运算电路12包括：第一MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)121、第二MCU122和第三MCU123；

其中，第一MCU121、第二MCU122和第三MCU123的输入端分别与信号处理电路11的输出端连接，在实际应用中，第一MCU121、第二MCU122和第三MCU123可分别连接信号处理电路11的一个输出端，或是第一MCU121、第二MCU122和第三MCU123连接信号处理电路11的同一个输出端。第一MCU121、第二MCU122和第三MCU123的输出端分别与功率驱动电路13的输入端连接，在实际应用中，第一MCU121、第二MCU122和第三MCU123分别连接功率驱动电路13的一个输入端。

需要说明的是，本实用新型中，第一MCU121、第二MCU122和第三MCU123之间通过通信总线相互通信，在实际应用中，三个MCU之间可传递各自内部的处理数据，如，相连接的传感器采集的数据，算法等，从而实现底盘电子控制系统的集成控制功能，实现转向/制动协同控制。

本实施例中，通信总线优选SPI(Serial Peripheral Interface，串行外设接口)总线。

结合图1和图2，在实际应用中，第一MCU121、第二MCU122和第三MCU123分别具有不同的功能，具体如下：

第一MCU121，用于对信号处理电路11输出的转向输入信号执行第一预设算法得到转向驱动信号，并将该转向驱动信号输出至功率驱动电路13实现对转向电机的驱动。

第二MCU122，用于对信号处理电路11输出的线控制动输入信号执行第二预设算法得到线控制动驱动信号，并将线控制动驱动信号输出至功率驱动电路13实现对线控制动电机的控制。

第三MCU123，用于对信号处理电路11输出的驻车制动输入信号执行第三预设算法得到驻车制动驱动信号，并将驻车制动驱动信号输出至功率驱动电路13实现对驻车制动电机的控制。

第三MCU123，还用于对信号处理电路11输出的ESP(Electronic StabilityProgram，电子车身稳定)输入信号执行第四预设算法得到ESP电磁阀驱动信号，并将ESP电磁阀驱动信号输出至功率驱动电路13实现对ESP电磁阀的控制。

需要说明的是，本实施例中，第一预设算法、第二预设算法、第三预设算法和第四预设算法主要用于将输入信号转为驱动信号，算法具体内容依据实际需要而定，本实用新型在此不做限定。

综上可知，本实用新型中各控制器在执行各自独立功能的同时，还可以通过通信总线相互通信，因此使得各控制器之间不再相互独立，功能不再单一，从而实现了对车辆转向控制、线控制动控制、驻车控制和ESP控制的集成，相比传统底盘电子控制系统各控制器功能单一而言，具有如下优势：

1、各控制器间采用SPI通讯所需的开发成本低，开发工作量少，便于统一设计与更改协调，且稳定性可靠；

2、各个控制器的功能之间易于协调配合，适应自动驾驶需求；

3、简化了汽车布线，增强了汽车总线传输信号的可靠性；

4、因控制器数量大大减少，因此大幅减少了控制器需要使用的壳体、插接件、电子芯片等，减少了汽车硬件成本。

为进一步说明本实用新型提供的底盘电子控制系统解决了传统底盘电子控制系统存在的种种问题，本实用新型还提供了一个具体实施例，参见图1和图2，具体内容如下：

一、底盘电子控制系统传统功能实现过程

第一MCU121、第二MCU122和第三MCU123根据接收到的对应信号独立执行相应控制功能，第一MCU121运行转向控制功能，第二MCU122运行线控制动功能，第三MCU123运行驻车制动和ESP功能。

以第一MCU121运行转向控制功能为例，具体过程为：

1、转向力矩传感器输入转向力矩信号至信号处理电路11；

2、信号处理电路11根据逻辑运算电路12中第一MCU121所接受的信号形式，对转向力矩信号进行滤波、限幅和分压处理，形成转向输入信号，输出至第一MCU121；

3、第一MCU121执行第一预设算法，输出转向驱动信号至功率驱动电路13；

4、功率驱动电路13放大转向驱动信号驱动转向电机转向。

其中，第二MCU122运行线控制动功能，第三MCU123运行驻车制动和ESP功能根据接收到的对应信号独立执行相应控制功能的过程，可参见上述第一MCU121运行转向控制功能过程，此处不一一说明。

二、以实现紧急避让功能为例，底盘电子控制系统中第一MCU121、第二MCU122和第三MCU123三者之间相互通讯的实现方案如下：

1、ADAS(Advanced Driver Assistant Systems，高级驾驶辅助系统)通过图1中的通信信号部分将障碍物信息传输至信号处理电路11；

2、信号处理电路11根据逻辑运算电路12中第二MCU122所接受的信号形式，对障碍物信息进行滤波、限幅和分压处理，形成线控制动输入信号，传输至第二MCU122；

3、第二MCU122对接收到的线控制动输入信号执行第二预设算法得到线控制动驱动信号，并将线控制动驱动信号输出至功率驱动电路13，实施最大减速度制动；

4、功率驱动电路13放大控制动驱动信号，控制线控制动电机达到最大行程；

5、当第三MCU123通过轮速传感器检测到滑移率增加时，第三MCU123根据第二MCU122和ESP输入信号使ESP电磁阀执行减压-增压，实现防抱死功能；当ADAS判定制动距离不足且旁边车道可以借用转弯时，第一MCU121根据ADAS携带有判定结果的通信信号驱动转向电机执行转向功能。

在车辆转向过程中，若轮胎的纵向受力与侧向受力之和小于最大轮地摩擦力，则表明第一MCU121计算出的转向角与第二MCU122计算出的减速度相互制约，并同时影响到第三MCU123的ESP控制。在这种情况下，第一MCU121、第二MCU122和第三MCU123中的相关信号都需要传递给运行紧急避让功能的第一MCU121，由第一MCU121进行紧急避让集成控制。当第一MCU121重新计算出线控制动电机控制量和ESP电磁阀控制量后，第一MCU121会分别将线控制动电机控制量再传递给第二MCU122，由第二MCU122利用该线控制动电机控制量通过功率驱动电路11驱动线控制动电机，并将ESP电磁阀控制量传递给第三MCU123，由第三MCU123利用该ESP电磁阀控制量通过功率驱动电路11驱动ESP电磁阀。

三、ESP修正转向功能实现过程

当ESP功能在高速低附路面实施了不恰当(过大)的转向输入后，需通过制动系统调整车辆转向，从而防止危险发生。但当不恰当的转向输入程度过严重且长时间持续时，ESP功能也无法调整到位(ESP中含有算法模型，当转向输入过大时无法求得满足车辆纵向稳定性的各个轮子的制动力的解)，这时，第三MCU123会干预转向输入，第三MCU123向第一MCU121发送转向输入限制阈值(ESP中算法模型计算得出，第一MCU121的转向角度不能超过该值)，从而从根本上解决了危险。

较优的，上述实施例中，第一MCU121、第二MCU122和第三MCU123选用型号相同的MCU。

为进一步优化上述实施例，上述实施例中的信号处理电路11除了包括：滤波电路、限幅电路和分压电路，还可以包括：短路保护电路和/或防静电保护电路。其中，短路保护电路和防静电保护电路可参见现有方案，此处不再赘述。

可以理解，本实用新型公开的底盘电子控制系统还可以包括：电源处理电路。

因此，为进一步优化上述实施例，参见图3，本实用新型另一实施例公开的一种底盘电子控制系统的框图，在图1所示实施例的基础上，底盘电子控制系统还包括：电源处理电路14；

电源处理电路14的输入端用于与汽车电源(12V)连接，电源处理电路14的输出端分别与逻辑运算电路12和功率驱动电路13连接，在实际应用中，电源处理电路14的输出端分别与逻辑运算电路12的供电端和功率驱动电路13的供电端连接，电源处理电路14用于将汽车电源电压转换成逻辑运算电路12的供电电压和功率驱动电路13的供电电压。

具体的，在实际应用中，电源处理电路14具体将汽车电源电压12V转换成逻辑运算电路12所需的3.3V供电电压。由于功率驱动电路13的供电电压也为12V，因此，电源处理电路14只需将汽车电源电压12V传输至功率驱动电路13的供电端即可，并不需要对汽车电源电压12V进行处理，而上述中电源处理电路14将汽车电源电压转换成功率驱动电路13的供电电压的过程，也即，电源处理电路14将汽车电源电压传输至功率驱动电路13的供电端的过程。

在实际应用中，电源处理电路14还可以将汽车电源电压12V转换成图3中所示各传感器的供电电压。

为保证逻辑运算电路12中各MCU的正常工作，电源处理电路14还用于为逻辑运算电路12的电源部分提供反接保护、ESD(Electro-Static discharge，静电释放)保护、电压监控以及电磁兼容性改善。

同样，为保证功率驱动电路的正常工作，电源处理电路14还用于为功率驱动电路13提供过流保护、反接保护以及电源滤波。

综上可知，本实用新型中各控制器在执行各自独立功能的同时，还可以通过通信总线相互通信，因此使得各控制器之间不再相互独立，功能不再单一，从而实现了对车辆转向控制、线控制动控制、驻车控制和ESP控制的集成，相比传统底盘电子控制系统各控制器功能单一而言，具有如下优势：

1、各控制器间采用SPI通讯所需的开发成本低，开发工作量少，便于统一设计与更改协调，且稳定性可靠；

2、各个控制器的功能之间易于协调配合，适应自动驾驶需求；

3、简化了汽车布线，增强了汽车总线传输信号的可靠性；

4、因控制器数量大大减少，因此大幅减少了控制器需要使用的壳体、插接件、电子芯片等，减少了汽车硬件成本。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (5)

1.一种底盘电子控制系统，其特征在于，包括：依次连接的信号处理电路、逻辑运算电路和功率驱动电路；

所述信号处理电路用于对所述底盘电子控制系统的输入信号进行滤波、限幅和分压处理，将所述输入信号转换成所述逻辑运算电路所接受的信号形式；

所述逻辑运算电路包括：输入端分别与所述信号处理电路的输出端连接的第一微控制单元、第二微控制单元和第三微控制单元，所述第一微控制单元、所述第二微控制单元和所述第三微控制单元的输出端分别与所述功率驱动电路的输入端连接，其中，所述第一微控制单元、所述第二微控制单元和所述第三微控制单元之间通过通信总线相互通信；

所述第一微控制单元，用于根据所述信号处理电路输出的转向输入信号得到转向驱动信号，并将所述转向驱动信号输出至所述功率驱动电路实现对转向电机的驱动；

所述第二微控制单元，用于根据所述信号处理电路输出的线控制动输入信号得到线控制动驱动信号，并将所述线控制动驱动信号输出至所述功率驱动电路实现对线控制动电机的控制；

所述第三微控制单元，用于根据所述信号处理电路输出的驻车制动输入信号得到驻车制动驱动信号，并将所述驻车制动驱动信号输出至所述功率驱动电路实现对驻车制动电机的控制；

所述第三微控制单元，还用于根据所述信号处理电路输出的车身电子稳定ESP输入信号得到ESP电磁阀驱动信号，并将所述ESP电磁阀驱动信号输出至所述功率驱动电路实现对ESP电磁阀的控制。

2.根据权利要求1所述的底盘电子控制系统，其特征在于，所述通信总线包括：串行外设接口SPI总线。

3.根据权利要求1所述的底盘电子控制系统，其特征在于，所述第一微控制单元、所述第二微控制单元和所述第三微控制单元为型号相同的微控制单元。

4.根据权利要求1所述的底盘电子控制系统，其特征在于，所述信号处理电路包括：短路保护电路和/或防静电保护电路。

5.根据权利要求1所述的底盘电子控制系统，其特征在于，所述底盘电子控制系统还包括：电源处理电路；

所述电源处理电路的输入端与汽车电源连接，所述电源处理电路的输出端分别与所述逻辑运算电路和所述功率驱动电路连接，所述电源电路用于将汽车电源电压转换成所述逻辑运算电路的供电电压以及所述功率驱动电路的供电电压。