车身控制器、转向系统及车辆的制作方法

本发明涉及车辆转向控制，具体涉及一种车身控制器、转向系统及车辆。

背景技术：

1、在传统车辆类型的转向系统中，根据安装位置与实用场景，转向助力系统主要分为管柱式电动助力转向系统(column-electric power streering，c-eps)、齿条助力型(rack-electric power streering，r-eps)、双小齿轮式电动助力转向器(doublepinion-electric power streering，dp-eps)等，电动助力转向系统的设计往往会将控制电路部分与转向电机紧密结合，例如，c-eps的驱动电路与转向电机、传感器等强耦合，集中在一个封闭壳体中。

2、受限于c-eps的安装特点与位置，导致转向电机的选择较为局限，转向电机只能在一定功率范围内选取，提供的助力有限，并且会提高对转向电机控制部分电路的要求，需要在较小的空间中完成转向电机电路布局。

技术实现思路

1、本发明的目的之一在于提供一种车身控制器，以解决现有受限于c-eps的安装特点与位置导致转向电机的选择较为局限的问题；本发明的目的之二在于提供一种转向系统；本发明的目的之三在于提供一种车辆。

2、为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

3、第一方面，本发明提供的一种车身控制器，用于驱动转向电机，其包括主控制单元、主驱动单元、冗余控制单元与冗余驱动单元；其中，所述主控制单元分别与所述主驱动单元以及所述冗余控制单元连接，所述主驱动单元与所述转向电机连接，所述主控制单元用于根据采集的转角信号、扭矩信号、车辆状态信号、力矩信号与轮速信号控制所述主驱动单元驱动所述转向电机进行转向控制；所述冗余控制单元分别与所述冗余控制单元以及所述主控制单元连接，所述冗余控制单元与所述转向电机连接，所述冗余控制单元用于根据采集的转角信号、扭矩信号、车辆状态信号、力矩信号与轮速信号控制所述冗余驱动单元驱动所述转向电机进行转向控制。

4、在上述技术方案中，本发明采用车身控制器对转向电机进行转向控制，这样可以将传统转向控制系统中转向电机的驱动及控制部分集成到车身控制器中，实现了转向电机与其驱动及控制电路的解耦，使得转向电机的布置位置具有更多的选择，可以提供更大的助力，同时也降低了对转向电机驱动控制电路部分的布局要求。另外，本发明采用双控制单元冗余架构来驱动采用双绕组的转向电机，当所述主控制单元或所述冗余控制单元中的一个部分出现问题时，依然可以提供一半助力，可以为转向控制提供可靠的助力并提高了安全性。

5、进一步地，所述主控制单元与所述冗余控制单元之间采用can总线以及spi总线通信。

6、在上述技术方案中，所述主控制单元与所述冗余控制单元的采集的传感器数据与工作状态、执行状态等采用can通信协议与spi通信协议进行传输及有效性判断，当其中一种通信方式出现异常后，另一种通信方式可以及时接收信息并按照预设的策略执行相应的切断指令或执行动作，从而可以当其中一种通信方式出现异常后对整体系统产生影响。

7、进一步地，所述主驱动单元与所述转向电机之间采用线束连接；所述冗余驱动单元与所述转向电机之间采用线束连接。

8、在上述技术方案中，因c-eps部分分布在方向盘下部，即座舱内，车身控制器也位于座舱内，通过将c-eps的电控之部分与转向电机解耦，集成于车身控制器，采用线束对转向电机进行驱动，可以使转向电机的布置位置选择更多，以实现更大转向助力的提升。

9、进一步地，所述车身控制器还包括第一供电单元、降压电路与升压电路；其中，所述第一供电单元分别与所述降压电路以及所述升压电路连接，用于提供第一电源电压；所述降压电路分别与所述主控制单元以及所述冗余控制单元连接，用于将所述第一电源电压降压至第一供电电压为所述主控制单元以及所述冗余控制单元供电；所述升压电路分别与所述主驱动单元以及所述冗余驱动单元连接，用于将所述第一电源电压升压至第二供电电压为所述主驱动单元以及所述冗余驱动单元供电。

10、在上述技术方案中，所述主控制单元与所述冗余控制单元采用第一供电电压作为供电系统，所述主驱动单元与所述冗余驱动单元则采用第二供电电压作为供电系统。所述降压电路可以将所述第一电源电压(12v)降压至所述主控制单元与所述冗余控制单元所需要的第一供电电压，以为所述主控制单元与所述冗余控制单元的采样、控制及通信电路供电。所述升压电路则可以将所述第一电源电压升压至第二供电电压(48v)以为所述主驱动单元以及所述冗余驱动单元供电。可见，车身控制器可以提供两种供电电压，以分别为所述主控制单元、所述冗余控制单元以及所述主驱动单元、所述冗余驱动单元供电。

11、进一步地，还包括第二供电单元，所述第二供电单元分别与所述主驱动单元以及所述冗余驱动单元连接，用于提供第二电源电压以为所述主驱动单元以及所述冗余驱动单元提供第二供电电压。

12、在上述技术方案中，所述第二供电单元可以提供第二电源电压(48v)，并可以将所述第二电源电压作为所述主驱动单元及所述冗余驱动单元的供电电压。所述第二供电电压相较于所述第一供电电压有所提升，可以有效降低驱动电流，在减小线径的同时降低对外部的干扰。

13、进一步地，所述主控制单元与所述冗余控制单元为微控制单元。

14、进一步地，所述主控制单元与所述冗余控制单元分区域对车辆的传感器以及负载进行控制。

15、在上述技术方案中，增设了冗余控制单元，使得车身控制器的可用io数量增多，可以避免因车身控制器大量采集外部信号导致外部io口数量不够的问题。并且，因io口数量增多，所述主控制单元与所述冗余控制单元分别控制车辆两个部分区域位置的传感器及执行器，可以进一步提升安全性能。

16、第二方面，本发明提供了一种转向控制系统，其包括方向盘、管柱、转向电机、离合器、减速机构、齿条、横杆、转矩传感器、力矩传感器、轮速传感器以及如上述所述的车身控制器；其中，所述管柱与所述方向盘连接；所述横杆与所述管柱连接；所述齿条与所述横杆连接；所述减速机构设置在所述管柱上，并与所述离合器连接；所述转向电机与所述离合器连接；所述车身控制器分别与所述转向电机、所述转矩传感器、所述力矩传感器以及所述轮速传感器连接。

17、在上述技术方案中，本发明采用车身控制器对转向电机进行转向控制，这样可以将传统转向控制系统中转向电机的驱动及控制部分集成到车身控制器中，实现了转向电机与其驱动及控制电路的解耦，使得转向电机的布置位置具有更多的选择，可以提供更大的助力，同时也降低了对转向电机驱动控制电路部分的布局要求。

18、进一步地，所述转向电机为双绕组电机。

19、第三方面，本发明提供了一种车辆，其包括如上述所述的转向控制系统。

20、本发明的有益效果：

21、(1)采用车身控制器对转向电机进行转向控制，这样可以将传统转向控制系统中转向电机的驱动及控制部分集成到车身控制器中，实现了转向电机与其驱动及控制电路的解耦，使得转向电机的布置位置具有更多的选择，可以提供更大的助力，同时也降低了对转向电机驱动控制电路部分的布局要求；

22、(2)采用双控制单元冗余架构来驱动采用双绕组的转向电机，当所述主控制单元或所述冗余控制单元中的一个部分出现问题时，依然可以提供一半助力，可以为转向控制提供可靠的助力并提高了安全性；

23、(3)车身控制器可以适用于传统车辆适用的12v供电系统，也可以适用于48v供电系统。