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CN112092749B - 一种模块化车辆底盘的控制方法 - Google Patents

一种模块化车辆底盘的控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种模块化车辆底盘，包括线控驾驶室模块（1）、前桥模块（2）、辅助动力模块（3）、底盘控制模块（4）、动力电池模块（5）、及后桥模块（6）；通过把车辆底盘分为多个标准模块，只需要通过选择合适的模块即可以设计出符合对应需求且能够提供不同驱动形式的车辆底盘，将底盘需要实现的起步、加速、转向、制动等相关功能都集成在标准模块中，模块内部不包含液压和气压装置，因此模块对外无液压和气压的连接需求，在设计时只需要考虑各模块之间的机械连接和电气连接，使用方便、连接简单，成本较低，制造效率高，适用范围广。

Description

一种模块化车辆底盘的控制方法
技术领域
本发明涉及车辆底盘及驾驶控制的技术领域，具体涉及一种模块化车辆底盘的控制方法。
背景技术
随着经济的不断发展，对汽车产业的研发投入不断增加及研发深度的不断加强，自动驾驶的概念已经逐步走入大众视野，现有技术中已经出现有各种各样的自动驾驶车辆，例如自动驾驶物料运输车、自动驾驶集装箱车、自动驾驶卡车等，但它们都是基于传统车辆底盘来制造，在传统车辆底盘的基础上通过改造及加装电控单元来满足自动驾驶的需求，因此存在以下缺陷：
1）存在电控模组与传统车辆底盘不配套的问题，需要针对传统车辆底盘专门设置与之配套电控模组配合使用，制造不便，检测成本较高；
2）传统车辆底盘维护不便，且根据车型不同和车企不同往往会设置不同类型的底盘，因此需要制造与之匹配的电控模块难度较大，成本较高；
3）不能根据实际需求自主选择所需要的底盘模型和车辆驱动模式，适用范围窄，可用性不高。
发明内容
为了解决上述现有技术中存在的缺陷与不足，本发明提供了一种模块化车辆底盘的控制方法。
本发明请求保护的技术方案如下：一种模块化车辆底盘，包括线控驾驶室模块（1）、前桥模块（2）、辅助动力模块（3）、底盘控制模块（4）、动力电池模块（5）、及后桥模块（6）；线控驾驶室模块（1）位于前桥模块（2）的前侧，辅助动力模块（3）位于前桥模块（2）与后桥模块（6）之间，底盘控制模块（4）位于辅助动力模块（3）的上方，动力电池模块（5）位于辅助动力模块（3）与后桥模块（6）之间；所述前桥模块（2）选用转向桥或转向驱动桥，所述后桥模块（6）选用转向桥、驱动桥或转向驱动桥中的任意一种；
所述前桥模块（2）设置有M个，所述后桥模块（6）设置有N个，且M、N分别设置为1-n之间的整数，n为大于1的自然数。
进一步地，所述M设置为大于2的整数，所述N设置为整数1或2。
进一步地，所述前桥模块（2）与后桥模块（6）内部不包括有气压装置和液压装置。
进一步地，所述底盘控制模块（4）通过通讯接口与动力电池模块（5）及辅助动力模块（3）连接，所述动力电池模块（5）为车辆内部运行提供动力，所述辅助动力模块（3）为车辆内部运行或车辆外挂模块提供动力。
进一步地，所述转向桥包括独立悬架、电转向系统、电制动系统、及散热系统；
所述驱动桥包括独立悬架、电制动系统、电驱动系统、及散热系统；
所述转向驱动桥包括独立悬架、电转向系统、电制动系统、电驱动系统、及散热系统。
进一步地，各模块的外壁上同时设置有电气接口和机械接口，所述电气接口包括高压电接口、低压电接口、和通讯接口，所述机械接口包括有连接车身的内部机械接口和连接外挂模块的外部机械接口。
进一步地，所述底盘控制模块（4）通过通讯接口与前桥模块（2）、后桥模块（6）及线控驾驶室模块（1）连接，驾驶员通过线控驾驶室模块（1）向底盘控制模块（4）发送控制指令以控制前桥模块（2）和后桥模块（6）内部各子系统运行的同时，各子系统的实时运行状态通过通讯接口上传至所述底盘控制模块（4）上并最终发送至线控驾驶室模块（1）以向驾驶员进行实时显示。
本发明还提供一种模块化车辆底盘的控制方法，包括以下步骤：
1）分别通过各模块外壁设置的内部机械接口将各模块安装于车身内部的对应位置；
2）通过电气接口将各模块连接，并检测各模块之间信号传输是否正常；
3）起步行驶时，驾驶员通过线控驾驶室模块（1）向底盘控制模块（4）发送驱动控制指令以控制电驱动系统运行，电驱动系统的实时运行状态通过通讯接口上传至所述底盘控制模块（4）上并最终发送至线控驾驶室模块（1）以向驾驶员进行实时显示；
加速行驶时，驾驶员通过线控驾驶室模块（1）向底盘控制模块（4）发送加速控制指令以控制电驱动系统运行以实现车辆加速，当电驱动系统提供的加速功率能够满足驾驶员的加速需求时，底盘控制模块（4）单独采用动力电池模块（5）作为车辆加速时的动力源，同时控制散热系统以低功率运行；当电驱动系统提供的加速功率未能满足驾驶员的加速需求时，底盘控制模块（4）同时采用动力电池模块（5）和辅助动力模块（3）作为车辆加速时的动力源，同时控制散热系统以高功率运行；
转向行驶时，驾驶员通过线控驾驶室模块（1）向底盘控制模块（4）发送转向控制指令以控制电驱动系统停止及电转向系统运行以实现车辆转向，且转向控制时的控制顺序为：先关闭动力电池模块（5），然后保持辅助动力模块（3）开启，最后同步开启电转向系统，同时保持散热系统低功率运行；
制动时，驾驶员通过线控驾驶室模块（1）向底盘控制模块（4）发送制动控制指令以控制电驱动系统停止及电制动系统运行以实现制动，且制动控制时的控制顺序为：先关闭辅助动力模块（3），然后关闭动力电池模块（5），最后再开启电制动系统，同时保持散热系统高功率运行；
4）车辆停止时，驾驶员通过线控驾驶室模块（1）向底盘控制模块（4）发送停车控制指令以控制电驱动系统停止以实现车辆停车，通过各模块外壁设置的外部机械接口将各模块与车辆外挂模块连接，然后驾驶员再通过线控驾驶室模块（1）向底盘控制模块（4）发送外挂控制指令以实现对车辆外挂模块的对应控制。
进一步地，所述步骤3）中起步行驶时，驾驶员通过线控驾驶室模块（1）向底盘控制模块（4）发送驱动控制指令以控制电驱动系统运行的同时，底盘控制模块（4）控制散热系统同步开始运行。
本发明相对于现有技术所取得的有益效果是：
1）通过把车辆底盘分为多个标准模块，只需要通过选择合适的模块即可以设计出符合对应需求且能够提供不同驱动形式的车辆底盘，将底盘需要实现的起步、加速、转向、制动等相关功能都集成在标准模块中，模块内部不包含液压和气压装置，因此模块对外无液压和气压的连接需求，在设计时只需要考虑各模块之间的机械连接和电气连接，使用方便、连接简单，成本较低，制造效率高，适用范围广。
2）将现有技术中采用的非独立悬架或无悬架结构替换为独立悬架结构，车辆运行平稳，可适应普通道路运行，适用范围广；将现有技术中传统车辆行业中使用的气动或液动装置替换为电动装置，将现有技术中的电液转向系统替换为电转向系统，可以取消气压源和液压源，采用电系统代替气液系统，效率更高，维护成本更低。
3）将现有技术中的传统车辆改造存在的结构布局分散的方案替换为高度集成的模块化结构，可以选择不同的模块组合以满足不同使用需求，为车辆开发带来便利。将现有技术中复杂的电液气三种控制模式更换为单独的电控模式，控制种类单一，制造方便，控制准确。
附图说明
图1是本发明模块化车辆底盘第一视角的结构爆炸图；
图2是本发明模块化车辆底盘第二视角的结构爆炸图；
图3是本发明模块化车辆底盘第一视角的结构示意图；
图4是本发明模块化车辆底盘第二视角的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明专利的保护范围做出更为清楚明确的界定。
如图1-4所示为本发明提供的一种模块化车辆底盘。
其具体技术方案如下：一种模块化车辆底盘，包括线控驾驶室模块1、前桥模块2、辅助动力模块3、底盘控制模块4、动力电池模块5、及后桥模块6；线控驾驶室模块1位于前桥模块2的前侧，辅助动力模块3位于前桥模块2与后桥模块6之间，底盘控制模块4位于辅助动力模块3的上方，动力电池模块5位于辅助动力模块3与后桥模块6之间；
前桥模块2选用转向桥或转向驱动桥，所述后桥模块6选用转向桥、驱动桥或转向驱动桥中的任意一种；
前桥模块2设置有M个，后桥模块6设置有N个，且M、N分别设置为1-n之间的整数，n为大于1的自然数。
所述M设置为大于2的整数，所述N设置为整数1或2，以适应大型载重车辆多轴距空间结构中需要设置有多个桥结构的使用需求。
具体地，所述前桥模块2与后桥模块6内部不包括有气压装置和液压装置，用电控替换现有技术中的电液气三种控制模式，控制种类单一，制造方便，控制准确。
具体地，所述底盘控制模块4通过通讯接口与动力电池模块5及辅助动力模块3连接，所述动力电池模块5为车辆内部运行提供动力，所述辅助动力模块3为车辆内部运行或车辆外挂模块提供动力。
具体地，所述转向桥包括独立悬架、电转向系统、电制动系统、及散热系统；
所述驱动桥包括独立悬架、电制动系统、电驱动系统、及散热系统；
所述转向驱动桥包括独立悬架、电转向系统、电制动系统、电驱动系统、及散热系统；从而通过替换内部对应系统实现不同驱动模式车辆的使用需求。
具体地，各模块的外壁上同时设置有电气接口和机械接口，所述电气接口包括高压电接口、低压电接口、和通讯接口，所述机械接口包括有连接车身的内部机械接口和连接外挂模块的外部机械接口，通过机械接口实现模块之间的机械结构的连接，而通过电气接口实现各模块之间的信号连接，用电控替换现有技术中的电液气三种控制模式，控制种类单一，制造方便，控制准确。
具体地，所述底盘控制模块4通过通讯接口与前桥模块2、后桥模块6及线控驾驶室模块1连接，驾驶员通过线控驾驶室模块1向底盘控制模块4发送控制指令以控制前桥模块2和后桥模块6内部各子系统运行的同时，各子系统的实时运行状态通过通讯接口上传至所述底盘控制模块4上并最终发送至线控驾驶室模块1以向驾驶员进行实时显示，从而通过驾驶员在线控驾驶室模块1对车辆进行对应控制时也能有效观测到车辆的对应运行参数，从而便于驾驶员的及时产生对应操作和应急反应。
具体地，本发明还提供一种模块化车车辆底盘的控制方法，包括以下步骤：
1）分别通过各模块外壁设置的内部机械接口将各模块安装于车身内部的对应位置；
2）通过电气接口将各模块连接，并检测各模块之间信号传输是否正常；
3）起步行驶时，驾驶员通过线控驾驶室模块1向底盘控制模块4发送驱动控制指令以控制电驱动系统运行，电驱动系统的实时运行状态通过通讯接口上传至所述底盘控制模块4上并最终发送至线控驾驶室模块1以向驾驶员进行实时显示；
加速行驶时，驾驶员通过线控驾驶室模块1向底盘控制模块4发送加速控制指令以控制电驱动系统运行以实现车辆加速，当电驱动系统提供的加速功率能够满足驾驶员的加速需求时，底盘控制模块4单独采用动力电池模块5作为车辆加速时的动力源，同时控制散热系统以低功率运行；此时仅有动力电池模块5作为车辆加速时的动力源，因此产生热量相对较少；当电驱动系统提供的加速功率未能满足驾驶员的加速需求时，底盘控制模块4同时采用动力电池模块5和辅助动力模块3作为车辆加速时的动力源，同时控制散热系统以高功率运行；以满足双动力源时的高热量的散热效果；
转向行驶时，驾驶员通过线控驾驶室模块1向底盘控制模块4发送转向控制指令以控制电驱动系统停止及电转向系统运行以实现车辆转向，且转向控制时的控制顺序为：先关闭动力电池模块5，然后保持辅助动力模块3开启，最后同步开启电转向系统，同时保持散热系统低功率运行；从而保证车辆在转向过程低速行驶时依然能够有足够的动力驱动；
]制动时，驾驶员通过线控驾驶室模块1向底盘控制模块4发送制动控制指令以控制电驱动系统停止及电制动系统运行以实现制动，且制动控制时的控制顺序为：先关闭辅助动力模块3，然后关闭动力电池模块5，最后再开启电制动系统，同时保持散热系统高功率运行；先关闭辅助动力模块3和动力电池模块5再开启电制动系统从而可以有效节约能源，保持散热系统高功率运行以进一步保证对制动热量的有效散热效果；
4）车辆停止时，驾驶员通过线控驾驶室模块1向底盘控制模块4发送停车控制指令以控制电驱动系统停止以实现车辆停车，通过各模块外壁设置的外部机械接口将各模块与车辆外挂模块连接，然后驾驶员再通过线控驾驶室模块1向底盘控制模块4发送外挂控制指令以实现对车辆外挂模块的对应控制。作为优选，外挂模块根据优先原则确定在多个模块中安装位置的优先级，优先原则被设置于优先单元中，且优先单元集成于底盘控制模块4中并可经由驾驶员在线控驾驶室模块1中进行预先设置及后期按需调节；
作为进一步的优选，影响优先原则的因素包括有外挂匹配因素、动力分配因素、使用频率因素、以及结构空间因素等，驾驶员可以在线控驾驶室模块1中根据需要选择其一进行预先设置及后期按需调节以确定优先原则；例如，
可以根据外挂模块与各模块的外挂匹配因素为优先原则来确定外挂模块在多个模块中安装位置的优先级，例如专用于电池散热的外挂模块安装在动力电池模块5上的优先级优于其安装在其他模块上的优先级；
可以根据各模块的动力分配因素为优先原则来确定外挂模块在多个模块中安装位置的优先级，例如货物举升的外挂模块安装在线控驾驶室模块1上的优先级优于其安装在其他模块上的优先级以避免长时间安装在其他与动力相关的模块上可能会对车辆正常行驶中的动力分配构成的潜在影响；
可以根据外挂模块与各模块的使用频率因素为优先原则来确定外挂模块在多个模块中安装位置的优先级，例如用于驾驶员进出的走道外挂模块安装在线控驾驶室模块1上的优先级优于其安装在其他模块上的优先级以便于驾驶员频繁进出线控驾驶室模块1；
可以根据外挂模块与各模块之间的结构空间因素为优先原则来确定外挂模块在多个模块中安装位置的优先级，以实现车辆内部结构简约，占用空间小；
驾驶员也可以在线控驾驶室模块1中根据需要选择各影响因素并根据经验公式为其进行对应权重系数分配的方式进行综合计算，从而确定优先原则。
具体地，所述步骤3中起步行驶时，驾驶员通过线控驾驶室模块1向底盘控制模块4发送驱动控制指令以控制电驱动系统运行的同时，底盘控制模块4控制散热系统同步开始运行，从而使得散热系统与电驱动系统同步运行，在实现驱动车辆运行的同时保证及时散热。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (2)

1.一种模块化车辆底盘的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
1）分别通过各模块外壁设置的内部机械接口将各模块安装于车身内部的对应位置；
2）通过电气接口将各模块连接，并检测各模块之间信号传输是否正常；
3）起步行驶时，驾驶员通过线控驾驶室模块（1）向底盘控制模块（4）发送驱动控制指令以控制电驱动系统运行，电驱动系统的实时运行状态通过通讯接口上传至所述底盘控制模块（4）上并最终发送至线控驾驶室模块（1）以向驾驶员进行实时显示；
加速行驶时，驾驶员通过线控驾驶室模块（1）向底盘控制模块（4）发送加速控制指令以控制电驱动系统运行以实现车辆加速，当电驱动系统提供的加速功率能够满足驾驶员的加速需求时，底盘控制模块（4）单独采用动力电池模块（5）作为车辆加速时的动力源，同时控制散热系统以低功率运行；当电驱动系统提供的加速功率未能满足驾驶员的加速需求时，底盘控制模块（4）同时采用动力电池模块（5）和辅助动力模块（3）作为车辆加速时的动力源，同时控制散热系统以高功率运行；
转向行驶时，驾驶员通过线控驾驶室模块（1）向底盘控制模块（4）发送转向控制指令以控制电驱动系统停止及电转向系统运行以实现车辆转向，且转向控制时的控制顺序为：先关闭动力电池模块（5），然后保持辅助动力模块（3）开启，最后同步开启电转向系统，同时保持散热系统低功率运行；
制动时，驾驶员通过线控驾驶室模块（1）向底盘控制模块（4）发送制动控制指令以控制电驱动系统停止及电制动系统运行以实现制动，且制动控制时的控制顺序为：先关闭辅助动力模块（3），然后关闭动力电池模块（5），最后再开启电制动系统，同时保持散热系统高功率运行；
4）车辆停止时，驾驶员通过线控驾驶室模块（1）向底盘控制模块（4）发送停车控制指令以控制电驱动系统停止以实现车辆停车，通过各模块外壁设置的外部机械接口将各模块与车辆外挂模块连接，然后驾驶员再通过线控驾驶室模块（1）向底盘控制模块（4）发送外挂控制指令以实现对车辆外挂模块的对应控制。
2.根据权利要求1所述的一种模块化车辆底盘的控制方法，其特征在于：所述步骤3）中起步行驶时，驾驶员通过线控驾驶室模块（1）向底盘控制模块（4）发送驱动控制指令以控制电驱动系统运行的同时，底盘控制模块（4）控制散热系统同步开始运行。
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