(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010677513.1
(22)申请日 2020.07.14
(71)申请人 清华大学
地址 100082 北京市海淀区清华园
(72)发明人 李亮 朱正 王翔宇 平先尧
李全通 朱晨曦 罗俊鑫 陈松
(74)专利代理机构 北京超凡宏宇专利代理事务
所(特殊普通合伙) 11463
代理人 张萌
(51)Int.Cl.
B60L 15/20(2006.01)
B60G 17/0165(2006.01)
B62D 5/04(2006.01)
B60K 7/00(2006.01)
(54)发明名称全矢量控制底盘结构、全矢量控制汽车的控制方法和装置(57)摘要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。权利要求书2页 说明书9页 附图5页CN 111775721 A 2020.10.16
C N 111775721
A
1.一种全矢量控制底盘结构，其特征在于，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。
2.根据权利要求1所述的全矢量控制底盘结构，其特征在于，
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。
3.一种全矢量控制汽车的控制方法，其特征在于，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。
4.根据权利要求3所述的全矢量控制汽车的控制方法，其特征在于，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。
5.根据权利要求3所述的全矢量控制汽车的控制方法，其特征在于，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。
6.根据权利要求3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。
7.根据权利要求6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。
8.一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。
9.一种电子设备，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3至7中任一项所述的全矢量控制汽车的控制方法。
10.一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3至7中任意一项所述的全矢量控制汽车的控制方法。
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
[0001]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
[0002]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、灵活机动等特于一体的全自动轮式智能机器。[0003]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
[0004]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。[0005]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；
[0006]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。
[0007]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；
[0008]或者，
[0009]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。
[0010]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：[0011]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；
[0012]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：
[0013]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；[0014]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。[0015]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：
[0016]获取道路交通环境信息和驾驶员控制指令；
[0017]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；
[0018]根据调理信号确定当前行驶工况。
[0019]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：
[0020]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；
[0021]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；
[0022]根据越障情况控制车身产生反侧倾力矩和悬架调节。
[0023]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：
[0024]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。
[0025]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：
[0026]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；
[0027]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；[0028]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。[0029]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：[0030]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；[0031]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：
[0032]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；
[0033]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。
[0034]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。
[0035]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。
[0036]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。
[0037]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
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