项目一任务6：底盘域控制器的安全策略-教学课件

主讲老师：汪俊东底盘域控制器的安全策略项目一：线控底盘基础任务1.6《智能汽车线控底盘装调与测试》目录任务导入AssignmentINTRO学习目标LearningobjectivesCONTENTS0102知识准备Backgroundknowledge03课堂小测Classroomquiz课堂总结Backgroundknowledge0405PART01任务导入AssignmentINTRO任务导入在汽车工程领域，车辆的主动安全性提升已成为现今技术研究的重要方向。底盘控制作为汽车底盘的核心组成部分，在保障驾驶者及乘客安全方面扮演者十分重要的角色。随着智能化技术的迅速发展，通过集成创新的底盘控制策略成为人们关注的重点，主要表现为在复杂的路况下实施精准干预，从而实现驾驶安全和车辆性能的提升。假设作为底盘控制开发工程师，在开发底盘前需要对其控制器的安全性，安全试验方法和控制策略有所认知，你会从哪个方向进行了解呢？PART02学习目标Learningobjectives学习目标素质目标了解底盘域控制器安全性，促使学生养生严谨认真的学习和工作态度；通过了解控制策略案例，激发学生的学习兴趣。能力目标能通过自己的语言描述底盘集成控制的研究意义[A15]；能掌握底盘域控制器控制安全试验方法A16]。知识目标理解底盘域控制器的研究意义[K16]；熟悉并了解底盘域控制器安全试验方法[K17]；理解底盘域控制器控制策略[K18]。思政专栏在世界环境问题日趋严重的背景下，新能源汽车的发展得到了世界多国政府的政策扶持。中国2021年新能源汽车销量350万辆，同比+164.9%，渗透率达到13.4%，同比+8.1pct。欧洲七国(德国、英国、法国、挪威、意大利、西班牙、瑞士)2021年全年的新能源车销量183万辆，同比+69.8%，总体销售渗透率高达20.5%，同比+8.6pct。美国2021年新能源汽车销售61万辆，同比+89.5%，销售渗透率5.4%，同比+2.6pct。新能源汽车的发展已经逐步迈入快速成长期，未来几年也将继续保持高速增长潜力(预计2025E全球新能源汽车销量将突破2000万辆）。为自动驾驶奠基，线控底盘崛起新能源渗透率思政专栏线控底盘作为汽车自动辅助驾驶的执行系统，通过接收感知系统的数据、以及决策系统的决策信号采取包括刹车/警示在内的行车决策。是保证自动驾驶汽车行车安全的至关重要的环节。根据工信部对自动驾驶等级的划分，随着自动驾驶级别的提高，自动驾驶系统承担的驾驶任务在逐步增加，同时也意味着高级别自动驾驶系统对执行层响应速度和执行精度的要求更高。因此，我们应该采取怎样措施和策略，保证底盘域控制器的安全性能呢？为自动驾驶奠基，线控底盘崛起汽车自动驾驶系统分拆PART03知识准备Backgroundknowledge一、底盘域控制器的安全性底盘域控制器(Gersh-VCU)为格仕智行面向Gersh-glTruckCar设计研发的，Gersh-VCU基于车规级芯片进行开发设计，能够实现网关协议转换、线控部件控制、部件实时监测、运行模式切换等功能。底盘域控制器功能图1.格式底盘控制器一、底盘域控制器的安全性主动安全技术更为重要，它可以避免乘员和车辆的损伤，尤其是可以避免事后由于交通堵塞而引起的间接经济损失，可以防患于未然，所以主动安全成为当前汽车安全研究的重点。底盘集成控制2.底盘集成控制的研究意义一、底盘域控制器的安全性伴随着电子技术、传感器技术和车载网络技术的进步，汽车底盘主动安全技术得到了高速发展，从上世纪70年代开始陆续出现了防抱死制动系统(ABS)、主动前轮转向系统(AFS)和电子稳定性控制系统(ESC)。根据控制系统的作用方式不同，可将汽车底盘主动安全系统大体分为纵向控制、侧向控制和垂向控制三大类。底盘主动安全3.底盘主动安全系统的发展一、底盘域控制器的安全性纵向控制主要通过制动或驱动的方式来实现，包括制动防抱死系统(ABS)、牵引力控制系统(TCS)、电子稳定性控制系统(ESC)、主动驱动转矩分配系统(ATD)、电子机械制动系统(EMB)和线控制动系统(BBW)等。底盘控制系统执行机构3.底盘主动安全系统的发展一、底盘域控制器的安全性侧向控制主要通过转向的方式来实现，包括四轮转向系统(4WS)、可变传动比系统(VGS)、主动前轮转向系统(AFS)、主动后轮转向系统(ARS)、线控转向系统(SBW)等。AFS系统3.底盘主动安全系统的发展一、底盘域控制器的安全性垂向控制主要通过悬架调节的方式来实现，包括阻尼连续可调的半主动悬架系统(CDC)、主动悬架系统(ASS)、主动横向稳定杆(ARS),车身姿态主动控制系统(ABC)以及主动后轴运动学特性(ARK)等。ARK系统3.底盘主动安全系统的发展二、底盘域控制器的安全试验方法1.传感器数据融合方法（1）不同传感器数据的融合方法惯性测量单元(IMU)、摄像头和雷达等传感器能够提供多样化信息，如果再结合融合方法，数据的准确性将得到进一步提高。例如，通过扩展卡尔曼滤波(EKE)算法，再融合MU和摄像头数据，能够实现车辆位置、速度的高精度估计。汽车传感器二、底盘域控制器的安全试验方法1.传感器数据融合方法（2）数据融合对底盘控制的影响通过综合不同传感器的信息，底盘控制系统可以更准确地感知车辆状态和周围环境，从而实现更智能化的干预，例如，将摄像头和激光雷达的数据融合，车辆行驶可以在城市交通中实现精准的车道保持和避障，提升城市驾驶的安全性和流畅性。智能底盘控制二、底盘域控制器的安全试验方法2.底盘系统动态调整方法（1）底盘参数的在线调整方法基于实时数据采集和分析，底盘参数可以通过多种方法来进行动态调整，使车辆适应不同驾驶环境和路况。智能电驱动底盘平台是底盘智能化的关键技术，智能电驱动底盘平台包括中央控制器、电动助力转向(EPS)系统、车道保持系统(LKS)、自动变道辅助(LCA)系统、智能电池传感器(BS)系统等参数调整二、底盘域控制器的安全试验方法2.底盘系统动态调整方法（2）动态调整对底盘控制的优化效果通过实时监测车辆状态和环境变化，系统能够根据数据驱动的调整，实现更精准、适应性更强的底盘控制。例如:在紧急避险情况下，底盘系统可以根据实时传感器数据，快速调整制动力分配和悬挂刚度，使车辆保持稳定并避免失控，在不同路况下，动态调整能够优化车辆的悬挂性能，提供更舒适的驾驶体验。参数调整二、底盘域控制器的安全试验方法3.主动干预方法（1）底盘控制策略的主动干预方法底盘控制策略的主动干预方法是指通过智能控制系统及时对车辆行为进行干预，以提高驾驶安全性。例如，当车辆出现失控趋势时，系统可以根据传感器数据，主动调整制动力分配和转向角度，纠正车辆的方向，防止失控。在实际驾驶场景中，主动干预控制方法可以实现迅速应对，由此可见数据驱动的决策为驾驶者创造了更可靠的驾驶环境。主动干预车辆行为二、底盘域控制器的安全试验方法3.主动干预方法（2）后轮转向系统在主动干预控制中，加装后轮转向系统是有效提高驾驶安全性的关键，如图2所示。该系统通过智能控制后轮的转向角度，使车辆在高速和低速行驶时的操控更灵活。例如:在低速转弯时，适度的后轮转向可以缩小转弯半径，增加操控性;而在高速行驶时，后轮逆向转向能够提升稳定性，经过试验验证，后轮转向系统能够在不同驾驶情况下提升操控性和安全性，为主动干预控制的未来发展提供了有力支持。主动干预车辆行为三、底盘域控制器控制策略1.底盘电控系统集成控制策略（1）分散式控制分散式控制是汽车底盘电控系统集成控制中的主要方式之一，可以向汽车底盘电控系统的不同控制单元与模块实施分散控制，这种控制方式主要是将汽车底盘电控系统划分成多个子系统，划分好每个子系统的功能与运行职责，通常可以分为悬挂系统控制功能、抓地力控制功能与制动系统控制功能等。分散式控制举例三、底盘域控制器控制策略1.底盘电控系统集成控制策略（2）集中式控制集中式控制是汽车底盘电控系统集成控制策略之一，其将底盘各子系统通过总线连接到中央控制器，由中央控制器统一协调与控制。中央控制器具备集成多个算法的功能，能处理各子系统传感器数据，制定相应的集成控制策略，并将指令发送给各子系统。集中式控制举例三、底盘域控制器控制策略1.底盘电控系统集成控制策略（3）分层式控制分层式控制是汽车底盘电控系统集成控制中的常用控制策略，其将控制功能分为多个层级进行逐层控制，主要分为4个层次结构。分层式控制三、底盘域控制器控制策略1.底盘电控系统集成控制策略（4）优化设计控制器控制器在汽车底盘电控系统中扮演关键角色，对提升汽车性能、确保运行可靠性和安全性具有重要作用。控制器对底盘电控系统主要承担监测和控制各组件协同工作的职责。优化设计控制器三、底盘域控制器控制策略1.底盘电控系统集成控制策略（5）提升算法稳定性汽车底盘电控系统集成控制中，选择与优化设计合适的控制算法是提高车辆稳定性的关键，同时也有利于底盘电控系统集成控制效率的提升。优化设计控制器三、底盘域控制器控制策略1.底盘电控系统集成控制策略（5）提升算法稳定性一是优化控制算法。在选择与优化设计控制算法时，应选择与设计对参数变化不敏感、适应不同工况变化的算法。优化设计控制器三、底盘域控制器控制策略1.底盘电控系统集成控制策略（5）提升算法稳定性二是结合电控系统特点优化设计算法。在电控系统模型与控制理论支持下，应全面了解汽车底盘电控系统的特点、功能需求、应用目标与约束条件，通过建立数学模型方式动态分析汽车底盘电控系统集成控制流程，以此选择合适的算法来提高稳定性。优化设计控制器三、底盘域控制器控制策略1.底盘电控系统集成控制策略（5）提升算法稳定性三是综合考虑算法的实时性与可行性。由于集成控制策略应用在实时环境中需要对车辆状态快速响应。优化设计控制器三、底盘域控制器控制策略2.底盘控制案例分析采埃孚是传统老牌底盘件供应商，在底盘相关系统专业领域具有广泛和深厚的技术积累，并且在底盘系统相关产品中有全面覆盖，如前轮转向系统、制动系统、悬架系统等。采埃孚研发出自己的车辆底盘电控系统集成控制协调器，能够在车辆移动出行中起到承上启下的作用。采埃孚底盘PART04课堂小测Classroomquiz一、判断题1.目前提高汽车安全的技术总的来说可以分为两大类:被动安全和主动安全，主动安全与被动安全均为当前汽车安全研究的重点。（

）2.根据控制系统的作用方式不同，可将汽车底盘主动安全系统大体分为纵向控制、侧向控制和垂向控制三大类。（

）3.侧向控制主要通过转向的方式来实现，包括四轮转向系统(4WS)、可变传动比系统(VGS)、主动前轮转向系统(AFS)、主动后轮转向系统(ARS)、线控转向系统(SBW)等。（

）4.分散式控制策略可以显著提高汽车底盘电控系统的可靠性与容错性，有利于电控系统的扩展与升级。（）××√√二、选择题1.

VCU作为整车网络的核心节点，通过以下哪种通信方式与车辆各子系统进行实时数据交互？（）ABSB.TCSC.ESC

D.ATD2.纵向控制主要通过一下哪些方式来实现？（

）制动和驱动B.方向盘控制C.轮胎气压调节D.空气悬挂系统BA二、选择题3.高层控制层在分层式控制中的主要职责是（）A