CN210760282U - 一种基于分布式驱动车辆的整车控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于分布式驱动车辆的整车控制器，整车控制器包括有外部传感器信号处理模块、外部通讯信号处理模块、外部传感器和指示灯供电模块、外部开关状态识别模块、第一供电模块、第二供电模块、MCU、第一信息存储模块和第二信息存储模块，其中外部传感器信号处理模块、外部通讯信号处理模块、外部传感器和指示灯供电模块、外部开关状态识别模块、第一信息存储模块和第二信息存储模块均与MCU相连接，其控制方法为：软件架构为分层结构，共分三层，从上至下依次为应用层、信号传递层和驱动层；有益效果：提供了一种全新的应用于分布式驱动车辆的整车控制器及控制方法。

Description

一种基于分布式驱动车辆的整车控制器

技术领域

本实用新型涉及一种整车控制器，特别涉及一种基于分布式驱动车辆的整车控制器。

背景技术

目前，随着环境污染的日益严重，传统燃油汽车带来的污染问题已经不容忽视，新能源汽车正在飞速发展的过程中。对于新能源汽车中的电动汽车，根据电动汽车驱动方案的不同可以分为单轴驱动电动汽车、双轴驱动电动汽车和分布式驱动电动汽车。分布式驱动电动汽车是指将汽车的驱动电机集成在汽车的四个车轮内，由四个轮毂电机分别带动车轮旋转，驱动车辆行驶。分布式驱动车辆因驱动形式与传统汽车存在巨大差异，传统的整车控制器无法满足分布式驱动车辆的使用需求，因此有必要提出一种基于分布式驱动车辆的整车控制器，实现对分布式驱动车辆的驱动、制动、转向及主动安全控制。

当前对于基于分布式驱动车辆的整车控制器研究较少，没有针对分布式驱动车辆较为详细的控制器拓扑结构，尤其是基于分布式驱动车辆的整车控制器研究局限于整车控制器只对四个轮毂电机控制器进行上位机控制，而没有对车辆的制动系统和转向系统进行上位机控制，这样不利于整车的动力学控制。

发明CN 108482364提出了一种电动汽车分布式驱动控制器，此发明涉及的分布式驱动控制器只对车辆的轮边电机控制器做上位机控制，并不是严格意义上的整车控制器。

当前车辆的整车控制器通过车辆CAN总线与车辆的其他控制器进行信息交互，因分布式驱动车辆的整车控制器同一时刻传递的信息量巨大，信息传递的可靠性要求高，信息交互的方式不止局限于车辆CAN总线，也可以是CANFD、以太网等方式。

发明内容

本实用新型的目的是为了解决目前分布式驱动车辆的整车控制器在使用过程中存在的诸多问题而提供的一种基于分布式驱动车辆的整车控制器。

本实用新型提供的基于分布式驱动车辆的整车控制器包括有外部传感器信号处理模块、外部通讯信号处理模块、外部传感器和指示灯供电模块、外部开关状态识别模块、第一供电模块、第二供电模块、MCU、第一信息存储模块和第二信息存储模块，其中外部传感器信号处理模块、外部通讯信号处理模块、外部传感器和指示灯供电模块、外部开关状态识别模块、第一信息存储模块和第二信息存储模块均与MCU相连接，外部传感器信号处理模块与车辆传感器电连接，外部传感器信号处理模块能够接收并处理车辆传感器的信号，外部传感器信号处理模块将处理后的车辆传感器信号传递给MCU，MCU负责接收处理后的车辆传感器信号并进行逻辑运算，进一步判断驾驶员意图与当前车辆状态，外部通讯信号处理模块一方面接收其他车辆控制器发出的外部通讯信号，经过外部通讯信号处理模块处理后传递给MCU，MCU综合其他车辆控制器发出的外部通讯信号进行逻辑判断；外部通讯信号处理模块另方面接收来自MCU的通讯信号，经过外部通讯信号处理模块处理后发送给其他车辆控制器，其他车辆控制器接收MCU发出的上位机信号进行相应的响应，外部传感器和指示灯供电模块分别与车辆传感器以及指示灯电连接，外部传感器和指示灯供电模块为需要供电的车辆传感器和需要供电的指示灯供电，外部开关状态识别模块与外部开关相连接，第一供电模块和第二供电模块均为外部传感器信号处理模块、外部通讯信号处理模块、外部传感器和指示灯供电模块、外部开关状态识别模块、MCU、第一信息存储模块和第二信息存储模块供电，第一供电模块与第一外部供电线路相连接，第二供电模块与第二外部供电线路相连接。

第一供电模块和第二供电模块均为ECU供电模块。

第一信息存储模块和第二信息存储模块均为ECU信息存储模块。

车辆传感器包括有车辆钥匙传感器、左前轮速传感器、右前轮速传感器、左后轮速传感器、右后轮速传感器、方向盘转角传感器、制动踏板开度传感器、加速踏板开度传感器、车辆加速度传感器和车辆角加速度传感器，车辆钥匙传感器、左前轮速传感器、右前轮速传感器、左后轮速传感器、右后轮速传感器、方向盘转角传感器、制动踏板开度传感器、加速踏板开度传感器、车辆加速度传感器和车辆角加速度传感器均与外部传感器信号处理模块以及外部传感器和指示灯供电模块相连接。

其他车辆控制器包括有前轴电子助力转向控制器、后轴电子助力转向控制器、左前电子机械制动控制器、右前电子机械制动控制器、左后电子机械制动控制器、右后电子机械制动控制器、左前轮毂电机控制器、右前轮毂电机控制器、左后轮毂电机控制器、右后轮毂电机控制器、档位控制器和车辆动力电池控制器，前轴电子助力转向控制器、后轴电子助力转向控制器、左前电子机械制动控制器、右前电子机械制动控制器、左后电子机械制动控制器、右后电子机械制动控制器、左前轮毂电机控制器、右前轮毂电机控制器、左后轮毂电机控制器、右后轮毂电机控制器、档位控制器和车辆动力电池控制器均能够使用外部通讯信号与外部通讯信号处理模块进行通讯。

外部通讯信号包括CAN信号、CANFD信号和以太网信号，CAN信号、CANFD信号和以太网信号均能够与外部通讯信号处理模块进行通讯连接。

指示灯包括仪表指示灯和开关指示灯，仪表指示灯安装于车辆仪表上，起报警作用和工作提示作用，开关指示灯安装于外部开关上，起工作提示作用，仪表指示灯和开关指示灯均与外部传感器和指示灯供电模块相连接。

外部开关包括驻车开关、VDC开关、重置胎压监控开关和驾驶模式开关，驻车开关、VDC开关、重置胎压监控开关和驾驶模式开关均与外部开关状态识别模块相连接。

本实用新型提供的基于分布式驱动车辆的控制方法，其控制方法如下所述：

整车控制器通过软件架构对车辆进行控制，软件架构为分层结构，共分三层，从上至下依次为应用层、信号传递层和驱动层；

软件架构中的应用层是整车控制器软件的核心部分，软件架构中的应用层包括应用层控制算法软件，应用层控制算法软件集成了所有整车控制器的控制策略和控制算法；

软件架构中的信号传递层为整车控制器软件提供实时运行环境、为应用层和驱动层提供信号接口、实现整车控制器故障实时监测，软件架构中的信号传递层包括故障监测软件、信号传递软件，故障监测软件对整车控制器故障状态进行实时监测，并及时给出报警，信号传递软件负责搭建应用层和驱动层之间的信号接口，实现应用层和驱动层的通信，整车控制器的软件实时运行在信号传递层，当整车控制器的软件任务运行至需要应用层软件工作或底层驱动软件工作时，由应用层软件或底层驱动软件进行运算，进而将运算结果传递至信号传递层，信号传递层整合接收到的信息，监控故障状态、完成信息传递，接下来信号传递层会等待直至整车控制器需要进行下一个软件任务，信号传递层会开启下一个工作循环；

软件架构中的驱动层控制整车控制器的硬件驱动，起处理外部信号、为外部传感器和指示灯供电、为ECU供电、实现整车控制器的诊断和软件刷新、识别外部开关状态，软件架构中的驱动层包括外部传感器信号处理软件、外部传感器和指示灯供电软件、ECU供电软件、外部通讯信号处理软件、诊断与刷新软件、外部开关状态识别软件，其中外部传感器信号处理软件与整车控制器的外部传感器信号处理模块实现软件与硬件的对应关系，外部传感器和指示灯供电软件与整车控制器的外部传感器和指示灯供电模块实现软件与硬件的对应关系，外部通讯信号处理软件与整车控制器的外部通讯信号处理模块实现软件与硬件的对应关系，外部开关状态识别软件与整车控制器的外部开关状态识别模块实现软件与硬件的对应关系，此外，ECU供电软件与整车控制器的第一供电模块和第二供电模块实现软件与硬件的对应关系。

软件架构中的应用层是整车控制器软件的核心部分，应用层控制算法软件集成了所有整车控制器的控制策略和控制算法，具体方法如下：

应用层控制算法软件接收来自驱动层的整车控制器外部输入信号和来自信号传递层的整车控制器报警信号，外部输入信号首先传递至驾驶员驱动意图识别模块和驾驶员制动意图识别模块，驾驶员驱动意图识别模块通过处理外部输入信号判断当前驾驶员对车辆的驱动意图，进而驾驶员驱动意图识别模块将车辆驱动模式传递给驾驶模式判别模块；驾驶员制动意图识别模块通过处理外部输入信号判断当前驾驶员对车辆的制动意图，进而驾驶员制动意图识别模块将车辆制动模式传递给驾驶模式判别模块；

驾驶模式判别模块接收外部输入信号、来自驾驶员驱动意图识别模块的车辆驱动模式、来自驾驶员制动意图识别模块的车辆制动模式，通过逻辑运算判别当前车辆的驾驶模式，车辆驾驶模式分为P/N挡模式、D挡驱动模式、R挡驱动模式、制动模式、驻车模式、熄火模式、跛行模式共七种模式，其中D挡驱动模式还下分为D挡怠速模式、D挡滑行模式，R挡驱动模式还下分为R挡怠速模式、R挡滑行模式，驾驶模式判别模块依据车辆进入的驾驶模式会计算得到初步的目标制动力矩、初步的目标驱动力矩、初步的车轮转角、初步的目标驻车力矩和初步的驻车状态标志位，驾驶模式判别模块将初步的目标制动力矩信号传递给制动模块，将初步的目标驱动力矩信号传递给驱动模块，将初步的目标车轮转角信号传递给转向模块，将初步的目标驻车力矩和初步的驻车状态标志位传递给驻车模块；

制动模块接收外部输入信号，以及来自驾驶模式判别模块的初步目标制动力矩，制动模块由内而外依次包含再生制动模块、滑行制动模块、制动防抱死模块、四轮制动力矩协调模块，当软件运行至制动模块时，首先运行最内部的模块，而后依次运行外部模块，再生制动模块和滑行制动模块是同级别的两个软件模块，依据车辆状态，同一时刻只会运行两者中的其中一个软件模块，制动模块通过计算最终获得每个车轮的目标电子机械制动力矩以及每个车轮的目标再生制动力矩，制动模块将每个车轮的目标电子机械制动力矩信号以及每个车轮的目标再生制动力矩信号发送给输出信号整合模块；

驱动模块接收外部输入信号，以及来自驾驶模式判别模块的初步目标驱动力矩，驱动模块由内而外依次包含驱动防滑模块、驱动电子差速模块、四轮驱动力矩协调模块，当软件运行至驱动模块时，首先运行最内部的模块，而后依次运行外部模块，驱动模块通过计算最终获得每个车轮的目标驱动力矩，驱动模块将每个车轮的目标驱动力矩信号发送给输出信号整合模块；

转向模块接收外部输入信号，以及来自驾驶模式判别模块的初步目标车轮转角信号，转向模块由内而外依次包含转向电子差速模块和VDC模块，当软件运行至转向模块时，首先运行最内部的模块，而后依次运行外部模块，转向模块通过计算最终获得前轴车轮转角和后轴车轮转角，转向模块将前轴车轮转角信号和后轴车轮转角信号发送给输出信号整合模块；

驻车模块接收外部输入信号，以及来自驾驶模式判别模块的初步目标驻车力矩和初步驻车状态标志位，驻车模块包含静态驻车模块、动态驻车模块，静态驻车模块和动态驻车模块是同级别的两个软件模块，依据车辆状态，同一时刻只会运行两者中的其中一个软件模块，驻车模块通过计算最终获得目标驻车力矩和驻车状态标志位，进一步的，驻车模块将目标驻车力矩信号和驻车状态标志位信号发送给输出信号整合模块；

胎压监控模块接收外部输入信号，具体包括外部输入信号中的重置胎压监控开关信号、轮速信号、档位信号、点火信号和电机转矩信号，胎压监控模块主要通过识别和处理轮速信号判断当前车辆的四个车轮是否处于缺气状态，若识别到车辆的某个车轮或某几个车轮处于缺气状态，胎压监控模块会立即给出报警，此外，胎压监控模块通过识别重置胎压监控开关信号判断驾驶员是否需要重新标定初始胎压，若胎压监控模块识别到重置胎压监控开关处于按下状态，则胎压监控模块开始重新标定初始胎压直至标定完成，胎压监控模块在判别车轮缺气状态后，将每个车轮的胎压报警标志位发送给输出信号整合模块；

输出信号整合模块接收来自制动模块、驱动模块、转向模块、驻车模块、胎压监控模块的信号，输出信号整合模块将接收到的所有信号分类整合成合适的信号接口，进而传递给信号传递层，由信号传递层分配信号接口，进一步地将信号传递给驱动层，由驱动层执行信号的发送，从而实现整车控制器对车辆其他控制器的上位机控制。

本实用新型的工作原理：

本实用新型的提供的基于分布式驱动车辆的整车控制器与车辆传感器、指示灯、外部开关分别电连接。整车控制器为需要供电的车辆传感器和需要供电的仪表、开关指示灯供电。整车控制器接收车辆传感器传来的电信号，进一步的，整车控制器经过处理车辆传感器的电信号后判断驾驶员意图与当前的车辆状态，经过逻辑运算将控制指令发送给车辆其他的控制器。此外，整车控制器还实时判断外部开关状态，根据开关状态开启整车控制器的对应功能。

整车控制器与车辆的其他控制器能够进行实时通讯，通讯方式是任何可以保证稳定通讯质量的信号形式，包括CAN(ControllerAreaNetwork)信号、CANFD(CAN withFlexible Data-Rate)信号、以太网信号等。

整车控制器与前轴电子助力转向控制器和后轴电子助力转向控制器分别实时通讯。前轴电子助力转向控制器控制车辆的前轴电子转向助力器，驱动车辆前轴的两个车轮绕主销旋转，实现车辆的前轮转向；后轴电子助力转向控制器控制车辆的后轴电子转向助力器，驱动车辆后轴的两个车轮绕主销旋转，实现车辆的后轮转向。整车控制器通过接收方向盘转角传感器的信号计算当前车辆所需的前轴车轮转角和后轴车轮转角，整车控制器将目标前轴车轮转角信号发送给前轴电子助力转向控制器，由前轴电子助力转向控制器控制车辆的前轴电子转向助力器驱动车轮旋转达到目标的前轴车轮转角，同时整车控制器将目标后轴车轮转角信号发送给后轴电子助力转向控制器，由后轴电子助力转向控制器控制车辆的后轴电子转向助力器驱动车轮旋转达到目标的后轴车轮转角。此外，前轴电子助力转向控制器和后轴电子助力转向控制器分别接收方向盘转角传感器的电信号，当整车控制器与前轴电子助力转向控制器或后轴电子助力转向控制器无法通讯时，前轴电子助力转向控制器和后轴电子助力转向控制器分别可以通过接收方向盘转角信号计算车辆所需的前轴车轮转角和后轴车轮转角，通过控制电子转向助力器实现车辆的转向，这样即实现了车辆转向控制系统的冗余备份。

左前电子机械制动控制器控制位于左前轮轮边的电子机械制动卡钳动作，为车辆的左前轮提供制动力矩，使车辆的左前轮降低转速直至停止转动，同时左前电子机械制动控制器也可以控制左前轮的电子机械制动卡钳动作锁止车辆的左前轮使其无法旋转，从而实现车辆的驻车。为避免出现某一回路制动系统失效使车辆无法减速的情况发生，为每个车轮配置对应的电子机械制动控制器和电子机械制动卡钳，其他三个电子机械制动控制器和电子机械制动卡钳的工作原理与前述的左前轮制动回路的工作原理一致，在此不再重复说明。

整车控制器与左前电子机械制动控制器、右前电子机械制动控制器、左后电子机械制动控制器、右后电子机械制动控制器分别实时通讯。整车控制器通过接收制动踏板开度传感器的信号，并结合当前的车辆状态信息和轮毂电机的再生制动能力获得当前每个车轮应分配的目标电子机械制动力矩，整车控制器将目标电子机械制动力矩分别发送给左前电子机械制动控制器、右前电子机械制动控制器、左后电子机械制动控制器、右后电子机械制动控制器，由电子机械制动控制器控制电子机械卡钳实现车辆的减速。此外，整车控制器通过判断驻车开关的状态，并结合当前的车辆状态信息获知当前车辆是否需要驻车或解除驻车，整车控制器将目标驻车力矩和目标驻车状态标志位分别发送给左前电子机械制动控制器、右前电子机械制动控制器、左后电子机械制动控制器、右后电子机械制动控制器，由电子机械制动控制器控制电子机械卡钳实现车辆的驻车和解除驻车。

除上述的车辆制动和驻车模式外，左前电子机械制动控制器、右前电子机械制动控制器、左后电子机械制动控制器、右后电子机械制动控制器分别还接收制动踏板开度传感器的信号，若任意一个电子机械制动控制器无法接收来自整车控制器的控制信号，则电子机械制动控制器通过接收制动踏板开度传感器的信号控制电子机械卡钳使车辆减速。除此之外，左前电子机械制动控制器、右前电子机械制动控制器、左后电子机械制动控制器、右后电子机械制动控制器分别还与驻车开关电连接，电子机械制动控制器实时监控驻车开关状态，若任意一个电子机械制动控制器无法接收来自整车控制器的控制信号，则电子机械制动控制器通过判断驻车开关状态控制电子机械卡钳使车辆实现驻车或解除驻车。

左前轮毂电机控制器驱动位于左前轮轮圈内的左前轮毂电机转动，左前轮毂电机内嵌于车轮内，当电机转动时会带动车轮一同旋转为车辆提供驱动力矩使车辆行驶，此外，左前轮毂电机控制器还可以控制左前轮毂电机为车辆提供再生制动力矩使车辆减速。为每个车轮配置对应的轮毂电机，包括左前轮毂电机、右前轮毂电机、左后轮毂电机、右后轮毂电机，轮毂电机控制器和轮毂电机的工作原理一致，右前轮毂电机控制器、左后轮毂电机控制器和右后轮毂电机控制器的工作原理不再重复说明。

整车控制器与左前轮毂电机控制器、右前轮毂电机控制器、左后轮毂电机控制器、右后轮毂电机控制器分别实时通讯。整车控制器通过接收加速踏板开度传感器的信号和制动踏板开度传感器的信号，并结合当前的车辆状态信息和轮毂电机的再生制动能力计算获得当前每个车轮应分配的目标驱动力矩和目标再生制动力矩。整车控制器将目标驱动力和目标再生制动力矩分别发送给左前轮毂电机控制器、右前轮毂电机控制器、左后轮毂电机控制器、右后轮毂电机控制器，由轮毂电机控制器控制轮毂电机驱动车辆行驶或使车辆减速。

左前轮毂电机控制器、右前轮毂电机控制器、左后轮毂电机控制器、右后轮毂电机控制器分别还接收加速踏板开度传感器的信号，若任意一个轮毂电机控制器无法接收来自整车控制器的控制信号，则轮毂电机控制器通过接收加速踏板开度传感器的信号控制轮毂电机驱动车辆行驶。

整车控制器与档位控制器实时通讯，整车控制器接收档位控制器发来的档位信号，综合车辆档位信息实现对分布式驱动车辆的实时控制。

整车控制器还与车辆动力电池控制器实时通讯，整车控制器接收车辆动力电池控制器发来的车辆剩余电池电量、车辆电池故障等信息，用于判断轮毂电机的再生制动能力，实现对分布式驱动车辆的实时控制。

车辆传感器组成包括车辆钥匙传感器、左前轮速传感器、右前轮速传感器、左后轮速传感器、右后轮速传感器、方向盘转角传感器、制动踏板开度传感器、加速踏板开度传感器、车辆加速度传感器、车辆角加速度传感器。车辆传感器采集车辆状态信息，发送给需要接收的车辆控制器，包括整车控制器、轮毂电机控制器、电子机械制动控制器等。

指示灯组成包括仪表指示灯、开关指示灯。仪表指示灯、开关指示灯由整车控制器供电，当仪表指示灯、开关指示灯需要点亮时，整车控制器开启为仪表指示灯、开关指示灯的供电，当仪表指示灯、开关指示灯需要熄灭时，整车控制器切断为仪表指示灯、开关指示灯的供电。

外部开关组成包括驻车开关、VDC开关、重置胎压监控开关、驾驶模式开关，上述的外部开关与本实用新型的整车控制器电连接。驻车开关用于控制车辆完成驻车、解除驻车或实现紧急状态下的车辆减速；VDC开关用于开启或关闭车辆的VDC功能；重置胎压监控开关用于控制整车控制器的胎压监控模块工作重新标定初始胎压；驾驶模式开关用于控制切换车辆的驾驶模式，车辆的驾驶模式包括节能模式、普通模式、运动模式，不同的车辆驾驶模式应对应不同的车辆控制策略，整车控制器通过识别驾驶模式开关的状态获知当前车辆的驾驶模式，从而实现可自由切换的车辆控制策略。

本实用新型的有益效果：

本实用新型提供了一种全新的应用于分布式驱动车辆的整车控制器及控制方法；本实用新型提供了一种全新的应用于分布式驱动车辆整车控制器的应用层控制算法软件架构。其他关于分布式驱动车辆整车控制器的研究中，整车控制器与其他车辆控制器均通过CAN网络通讯，本实用新型提出整车控制器与其他车辆控制器可以通过任何能保证稳定通讯质量的信号形式进行通讯，通讯形式包括CAN(ControllerAreaNetwork)、CANFD(CANwith Flexible Data-Rate)、以太网等。

附图说明

图1为本实用新型所述整车控制器整体结构示意图。

图2为本实用新型所述整车控制器拓扑结构示意图。

图3为本实用新型所述整车控制器的软件架构示意图。

图4为本实用新型所述整车控制器的应用层控制算法软件架构示意图。

图5为本实用新型所述其他车辆部件中车辆传感器的组成结构示意图。

图6为本实用新型所述其他车辆部件中指示灯的组成结构示意图。

图7为本实用新型所述其他车辆部件中外部开关的组成结构示意图。

上图中的标注如下：

1、整车控制器 2、外部传感器信号处理模块 3、外部通讯信号处理模块

4、外部传感器和指示灯供电模块 5、外部开关状态识别模块

6、第一供电模块 7、第二供电模块 8、MCU 9、第一信息存储模块

10、第二信息存储模块 11、车辆传感器 12、外部通讯信号 13、指示灯

14、外部开关 15、第一外部供电线路 16、第二外部供电线路

17、车辆钥匙传感器 18、左前轮速传感器 19、右前轮速传感器

20、左后轮速传感器 21、右后轮速传感器 22、方向盘转角传感器

23、制动踏板开度传感器 24、加速踏板开度传感器

25、车辆加速度传感器 26、车辆角加速度传感器

27、前轴电子助力转向控制器 28、后轴电子助力转向控制器

29、左前电子机械制动控制器 30、右前电子机械制动控制器

31、左后电子机械制动控制器 32、右后电子机械制动控制器

33、左前轮毂电机控制器 34、右前轮毂电机控制器

35、左后轮毂电机控制器 36、右后轮毂电机控制器 37、档位控制器

38、车辆动力电池控制器 39、仪表指示灯 40、开关指示灯

41、驻车开关 42、VDC开关 43、重置胎压监控开关

44、驾驶模式开关。

具体实施方式

请参阅图1至图7所示：

本实用新型提供的基于分布式驱动车辆的整车控制器1包括有外部传感器信号处理模块2、外部通讯信号处理模块3、外部传感器和指示灯供电模块4、外部开关状态识别模块5、第一供电模块6、第二供电模块7、MCU8、第一信息存储模块9和第二信息存储模块10，其中外部传感器信号处理模块2、外部通讯信号处理模块3、外部传感器和指示灯供电模块4、外部开关状态识别模块5、第一信息存储模块9和第二信息存储模块10均与MCU8相连接，外部传感器信号处理模块2与车辆传感器11电连接，外部传感器信号处理模块2能够接收并处理车辆传感器11的信号，外部传感器信号处理模块2将处理后的车辆传感器11信号传递给MCU8，MCU8负责接收处理后的车辆传感器11信号并进行逻辑运算，进一步判断驾驶员意图与当前车辆状态，外部通讯信号处理模块2一方面接收其他车辆控制器发出的外部通讯信号12，经过外部通讯信号处理模块3处理后传递给MCU8，MCU8综合其他车辆控制器发出的外部通讯信号12进行逻辑判断；外部通讯信号处理模块3另方面接收来自MCU8的通讯信号，经过外部通讯信号处理模块3处理后发送给其他车辆控制器，其他车辆控制器接收MCU8发出的上位机信号进行相应的响应，外部传感器和指示灯供电模块4分别与车辆传感器11以及指示灯13电连接，外部传感器和指示灯供电模块4为需要供电的车辆传感器11和需要供电的指示灯13供电，外部开关状态识别模块5与外部开关14相连接，第一供电模块6和第二供电模块7均为外部传感器信号处理模块2、外部通讯信号处理模块3、外部传感器和指示灯供电模块4、外部开关状态识别模块5、MCU8、第一信息存储模块9和第二信息存储模块10供电，第一供电模块6与第一外部供电线路15相连接，第二供电模块7与第二外部供电线路16相连接。

第一供电模块6和第二供电模块7均为ECU供电模块。

第一信息存储模块9和第二信息存储模块10均为ECU信息存储模块。

车辆传感器11包括有车辆钥匙传感器17、左前轮速传感器18、右前轮速传感器19、左后轮速传感器20、右后轮速传感器21、方向盘转角传感器22、制动踏板开度传感器23、加速踏板开度传感器24、车辆加速度传感器25和车辆角加速度传感器26，车辆钥匙传感器17、左前轮速传感器18、右前轮速传感器19、左后轮速传感器20、右后轮速传感器21、方向盘转角传感器22、制动踏板开度传感器23、加速踏板开度传感器24、车辆加速度传感器25和车辆角加速度传感器26均与外部传感器信号处理模块2以及外部传感器和指示灯供电模块4相连接。

其他车辆控制器包括有前轴电子助力转向控制器27、后轴电子助力转向控制器28、左前电子机械制动控制器29、右前电子机械制动控制器30、左后电子机械制动控制器31、右后电子机械制动控制器32、左前轮毂电机控制器33、右前轮毂电机控制器34、左后轮毂电机控制器35、右后轮毂电机控制器36、档位控制器37和车辆动力电池控制器38，前轴电子助力转向控制器27、后轴电子助力转向控制器28、左前电子机械制动控制器29、右前电子机械制动控制器30、左后电子机械制动控制器31、右后电子机械制动控制器32、左前轮毂电机控制器33、右前轮毂电机控制器34、左后轮毂电机控制器35、右后轮毂电机控制器36、档位控制器37和车辆动力电池控制器38均能够使用外部通讯信号12与外部通讯信号处理模块3进行通讯。

外部通讯信号12包括CAN信号、CANFD信号和以太网信号，CAN信号、CANFD信号和以太网信号均能够与外部通讯信号处理模块3进行通讯连接。

指示灯13包括仪表指示灯39和开关指示灯40，仪表指示灯39安装于车辆仪表上，起报警作用和工作提示作用，开关指示灯40安装于外部开关14上，起工作提示作用，仪表指示灯39和开关指示灯40均与外部传感器和指示灯供电模块4相连接。

外部开关14包括驻车开关41、VDC开关42、重置胎压监控开关43和驾驶模式开关44，驻车开关41、VDC开关42、重置胎压监控开关43和驾驶模式开关44均与外部开关状态识别模块5相连接。

本实用新型提供的基于分布式驱动车辆的控制方法，其控制方法如下所述：

整车控制器1通过软件架构对车辆进行控制，软件架构为分层结构，共分三层，从上至下依次为应用层、信号传递层和驱动层；

软件架构中的应用层是整车控制器1软件的核心部分，软件架构中的应用层包括应用层控制算法软件，应用层控制算法软件集成了所有整车控制器1的控制策略和控制算法；

软件架构中的信号传递层为整车控制器1软件提供实时运行环境、为应用层和驱动层提供信号接口、实现整车控制器1故障实时监测，软件架构中的信号传递层包括故障监测软件、信号传递软件，故障监测软件对整车控制器1故障状态进行实时监测，并及时给出报警，信号传递软件负责搭建应用层和驱动层之间的信号接口，实现应用层和驱动层的通信，整车控制器1的软件实时运行在信号传递层，当整车控制器1的软件任务运行至需要应用层软件工作或底层驱动软件工作时，由应用层软件或底层驱动软件进行运算，进而将运算结果传递至信号传递层，信号传递层整合接收到的信息，监控故障状态、完成信息传递，接下来信号传递层会等待直至整车控制器需要进行下一个软件任务，信号传递层会开启下一个工作循环；

软件架构中的驱动层控制整车控制器1的硬件驱动，起处理外部信号、为外部传感器和指示灯13供电、为ECU供电、实现整车控制器1的诊断和软件刷新、识别外部开关14状态，软件架构中的驱动层包括外部传感器信号处理软件、外部传感器和指示灯13供电软件、ECU供电软件、外部通讯信号处理软件、诊断与刷新软件、外部开关14状态识别软件，其中外部传感器信号处理软件与整车控制器1的外部传感器信号处理模块实现软件与硬件的对应关系，外部传感器和指示灯供电软件与整车控制器1的外部传感器和指示灯供电模块4实现软件与硬件的对应关系，外部通讯信号处理软件与整车控制器1的外部通讯信号处理模块3实现软件与硬件的对应关系，外部开关状态识别软件与整车控制器1的外部开关状态识别模块5实现软件与硬件的对应关系，此外，ECU供电软件与整车控制器1的第一供电模块6和第二供电模块7实现软件与硬件的对应关系。

软件架构中的应用层是整车控制器1软件的核心部分，应用层控制算法软件集成了所有整车控制器1的控制策略和控制算法，具体方法如下：

应用层控制算法软件接收来自驱动层的整车控制器1外部输入信号和来自信号传递层的整车控制器1报警信号，外部输入信号首先传递至驾驶员驱动意图识别模块和驾驶员制动意图识别模块，驾驶员驱动意图识别模块通过处理外部输入信号判断当前驾驶员对车辆的驱动意图，进而驾驶员驱动意图识别模块将车辆驱动模式传递给驾驶模式判别模块；驾驶员制动意图识别模块通过处理外部输入信号判断当前驾驶员对车辆的制动意图，进而驾驶员制动意图识别模块将车辆制动模式传递给驾驶模式判别模块；

驾驶模式判别模块接收外部输入信号、来自驾驶员驱动意图识别模块的车辆驱动模式、来自驾驶员制动意图识别模块的车辆制动模式，通过逻辑运算判别当前车辆的驾驶模式，车辆驾驶模式分为P/N挡模式、D挡驱动模式、R挡驱动模式、制动模式、驻车模式、熄火模式、跛行模式共七种模式，其中D挡驱动模式还下分为D挡怠速模式、D挡滑行模式，R挡驱动模式还下分为R挡怠速模式、R挡滑行模式，驾驶模式判别模块依据车辆进入的驾驶模式会计算得到初步的目标制动力矩、初步的目标驱动力矩、初步的车轮转角、初步的目标驻车力矩和初步的驻车状态标志位，驾驶模式判别模块将初步的目标制动力矩信号传递给制动模块，将初步的目标驱动力矩信号传递给驱动模块，将初步的目标车轮转角信号传递给转向模块，将初步的目标驻车力矩和初步的驻车状态标志位传递给驻车模块；

制动模块接收外部输入信号，以及来自驾驶模式判别模块的初步目标制动力矩，制动模块由内而外依次包含再生制动模块、滑行制动模块、制动防抱死模块、四轮制动力矩协调模块，当软件运行至制动模块时，首先运行最内部的模块，而后依次运行外部模块，再生制动模块和滑行制动模块是同级别的两个软件模块，依据车辆状态，同一时刻只会运行两者中的其中一个软件模块，制动模块通过计算最终获得每个车轮的目标电子机械制动力矩以及每个车轮的目标再生制动力矩，制动模块将每个车轮的目标电子机械制动力矩信号以及每个车轮的目标再生制动力矩信号发送给输出信号整合模块；

驱动模块接收外部输入信号，以及来自驾驶模式判别模块的初步目标驱动力矩，驱动模块由内而外依次包含驱动防滑模块、驱动电子差速模块、四轮驱动力矩协调模块，当软件运行至驱动模块时，首先运行最内部的模块，而后依次运行外部模块，驱动模块通过计算最终获得每个车轮的目标驱动力矩，驱动模块将每个车轮的目标驱动力矩信号发送给输出信号整合模块；

转向模块接收外部输入信号，以及来自驾驶模式判别模块的初步目标车轮转角信号，转向模块由内而外依次包含转向电子差速模块和VDC模块，当软件运行至转向模块时，首先运行最内部的模块，而后依次运行外部模块，转向模块通过计算最终获得前轴车轮转角和后轴车轮转角，转向模块将前轴车轮转角信号和后轴车轮转角信号发送给输出信号整合模块；

驻车模块接收外部输入信号，以及来自驾驶模式判别模块的初步目标驻车力矩和初步驻车状态标志位，驻车模块包含静态驻车模块、动态驻车模块，静态驻车模块和动态驻车模块是同级别的两个软件模块，依据车辆状态，同一时刻只会运行两者中的其中一个软件模块，驻车模块通过计算最终获得目标驻车力矩和驻车状态标志位，进一步的，驻车模块将目标驻车力矩信号和驻车状态标志位信号发送给输出信号整合模块；

胎压监控模块接收外部输入信号，具体包括外部输入信号中的重置胎压监控开关信号、轮速信号、档位信号、点火信号和电机转矩信号，胎压监控模块主要通过识别和处理轮速信号判断当前车辆的四个车轮是否处于缺气状态，若识别到车辆的某个车轮或某几个车轮处于缺气状态，胎压监控模块会立即给出报警，此外，胎压监控模块通过识别重置胎压监控开关信号判断驾驶员是否需要重新标定初始胎压，若胎压监控模块识别到重置胎压监控开关处于按下状态，则胎压监控模块开始重新标定初始胎压直至标定完成，胎压监控模块在判别车轮缺气状态后，将每个车轮的胎压报警标志位发送给输出信号整合模块；

输出信号整合模块接收来自制动模块、驱动模块、转向模块、驻车模块、胎压监控模块的信号，输出信号整合模块将接收到的所有信号分类整合成合适的信号接口，进而传递给信号传递层，由信号传递层分配信号接口，进一步地将信号传递给驱动层，由驱动层执行信号的发送，从而实现整车控制器对车辆其他控制器的上位机控制。

本实用新型的工作原理：

本实用新型的提供的基于分布式驱动车辆的整车控制器1与车辆传感器11、指示灯13、外部开关14分别电连接。整车控制器1为需要供电的车辆传感器11和需要供电的仪表指示灯39、开关指示灯40供电。整车控制器1接收车辆传感器11传来的电信号，进一步的，整车控制器1经过处理车辆传感器11的电信号后判断驾驶员意图与当前的车辆状态，经过逻辑运算将控制指令发送给车辆其他的控制器。此外，整车控制器1还实时判断外部开关14状态，根据开关状态开启整车控制器1的对应功能。

整车控制器1与车辆的其他控制器能够进行实时通讯，通讯方式是任何可以保证稳定通讯质量的信号形式，包括CAN(ControllerAreaNetwork)信号、CANFD(CAN withFlexible Data-Rate)信号、以太网信号等。

整车控制器1与前轴电子助力转向控制器27和后轴电子助力转向控制器28分别实时通讯。前轴电子助力转向控制器27控制车辆的前轴电子转向助力器，驱动车辆前轴的两个车轮绕主销旋转，实现车辆的前轮转向；后轴电子助力转向控制器28控制车辆的后轴电子转向助力器，驱动车辆后轴的两个车轮绕主销旋转，实现车辆的后轮转向。整车控制器1通过接收方向盘转角传感器22的信号计算当前车辆所需的前轴车轮转角和后轴车轮转角，整车控制器1将目标前轴车轮转角信号发送给前轴电子助力转向控制器27，由前轴电子助力转向控制器27控制车辆的前轴电子转向助力器驱动车轮旋转达到目标的前轴车轮转角，同时整车控制器1将目标后轴车轮转角信号发送给后轴电子助力转向控制器28，由后轴电子助力转向控制器28控制车辆的后轴电子转向助力器驱动车轮旋转达到目标的后轴车轮转角。此外，前轴电子助力转向控制器27和后轴电子助力转向控制器28分别接收方向盘转角传感器22的电信号，当整车控制器1与前轴电子助力转向控制器27或后轴电子助力转向控制器28无法通讯时，前轴电子助力转向控制器27和后轴电子助力转向控制器28分别可以通过接收方向盘转角信号计算车辆所需的前轴车轮转角和后轴车轮转角，通过控制电子转向助力器实现车辆的转向，这样即实现了车辆转向控制系统的冗余备份。

左前电子机械制动控制器29控制位于左前轮轮边的电子机械制动卡钳动作，为车辆的左前轮提供制动力矩，使车辆的左前轮降低转速直至停止转动，同时左前电子机械制动控制器29也可以控制左前轮的电子机械制动卡钳动作锁止车辆的左前轮使其无法旋转，从而实现车辆的驻车。为避免出现某一回路制动系统失效使车辆无法减速的情况发生，为每个车轮配置对应的电子机械制动控制器和电子机械制动卡钳，其他三个电子机械制动控制器和电子机械制动卡钳的工作原理与前述的左前轮制动回路的工作原理一致，在此不再重复说明。

整车控制器1与左前电子机械制动控制器29、右前电子机械制动控制器30、左后电子机械制动控制器31、右后电子机械制动控制器32分别实时通讯。整车控制器1通过接收制动踏板开度传感器23的信号，并结合当前的车辆状态信息和轮毂电机的再生制动能力获得当前每个车轮应分配的目标电子机械制动力矩，整车控制器1将目标电子机械制动力矩分别发送给左前电子机械制动控制器29、右前电子机械制动控制器30、左后电子机械制动控制器31、右后电子机械制动控制器32，由电子机械制动控制器控制电子机械卡钳实现车辆的减速。此外，整车控制器1通过判断驻车开关的状态，并结合当前的车辆状态信息获知当前车辆是否需要驻车或解除驻车，整车控制器1将目标驻车力矩和目标驻车状态标志位分别发送给左前电子机械制动控制器29、右前电子机械制动控制器30、左后电子机械制动控制器31、右后电子机械制动控制器32，由电子机械制动控制器控制电子机械卡钳实现车辆的驻车和解除驻车。

除上述的车辆制动和驻车模式外，左前电子机械制动控制器29、右前电子机械制动控制器30、左后电子机械制动控制器31、右后电子机械制动控制器32分别还接收制动踏板开度传感器23的信号，若任意一个电子机械制动控制器无法接收来自整车控制器的控制信号，则电子机械制动控制器通过接收制动踏板开度传感器23的信号控制电子机械卡钳使车辆减速。除此之外，左前电子机械制动控制器29、右前电子机械制动控制器30、左后电子机械制动控制器31、右后电子机械制动控制器32分别还与驻车开关41电连接，电子机械制动控制器实时监控驻车开关41状态，若任意一个电子机械制动控制器无法接收来自整车控制器1的控制信号，则电子机械制动控制器通过判断驻车开关41状态控制电子机械卡钳使车辆实现驻车或解除驻车。

左前轮毂电机控制器33驱动位于左前轮轮圈内的左前轮毂电机转动，左前轮毂电机内嵌于车轮内，当电机转动时会带动车轮一同旋转为车辆提供驱动力矩使车辆行驶，此外，左前轮毂电机控制器33还可以控制左前轮毂电机为车辆提供再生制动力矩使车辆减速。为每个车轮配置对应的轮毂电机，包括左前轮毂电机、右前轮毂电机、左后轮毂电机、右后轮毂电机，轮毂电机控制器和轮毂电机的工作原理一致，右前轮毂电机控制器34、左后轮毂电机控制器35和右后轮毂电机控制器36的工作原理不再重复说明。

整车控制器1与左前轮毂电机控制器33、右前轮毂电机控制器34、左后轮毂电机控制器35、右后轮毂电机控制器36分别实时通讯。整车控制器1通过接收加速踏板开度传感器24的信号和制动踏板开度传感器23的信号，并结合当前的车辆状态信息和轮毂电机的再生制动能力计算获得当前每个车轮应分配的目标驱动力矩和目标再生制动力矩。整车控制器1将目标驱动力和目标再生制动力矩分别发送给左前轮毂电机控制器33、右前轮毂电机控制器34、左后轮毂电机控制器35、右后轮毂电机控制器36，由轮毂电机控制器控制轮毂电机驱动车辆行驶或使车辆减速。

左前轮毂电机控制器33、右前轮毂电机控制器34、左后轮毂电机控制器35、右后轮毂电机控制器36分别还接收加速踏板开度传感器24的信号，若任意一个轮毂电机控制器无法接收来自整车控制器1的控制信号，则轮毂电机控制器通过接收加速踏板开度传感器24的信号控制轮毂电机驱动车辆行驶。

整车控制器1与档位控制器37实时通讯，整车控制器1接收档位控制器37发来的档位信号，综合车辆档位信息实现对分布式驱动车辆的实时控制。

整车控制器1还与车辆动力电池控制器38实时通讯，整车控制器1接收车辆动力电池控制器38发来的车辆剩余电池电量、车辆电池故障等信息，用于判断轮毂电机的再生制动能力，实现对分布式驱动车辆的实时控制。

车辆传感器11组成包括车辆钥匙传感器17、左前轮速传感器18、右前轮速传感器19、左后轮速传感器20、右后轮速传感器21、方向盘转角传感器22、制动踏板开度传感器23、加速踏板开度传感器24、车辆加速度传感器25、车辆角加速度传感器26。车辆传感器11采集车辆状态信息，发送给需要接收的车辆控制器，包括整车控制器1、轮毂电机控制器、电子机械制动控制器等。

指示灯13组成包括仪表指示灯39、开关指示灯40。仪表指示灯39、开关指示灯40由整车控制器1供电，当仪表指示灯39、开关指示灯40需要点亮时，整车控制器1开启为仪表指示灯39、开关指示灯40的供电，当仪表指示灯39、开关指示灯40需要熄灭时，整车控制器1切断为仪表指示灯39、开关指示灯40的供电。

外部开关14组成包括驻车开关41、VDC开关42、重置胎压监控开关43、驾驶模式开关44，上述的外部开关14与本实用新型的整车控制器1电连接。驻车开关41用于控制车辆完成驻车、解除驻车或实现紧急状态下的车辆减速；VDC开关42用于开启或关闭车辆的VDC功能；重置胎压监控开关43用于控制整车控制器的胎压监控模块工作重新标定初始胎压；驾驶模式开关44用于控制切换车辆的驾驶模式，车辆的驾驶模式包括节能模式、普通模式、运动模式，不同的车辆驾驶模式应对应不同的车辆控制策略，整车控制器1通过识别驾驶模式开关44的状态获知当前车辆的驾驶模式，从而实现可自由切换的车辆控制策略。

Claims (8)

1.一种基于分布式驱动车辆的整车控制器，其特征在于：包括有外部传感器信号处理模块、外部通讯信号处理模块、外部传感器和指示灯供电模块、外部开关状态识别模块、第一供电模块、第二供电模块、MCU、第一信息存储模块和第二信息存储模块，其中外部传感器信号处理模块、外部通讯信号处理模块、外部传感器和指示灯供电模块、外部开关状态识别模块、第一信息存储模块和第二信息存储模块均与MCU相连接，外部传感器信号处理模块与车辆传感器电连接，外部传感器信号处理模块能够接收并处理车辆传感器的信号，外部传感器信号处理模块将处理后的车辆传感器信号传递给MCU，MCU负责接收处理后的车辆传感器信号并进行逻辑运算，进一步判断驾驶员意图与当前车辆状态，外部通讯信号处理模块一方面接收其他车辆控制器发出的外部通讯信号，经过外部通讯信号处理模块处理后传递给MCU，MCU综合其他车辆控制器发出的外部通讯信号进行逻辑判断；外部通讯信号处理模块另方面接收来自MCU的通讯信号，经过外部通讯信号处理模块处理后发送给其他车辆控制器，其他车辆控制器接收MCU发出的上位机信号进行相应的响应，外部传感器和指示灯供电模块分别与车辆传感器以及指示灯电连接，外部传感器和指示灯供电模块为需要供电的车辆传感器和需要供电的指示灯供电，外部开关状态识别模块与外部开关相连接，第一供电模块和第二供电模块均为外部传感器信号处理模块、外部通讯信号处理模块、外部传感器和指示灯供电模块、外部开关状态识别模块、MCU、第一信息存储模块和第二信息存储模块供电，第一供电模块与第一外部供电线路相连接，第二供电模块与第二外部供电线路相连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于分布式驱动车辆的整车控制器，其特征在于：所述的第一供电模块和第二供电模块均为ECU供电模块。

3.根据权利要求1所述的一种基于分布式驱动车辆的整车控制器，其特征在于：所述的第一信息存储模块和第二信息存储模块均为ECU信息存储模块。

4.根据权利要求1所述的一种基于分布式驱动车辆的整车控制器，其特征在于：所述的车辆传感器包括有车辆钥匙传感器、左前轮速传感器、右前轮速传感器、左后轮速传感器、右后轮速传感器、方向盘转角传感器、制动踏板开度传感器、加速踏板开度传感器、车辆加速度传感器和车辆角加速度传感器，车辆钥匙传感器、左前轮速传感器、右前轮速传感器、左后轮速传感器、右后轮速传感器、方向盘转角传感器、制动踏板开度传感器、加速踏板开度传感器、车辆加速度传感器和车辆角加速度传感器均与外部传感器信号处理模块以及外部传感器和指示灯供电模块相连接。

5.根据权利要求1所述的一种基于分布式驱动车辆的整车控制器，其特征在于：所述的其他车辆控制器包括有前轴电子助力转向控制器、后轴电子助力转向控制器、左前电子机械制动控制器、右前电子机械制动控制器、左后电子机械制动控制器、右后电子机械制动控制器、左前轮毂电机控制器、右前轮毂电机控制器、左后轮毂电机控制器、右后轮毂电机控制器、档位控制器和车辆动力电池控制器，前轴电子助力转向控制器、后轴电子助力转向控制器、左前电子机械制动控制器、右前电子机械制动控制器、左后电子机械制动控制器、右后电子机械制动控制器、左前轮毂电机控制器、右前轮毂电机控制器、左后轮毂电机控制器、右后轮毂电机控制器、档位控制器和车辆动力电池控制器均能够使用外部通讯信号与外部通讯信号处理模块进行通讯。

6.根据权利要求1所述的一种基于分布式驱动车辆的整车控制器，其特征在于：所述的外部通讯信号包括CAN信号、CANFD信号和以太网信号，CAN信号、CANFD信号和以太网信号均能够与外部通讯信号处理模块进行通讯连接。

7.根据权利要求1所述的一种基于分布式驱动车辆的整车控制器，其特征在于：所述的指示灯包括仪表指示灯和开关指示灯，仪表指示灯安装于车辆仪表上，起报警作用和工作提示作用，开关指示灯安装于外部开关上，起工作提示作用，仪表指示灯和开关指示灯均与外部传感器和指示灯供电模块相连接。

8.根据权利要求1所述的一种基于分布式驱动车辆的整车控制器，其特征在于：所述的外部开关包括驻车开关、VDC开关、重置胎压监控开关和驾驶模式开关，驻车开关、VDC开关、重置胎压监控开关和驾驶模式开关均与外部开关状态识别模块相连接。

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