CN115384528A - 一种集中式底盘域控制架构及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种集中式底盘域控制架构及方法，架构包括传感器、底盘域控制器和线控底盘执行机构；底盘域控制器被配置为包括：信号处理模块，用于根据传感器的传感信号，确定车辆及道路状态信息；目标状态模块，用于根据车辆及道路状态信息，确定控制目标；控制策略决策模块，用于根据车辆及道路状态信息和控制目标，确定第一控制指令；失效/冗余/容错模块，用于根据传感器的传感信号，确定底盘故障数据，通过故障数据修正第一控制指令，得到第二控制指令；其中，线控底盘执行机构，用于根据第二控制指令执行控制任务。本发明实施例提供了一种结构良好、高度可扩展性的集中式底盘域控制架构，可广泛应用于底盘技术领域。

Description

一种集中式底盘域控制架构及方法
技术领域
本发明涉及底盘技术领域，尤其是一种集中式底盘域控制架构及方法。
背景技术
随着汽车电子技术的快速发展，线控底盘将从部分子***线控化逐渐演进到全局线控化，多***多控制器将逐渐被域控制器取代。
目前车辆底盘集成控制架构采用分散式和分层式控制架构。分散式架构基于车载通讯进行底盘传感信号共享和联合控制，其特点为简单可靠，但无法适用于底盘部件多、复杂度高的情况。分层式架构通过全局优化层进行目标集优化和底盘解耦控制与分配，执行控制层基于全局优化层指令控制执行器作动，由于分层式架构各个层级之间相互独立，在车辆高度非线性、不确定性等运行工况下其协调控制层和控制分配层互相独立，将无法发挥线控底盘域控制的最大效能。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供一种结构良好、高度可扩展性的，一种集中式底盘域控制架构及方法。
一方面，本发明的实施例提供了一种集中式底盘域控制架构，包括传感器、底盘域控制器和线控底盘执行机构，所述底盘域控制器被配置为包括：
信号处理模块，用于根据所述传感器的传感信号，确定车辆及道路状态信息；
目标状态模块，用于根据所述车辆及道路状态信息，确定控制目标；
控制策略决策模块，用于根据所述车辆及道路状态信息和所述控制目标，确定第一控制指令；
失效/冗余/容错模块，用于根据所述传感器的传感信号，确定底盘故障数据，通过所述故障数据修正所述第一控制指令，得到第二控制指令；
其中，所述线控底盘执行机构，用于根据所述第二控制指令执行控制任务。
可选地，所述信号处理模块、所述目标状态模块、所述控制策略决策模块和所述失效/冗余/容错模块顺次连接；其中，所述信号处理模块与所述控制策略决策模块连接。
可选地，所述底盘域控制器包括主处理器芯片、安全处理器芯片、电源芯片、驱动芯片和通讯接口；所述主处理器芯片分别连接所述安全处理器芯片、所述电源芯片、所述驱动芯片和所述通讯接口。
可选地，所述底盘域控制器还包括CAN收发器、CANFD收发器、接插件、MOSFET桥和继电器；所述CAN收发器、所述CANFD收发器和所述接插件均与所述主处理器芯片连接；所述MOSFET桥和所述继电器均与所述驱动芯片连接。
可选地，所述线控底盘执行机构包括线控转向***、线控制动***、线控悬架***和线控驱动***；所述线控转向***、所述线控制动***、所述线控悬架***和所述线控驱动***均与所述底盘域控制器连接；所述线控驱动***、所述线控制动***和所述线控转向***通过跨***冗余顺次连接。
另一方面，本发明的实施例提供了一种车辆，采用如前面所述的集中式底盘域控制架构。
另一方面，本发明的实施例提供了一种集中式底盘域控制方法，应用于如前面所述的集中式底盘域控制架构，包括：
通过传感器获取传感信号；
通过信号处理模块根据所述传感信号，确定车辆及道路状态信息；
通过目标状态模块根据所述车辆及道路状态信息，确定控制目标；
通过控制策略决策模块根据所述车辆及道路状态信息和所述控制目标，确定第一控制指令；
通过失效/冗余/容错模块根据所述传感信号，确定底盘故障数据，通过所述故障数据修正所述第一控制指令，得到第二控制指令；
通过线控底盘执行机构根据所述第二控制指令执行控制任务。
可选地，所述通过目标状态模块根据所述车辆及道路状态信息，确定控制目标，包括：
通过目标状态模块根据所述车辆及道路状态信息，确定驾驶员意图和车辆行驶特性；
根据所述驾驶员意图和车辆行驶特性，确定控制目标。
可选地，所述通过线控底盘执行机构根据所述第二控制指令执行控制任务，包括：
通过线控底盘执行机构根据所述第二控制指令执行转向控制；
和/或，通过线控底盘执行机构根据所述第二控制指令执行制动控制；
和/或，通过线控底盘执行机构根据所述第二控制指令执行驱动控制；
和/或，通过线控底盘执行机构根据所述第二控制指令执行悬架控制；
其中，所述线控底盘执行机构包括线控转向***、线控制动***、线控悬架***和线控驱动***。
可选地，所述通过线控底盘执行机构根据所述第二控制指令执行控制任务，还包括：
当所述线控转向***失灵，通过所述线控制动***重新分配制动力矩，进行差速转向；
或，当所述线控制动***失灵，通过所述线控驱动***电机反转以及电源阻力矩方式，进行车辆制动；
其中，所述线控驱动***、所述线控制动***和所述线控转向***通过跨***冗余顺次连接。
本发明实施例的集中式底盘域控制架构，包括传感器、底盘域控制器和线控底盘执行机构；底盘域控制器被配置为包括：信号处理模块，用于根据所述传感器的传感信号，确定车辆及道路状态信息；目标状态模块，用于根据所述车辆及道路状态信息，确定控制目标；控制策略决策模块，用于根据所述车辆及道路状态信息和所述控制目标，确定第一控制指令；失效/冗余/容错模块，用于根据所述传感器的传感信号，确定底盘故障数据，通过所述故障数据修正所述第一控制指令，得到第二控制指令；其中，所述线控底盘执行机构，用于根据所述第二控制指令执行控制任务。本发明实施例提供了一种结构良好、高度可扩展性的集中式底盘域控制架构，保证整车非线性***的鲁棒性和稳定性，抑制或消除车辆在极限行驶等工况下线控底盘执行机构各个执行***的影响，实现具有收敛快、精度高和鲁棒性强特征的运动控制策略，达到快速响应、精确控制和强鲁棒性的控制性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，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集中式底盘域控制架构的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的非线性鲁棒自适应控制策略的示意图；
图3为本发明实施例提供的线控底盘域失效冗余控制的示意图；
图4为本发明实施例提供的域控制器硬件架构的示意图；
图5为本发明实施例提供车辆***的示意图。
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。
目前底盘集成控制***采用线性控制、非线性控制和智能控制。在汽车接近极限运动工况下，线性控制方法的底盘集成控制器性能下降。非线性控制方法考虑了轮胎的非线性耦合特性，在常规驾驶及极限工况下均具有较好的特性，相比线性控制方法，其需要更多的标定参数，以及占用更多的计算资源。智能控制方法需要大量的实验数据与专家知识来构建控制规则库，需要耗费大量的实验资源与人力成本，并且在稳定性和鲁棒性方面缺少理论分析。现有的非线性控制方法均是基于车辆少数几个自由度的物理模型设计，并未考虑车辆纵-横-垂多体动力学耦合和多自由度非线性鲁棒自适应控制策略，采用基于规则的整车扭矩矢量分配策略不能满足全场景应用要求，缺乏从整车方面论证非线性控制***的鲁棒性和稳定性。而随着车规级芯片算力的增强和成本的降低，将显著提升非线性控制***的实时处理能力。为了解决自动驾驶车辆在高度非线性动态、强耦合、时变特性、车辆参数不确定性、动态不确定交通环境下运行时动力学模型精确解算预瞄、稳定边界量化难题，为自动驾驶提供类经验驾驶员量化感知视角。本发明基于物理模型的线控底盘动力学耦合多输入-多输出非线性鲁棒自适应控制策略，可以减少非线性控制***的参数标定工作量，保证整车非线性***的鲁棒性和稳定性，抑制或消除车辆在极限行驶等工况下各个执行***的影响，实现具有收敛快、精度高和鲁棒性强特征的运动控制策略，达到快速响应、精确控制和强鲁棒性的控制性能。
为了解决传统线控底盘车辆在高速过弯等紧急情况下故障诊断和切换控制响应时间过长，难以保证冗余控制的实时性和和鲁棒性难题，提出一种基于集中式架构的分布式驱动线控底盘车辆失效冗余控制方法。线控底盘执行***繁多，***复杂度、集成度高，需要建立线控底盘车辆的失效冗余机制，保证车辆控制***的功能安全。现有线控***冗余控制大多集中在执行器和传感器故障诊断与隔离方面，采用硬件备份与软件容错算法，子模块失效冗余机制耦合严重，多适用于道路曲率较低工况，在高速过弯等紧急情况下故障诊断和切换控制需要一定响应时间，难以保证冗余控制的实时性和和鲁棒性。四轮轮毂电机驱动线控底盘车辆具有过驱动特性，为线控***冗余控制提供了可能。为了保证线控底盘车辆在高速过弯等紧急工况下线控执行机构发生故障时的轨迹跟踪能力和车辆稳定性，提出一种基于集中架构的四轮轮毂电机驱动线控底盘车辆失效冗余控制方法。在原有的电控冗余算法的基础上，采用跨***重构技术，即在线控转向失灵的情况，可以采用线控制动***重新分配制动力矩，实现“差动转向”，在线控制动失灵的情况，线控驱动可以通过电机反转以及电源阻力矩方式进行安全制动，进而实现跨***冗余安全保障。该方法可在线控执行机构发生故障与非故障情况下同时工作，无需切换控制策略，保证了算法的实时性。
参照图1，一方面，本发明的实施例提供了一种集中式底盘域控制架构，包括传感器、底盘域控制器和线控底盘执行机构，底盘域控制器被配置为包括：信号处理模块，用于根据传感器的传感信号，确定车辆及道路状态信息；目标状态模块，用于根据车辆及道路状态信息，确定控制目标；控制策略决策模块，用于根据车辆及道路状态信息和控制目标，确定第一控制指令；失效/冗余/容错模块，用于根据传感器的传感信号，确定底盘故障数据，通过故障数据修正第一控制指令，得到第二控制指令；其中，线控底盘执行机构，用于根据第二控制指令执行控制任务。
需要说明的是，信号处理模块、目标状态模块、控制策略决策模块和失效/冗余/容错模块顺次连接；并且，信号处理模块还与控制策略决策模块连接。
目前底盘集成控制***主要采用线性控制、非线性控制和智能控制。解决自动驾驶车辆在高度非线性动态、强耦合、时变特性、车辆参数不确定性、动态不确定交通环境下运行时动力学模型精确解算预瞄、稳定边界量化难题，为自动驾驶提供类经验驾驶员量化感知视角。本发明提出了基于物理模型的动力学耦合多输入-多输出线控底盘非线性自适应鲁棒控制策略，抑制或消除汽车在极限行驶工况下各子***集成控制的影响。并且随着车规级芯片算力的增强和成本的降低，将显著提升非线性控制***的实时处理能力。
参照图2，本发明实施例的集中式底盘域控制架构采用非线性鲁棒自适应控制策略，具体地，信号处理模块通过传感器和状态估计器获得车辆及道路实际状态信息，并将信息传输给目标状态模块和控制策略决策模块(即图中的决策模块)；目标状态模块根据信息识别驾驶员意图及车辆当前行驶特性，并确定当前的控制目标(稳定性、操纵性等)；控制决策模块接收控制目标和当前状态，通过非线性鲁棒自适应控制策略分配线控底盘执行机构(即图中执行模块)各子***的任务和控制指令；失效/冗余/容错模块检测底盘故障情况及确定故障源，并统一对决策模块的控制指令进行修正。
一些实施例中，参照图3，线控底盘执行机构包括线控转向***、线控制动***、线控悬架***和线控驱动***；线控转向***、线控制动***、线控悬架***和线控驱动***均与底盘域控制器连接，具体与失效/冗余/容错模块(图示失效冗余)连接；线控驱动***、线控制动***和线控转向***通过跨***冗余顺次连接。
基于分布式驱动线控底盘车辆的过驱动特性，研究线控底盘域失效冗余控制。采用跨***重构技术，即在转向失灵的情况，可以采用制动***重新分配制动力矩，实现“差动转向”，在制动失灵的情况，通过电机反转以及电源阻力矩方式进行安全制动，进而实现跨***冗余安全保障。该方法可在线控执行***发生故障与非故障情况下同时工作，无需切换控制策略，保证了算法的实时性。
跨***冗余：线控底盘执行器繁多，***复杂度、集成度高，需要建立线控底盘车辆的失效冗余机制，保证车辆控制***的功能安全。线控底盘失效冗余控制技术是将车辆信号，核心算法集成到底盘域控制器后，根据底盘传感器实时反馈信息对底盘安全进行管理，即一旦其中某一个子控制***发生故障,底盘域控制器会自动地对汽车底盘各子控制***的分工进行及时调整,以保证准确地完成汽车的动态控制和稳定。
在转向失灵的情况，可以采用制动***重新分配制动力矩，实现“差动转向”，在制动失灵的情况，通过电机反转以及电源阻力矩方式进行安全制动，进而实现跨***冗余安全保障。
在线控***故障中，面向安全性，采用电控冗余设计，即采用硬件备份与软件容错算法以及跨***的三层冗余算法。
硬件备份在保证线控***自身性能的前提下，充分考虑冗余环节的信号耦合和干扰问题；引入仲裁机制，实现双ECU与MCU之间的信息交互以及双ECU之间的控制逻辑切换，以满足线控***对容错控制的要求，保证电动汽车线控***驱动的可靠运行。
软件算法针对整车控制器，由控制策略的输入信号方向盘转角、加速踏板开度、制动踏板开度、实际挡位、车速、电机转速、电机转矩以及电池SOC信号等，利用自动纠错技术对关键数据进行数据冗余编码，提高关键数据的可靠性；并可对关键模块采用恢复块技术，提高软件的可靠性和容错能力。
跨***冗余算法在原有的电控冗余算法的基础上，本***采用了跨***重构技术，即在线控转向失灵的情况，可以采用线控制动***重新分配制动力矩，实现“差动转向”，在线控制动失灵的情况，线控驱动可以通过电机反转以及电源阻力矩方式进行安全制动，进而实现跨***冗余安全保障。
一些实施例中，参照图4，底盘域控制器包括主处理器芯片、安全处理器芯片、电源芯片、驱动芯片和通讯接口；主处理器芯片分别连接安全处理器芯片、电源芯片、驱动芯片和通讯接口。
还需要说明的是，底盘域控制器还包括CAN收发器、CANFD收发器、接插件、MOSFET桥和继电器；CAN收发器、CANFD收发器和接插件均与主处理器芯片连接；MOSFET桥和继电器均与驱动芯片连接。
结合线控底盘域集中式控制技术，线控底盘域控制器采用基于高性能可扩展的安全计算平台的硬件架构和基于AUTOSAR的软件架构。
线控底盘域控制器硬件采用模块化设计方法，综合相关技术要求，采用域控制器设计标准开发流程，以产业化为导向，提高控制器可靠性。基于高性能可扩展的安全计算平台，集成多核CPU芯片，并支持传感器信号融合，将所有传感器数据集中到底盘域控制器，实现高性能安全计算，满足算力要求；使用Altium Designer软件设计电路，域控制器电路板PCB布局和走线设计采用模块化布局思路，采用多层布线结构，实现优化硬件模块布局，实现逻辑控制电路、信号驱动电路、功率电路的物理分离，提高计算平台的抗干扰能力。在域控制器内部，采用包括通信、供电、信号和控制单元在内的全冗余设计，有双路的主控芯片，电源管理芯片，预驱芯片，在通讯端有冗余的网络设计，支持CAN FD和以太网通讯接口。通过电池兼容EMC、机械振动、高低温和盐雾等测试验证，满足ISO 26262ASIL-D功能安全等级。
依据驱动控制器功能，将驱动控制器划分为以下职能单元：主控芯片(对应主处理器芯片)、电源模块(对应电源芯片)、信号采集模块(对应安全处理芯片)、驱动模块(对应驱动芯片以及与驱动芯片连接的MOSFET桥和继电器)、CAN通信模块(对应CAN收发器、CANFD收发器和接插件)，保证通讯的实时性，进而保证电动汽车线控***驱动的可靠运行。
软件架构参考AUTOSAR标准，采用分层架构，将复杂的控制器软件实现划分为应用层、实时环境和基础软件。在AUTOSAR软件架构和控制器硬件方案的基础上，开展控制器硬件、软件联合优化；研究基础软件内部功能模块及总线架构，使软件架构符合硬件架构特点；协调软件开发与硬件I/O特征，完成数据采集、总线传输、网络管理、任务调度等***任务。研究实时环境下底盘集成控制***与传感器信号采集、执行器的数据交互。应用层软件将从状态估计、闭环控制、安全保护、故障诊断、性能开发等角度，对线控执行机构等控制和容错算法进行整合，形成模块化策略。开展控制器硬件、软件联合优化。
另一方面，本发明的实施例提供了一种车辆，采用如前面的集中式底盘域控制架构。
需要说明的是，一些实施例，参照图5，车辆还包括智能驾驶域、智能车身域以及智能座舱域，具体地，集中式底盘域控制器，与其它传感器、执行器直接连接，并通过以太网总线接口使得底盘域控制器与智能驾驶域的域控制器、智能车身域的域控制器以及智能座舱域的域控制器(图中未示出)进行实时通讯。
另一方面，本发明的实施例提供了一种集中式底盘域控制方法，应用于如前面的集中式底盘域控制架构，包括：
通过传感器获取传感信号；通过信号处理模块根据传感信号，确定车辆及道路状态信息；通过目标状态模块根据车辆及道路状态信息，确定控制目标；通过控制策略决策模块根据车辆及道路状态信息和控制目标，确定第一控制指令；通过失效/冗余/容错模块根据传感信号，确定底盘故障数据，通过故障数据修正第一控制指令，得到第二控制指令；通过线控底盘执行机构根据第二控制指令执行控制任务。
可选地，通过目标状态模块根据车辆及道路状态信息，确定控制目标，包括：通过目标状态模块根据车辆及道路状态信息，确定驾驶员意图和车辆行驶特性；根据驾驶员意图和车辆行驶特性，确定控制目标。
可选地，通过线控底盘执行机构根据第二控制指令执行控制任务，包括：通过线控底盘执行机构根据第二控制指令执行转向控制；和/或，通过线控底盘执行机构根据第二控制指令执行制动控制；和/或，通过线控底盘执行机构根据第二控制指令执行驱动控制；和/或，通过线控底盘执行机构根据第二控制指令执行悬架控制；其中，线控底盘执行机构包括线控转向***、线控制动***、线控悬架***和线控驱动***。
可选地，通过线控底盘执行机构根据第二控制指令执行控制任务，还包括：当线控转向***失灵，通过线控制动***重新分配制动力矩，进行差速转向；或，当线控制动***失灵，通过线控驱动***电机反转以及电源阻力矩方式，进行车辆制动；其中，线控驱动***、线控制动***和线控转向***通过跨***冗余顺次连接。
具体地，本发明实施例采用了跨***重构技术，即在线控转向失灵的情况，可以采用线控制动***重新分配制动力矩，实现“差动转向”，在线控制动失灵的情况，线控驱动可以通过电机反转以及电源阻力矩方式进行安全制动，进而实现跨***冗余安全保障。
综上所述，本发明实施例为了解决自动驾驶车辆底盘信息安全、高动态、高复杂交通环境下安全稳定运行等瓶颈难题，设计结构良好、高度可扩展性的集中式控制架构是线控底盘域控制的关键。本发明基于物理模型的线控底盘动力学耦合多输入-多输出非线性鲁棒自适应控制策略，可以减少非线性控制***的参数标定工作量，保证整车非线性***的鲁棒性和稳定性，抑制或消除车辆在极限行驶等工况下各个执行***的影响，实现具有收敛快、精度高和鲁棒性强特征的运动控制策略，达到快速响应、精确控制和强鲁棒性的控制性能。本发明提出一种基于集中架构的四轮轮毂电机驱动线控底盘车辆失效冗余控制方法。在原有的电控冗余算法的基础上，采用跨***重构技术，即在线控转向失灵的情况，可以采用线控制动***重新分配制动力矩，实现“差动转向”，在线控制动失灵的情况，线控驱动可以通过电机反转以及电源阻力矩方式进行安全制动，进而实现跨***冗余安全保障。该方法可在线控执行机构发生故障与非故障情况下同时工作，无需切换控制策略，保证了算法的实时性。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本发明权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种集中式底盘域控制架构，其特征在于：包括传感器、底盘域控制器和线控底盘执行机构，所述底盘域控制器被配置为包括：
信号处理模块，用于根据所述传感器的传感信号，确定车辆及道路状态信息；
目标状态模块，用于根据所述车辆及道路状态信息，确定控制目标；
控制策略决策模块，用于根据所述车辆及道路状态信息和所述控制目标，确定第一控制指令；
失效/冗余/容错模块，用于根据所述传感器的传感信号，确定底盘故障数据，通过所述故障数据修正所述第一控制指令，得到第二控制指令；
其中，所述线控底盘执行机构，用于根据所述第二控制指令执行控制任务。
2.根据权利要求1所述的一种集中式底盘域控制架构，其特征在于：所述信号处理模块、所述目标状态模块、所述控制策略决策模块和所述失效/冗余/容错模块顺次连接；其中，所述信号处理模块与所述控制策略决策模块连接。
3.根据权利要求1所述的一种集中式底盘域控制架构，其特征在于：所述底盘域控制器包括主处理器芯片、安全处理器芯片、电源芯片、驱动芯片和通讯接口；所述主处理器芯片分别连接所述安全处理器芯片、所述电源芯片、所述驱动芯片和所述通讯接口。
4.根据权利要求3所述的一种集中式底盘域控制架构，其特征在于：所述底盘域控制器还包括CAN收发器、CANFD收发器、接插件、MOSFET桥和继电器；所述CAN收发器、所述CANFD收发器和所述接插件均与所述主处理器芯片连接；所述MOSFET桥和所述继电器均与所述驱动芯片连接。
5.根据权利要求1所述的一种集中式底盘域控制架构，其特征在于：所述线控底盘执行机构包括线控转向***、线控制动***、线控悬架***和线控驱动***；所述线控转向***、所述线控制动***、所述线控悬架***和所述线控驱动***均与所述底盘域控制器连接；所述线控驱动***、所述线控制动***和所述线控转向***通过跨***冗余顺次连接。
6.一种车辆，其特征在于：采用如权利要求1至5任一项所述的集中式底盘域控制架构。
7.一种集中式底盘域控制方法，应用于如权利要求1至5任一项所述的集中式底盘域控制架构，其特征在于：包括：
通过传感器获取传感信号；
通过信号处理模块根据所述传感信号，确定车辆及道路状态信息；
通过目标状态模块根据所述车辆及道路状态信息，确定控制目标；
通过控制策略决策模块根据所述车辆及道路状态信息和所述控制目标，确定第一控制指令；
通过失效/冗余/容错模块根据所述传感信号，确定底盘故障数据，通过所述故障数据修正所述第一控制指令，得到第二控制指令；
通过线控底盘执行机构根据所述第二控制指令执行控制任务。
8.根据权利要求7所述的一种集中式底盘域控制方法，其特征在于：所述通过目标状态模块根据所述车辆及道路状态信息，确定控制目标，包括：
通过目标状态模块根据所述车辆及道路状态信息，确定驾驶员意图和车辆行驶特性；
根据所述驾驶员意图和车辆行驶特性，确定控制目标。
9.根据权利要求7所述的一种集中式底盘域控制架构，其特征在于：所述通过线控底盘执行机构根据所述第二控制指令执行控制任务，包括：
通过线控底盘执行机构根据所述第二控制指令执行转向控制；
和/或，通过线控底盘执行机构根据所述第二控制指令执行制动控制；
和/或，通过线控底盘执行机构根据所述第二控制指令执行驱动控制；
和/或，通过线控底盘执行机构根据所述第二控制指令执行悬架控制；
其中，所述线控底盘执行机构包括线控转向***、线控制动***、线控悬架***和线控驱动***。
10.根据权利要求9所述的一种集中式底盘域控制架构，其特征在于：所述通过线控底盘执行机构根据所述第二控制指令执行控制任务，还包括：
当所述线控转向***失灵，通过所述线控制动***重新分配制动力矩，进行差速转向；
或，当所述线控制动***失灵，通过所述线控驱动***电机反转以及电源阻力矩方式，进行车辆制动；
其中，所述线控驱动***、所述线控制动***和所述线控转向***通过跨***冗余顺次连接。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116135668A (zh) * 2023-03-29 2023-05-19 重庆长安汽车股份有限公司 一种车辆转向冗余控制方法、装置、设备及介质

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109849686A (zh) * 2019-02-22 2019-06-07 北京理工大学 电动汽车的可信赖网控底盘***及控制方法
CN112407104A (zh) * 2019-08-23 2021-02-26 广州汽车集团股份有限公司 一种底盘域控制***及汽车
CN112849055A (zh) * 2021-02-24 2021-05-28 清华大学 基于底盘域控制器的智能汽车信息流冗余安全控制***
CN113212335A (zh) * 2021-05-28 2021-08-06 重庆长安汽车股份有限公司 底盘域控制器、局部集成式底盘域架构及车辆
CN113212413A (zh) * 2021-05-28 2021-08-06 重庆长安汽车股份有限公司 集成式底盘域协调控制***及车辆
WO2022063331A1 (zh) * 2020-09-25 2022-03-31 金龙联合汽车工业（苏州）有限公司 一种基于v2x的编队行驶智能网联客车
US20220194414A1 (en) * 2020-12-23 2022-06-23 Automotive Research & Testing Center Method and system for controlling movements of an autonomous vehicle with self diagnosis capability
CN114771429A (zh) * 2022-05-12 2022-07-22 北京理工大学深圳汽车研究院(电动车辆国家工程实验室深圳研究院) 一种线控底盘***及其控制方法、底盘组件的控制方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109849686A (zh) * 2019-02-22 2019-06-07 北京理工大学 电动汽车的可信赖网控底盘***及控制方法
CN112407104A (zh) * 2019-08-23 2021-02-26 广州汽车集团股份有限公司 一种底盘域控制***及汽车
WO2022063331A1 (zh) * 2020-09-25 2022-03-31 金龙联合汽车工业（苏州）有限公司 一种基于v2x的编队行驶智能网联客车
US20220194414A1 (en) * 2020-12-23 2022-06-23 Automotive Research & Testing Center Method and system for controlling movements of an autonomous vehicle with self diagnosis capability
CN112849055A (zh) * 2021-02-24 2021-05-28 清华大学 基于底盘域控制器的智能汽车信息流冗余安全控制***
CN113212335A (zh) * 2021-05-28 2021-08-06 重庆长安汽车股份有限公司 底盘域控制器、局部集成式底盘域架构及车辆
CN113212413A (zh) * 2021-05-28 2021-08-06 重庆长安汽车股份有限公司 集成式底盘域协调控制***及车辆
CN114771429A (zh) * 2022-05-12 2022-07-22 北京理工大学深圳汽车研究院(电动车辆国家工程实验室深圳研究院) 一种线控底盘***及其控制方法、底盘组件的控制方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116135668A (zh) * 2023-03-29 2023-05-19 重庆长安汽车股份有限公司 一种车辆转向冗余控制方法、装置、设备及介质
CN116135668B (zh) * 2023-03-29 2024-05-14 重庆长安汽车股份有限公司 一种车辆转向冗余控制方法、装置、设备及介质

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