[发明专利]一种满足自动驾驶冗余要求的底盘架构与控制方法

权利要求书

1.一种满足自动驾驶冗余要求的底盘架构，其特征在于：包括前桥电源管理模块、前桥转向模块、前桥制动模块、前桥轮毂电机驱动模块、前桥通讯网络模块、后桥电源管理模块、后桥转向模块、后桥制动模块、后桥轮毂电机驱动模块、后桥通讯网络模块、数据存储模块、处理器以及整车控制模块；

前桥轮毂电机驱动模块包括左前轮轮毂电机驱动单元与右前轮轮毂电机驱动单元，前桥转向模块包括左前轮转向单元与右前轮转向单元，前桥制动模块包括左前轮制动单元与右前轮制动单元，后桥轮毂电机驱动模块包括左后轮轮毂电机驱动单元与右后轮轮毂电机驱动单元，后桥转向模块包括左后轮转向单元与右后轮转向单元，后桥制动模块包括左后轮制动单元与右后轮制动单元；

整车控制模块与前桥电源管理模块、前桥转向模块、前桥制动模块、前桥轮毂电机驱动模块之间均通过前桥通讯网络模块通信连接，整车控制模块与后桥电源管理模块、后桥转向模块、后桥制动模块、后桥轮毂电机驱动模块之间均通过后桥通讯网络模块通信连接；

前桥电源管理模块为前桥轮毂电机驱动模块、前桥转向模块、前桥制动模块供电，后桥电源管理模块为后桥轮毂电机驱动模块、后桥转向模块、后桥制动模块供电，整车控制模块采用双电源供电，一路电源由前桥电源管理模块提供，另一路由后桥电源管理模块提供。

2.根据权利要求1所述的一种满足自动驾驶冗余要求的底盘架构，其特征在于：前桥轮毂电机驱动模块与后桥轮毂电机驱动模块均安装有位置传感器，位置传感器用于实时监测轮毂的轮速值，并将轮速值标记为LS，通过处理器从数据存储模块中获取当前行驶状态下的预设轮速阈值，并将预设轮速阈值记为YSL，当LSYSL+α或LSYSL-α时，判定对应轮毂的电机驱动模块出现故障，并通过处理器向整车控制模块发送驱动故障指令，其中α为预设比例系数，且0α5；

前桥制动模块与后桥制动模块实时采集制动力矩值，并将制动力矩值实时发送至整车控制模块。

3.根据权利要求1所述的一种满足自动驾驶冗余要求的底盘架构，其特征在于，前桥转向模块与后桥转向模块均安装有转向角传感器，转向角传感器用于实时监测转向角度值与转向角速度值，并将转向角度值、转向角速度值分别记为JD、SD，通过处理器从数据存储模块中获取当前行驶状态下的最佳转向角度范围的最高值与最低值、最佳转向角速度范围的最高值与最低值，并将最佳转向角度最高值与最低值、最佳转向角速度范围的最高值与最低值分别标记为JDmax与JDmin、SDmax与SDmin，通过公式计算出转向影响值YX，计算公式为：其中e、λ、μ、θ、η均为预设比例系数，通过处理器从数据存储模块中获取当前行驶状态下的预设转向影响阈值，并将转向影响阈值标记为YYX，当YXYYX+β或YXYYX-β时，判定对应轮毂的转向模块出现故障，并通过处理器向整车控制模块发送转向故障指令，其中β为预设比例系数，且0β0.8。

4.根据权利要求1所述的一种满足自动驾驶冗余要求的底盘架构，其特征在于，前桥轮毂电机驱动模块与后桥轮毂电机驱动模块用于实时监控外部电源输入、网络通讯状态，并对系统内的轮毂电机、位置传感器进行实时监控，在检测到外部电源输入信号或轮毂电机出现故障时，通过通讯网络把故障信息发送至整车控制模块。

5.根据权利要求1所述的一种满足自动驾驶冗余要求的底盘架构，其特征在于，前桥转向模块与后桥转向模块用于实时监控外部电源输入、网络通讯状态，并对系统内的转向电机、转向角度传感器、转向电机控制单元进行实时监控，在检测到外部电源输入信号或转向电机出现故障时，通过通讯网络把故障信息发送至整车控制模块。

6.根据权利要求1所述的一种满足自动驾驶冗余要求的底盘架构，其特征在于，前桥制动模块与后桥制动模块用于实时监控外部电源输入、网络通讯状态，并对系统内的制动电机、制动电机控制单元进行实时监控，在检测到外部电源输入信号或制动电机出现故障时，通过通讯网络把故障信息发送至整车控制模块。

7.一种满足自动驾驶冗余要求的底盘架构的控制方法，其特征在于，整车控制模块通过通讯网络实时监控前后桥轮毂、转向、制动、电源管理模块的状态，根据不同的状态，决定不同的控制模式，以实现在故障状态下对车辆纵向和横向行驶的正常控制，其控制模式特征如下：

A、全四轮控制模式：在所有模块都正常情况下，车辆采用四轮驱动、四轮转向和四轮制动的驱动模式；

B、前轮驱动模式：在左后轮轮毂电机驱动单元或右后轮轮毂电机驱动单元出现故障，或同时出现故障时，采取前轮驱动模式，关闭后桥轮毂电机驱动模块，车辆靠前桥轮毂电机驱动模块驱动行驶；

C、后轮驱动模式：在左前轮轮毂电机驱动单元或右前轮轮毂电机驱动单元出现故障，或同时出现故障时，采取后轮驱动模式，闭前桥轮毂电机驱动模块，车辆靠后桥轮毂电机驱动模块驱动行驶；

D、前轮转向模式：在左后轮转向单元与右后轮转向单元出现故障，或同时出现故障时，采用前轮转向模式，关闭后轮转向模块，车辆靠前桥转向模块进行转向控制；

E、差速转向模式：在前桥转向模块与后桥转向模块同时出现故障时，采用差速转向模式，即通过控制车辆左右两侧轮毂转速差，实现车辆的横向移动控制；

F、前轮制动模式：在左后轮制动单元或右后轮制动单元出现故障，或同时出现故障时，采用前轮制动模式，关闭后桥制动模块，前轮通过前桥制动模块制动，后轮通过轮毂电机制动；

G、后轮制动模式：在左前轮制动单元或右前轮制动单元出现故障，或同时出现故障时，采用后轮制动模式，关闭前轮制动模块，后轮通过后桥制动模块制动，前轮通过轮毂电机制动。