一种智能电动底盘构型及智能电动底盘的容错控制方法

1.本发明涉及电动底盘技术领域，特别是涉及一种智能电动底盘构型及智能电动底盘的容错控制方法。


背景技术：

2.电动底盘构型主要包括驱动、制动、转向和悬架等子系统，其性能水平直接决定底盘的整体性能。随着智能汽车应用场景的不断丰富，对底盘构型的动力学控制及安全性能指标提出新需求。现有电动底盘构型及基于底盘域控技术的容错控制方法研究不足，使得底盘安全性和容错能力低，无法支撑高级别自动驾驶功能，所以现在需要一种可以提高安全性和容错能力的智能电动底盘构型。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种智能电动底盘构型及智能电动底盘的容错控制方法，可提高底盘安全性和容错能力，以支撑高级别自动驾驶功能。
4.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
5.一种智能电动底盘构型，包括：
6.底盘域控制器以及分别与所述底盘域控制器连接的前轴集中电机驱动总成、后轴分布式电机驱动总成、前轴电子液压制动系统、后轴电子机械制动系统、前轴线控转向系统、智能悬架系统、左前轮智能轮胎、右前轮智能轮胎、左后轮智能轮胎和右后轮智能轮胎；
7.所述前轴集中电机驱动总成包括：依次连接的集中驱动电机、前轮减速器和驱动半轴；所述集中驱动电机与所述底盘域控制器连接，所述驱动半轴与所述左前轮智能轮胎和所述右前轮智能轮胎连接；所述后轴分布式电机驱动总成包括：依次连接的左后轮轮端驱动电机和左后轮减速器以及依次连接的右后轮轮端驱动电机和右后轮减速器；所述左后轮轮端驱动电机和所述右后轮轮端驱动电机均与所述底盘域控制器连接；所述左后轮减速器与所述左后轮智能轮胎连接，所述右后轮减速器与所述右后轮智能轮胎连接；
8.所述前轴电子液压制动系统包括第一主制动单元和冗余制动单元；所述后轴电子机械制动系统包括第二主制动单元；所述第一主制动单元、所述冗余制动单元和所述第二主制动单元均与所述底盘域控制器连接；
9.所述底盘域控制器用于分别控制所述集中驱动电机、所述左后轮轮端驱动电机、所述右后轮轮端驱动电机、所述第一主制动单元、所述冗余制动单元、所述第二主制动单元、所述前轴线控转向系统、所述智能悬架系统、所述左前轮智能轮胎、所述右前轮智能轮胎、所述左后轮智能轮胎和所述右后轮智能轮胎。
10.可选的，所述前轴集中电机驱动总成还包括：集中驱动电机控制器，所述集中驱动电机通过所述集中驱动电机控制器与所述底盘域控制器连接。
11.可选的，所述后轴分布式电机驱动总成还包括：左后轮轮端驱动电机控制器和右后轮轮端驱动电机控制器；所述左后轮轮端驱动电机通过所述左后轮轮端驱动电机控制器
与所述底盘域控制器连接；所述右后轮轮端驱动电机通过所述右后轮轮端驱动电机控制器与所述底盘域控制器连接。
12.可选的，所述前轴线控转向系统包括两个转向模块，每个转向模块均包括依次连接的转向控制单元、转向电机驱动器和转向电机，所述转向控制单元与所述底盘域控制器连接。
13.可选的，所述左前轮智能轮胎、所述右前轮智能轮胎、所述左后轮智能轮胎和所述右后轮智能轮胎均包括轮胎本体以及设置在所述轮胎本体内的加速度计、应变计、压力传感器和信号传输处理模块。
14.一种智能电动底盘的容错控制方法，应用于上述所述的智能电动底盘构型，所述方法包括：
15.当集中驱动电机、左后轮轮端驱动电机和右后轮轮端驱动电机均正常工作时，底盘域控制器根据踏板指令对集中驱动电机、左后轮轮端驱动电机和右后轮轮端驱动电机进行控制；
16.当左后轮轮端驱动电机失效或右后轮轮端驱动电机失效时，底盘域控制器根据底盘当前行驶状态和期望行驶状态的偏差对正常电机和前轴线控转向系统进行控制；当左后轮轮端驱动电机失效时所述正常电机为右后轮轮端驱动电机以及集中驱动电机；当右后轮轮端驱动电机失效时所述正常电机为左后轮轮端驱动电机以及集中驱动电机；
17.当集中驱动电机失效时，底盘域控制器根据踏板指令对左后轮轮端驱动电机和右后轮轮端驱动电机进行控制；
18.当第一主制动单元和第二主制动单元均正常工作时，底盘域控制器根据踏板指令对前轴电子液压制动系统与后轴电子机械制动系统进行控制；
19.没有防抱死工况下，当第一主制动单元失效时，底盘域控制器控制前轴电子液压制动系统的冗余制动单元工作；当第二主制动单元失效时，底盘域控制器根据踏板指令控制左前轮智能轮胎、右前轮智能轮胎、左后轮智能轮胎和右后轮智能轮胎中正常工作的智能轮胎和前轴线控转向系统；当第一主制动单元、第二主制动单元和冗余制动单元发生多重失效而无法满足底盘制动减速度需求时，底盘域控制器对第一主制动单元、第二主制动单元和冗余制动单元中能正常工作的部分以及电机回馈制动系统进行控制；
20.防抱死工况下，当左前轮智能轮胎或右前轮智能轮胎防抱死失效时，底盘域控制器对冗余制动单元内的制动主缸压力进行调节。
21.可选的，所述当集中驱动电机、左后轮轮端驱动电机和右后轮轮端驱动电机均正常工作时，底盘域控制器根据踏板指令对集中驱动电机、左后轮轮端驱动电机和右后轮轮端驱动电机进行控制，具体包括：
22.当集中驱动电机、左后轮轮端驱动电机和右后轮轮端驱动电机均正常工作时，所述底盘域控制器根据踏板指令计算所述集中驱动电机的转矩、所述左后轮轮端驱动电机的转矩和所述右后轮轮端驱动电机的转矩；
23.根据所述集中驱动电机的转矩对所述集中驱动电机进行控制；
24.根据所述左后轮轮端驱动电机的转矩对所述左后轮轮端驱动电机进行控制；
25.根据所述右后轮轮端驱动电机的转矩对所述右后轮轮端驱动电机进行控制。
26.可选的，所述当左后轮轮端驱动电机失效或右后轮轮端驱动电机失效时，底盘域
控制器根据底盘当前行驶状态和期望行驶状态的偏差对正常电机和前轴线控转向系统进行控制，具体包括：
27.当左后轮轮端驱动电机失效或右后轮轮端驱动电机失效时，所述底盘域控制器根据底盘当前行驶状态和期望行驶状态的偏差对正常电机的转矩进行修正；
28.判断当前行驶状态是否达到期望行驶状态；
29.若没有达到，则根据当前行驶状态和期望行驶状态的偏差修正所述前轴线控转向系统的转角；
30.若达到，则结束修正。
31.可选的，所述当第一主制动单元和第二主制动单元均正常工作时，底盘域控制器根据踏板指令对前轴电子液压制动系统与后轴电子机械制动系统进行控制，具体包括：
32.当第一主制动单元和第二主制动单元均正常工作时，底盘域控制器根据踏板指令得到机械制动力；
33.根据所述机械制动力对所述前轴电子液压制动系统与所述后轴电子机械制动系统进行控制。
34.可选的，没有防抱死工况下，当第二主制动单元失效时，底盘域控制器根据踏板指令控制左前轮智能轮胎、右前轮智能轮胎、左后轮智能轮胎和右后轮智能轮胎中正常工作的智能轮胎和前轴线控转向系统，具体包括：
35.没有防抱死工况下，当第二主制动单元失效时，底盘域控制器根据踏板指令得到机械制动力；
36.根据所述机械制动力对左前轮智能轮胎、右前轮智能轮胎、左后轮智能轮胎和右后轮智能轮胎中正常工作的智能轮胎进行修正；
37.判断底盘当前横摆角速度与期望横摆角速度是否存在偏差；
38.若存在偏差，则根据所述当前横摆角速度与所述期望横摆角速度的偏差对所述前轴线控转向系统进行控制；
39.若不存在偏差，则结束修正。
40.根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
41.本发明采用底盘域控制器分别控制集中驱动电机、左后轮轮端驱动电机、右后轮轮端驱动电机、第一主制动单元、冗余制动单元、第二主制动单元、前轴线控转向系统、智能悬架系统、左前轮智能轮胎、右前轮智能轮胎、左后轮智能轮胎和右后轮智能轮胎，使整个底盘的上层控制逻辑均由底盘域控制器实现，而下层各子系统只负责指令的执行，可提高底盘安全性和容错能力，以支撑高级别自动驾驶功能。
附图说明
42.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
43.图1为本发明智能电动底盘构型示意图。
具体实施方式
44.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
45.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
46.如图1所示，本发明实施例提供了一种智能电动底盘构型，其特征在于，包括：
47.底盘域控制器以及分别与底盘域控制器连接的前轴集中电机驱动总成、后轴分布式电机驱动总成、前轴电子液压制动系统、后轴电子机械制动系统、前轴线控转向系统、智能悬架系统、左前轮智能轮胎、右前轮智能轮胎、左后轮智能轮胎和右后轮智能轮胎，其中，前轴集中电机驱动总成与电子液压制动系统、前轴线控转向系统、前轴智能悬架系统、前轴智能轮胎(左前轮智能轮胎和右前轮智能轮胎)组成底盘前轴机构，其作用是提供底盘前半部分的驱动力、制动力和垂向力，并实现底盘正常工况下的转向功能；后轴分布式电机驱动总成与后轴电子机械制动系统、后轴智能悬架系统、后轴智能轮胎(左后轮智能轮胎和右后轮智能轮胎)组成底盘后轴机构，其作用是提供底盘后半部分的驱动力、制动力和垂向力，前轴集中电机驱动总成包括：依次连接的集中驱动电机、前轮减速器和驱动半轴；集中驱动电机与底盘域控制器连接，驱动半轴与左前轮智能轮胎和右前轮智能轮胎连接；后轴分布式电机驱动总成包括：依次连接的左后轮轮端驱动电机和左后轮减速器以及依次连接的右后轮轮端驱动电机和右后轮减速器；左后轮轮端驱动电机和右后轮轮端驱动电机均与底盘域控制器连接；左后轮减速器与左后轮智能轮胎连接，右后轮减速器与右后轮智能轮胎连接；前轴电子液压制动系统包括第一主制动单元和冗余制动单元；后轴电子机械制动系统包括第二主制动单元；第一主制动单元和第二主制动单元均与底盘域控制器连接；底盘域控制器用于分别控制集中驱动电机、左后轮轮端驱动电机、右后轮轮端驱动电机、第一主制动单元、冗余制动单元、第二主制动单元、前轴线控转向系统、智能悬架系统、左前轮智能轮胎、右前轮智能轮胎、左后轮智能轮胎和右后轮智能轮胎。
48.在实际应用中，冗余制动单元包括前轴电子液压制动系统的电源、泵电机、液压制动阀、控制单元、轮速采集装置和通讯网络，电源给泵电机、液压制动阀、控制单元和轮速采集装置供电，按照液压油路流向，连接为：泵电机(制动主缸)、液压制动阀、制动轮缸，控制单元调节泵电机的启停和制动阀的开度，轮速采集装置通过通讯网络为底盘域控制器提供轮速信息，冗余制动单元的结构为现有结构此处不再赘述。冗余制动单元与两个主制动单元并行布置，主制动单元可以正常工作时，冗余制动单元不工作，当主制动单元失效时冗余制动单元被激活。
49.在实际应用中，前轴集中电机驱动总成还包括：集中驱动电机控制器，集中驱动电机通过集中驱动电机控制器与底盘域控制器连接。
50.在实际应用中，后轴分布式电机驱动总成还包括：左后轮轮端驱动电机控制器和右后轮轮端驱动电机控制器；左后轮轮端驱动电机通过左后轮轮端驱动电机控制器与底盘域控制器连接；右后轮轮端驱动电机通过右后轮轮端驱动电机控制器与底盘域控制器连接。
51.在实际应用中，前轴线控转向系统包括两个转向模块，每个转向模块均包括依次连接的转向控制单元、转向电机驱动器和转向电机，转向控制单元与底盘域控制器连接，采用双转向电机及驱动器配置，形成两个独立的转向控制通道，当某一电机失效时，由另外的正常电机实现转向。当前轴线控转向系统整体失效时，底盘域控制器通过驱动电机及线控制动系统修正四个车轮的驱制动力，产生期望横摆力矩，从而控制底盘的横摆角速度及横向位置偏差，实现差动转向，该实现过程是现有技术，即车辆的差动转向技术。
52.在实际应用中，前轴线控转向系统中其他冗余硬件包括电源、转矩转角传感器和通讯网络。两个转向控制单元和底盘域控制器通过通讯网络进行通讯，转向控制单元向转向电机驱动器发送目标控制量，使转向电机产生实际转矩控制下游机械结构以实现车辆转向，同时转矩转角传感器采集转矩转角信号。
53.在实际应用中，智能悬架系统失效时，底盘域控制器基于观测器(观测器集成在底盘域控制器内部)对故障作动器(故障作动器集成在智能悬架内部，实现悬架垂向力的主动控制)的输出增益进行观测，计算悬架动挠度偏差，得到失效悬架主动控制力的实际值，进而采用容错控制算法，如pid、滑模控制等，修正悬架主动控制力，在悬架安全约束下控制悬架垂向位移和速度保持在合理范围，实现失效悬架减振与姿态控制功能的补偿。计算悬架动挠度偏差是为了定位故障悬架的位置(左前/右前/左后/右后)，进而采集该悬架控制力的实际值进行后续的容错补偿。
54.在实际应用中，左前轮智能轮胎、右前轮智能轮胎、左后轮智能轮胎和右后轮智能轮胎均包括轮胎本体以及设置在轮胎本体内的加速度计、应变计、压力传感器和信号传输处理模块，智能轮胎可精确感知轮胎气压、温度、磨耗、受力、速度参数以及路面接触状态和附着系数，将感知信号提供给底盘域控制器，底盘域控制器可以根据智能轮胎采集得到的轮胎气压、温度和磨耗状态判断轮胎的健康情况，预警补气、换胎甚至爆胎危险；将轮胎受力状态如横纵向力、回正力矩等反馈至底盘域控制器的动力学控制模块，提升驱制动及转向的控制精度；可以将加速度信号及各轮速参数集中处理，提升车速估计精度；参考各车轮的路面附着情况，优化驱制动防滑控制及车身操稳性控制性能等。
55.本发明前轴集中电机驱动总成与后轴分布式电机驱动总成组成底盘线控驱动系统，其作用是在驱动时提供底盘所需的总驱动力，在制动时提供底盘所需的回馈制动力；前轴电子液压制动系统与后轴电子机械制动系统组成线控制动系统，其作用是提供底盘所需的机械制动力，底盘域控制器可以布置在前轴或后轴，其作用是实时监测底盘各子系统运行状态，根据驾驶员操作指令集成控制前轴机构与后轴机构，实现智能电动底盘的驱动、制动、转向、减振和姿态控制等功能，包括正常工况控制及容错控制，使整个底盘的上层控制逻辑均由底盘域控制器实现，而下层各子系统只负责指令的执行，以保证目标驾驶轨迹的跟踪精度，提升电动底盘运行的安全性、操稳性、舒适性和容错能力，以支撑高级别自动驾驶功能。
56.本发明还提供了一种智能电动底盘的容错控制方法，应用于上述的智能电动底盘构型，方法包括：
57.当集中驱动电机、左后轮轮端驱动电机和右后轮轮端驱动电机均正常工作时，底盘域控制器根据踏板指令对集中驱动电机、左后轮轮端驱动电机和右后轮轮端驱动电机进行控制。
58.当左后轮轮端驱动电机失效或右后轮轮端驱动电机失效时，底盘域控制器根据底盘当前行驶状态和期望行驶状态的偏差对正常电机和前轴线控转向系统进行控制；当左后轮轮端驱动电机失效时正常电机为右后轮轮端驱动电机以及集中驱动电机；当右后轮轮端驱动电机失效时正常电机为左后轮轮端驱动电机以及集中驱动电机。
59.当集中驱动电机失效时，底盘域控制器根据踏板指令对左后轮轮端驱动电机和右后轮轮端驱动电机进行控制。
60.当第一主制动单元和第二主制动单元均正常工作时，底盘域控制器根据踏板指令对前轴电子液压制动系统与后轴电子机械制动系统进行控制。
61.没有防抱死工况下，当第一主制动单元失效时，底盘域控制器控制前轴电子液压制动系统的冗余制动单元工作，切换至前轴电子液压制动系统的冗余制动单元；当第二主制动单元失效时，底盘域控制器根据踏板指令控制左前轮智能轮胎、右前轮智能轮胎、左后轮智能轮胎和右后轮智能轮胎中正常工作的智能轮胎和前轴线控转向系统；当第一主制动单元、第二主制动单元和冗余制动单元发生多重失效而无法满足底盘制动减速度需求时，底盘域控制器对第一主制动单元、第二主制动单元和冗余制动单元中能正常工作的部分即仍可产生部分制动力的前轴电子液压制动系统和后轴电子机械制动系统以及电机回馈制动系统进行控制，充分发挥电制动效能。
62.防抱死工况下，当左前轮智能轮胎或右前轮智能轮胎防抱死失效时，底盘域控制器对冗余制动单元内的制动主缸压力进行调节。
63.作为一种可选的实施方式，当集中驱动电机、左后轮轮端驱动电机和右后轮轮端驱动电机均正常工作时，底盘域控制器根据踏板指令对集中驱动电机、左后轮轮端驱动电机和右后轮轮端驱动电机进行控制，具体包括：
64.当集中驱动电机、左后轮轮端驱动电机和右后轮轮端驱动电机均正常工作时，底盘域控制器根据踏板指令计算集中驱动电机的转矩、左后轮轮端驱动电机的转矩和右后轮轮端驱动电机的转矩，该计算过程是现有的，通用简化表达为电机转矩正比于踏板指令。
65.根据集中驱动电机的转矩对集中驱动电机进行控制。
66.根据左后轮轮端驱动电机的转矩对左后轮轮端驱动电机进行控制。
67.根据右后轮轮端驱动电机的转矩对右后轮轮端驱动电机进行控制。
68.作为一种可选的实施方式，当左后轮轮端驱动电机失效或右后轮轮端驱动电机失效时，底盘域控制器根据底盘当前行驶状态和期望行驶状态的偏差对正常电机和前轴线控转向系统进行控制，具体包括：
69.当左后轮轮端驱动电机失效或右后轮轮端驱动电机失效时，底盘域控制器根据底盘当前行驶状态和期望行驶状态的偏差对正常电机的转矩进行修正。
70.判断当前行驶状态是否达到期望行驶状态。
71.若没有达到，则根据当前行驶状态和期望行驶状态的偏差修正前轴线控转向系统的转角。
72.若达到，则结束修正。
73.当左后轮轮端驱动电机失效或右后轮轮端驱动电机失效时，底盘域控制器根据底盘当前行驶状态和期望行驶状态的偏差对正常电机和前轴线控转向系统进行控制，更具体的为：当左后轮驱动电机失效时，底盘域控制器根据失效后底盘当前行驶状态与期望行驶
状态的偏差，包括速度偏差和横摆角速度偏差等，修正右后轮和集中驱动电机转矩(可以采用pid或滑模控制等算法)，如采用pid方法，输入为单一电机失效下的车速和横摆角速度偏差值，输出为正常电机转矩的修正值；若重新分配正常电机的驱动力仍无法达到期望行驶状态，则根据状态偏差进一步修正前轴线控转向系统的转角。当右后轮驱动电机失效时，同理。
74.作为一种可选的实施方式，当集中驱动电机失效时，底盘域控制器根据踏板指令对左后轮轮端驱动电机和右后轮轮端驱动电机进行控制，具体为：当集中驱动电机失效时，底盘域控制器将四驱底盘处理成后驱底盘，根据踏板指令计算得到的总驱动电机转矩由后轴分布式电机驱动总成(左后轮轮端驱动电机和右后轮轮端驱动电机)接收并出力，前轴线控转向系统不介入。
75.作为一种可选的实施方式，当第一主制动单元和第二主制动单元均正常工作时，底盘域控制器根据踏板指令对前轴电子液压制动系统与后轴电子机械制动系统进行控制，具体包括：
76.当第一主制动单元和第二主制动单元均正常工作时，底盘域控制器根据踏板指令得到机械制动力，机械制动力由底盘域控制器根据踏板指令计算得到的总制动力需求值，减去该时刻驱动电机产生的回馈制动力后得到的。
77.根据机械制动力对前轴电子液压制动系统与后轴电子机械制动系统进行控制，将机械制动力分配至前轴电子液压制动系统与后轴电子机械制动系统，产生实际的四轮机械制动力，并且当路面附着条件不佳时，能够适当减小作用在有打滑趋势车轮的制动力，防止该车轮发生制动抱死，实现底盘线控制动功能。
78.作为一种可选的实施方式，没有防抱死工况下，当第一主制动单元、第二主制动单元和冗余制动单元发生多重失效而无法满足底盘制动减速度需求时，底盘域控制器对第一主制动单元、第二主制动单元和冗余制动单元中能正常工作的部分以及电机回馈制动系统进行控制，具体包括：
79.若第一主制动单元、第二主制动单元和冗余制动单元发生多重失效时(如第一主制动单元部分失效，同时第二主制动单元仅左后轮失效，而冗余制动单元也仅左半部分失效)，则可以挖掘主、冗制动单元残余的制动潜力，对仍可产生部分制动力的第一主制动单元、第二主制动单元和冗余制动单元进行控制，即失效状态下仍然向其发出制动指令，能提供多少力就提供多少，再辅以电制动力。该极端工况条件下，底盘域控制器会以尽快停车为控制目标，调用所有可用的制动力来源，全力保障紧急制动功能，充分发挥电制动效能。
80.作为一种可选的实施方式，没有防抱死工况下，当第二主制动单元失效时，底盘域控制器根据踏板指令控制左前轮智能轮胎、右前轮智能轮胎、左后轮智能轮胎和右后轮智能轮胎中正常工作的智能轮胎和前轴线控转向系统，具体包括：
81.没有防抱死工况下，当第二主制动单元失效时，底盘域控制器根据踏板指令得到机械制动力。
82.根据机械制动力对左前轮智能轮胎、右前轮智能轮胎、左后轮智能轮胎和右后轮智能轮胎中正常工作的智能轮胎进行修正。
83.判断底盘当前横摆角速度与期望横摆角速度是否存在偏差。
84.若存在偏差，则根据当前横摆角速度与期望横摆角速度的偏差对前轴线控转向系
统进行控制。
85.若不存在偏差，则结束修正。
86.没有防抱死工况下，当第二主制动单元失效时，底盘域控制器根据踏板指令控制左前轮智能轮胎、右前轮智能轮胎、左后轮智能轮胎和右后轮智能轮胎中正常工作的智能轮胎和前轴线控转向系统，更具体的为：
87.当第二主制动单元失效时造成左后轮制动失效时，考虑路面附着限制条件，在尽量满足总机械制动力的前提下，将其重新分配至其余正常三轮，若此过程中产生横摆角速度偏差，则根据该偏差值修正转角，采用pid等控制方法，在已经重新分配其余正常三轮机械制动力的前提下，输入车身横摆角速度偏差，得到前轮转角的修正值，通过前轴线控转向系统的介入，补偿机械制动力重新分配后的横摆稳定性。当第二主制动单元失效时造成右后轮制动失效时，同理。
88.作为一种可选的实施方式，防抱死工况下，当左前轮智能轮胎或右前轮智能轮胎防抱死失效时，底盘域控制器对冗余制动单元内的制动主缸压力进行调节，具体包括：
89.防抱死工况下，当左前轮或右前轮防抱死制动失效时，制动轮缸压力无法单独调节，但制动主缸压力仍可调。根据车轮滑移率控制误差实时修正主缸压力，同时调节前轴两个车轮的轮缸压力，从而实现前轴冗余防抱死制动，该实现过程是现有技术，常见于线控液压制动系统的防抱死功能冗余设计。
90.作为一种可选的实施方式，踏板指令可以为自动驾驶模式下踏板的电信号指令，也可以是有人驾驶模式下的真实机械指令。
91.本发明具有以下技术效果：
92.本发明底盘域控制器作为核心控制器负责智能电动底盘的集成控制，将上层决策指令发送至驱动、制动、转向、悬架各子系统中的低级别控制器来执行，同时采集它们的实时运行状态信息，充分考虑底盘驱动、制动、转向、悬架等子系统在危急行驶工况下的综合控制，实现底盘行驶及道路状态观测、纵横垂向动力学集成智能控制、子系统传感及执行部件综合故障诊断、极端条件下底盘失效容错运行控制，底盘域控制器自身硬件冗余设计，包括冗余控制芯片和冗余通讯网络。底盘域控制器集成自动驾驶最小系统及相应通信系统，与自动驾驶系统交互极端动力学控制边界，底盘域控制器中的底盘纵横垂向动力学控制同时支持自动驾驶与手动驾驶，并在二者切换的过程中平滑过渡，当自动驾驶系统故障后，底盘域与其交互协商故障降级处理模式，接管并承担短时安全行车功能，满足高级别自动驾驶工况下智能电动底盘的安全需求，在软硬件上优化处理控制目标，从根本上解决各子系统间相互耦合导致的性能冲突，实现底盘驱动、制动、转向、垂向控制的整车综合性能最优。
93.本发明可满足l3及以上级别自动驾驶工况下智能电动汽车底盘高精度纵横垂向动力学控制及容错控制安全需求，使智能电动汽车的安全性、动力性、操控性、稳定性、经济性等综合性能更优。
94.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。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
95.本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说
明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

技术特征：
1.一种智能电动底盘构型，其特征在于，包括：底盘域控制器以及分别与所述底盘域控制器连接的前轴集中电机驱动总成、后轴分布式电机驱动总成、前轴电子液压制动系统、后轴电子机械制动系统、前轴线控转向系统、智能悬架系统、左前轮智能轮胎、右前轮智能轮胎、左后轮智能轮胎和右后轮智能轮胎；所述前轴集中电机驱动总成包括：依次连接的集中驱动电机、前轮减速器和驱动半轴；所述集中驱动电机与所述底盘域控制器连接，所述驱动半轴与所述左前轮智能轮胎和所述右前轮智能轮胎连接；所述后轴分布式电机驱动总成包括：依次连接的左后轮轮端驱动电机和左后轮减速器以及依次连接的右后轮轮端驱动电机和右后轮减速器；所述左后轮轮端驱动电机和所述右后轮轮端驱动电机均与所述底盘域控制器连接；所述左后轮减速器与所述左后轮智能轮胎连接，所述右后轮减速器与所述右后轮智能轮胎连接；所述前轴电子液压制动系统包括第一主制动单元和冗余制动单元；所述后轴电子机械制动系统包括第二主制动单元；所述第一主制动单元、所述冗余制动单元和所述第二主制动单元均与所述底盘域控制器连接；所述底盘域控制器用于分别控制所述集中驱动电机、所述左后轮轮端驱动电机、所述右后轮轮端驱动电机、所述第一主制动单元、所述冗余制动单元、所述第二主制动单元、所述前轴线控转向系统、所述智能悬架系统、所述左前轮智能轮胎、所述右前轮智能轮胎、所述左后轮智能轮胎和所述右后轮智能轮胎。2.根据权利要求1所述的智能电动底盘构型，其特征在于，所述前轴集中电机驱动总成还包括：集中驱动电机控制器，所述集中驱动电机通过所述集中驱动电机控制器与所述底盘域控制器连接。3.根据权利要求1所述的智能电动底盘构型，其特征在于，所述后轴分布式电机驱动总成还包括：左后轮轮端驱动电机控制器和右后轮轮端驱动电机控制器；所述左后轮轮端驱动电机通过所述左后轮轮端驱动电机控制器与所述底盘域控制器连接；所述右后轮轮端驱动电机通过所述右后轮轮端驱动电机控制器与所述底盘域控制器连接。4.根据权利要求1所述的智能电动底盘构型，其特征在于，所述前轴线控转向系统包括两个转向模块，每个转向模块均包括依次连接的转向控制单元、转向电机驱动器和转向电机，所述转向控制单元与所述底盘域控制器连接。5.根据权利要求1所述的智能电动底盘构型，其特征在于，所述左前轮智能轮胎、所述右前轮智能轮胎、所述左后轮智能轮胎和所述右后轮智能轮胎均包括轮胎本体以及设置在所述轮胎本体内的加速度计、应变计、压力传感器和信号传输处理模块。6.一种智能电动底盘的容错控制方法，其特征在于，应用于上述权利要求1-5中任一项所述的智能电动底盘构型，所述方法包括：当集中驱动电机、左后轮轮端驱动电机和右后轮轮端驱动电机均正常工作时，底盘域控制器根据踏板指令对集中驱动电机、左后轮轮端驱动电机和右后轮轮端驱动电机进行控制；当左后轮轮端驱动电机失效或右后轮轮端驱动电机失效时，底盘域控制器根据底盘当前行驶状态和期望行驶状态的偏差对正常电机和前轴线控转向系统进行控制；当左后轮轮端驱动电机失效时所述正常电机为右后轮轮端驱动电机以及集中驱动电机；当右后轮轮端驱动电机失效时所述正常电机为左后轮轮端驱动电机以及集中驱动电机；
当集中驱动电机失效时，底盘域控制器根据踏板指令对左后轮轮端驱动电机和右后轮轮端驱动电机进行控制；当第一主制动单元和第二主制动单元均正常工作时，底盘域控制器根据踏板指令对前轴电子液压制动系统与后轴电子机械制动系统进行控制；没有防抱死工况下，当第一主制动单元失效时，底盘域控制器控制前轴电子液压制动系统的冗余制动单元工作；当第二主制动单元失效时，底盘域控制器根据踏板指令控制左前轮智能轮胎、右前轮智能轮胎、左后轮智能轮胎和右后轮智能轮胎中正常工作的智能轮胎和前轴线控转向系统；当第一主制动单元、第二主制动单元和冗余制动单元发生多重失效而无法满足底盘制动减速度需求时，底盘域控制器对第一主制动单元、第二主制动单元和冗余制动单元中能正常工作的部分以及电机回馈制动系统进行控制；防抱死工况下，当左前轮智能轮胎或右前轮智能轮胎防抱死失效时，底盘域控制器对冗余制动单元内的制动主缸压力进行调节。7.根据权利要求6所述的智能电动底盘的容错控制方法，其特征在于，所述当集中驱动电机、左后轮轮端驱动电机和右后轮轮端驱动电机均正常工作时，底盘域控制器根据踏板指令对集中驱动电机、左后轮轮端驱动电机和右后轮轮端驱动电机进行控制，具体包括：当集中驱动电机、左后轮轮端驱动电机和右后轮轮端驱动电机均正常工作时，所述底盘域控制器根据踏板指令计算所述集中驱动电机的转矩、所述左后轮轮端驱动电机的转矩和所述右后轮轮端驱动电机的转矩；根据所述集中驱动电机的转矩对所述集中驱动电机进行控制；根据所述左后轮轮端驱动电机的转矩对所述左后轮轮端驱动电机进行控制；根据所述右后轮轮端驱动电机的转矩对所述右后轮轮端驱动电机进行控制。8.根据权利要求6所述的智能电动底盘的容错控制方法，其特征在于，所述当左后轮轮端驱动电机失效或右后轮轮端驱动电机失效时，底盘域控制器根据底盘当前行驶状态和期望行驶状态的偏差对正常电机和前轴线控转向系统进行控制，具体包括：当左后轮轮端驱动电机失效或右后轮轮端驱动电机失效时，所述底盘域控制器根据底盘当前行驶状态和期望行驶状态的偏差对正常电机的转矩进行修正；判断当前行驶状态是否达到期望行驶状态；若没有达到，则根据当前行驶状态和期望行驶状态的偏差修正所述前轴线控转向系统的转角；若达到，则结束修正。9.根据权利要求6所述的智能电动底盘的容错控制方法，其特征在于，所述当第一主制动单元和第二主制动单元均正常工作时，底盘域控制器根据踏板指令对前轴电子液压制动系统与后轴电子机械制动系统进行控制，具体包括：当第一主制动单元和第二主制动单元均正常工作时，底盘域控制器根据踏板指令得到机械制动力；根据所述机械制动力对所述前轴电子液压制动系统与所述后轴电子机械制动系统进行控制。10.根据权利要求6所述的智能电动底盘的容错控制方法，其特征在于，没有防抱死工况下，当第二主制动单元失效时，底盘域控制器根据踏板指令控制左前轮智能轮胎、右前轮
智能轮胎、左后轮智能轮胎和右后轮智能轮胎中正常工作的智能轮胎和前轴线控转向系统，具体包括：没有防抱死工况下，当第二主制动单元失效时，底盘域控制器根据踏板指令得到机械制动力；根据所述机械制动力对左前轮智能轮胎、右前轮智能轮胎、左后轮智能轮胎和右后轮智能轮胎中正常工作的智能轮胎进行修正；判断底盘当前横摆角速度与期望横摆角速度是否存在偏差；若存在偏差，则根据所述当前横摆角速度与所述期望横摆角速度的偏差对所述前轴线控转向系统进行控制；若不存在偏差，则结束修正。

技术总结
本发明公开一种智能电动底盘构型及智能电动底盘的容错控制方法，涉及电动底盘技术领域。所述底盘构型中前轴集中电机驱动总成包括：依次连接的集中驱动电机、前轮减速器和驱动半轴；后轴分布式电机驱动总成包括：依次连接的左后轮轮端驱动电机和左后轮减速器以及依次连接的右后轮轮端驱动电机和右后轮减速器；前轴电子液压制动系统包括第一主制动单元和冗余制动单元；后轴电子机械制动系统包括第二主制动单元；底盘域控制器用于分别控制集中驱动电机、左右后轮轮端驱动电机、第一主制动单元、冗余制动单元、第二主制动单元、前轴线控转向系统、智能悬架系统和智能轮胎。本发明可提高底盘安全性和容错能力，以支撑高级别自动驾驶功能。驾驶功能。驾驶功能。


技术研发人员：张仲石 王丽芳 吴艳 苟晋芳 李小龙
受保护的技术使用者：中国科学院电工研究所
技术研发日：2023.05.12
技术公布日：2023/8/16