一種概念車的底盤控制系統的製作方法

2023-12-11 03:21:17 1

一種概念車的底盤控制系統的製作方法
【專利摘要】本發明提供一種概念車的底盤控制系統，該控制系統包括：輸入裝置、底盤控制器、轉向裝置、制動裝置和動力裝置；輸入裝置用於向底盤控制器發送控制信號；其中，輸入裝置包括能夠在X軸方向和Y軸方向產生位移的搖杆；底盤控制器分別與輸入裝置、轉向裝置、制動裝置和動力裝置連接，用於根據搖杆發送的X軸控制信號，控制轉向裝置對概念車進行轉向；以及，根據搖杆發送的Y軸控制信號，控制制動裝置對概念車進行啟停或者控制動力裝置調節概念車的車速，該概念車的底盤控制系統能夠實現行駛、轉向、制動等汽車基本的行駛功能，提高用戶感知度，安全性更高。
【專利說明】一種概念車的底盤控制系統
【技術領域】[0001]本發明涉及汽車底盤控制【技術領域】，具體涉及一種概念車的底盤控制系統。
【背景技術】[0002]隨著汽車工業以及工業設計業的迅猛發展，各大汽車廠商已經不再局限於推動量產車的技術革新，而是逐漸將注意力集中到概念車上，以通過概念車展示他們對小型車的創新觀點。[0003]概念車可以分為兩種:一種是能跑的真正汽車，另一種是設計概念模型，前一種概念車一般是接近量產的版本，能夠正常行駛，後一種概念車主要是在汽車展會的展臺上進行展示，更多的在於展示設計理念，可能永遠都不會投產上市，大多不具備行駛功能。[0004]隨著汽車展會上各汽車廠商之間競爭的日益激烈，為了能夠將概念車更好的展現給用戶，讓概念車能夠在一定的展區範圍內動起來，而不是僅停留在展示概念車的外觀設計理念的層面，就需要為概念車設計動力系統、制動系統、底盤控制系統等。[0005]由於概念車的主要目的是展示，而不是行駛，即使在展會上全方位展示概念車，也只是限於一定區域範圍內，例如，在幾百平米的展臺上展示概念車基本的行駛功能，因此，概念車沒有必要採用量產車的控制系統和動力系統實現。另外，在展會上相對狹小的展區內，如何能夠讓觀眾實際感受概念車，在保證安全的前提下，親自操控概念車，以提高用戶感知度，這是概念車設計必須考慮的內容。

【發明內容】
[0006]本發明針對現有技術中存在的上述不足，提供一種概念車的底盤控制系統，用以在汽車展會上展示概念車的行駛功能、轉向功能以及制動功能。[0007]本發明為達到上述發明目的，採用如下技術方案:[0008]一種概念車的底盤控制系統，包括輸入裝置、底盤控制器、轉向裝置、制動裝置和動力裝置；[0009]輸入裝置用於向底盤控制器發送控制信號；其中，所述輸入裝置包括能夠在X軸方向和Y軸方向產生位移的搖杆,所述控制信號包括:搖杆根據自身在X軸方向的位移產生的X軸控制信號和搖杆根據自身在Y軸方向的位移產生的Y軸控制信號；[0010]底盤控制器分別與輸入裝置、轉向裝置、制動裝置和動力裝置連接，用於根據搖杆發送的X軸控制信號，控制轉向裝置對概念車進行轉向；以及，根據搖杆發送的Y軸控制信號，控制制動裝置對概念車進行啟停或者控制動力裝置調節概念車的車速。[0011]進一步的，輸入裝置還包括第一按鈕，第一按鈕用於向底盤控制器發送第一開關控制信號；[0012]底盤控制器還用於，根據第一按鈕發送的第一按開關制信號，控制動力裝置的動力電機啟動或停止。[0013]進一步的，輸入裝置還包括第二按鈕，第二按鈕用於向底盤控制器發送第二開關控制信號；
[0014]底盤控制器還用於，根據第二按鈕發送的第二開關控制信號，控制動力裝置的動力電機正轉或反轉。
[0015]優選的，所述底盤控制器包括:控制單元、A/D電路、D/A電路、達林頓管以及第一繼電器、第二繼電器、第三繼電器和第四繼電器；
[0016]控制單元通過A/D電路與輸入裝置的搖杆連接，通過D/A電路與控制單元和動力裝置的動力電機連接，並通過達林頓管與轉向裝置、第一繼電器、第二繼電器、第三繼電器和第四繼電器連接；
[0017]第一繼電器和第二繼電器分別與制動裝置的推桿電機連接，第三繼電器和第四繼電器分別與動力裝置的動力電機連接。
[0018]優選的，達林頓管與轉向裝置的左轉向電機和右轉向電機連接；
[0019]所述搖杆具體用於，根據輸入的X軸方向的位移，向A/D電路發送X軸控制信號，所述X軸控制信號為電壓值；
[0020]A/D電路用於，將搖杆發送的X軸控制信號從模擬信號轉換為數位訊號，並將轉換為數位訊號後的X軸控制信號發送給控制單元；
[0021 ] 控制單元用於，接收A/D電路發送的X軸控制信號，並根據所述X軸控制信號向達林頓管輸出脈衝信號，該脈衝信號經過達林頓管放大後，用於分別控制轉向裝置的左轉向電機和右轉向電機轉動相應的目標角度。
[0022]優選的，左轉向電機用於，獲取自身轉向時的實際轉向角度，將實際轉向角度轉換為對應的左轉向電壓值，並將左轉向電壓值發送給A/D電路；
[0023]右轉向電機用於，獲取自身轉向時的實際轉向角度，將實際轉向角度轉換為對應的右轉向電壓值，並將右轉向電壓值發送給A/D電路；
[0024]A/D電路還與轉向裝置的左轉向電機和右轉向電機連接，用於接收左轉向電機發送的左轉向電壓值，以及右轉向電機發送的右轉向電壓值，將左轉向電壓值和右轉向電壓值從模擬信號轉換數位訊號，並將轉換為數位訊號後的左轉向電壓值和右轉向電壓值發送給控制單兀；
[0025]控制單元還用於，將A/D電路發送的左轉向電壓值與發送給左轉向電機的脈衝信號進行比較，判斷二者是否一致，以及，將A/D電路發送的右轉向電壓值與發送給右轉向電機的脈衝信號進行比較，判斷二者是否一致；當左轉向電壓值和/或右轉向電壓值與相應的脈衝信號不一致時，控制與相應的脈衝信號不一致的轉向電壓值所對應的轉向電機轉向，直至所述轉向電機發送的轉向電壓值與相應的脈衝信號一致。
[0026]優選的，第一繼電器和第二繼電器分別與推桿電機的正負電源線連接；
[0027]所述搖杆具體用於，獲取自身在Y軸負方向的位移，以及根據所述Y軸負方向的位移產生Y負軸控制信號，並向A/D電路發送Y負軸控制信號，所述Y負軸控制信號為電壓值；
[0028]A/D電路用於，將搖杆發送的Y負軸控制信號從模擬信號轉換為數位訊號，並將轉換為數位訊號後的Y負軸控制信號發送給控制單元；
[0029]控制單元用於，接收A/D電路發送的Y負軸控制信號，根據Y負軸控制信號向達林頓管輸出相應的脈衝信號，該脈衝信號經過達林頓管放大後，用於控制第一繼電器和第二繼電器吸合或打開，從而控制推桿電機的推桿伸出或縮回。
[0030]優選的，所述推桿電機用於，獲取自身的推桿的位移，將推桿位移轉換為推桿電壓值，並將推桿電壓值發送給A/D電路；
[0031]A/D電路還與制動裝置的推桿電機連接，用於接收推桿電機發送的推桿電壓值，並將該推桿電壓值從模擬信號轉換為數位訊號，並將轉換為數位訊號後的推桿電壓值發送給控制單兀；
[0032]控制單元還用於，將所述推桿電壓值與A/D電路發送的Y負軸控制信號相比較，當二者不相等時，計算二者之間的電壓差值，並根據電壓差值控制推桿電機的推桿伸出或者縮回的位移，直至推桿電壓值與A/D電路發送的Y負軸控制信號的值相等。
[0033]優選的，所述搖杆具體用於，獲取自身在Y軸正方向的位移量，以及根據所述Y軸正方向的位移產生Y正軸控制信號，並向A/D電路發送Y正軸控制信號，所述Y正軸控制信號為電壓值；
[0034]A/D電路用於，將搖杆發送的Y正軸控制信號從模擬信號轉換為數位訊號，並將轉換為數位訊號後的Y正軸控制信號發送給控制單元；
[0035]控制單元用於，接收A/D電路發送的Y正軸控制信號，根據Y正軸控制信號向D/A電路輸出脈衝信號；
[0036]D/A電路用於，將脈衝信號從數位訊號轉換為模擬信號，並發送給動力裝置的動力電機，以調節動力電機的轉速。
[0037]優選的，第三繼電器與動力電機的低剎信號線連接，第四繼電器與動力電機的反轉信號線連接；
[0038]所述第一按鈕用於，接收輸入的第一開關信號，並向控制單元發送所述第一開關信號;
[0039]所述第二按鈕用於，接收輸入的第二開關信號，並向控制單元所述第二開關信號;
[0040]控制單元用於，根據第一開關信號向達林頓管輸出脈衝信號，用以根據經達林頓管放大的脈衝信號，控制第三繼電器吸合或打開，從而控制動力電機開啟或停止；以及，根據第二開關信號向達林頓管輸出脈衝信號，用以根據經達林頓管放大的脈衝信號，控制第四繼電器吸合或打開，從而控制動力電機正轉或反轉。
[0041]本發明具有如下有益效果:
[0042]本發明利用搖杆和按鈕作為輸入裝置，在X軸和Y軸方向輸入控制信號，底盤控制器根據搖杆發送的X軸控制信號控制轉向裝置對概念車進行轉向，根據搖杆發送的Y軸控制信號控制制動裝置對概念車進行啟停，或者控制動力裝置調節概念車的車速，並根據按鈕的開關信號控制動力裝置啟停和運轉方向，該概念車的底盤控制系統不但能夠實現行駛、轉向、制動等汽車基本的行駛功能，提高用戶感知度，而且通過搖杆和按鈕控制，輸入的控制信號範圍較小，概念車行駛、轉向、制動等功能的實現也限於一定的場地範圍之內，安全性更高。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0043]圖1為本發明實施例提供的概念車的底盤控制系統的結構示意圖；[0044]圖2為搖杆操作方向示意圖；
[0045]圖3為底盤控制器的結構示意圖；
[0046]圖4為底盤控制器中的達林頓管和繼電器的連接結構示意圖；
[0047]圖5為底盤控制器中的D/A電路示意圖。
【具體實施方式】
[0048]下面將結合本發明中的附圖，對本發明中的技術方案進行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實施例是本發明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
[0049]非量產的概念車不像量產車那樣按照正規的流程去開發動力系統，它的難度主要在於技術的無縫集成，涉及到底盤控制策略、輸入裝置的選擇、執行裝置(包括:動力裝置、制動裝置和轉向裝置)的功率、扭矩與整車重量及動力傳送比等技術難點，因此，輸入裝置、底盤控制器以及動力裝置、制動裝置和轉向裝置在進行選擇時就需要做一個很好的衡量，才能使整車的動力系統與機械部分獲得最好的匹配。
[0050]本發明實施例提供了一種概念車底盤控制系統，參見圖1，該系統包括:輸入裝置1、底盤控制器2、轉向裝置3、制動裝置4和動力裝置5。
[0051]輸入裝置I用於向底盤控制器2發送控制信號，輸入裝置I包括搖杆，搖杆能夠在X軸方向和Y軸方向產生位移，相應的，控制信號包括:χ軸控制信號和Y軸控制信號。
[0052]底盤控制器2分別與輸入裝置1、轉向裝置3、制動裝置4和動力裝置5連接，用於根據搖杆發送的X軸控制信號，控制轉向裝置3對概念車進行轉向；以及，根據搖杆發送的Y軸控制信號，控制制動裝置4對概念車進行啟停或者控制動力裝置5調節概念車的車速。
[0053]轉向裝置3是實現概念車轉向的裝置，包括左轉向電機和右轉向電機，左轉向電機與概念車的左前輪連接，右轉向電機與概念車的右前輪連接。左、右轉向電機是步進電機，需要轉向電機驅動器對其進行驅動才能夠工作，即左、右轉向電機分別配置有左轉向電機驅動器和右轉向電機驅動器，底盤控制器2通過控制左、右轉向電機驅動器，進而控制左、右轉向電機帶動概念車進行轉向。
[0054]制動裝置4包括推桿電機，推桿電機的推桿能夠伸出或縮回，當推桿伸出時，剎車片被擠壓在剎車盤上，實現行車制動，當推桿縮回時，剎車片與剎車盤之間不產生摩擦，制動為O。底盤控制器2通過控制推桿電機的推桿伸出或縮回，從而控制概念車執行行車制動。
[0055]動力單元5包括動力電機，底盤控制器2通過控制動力電機的轉速，進而控制概念車的行駛速度，動力電機的轉速越快，概念車的行駛速度越快。
[0056]優選的,輸入裝置I還包括第一按鈕，第一按鈕用於向底盤控制器2發送第一開關控制信號。底盤控制器2還用於，根據第一按鈕發送的第一開關控制信號，控制動力電機啟動或停止。
[0057]優選的，輸入裝置I還包括第二按鈕，第二按鈕用於向底盤控制器2發送第二開關控制信號。底盤控制器2還用於，根據第二按鈕發送的第二開關控制信號，控制動力電機正轉或反轉。[0058]優選的，第一按鈕和第二按鈕可以設置於搖杆上，方便操作者操控底盤控制器2。
[0059]以下結合圖2，對輸入裝置的搖杆的操作設定做詳細說明，如圖所示，概念車的轉向通過控制搖杆的X軸方向位移實現:x軸原點對應轉向0，即左、右轉向電機不轉向；乂軸正方向最大位置對應右轉向100%，X軸負方向最大位置對應左轉向100%。
[0060]概念車的油門開度大小(即行駛速度)通過控制搖杆的Y軸正向位移實現:Y軸原點對應油門開度0，即動力電機停止；Υ軸正方向最大位置對應油門開度100%，即動力電機轉速最快。
[0061]概念車的行車制動(即傳統汽車上的腳剎)通過控制搖杆的Y軸負方向的位移實現: 軸原點對應行車制動力0，即推桿電機的推桿縮回，停止工作；Υ軸負方向最大位置對應制動力100%，即推桿電機的推桿伸出至最大位移。
[0062]通過控制搖杆的Y正軸位移實現行駛速度的控制，以及通過控制搖杆的Y負軸位移實現行車制動的控制，可以把雙腳解放出來，並能夠為操作者帶來不一樣的駕乘體驗。
[0063]另外，概念車的駐車制動(即傳統汽車上的手剎)通過控制第一按鈕的抬起和按下實現:當第一按鈕斷開(抬起)時，駐車制動為0，即動力電機開啟；當第一按鈕閉合(按下)時，駐車制動力100%，即動力電機停止。
[0064]概念車的前進和倒車通過控制第二按鈕的抬起和按下實現:當第二按鈕斷開(抬起)時，概念車前進，即動力電機正轉；當第二按鈕閉合(按下)時，概念車倒車，即動力電機反轉。
[0065]操作者控制搖杆從原點往X軸負方向移動，則概念車左轉向，搖杆往X軸負方向移動的位移越大，則左轉向角度越大；操作者控制搖杆從原點往X軸正方向移動，則概念車右轉向，搖杆往X軸正方向移動的位移越大，則右轉向角度越大；操作者控制搖杆從原點往Y軸正方向移動，則概念車加速行駛，搖杆往Y軸正方向移動的位移越大，則車速越快；操作者控制搖杆從原點往Y軸負方向移動，則概念車剎車，搖杆往Y軸負方向移動的位移越大，則行車制動力越大。
[0066]底盤控制器2的硬體設計比較簡單，這為概念車的底盤控制帶來易於實現、易於集成、易於維護的好處。以下結合圖3，對本發明實施例提供的一種底盤控制器2的結構進行詳細說明。
[0067]如圖3所示，底盤控制器2可以包括:控制單元21、A/D電路22、D/A電路23、達林頓管24和第一繼電器251、第二繼電器252、第三繼電器253和第四繼電器254。控制單元21通過A/D電路22與輸入裝置I的搖杆連接，通過D/A電`路23與控制單元21和動力裝置5的動力電機連接，並通過達林頓管24與轉向裝置3、第一繼電器251、第二繼電器252、第三繼電器253和第四繼電器254連接。第一繼電器251和第二繼電器252分別與制動裝置4連接，第三繼電器253和第四繼電器254分別與動力裝置5連接。
[0068]控制單元21用於根據輸入裝置I發送的控制指令，輸出PWM脈衝信號，以控制轉向裝置3、制動裝置4和動力裝置5這些執行裝置實現相應的功能。優選的，控制單元21可以選用XC878CM單片機實現。
[0069]A/D電路22用於將搖杆輸入的模擬信號轉換為數位訊號，以便控制單元21根據該數位訊號控制概念車中相應的運動執行裝置動作。
[0070]D/A電路23用於將控制單元21輸出的數位訊號(PWM脈衝信號)轉換為模擬信號，並將該模擬信號發送給動力裝置5中的動力電機，以調節動力電機的轉速。
[0071]達林頓管24用於將控制單元21發送的控制信號(B卩PWM (Pulse WidthModulation，脈衝寬度調製)信號)放大，並將放大後的控制信號發送給轉向裝置3和所述4個繼電器。
[0072]控制單元21通過達林頓管24控制繼電器工作的原理如下:當控制單元21輸出低電平時，達林頓管24輸出高電平，繼電器線圈兩端無電壓，不動作；當控制單元21出高電平時，達林頓管24輸出低電平，繼電器線圈兩端有12V電源，繼電器吸合。
[0073]第三繼電器253用於控制動力電機開啟或停止，以實現駐車制動；第四繼電器254用於控制動力電機正轉或反轉，以實現前進或倒車；第一繼電器251和第二繼電器252配合工作，用於控制推桿電機的推桿伸出或縮回，以實現行車制動。
[0074]以下結合圖1、2、3，對概念車的底盤控制系統做詳細說明。
[0075]本實施例中的概念車底盤控制系統能夠實現轉向控制。
[0076]達林頓管24還與轉向裝置3連接，具體的，達林頓管24分別與轉向裝置3中的左轉向電機驅動器和右轉向電機驅動器連接，左轉向電機驅動器與左轉向電機連接，右轉向電機驅動器與右轉向電機連接。
[0077]搖杆具體用於，根據操作者通過搖杆輸入的X軸方向的位移，向A/D電路22發送X軸控制信號。
[0078]實質上，搖杆可以看作一個可變電阻，搖杆上集成有位移傳感器，當搖杆在X軸或Y軸上產生位移時，位移傳感器用於捕獲搖杆在X軸或Y軸上產生的位移量，並將該位移量轉換成相應的電壓值進行輸出，該電壓值即為控制信號，因此，X軸控制信號和Y軸控制信號均為電壓值信號。
[0079]A/D電路22用於，將搖杆發送的X軸控制信號從模擬信號轉換為數位訊號，並將轉換為數位訊號後的X軸控制信號發送給控制單元21。
[0080]控制單元21用於，接收A/D電路22發送的X軸控制信號，以及根據X軸控制信號，生成PWM脈衝信號，並將PWM脈衝信號發送給達林頓管24，該PWM脈衝信號經過達林頓管放大後，用於分別控制轉向裝置3的左轉向電機和右轉向電機轉動相應的目標角度，以驅動概念車進行轉向。控制單元21還與轉向裝置3相連，用於向轉向裝置3提供電能。
[0081]具體的，達林頓管24用於將PWM脈衝信號放大，從達林頓管24輸出的放大後的PWM脈衝信號的高電平為12V，低電平為0V。
[0082]一方面，控制單元21可以持續向轉向裝置3的左轉向電機和右轉向電機輸出12V電壓，為其供電，另一方面，控制單元21還可以通過經達林頓管24放大的PWM脈衝信號，控制左轉向電機和右轉向電機轉向。
[0083]控制單元21輸出PWM脈衝信號控制轉向電機轉向的過程如下:當左轉向電機驅動器和右轉向電機驅動器的正極接12V(PWM脈衝信號的高電平)，左轉向電機驅動器和右轉向電機驅動器的負極接地(PWM脈衝信號的低電平)時，控制單元21分別控制左轉向電機和右轉向電機左轉；當左轉向電機驅動器和右轉向電機驅動器的正極接地(PWM脈衝信號的低電平)，左轉向電機驅動器和右轉向電機驅動器的負極接12V (PWM脈衝信號的高電平)時，控制單元21分別控制左轉向電機和右轉向電機右轉，進而帶動概念車右轉。
[0084]控制單元21通過輸出PWM脈衝信號不但可以控制轉向電機的轉向方向，還可以進一步通過調節搖杆X軸向位移的大小來調節PWM脈衝信號的佔空比，進而控制轉向電機的轉向角度的大小。
[0085]由於左轉向電機和右轉向電機為步進電機，將PWM脈衝信號作為控制信號，可以實現轉向電機的精確轉向。
[0086]進一步的，控制單元21還可以實現轉向閉環控制。
[0087]左轉向電機和右轉向電機上分別設置有電位計，當轉向電機的轉向角度發生改變時，帶動設置於其上的電位計在電阻膜上的滑動觸點的接觸點位置改變，從而產生端電壓的變化，得到實際的轉向電壓值。該實際的轉向電壓值包括左轉向電機實時產生的左轉向電壓值和右轉向電機實時產生的右轉向電壓值。
[0088]優選的，A/D電路22還與轉向裝置3的左轉向電機和右轉向電機連接，用於接收左轉向電機發送的左轉向電壓值，以及右轉向電機發送的右轉向電壓值，以及將左轉向電壓值和右轉向電壓值從模擬信號轉換為數位訊號，並將轉換為數位訊號後的左轉向電壓值和右轉向電壓值發送給控制單元21。
[0089]相應的，控制單元21用於，將A/D電路發送的左轉向電壓值與發送給左轉向電機的脈衝信號進行比較，判斷二者是否一致，以及，將A/D電路發送的右轉向電壓值與發送給右轉向電機的脈衝信號進行比較，判斷二者是否一致；當左轉向電壓值和/或右轉向電壓值與相應的脈衝信號不一致時，控制與相應的脈衝信號不一致的轉向電壓值所對應的轉向電機轉向，直至所述轉向電機發送的轉向電壓值與相應的脈衝信號一致。
[0090]優選的，控制單元21可以根據該左、右轉向電壓值計算得到相應的轉向電機的轉向角度(即左、右轉向電機實際的轉向角度)，判斷左、右轉向角度是否與X軸控制信號對應的目標轉向角度一致，當二者不一致時，向相應的轉向電機發送控制信號，調節該轉向電機的轉向角度，用以與目標轉向角度一致，從而實現左、右轉向電機轉向一致。
[0091]優選的，控制單元21可以根據A/D電路22發送的X軸控制信號，計算目標轉向角度，根據A/D電路22發送的左轉向電壓值，計算左轉向角度，根據A/D電路22發送的右轉向電壓值，計算右轉向角度；以及，根據目標轉向角度、左轉向角度和右轉向角度，判斷左轉向電機和右轉向電機的轉向角度是否與目標轉向角度一致，當判斷出左轉向電機的轉向角度和/或右轉向電機的轉向角度與目標轉向角度不一致時，計算調整電壓值，調整電壓值具體為一 PWM脈衝信號，控制單元21將該PWM脈衝信號輸出給達林頓管24，由達林頓管24將PWM脈衝信號的高電平放大至12V後，發送給相應的轉向電機驅動器，以使轉向電機驅動器控制相應的轉向電機根據該調整電壓值調整轉向角度。需要注意的是，達林頓管24隻是將高電平放大至12V，而PWM脈衝信號的佔空比是由控制單元21根據計算出的調整電壓值確定的。
[0092]利用轉向電機電位計的輸入，可以實現對轉向電機的閉環控制，進而使得轉向系統可控。
[0093]以上僅給出了一種轉向電機閉環控制具體的實現方式，需要注意的是，其他任何能夠實現上述發明目的的方案，都在本發明的保護範圍之內。
[0094]概念車底盤控制系統還能夠實現行車制動功能。
[0095]第一繼電器251和第二繼電器252分別與推桿電機的正負電源線連接。
[0096]搖杆具體用於，獲取自身在Y軸負方向的位移，以及根據操作者輸入的Y軸負方向的位移產生Y負軸控制信號，並向A/D電路22發送Y負軸控制信號，Y負軸控制信號為電
壓值信號。
[0097]A/D電路22用於，將搖杆發送的Y負軸控制信號從模擬信號轉換為數位訊號，並將轉換後的Y負軸控制信號發送給控制單元21。
[0098]控制單元21用於，接收A/D電路22發送的Y負軸控制信號，根據Y負軸控制信號，生成PWM脈衝信號，並將PWM脈衝信號輸出給達林頓管24，該PWM脈衝信號經過達林頓管放大後，用於控制第一繼電器251和第二繼電器252吸合或打開,從而控制推桿電機的推桿伸出或縮回。搖杆沿Y軸負方向移動的位移不同，則推桿電機的推桿對剎車片施加的力不同，Y軸負方向最大位置對應的制動力為最大制動力。在本實施例中，Y負軸控制信號的位移量大小具體是通過所述PWM脈衝信號的佔空比不同來體現的。
[0099]具體的，控制單元21向達林頓管24輸出PWM脈衝信號(其高電平為5V)，達林頓管24將該PWM脈衝信號放大(其高電平為12V)，發送給第一繼電器251和第二繼電器252。
[0100]為了清楚說明控制推桿電機實現行車制動的過程，以下結合圖4，對底盤控制器2中的達林頓管24、第一繼電器251和第二繼電器252的連接結構進行詳細說明。
[0101]如圖4所示，第一繼電器251和第二繼電器252為一個封裝中的相同的兩個繼電器，二者組成一個雙胞繼電器。
[0102]推桿電機為直流電機，直流電機有兩根線:紅線和黑線。
[0103]第一繼電器251有3個引腳:TG_RED、RED_GND和RED_12V，TG_RED表示該引腳連接推桿電機的紅線；RED_GND表示接地；RED_12V表示輸出12V電壓。
[0104]第二繼電器252 有 3 個引腳:TG_BLACK、BLACK_GND 和 BLACK_12V，TG_BLACK 表示該引腳連接推桿電機的黑線；BLACK_GND表示接地；BLACK_12V表示輸出12V電壓。
[0105]推桿電機的紅線接第一繼電器的公共端，推桿電機的黑線接第二繼電器的公共端，當第一繼電器251吸合，第二繼電器252保持初始狀態(斷開)時，推桿電機的紅線接到12V，黑線接到0V，則推桿電機的推桿向外推出，實現行車制動功能；當第一繼電器251斷開，第二繼電器252吸合時，推桿電機的紅線接到0V，黑線接到12V，則推桿電機的推桿縮回，行車制動失效。
[0106]進一步的，控制單元21還何以實現行車制動閉環控制。
[0107]推桿電機用於，獲取自身的推桿的位移，將推桿位移轉換為推桿電壓值，並將推桿電壓值發送給A/D電路22。
[0108]推桿電機上也設置有電位計，當推桿電機的推桿伸縮時，帶動設置於其上的電位計在電阻膜上的滑動觸點的接觸點位置改變，從而產生端電壓的變化，得到推桿電壓值。
[0109]優選的，A/D電路22還與制動裝置4的推桿電機連接，用於接收推桿電機發送的推桿電壓值，並將該推桿電壓值從模擬信號轉換為數位訊號，並將轉換後的推桿電壓值發送給控制單元21。
[0110]相應的，控制單元21用於，將A/D電路22發送的Y負軸控制信號和推桿電壓值相比較，當二者不相等時，計算二者之間的電壓差值，並根據該電壓差值控制推桿電機的推桿伸出或者縮回的位移，直至推桿電壓值與Y負軸控制信號相等。
[0111]具體的，控制單元21可以根據A/D電路22發送的推桿電壓值以及Y負軸控制信號，計算二者差值，得到調節電壓值，調節電壓值為一 PWM脈衝信號，控制單元21將該PWM脈衝信號輸出給達林頓管24，由達林頓管24將PWM脈衝信號的高電平放大至12V後，發送給第一繼電器251和第二繼電器252，以控制推桿電機的推桿是縮回或者伸出。
[0112]利用推桿電機電位計的輸入，可以實現推桿電機的閉環控制，防止電機堵轉。
[0113]以上僅給出了一種推桿電機閉環控制具體的實現方式，需要注意的是，其他任何能夠實現上述發明目的的方案，都在本發明的保護範圍之內。
[0114]概念車底盤控制系統還能夠實現行駛速度的調節。
[0115]搖杆具體用於，獲取自身在Y軸正方向的位移量，以及根據操作者輸入的Y軸正方向的位移產生Y正軸控制信號，並向A/D電路22發送Y正軸控制信號，Y正軸控制信號為電壓值。
[0116]A/D電路22用於，將搖杆發送的Y正軸控制信號從模擬信號轉換為數位訊號，並將轉換後的Y正軸控制信號發送給控制單元21。
[0117]控制單元21用於，接收A/D電路22發送的Y正軸控制信號，根據該Y正軸控制信號，生成PWM脈衝信號，並將PWM脈衝信號輸出給D/A電路23。
[0118]D/A電路23用於，將PWM脈衝信號轉換為模擬信號，並發送給動力裝置4的動力電機，以調節動力電機的轉速。
[0119]操作者控制搖杆在Y正軸方向形成位移，搖杆根據Y正軸方向位移產生的電壓作為Y正軸控制信號，發送給A/D電路22，經A/D電路22轉換為數位訊號的Y正軸控制信號，發送給控制單元21，控制單元21根據Y正軸控制信號，生成PWM脈衝信號，輸出給D/A電路23，PWM脈衝信號的佔空比能夠反映Y正軸控制信號的大小。D/A電路23將PWM脈衝信號轉換為模擬信號，並發送給動力電機，該模擬信號即為調速信號，模擬信號的值越大，動力電機轉速越快，概念車的車輪轉速越快，相應的，概念車的車速也會越快。
[0120]圖5給出了一種D/A電路，其中，MCU_DA_0為D/A電路的輸入端，與控制單元21連接，TS_DA為D/A電路的輸出端，與動力裝置的動力電機連接。
[0121]需要說明的是，本發明底盤控制器中的D/A電路不限於圖5給出的電路，只要能夠實現將數位訊號轉換為模擬信號的電路都屬於本發明的保護範圍。
[0122]概念車底盤控制系統還能夠實現駐車制動和前進/倒車控制。
[0123]第一按鈕用於，接收操作者輸入的第一開關信號，並向控制單元21發送第一開關信號。
[0124]第二按鈕用於，接收操作者輸入的第二開關信號，並向控制單元21發送第二開關信號。
[0125]控制單兀21用於,根據第一開關信號，生成PWM脈衝信號，並將PWM脈衝信號輸出給達林頓管24，用以根據經達林頓管24放大的PWM脈衝信號，控制第三繼電器253吸合或打開，從而控制動力電機開啟或停止；以及，根據第二開關信號，生成PWM脈衝信號，並將PWM脈衝信號輸出給達林頓管24，用以根據經達林頓管放大的PWM脈衝信號，控制第四繼電器254吸合或打開，從而控制動力電機正轉或反轉。
[0126]為了清楚說明控制動力電機實現駐車制動，以及實現前進/倒車的過程，以下結合圖4，對底盤控制器2中的達林頓管24、第三繼電器253和第四繼電器254的連接結構進行詳細說明。
[0127]如圖所示，第三繼電器253和第四繼電器254為一個封裝中的相同的兩個繼電器，二者組成一個雙胞繼電器。
[0128]動力電機有三根線:白線、藍線和黑線。
[0129]第三繼電器253 有 3 個引腳:RELAY0_CB、DONGLI_BAIXIAN 和 DONGLI_HEIXIAN，RELAY0_CB表示該引腳處於懸空狀態，無實際連接；DONGLI_BAIXIAN表示該引腳連接動力電機的白線；DONGLI_HEIXIAN表示該引腳連接動力電機的黑線。
[0130]第四繼電器254 有 3 個引腳:RELAY1_CB、DONGLI_LANXIAN 和 DONGLI_HEIXIAN，RELAY 1_CB表示該引腳處於懸空狀態，無實際連接；DONGLI_LANXIAN表示該引腳連接動力電機的藍線；DONGLI_HEIXIAN表示該引腳連接動力電機的黑線。
[0131 ] RELAY0_CB 和 RELAY1_CB 引腳為繼電器的常閉端，DONGLI_BAIXIAN 和 D0NGLI_LANXIAN引腳為繼電器的常斷端，DONGLI_HEIXIAN引腳為公共端。
[0132]當第一按鈕按下時，控制單元21向達林頓管24輸出第一開關信號，該第一開關信號為高電平，達林頓管24輸出低電平信號，第三繼電器253的DONGLI_BAIXIAN引腳和DONGLI_HEIXIAN引腳吸合，第三繼電器253向動力電機輸出低剎控制信號，控制動力電機停止工作，實現駐車制動；當第一按鈕抬起時，控制單元21向達林頓管24輸出第一開關信號，該第一開關信號為低電平，達林頓管24輸出高電平信號，第三繼電器253的D0NGLI_BAIXIAN弓丨腳和DONGLI_HEIXIAN引腳斷開，第三繼電器253關閉，不會向動力電機輸出低剎控制信號，動力電機正常運轉，駐車制動失效。
[0133]當第二按鈕按下時，控制單元21向達林頓管24輸出第二開關信號，該第二開關信號為高電平，達林頓管24輸出低電平信號，第四繼電器254的DONGLI_LANXIAN引腳和DONGLI_HEIXIAN引腳吸合，第四繼電器254向動力電機輸出倒車控制信號，控制動力電機反轉，實現倒車功能；當第二按鈕抬起時，控制單元21向達林頓管24輸出第二開關信號，該第二開關信號為低電平，達林頓管24輸出高電平信號，第四繼電器254的DONGLI_LANXIAN引腳和DONGLI_HEIXIAN引腳斷開，第四繼電器254關閉，不會向動力電機輸出倒車控制信號，動力電機繼續正轉，保持前進。
[0134]本發明在設計階段，首先要考慮整車控制策略，其次是電機選型，電機選型前需要做理論與仿真分析，確保電機的參數可以滿足整車要求，最後是底盤控制系統中控制單元的設計，以實現前進、後退，轉向、制動等功能。在裝車階段，還需要根據實際情況進行相應調整，例如，電機位置的調整以及整車速度的控制，以保證安全。
[0135]本發明利用搖杆和按鈕作為輸入裝置，通過搖杆在X軸和Y軸方向輸入控制信號，底盤控制器根據X軸控制信號控制轉向裝置轉向，根據Y軸控制信號控制制動裝置啟停，以及控制動力裝置調節轉速，並根據按鈕的開關信號控制動力裝置啟停和運轉方向，該概念車的底盤控制系統不但能夠實現行駛、轉向、制動等汽車基本的行駛功能，提高用戶感知度，而且通過搖杆和按鈕控制，輸入的控制信號範圍較小，概念車行駛、轉向、制動等功能的實現也限於一定的場地範圍之內，安全性更高。
[0136]可以理解的是，以上實施方式僅僅是為了說明本發明的原理而採用的示例性實施方式，然而本發明並不局限於此。對於本領域內的普通技術人員而言，在不脫離本發明的精神和實質的情況下，可以做出各種變型和改進，這些變型和改進也視為本發明的保護範圍。
【權利要求】
1.一種概念車的底盤控制系統，其特徵在於，包括輸入裝置、底盤控制器、轉向裝置、制動裝置和動力裝置； 輸入裝置用於向底盤控制器發送控制信號；其中，所述輸入裝置包括能夠在X軸方向和Y軸方向產生位移的搖杆，所述控制信號包括:搖杆根據自身在X軸方向的位移產生的X軸控制信號和搖杆根據自身在Y軸方向的位移產生的Y軸控制信號； 底盤控制器分別與輸入裝置、轉向裝置、制動裝置和動力裝置連接，用於根據搖杆發送的X軸控制信號，控制轉向裝置對概念車進行轉向；以及，根據搖杆發送的Y軸控制信號，控制制動裝置對概念車進行啟停或者控制動力裝置調節概念車的車速。
2.如權利要求1所述的底盤控制系統，其特徵在於，輸入裝置還包括第一按鈕，第一按鈕用於向底盤控制器發送第一開關控制信號； 底盤控制器還用於，根據第一按鈕發送的第一按開關制信號，控制動力裝置的動力電機啟動或停止。
3.如權利要求2所述的底盤控制系統，其特徵在於，輸入裝置還包括第二按鈕，第二按鈕用於向底盤控制器發送第二開關控制信號； 底盤控制器還用於，根據第二按鈕發送的第二開關控制信號，控制動力裝置的動力電機正轉或反轉。
4.如權利要求1~3任一項所述的底盤控制系統，特徵在於，所述底盤控制器包括:控制單元、A/D電路、D/A電路、達林頓管以及第一繼電器、第二繼電器、第三繼電器和第四繼電器； 控制單元通過A/D電路與輸入裝置的搖杆連接，通過D/A電路與控制單元和動力裝置的動力電機連接，並通過達林頓管與轉向裝置、第一繼電器、第二繼電器、第三繼電器和第四繼電器連接； 第一繼電器和第二繼電器分別與制動裝置的推桿電機連接，第三繼電器和第四繼電器分別與動力裝置的動力電機連接。
5.如權利要求4所述的底盤控制系統，其特徵在於，達林頓管與轉向裝置的左轉向電機和右轉向電機連接； 所述搖杆具體用於，根據輸入的X軸方向的位移，向A/D電路發送X軸控制信號，所述X軸控制信號為電壓值； A/D電路用於，將搖杆發送的X軸控制信號從模擬信號轉換為數位訊號，並將轉換為數位訊號後的X軸控制信號發送給控制單元； 控制單元用於，接收A/D電路發送的X軸控制信號，並根據所述X軸控制信號向達林頓管輸出脈衝信號，該脈衝信號經過達林頓管放大後，用於分別控制轉向裝置的左轉向電機和右轉向電機轉動相應的目標角度。
6.如權利要求5所述的底盤控制系統，其特徵在於， 左轉向電機用於，獲取自身轉向時的實際轉向角度，將實際轉向角度轉換為對應的左轉向電壓值，並將左轉向電壓值發送給A/D電路； 右轉向電機用於，獲取自身轉向時的實際轉向角度，將實際轉向角度轉換為對應的右轉向電壓值，並將右轉向電壓值發送給A/D電路； A/D電路還與轉向裝置的左轉向電機和右轉向電機連接，用於接收左轉向電機發送的左轉向電壓值，以及右轉向電機發送的右轉向電壓值，將左轉向電壓值和右轉向電壓值從模擬信號轉換數位訊號，並將轉換為數位訊號後的左轉向電壓值和右轉向電壓值發送給控制單元； 控制單元還用於，將A/D電路發送的左轉向電壓值與發送給左轉向電機的脈衝信號進行比較，判斷二者是否一致，以及，將A/D電路發送的右轉向電壓值與發送給右轉向電機的脈衝信號進行比較，判斷二者是否一致；當左轉向電壓值和/或右轉向電壓值與相應的脈衝信號不一致時，控制與相應的脈衝信號不一致的轉向電壓值所對應的轉向電機轉向，直至所述轉向電機發送的轉向電壓值與相應的脈衝信號一致。
7.如權利要求4所述的底盤控制系統，其特徵在於， 第一繼電器和第二繼電器分別與推桿電機的正負電源線連接； 所述搖杆具體用於，獲取自身在Y軸負方向的位移，以及根據所述Y軸負方向的位移產生Y負軸控制信號，並向A/D電路發送Y負軸控制信號，所述Y負軸控制信號為電壓值； A/D電路用於，將搖杆發送的Y負軸控制信號從模擬信號轉換為數位訊號，並將轉換為數位訊號後的Y負軸控制信號發送給控制單元； 控制單元用於，接收A/D電路發送的Y負軸控制信號，根據Y負軸控制信號向達林頓管輸出相應的脈衝信號，該脈衝信號經過達林頓管放大後，用於控制第一繼電器和第二繼電器吸合或打開，從而控制 推桿電機的推桿伸出或縮回。
8.如權利要求7所述的底盤控制系統，其特徵在於， 所述推桿電機用於，獲取自身的推桿的位移，將推桿位移轉換為推桿電壓值，並將推桿電壓值發送給A/D電路； A/D電路還與制動裝置的推桿電機連接，用於接收推桿電機發送的推桿電壓值，並將該推桿電壓值從模擬信號轉換為數位訊號，並將轉換為數位訊號後的推桿電壓值發送給控制單元； 控制單元還用於，將所述推桿電壓值與A/D電路發送的Y負軸控制信號相比較，當二者不相等時，計算二者之間的電壓差值，並根據電壓差值控制推桿電機的推桿伸出或者縮回的位移，直至推桿電壓值與A/D電路發送的Y負軸控制信號的值相等。
9.如權利要求4所述的底盤控制系統，其特徵在於， 所述搖杆具體用於，獲取自身在Y軸正方向的位移量，以及根據所述Y軸正方向的位移產生Y正軸控制信號，並向A/D電路發送Y正軸控制信號，所述Y正軸控制信號為電壓值； A/D電路用於，將搖杆發送的Y正軸控制信號從模擬信號轉換為數位訊號，並將轉換為數位訊號後的Y正軸控制信號發送給控制單元； 控制單元用於，接收A/D電路發送的Y正軸控制信號，根據Y正軸控制信號向D/A電路輸出脈衝信號； D/A電路用於，將脈衝信號從數位訊號轉換為模擬信號，並發送給動力裝置的動力電機，以調節動力電機的轉速。
10.如權利要求4所述的底盤控制系統，其特徵在於， 第三繼電器與動力電機的低剎信號線連接，第四繼電器與動力電機的反轉信號線連接； 所述第一按鈕用於，接收輸入的第一開關信號，並向控制單元發送所述第一開關信號; 所述第二按鈕用於，接收輸入的第二開關信號，並向控制單元所述第二開關信號；控制單元用於，根據第一開關信號向達林頓管輸出脈衝信號，用以根據經達林頓管放大的脈衝信號，控制第三繼電器吸合或打開，從而控制動力電機開啟或停止；以及，根據第二開關信號向達林頓管輸出脈衝信號，用以根據經達林頓管放大的脈衝信號，控制第四繼電器吸合或打開，從而控制動力電機正轉或反轉。
【文檔編號】B60W10/08GK103612631SQ201310653030
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年12月6日 優先權日:2013年12月6日
【發明者】鄧飛賀, 周宏 , 陳軍, 沙文瀚, 孫永 申請人:奇瑞汽車股份有限公司