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原文传递电动汽车的可信赖网控底盘系统及控制方法

专利名称：	电动汽车的可信赖网控底盘系统及控制方法
摘要：	本发明属于电动汽车底盘控制技术及系统领域，具体为电动汽车的可信赖网控底盘系统及控制方法；采用主辅式冗余三总线网络拓扑和分层式管理功能架构，包括驱动子系统、转向子系统、制动子系统和整车控制单元，分层式架构包括状态判断层、模式管理层、策略管理层；整车控制单元内的状态管理模块根据总线网络状态分为正常状态和辅助状态，模式管理模块实现不同控制策略的管理，策略管理模块采用控制器和调度器相结合，控制器模块用于控制命令的计算，调度器模块用于调度命令的处理，实现控制策略与调度策略的协同式管理。本发明解决了电动汽车网控底盘系统信号传输延时、不同步及网络故障问题，改善车辆底盘控制实时性与容错能力。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	北京理工大学
发明人：	曹万科;何洪文;刘继志
专利状态：	有效
申请日期：	2019-02-22T00:00:00+0800
发布日期：	2019-06-07T00:00:00+0800
申请号：	CN201910133021.3
公开号：	CN109849686A
代理机构：	成都方圆聿联专利代理事务所(普通合伙)
代理人：	李鹏
分类号：	B60L15/20(2006.01);B;B60;B60L;B60L15
申请人地址：	100081 北京市海淀区中关村南大街5号
主权项：	1.电动汽车的可信赖网控底盘系统，其特征在于：系统采用主辅式冗余三总线网络拓扑，包括总线1、总线2和总线3；还包括整车控制单元、驱动子系统、转向子系统和制动子系统；所述的总线1作为主总线，用于互连整车控制单元、驱动子系统的传感器节点和执行器节点、转向子系统的传感器节点和执行器节点、制动子系统的传感器节点和执行器节点；所述的总线2和总线3作为辅总线，其中总线2仅用于互连整车控制单元、制动子系统的传感器节点和执行器节点；总线3则用于互连整车控制单元、驱动子系统的传感器节点和执行器节点、转向子系统的传感器节点和执行器节点。 2.根据权利要求1所述的电动汽车的可信赖网控底盘系统，其特征在于：所述的整车控制单元采用分层式管理功能架构，所述的分层式架构包括状态判断层、模式管理层、策略管理层；所述的整车控制单元包括接收模块、状态管理模块、模式管理模块、策略管理模块和发送模块；所述的状态管理模块根据总线网络状态分为正常状态和辅助状态，所述的模式管理模块实现不同控制策略的管理，所述的策略管理模块采用控制器和调度器相结合，其中控制器模块用于控制命令的计算，调度器模块用于调度命令的处理，实现控制策略与调度策略的协同式管理。 3.根据权利要求2所述的电动汽车的可信赖网控底盘系统的控制方法，其特征在于：包括以下过程：在正常状态下，驱动子系统、制动子系统、转向子系统与整车控制单元通过总线1互连集成，由模式管理模块实现不同控制策略的管理，其中策略管理模块包含高效驱动、制动能量回收、驱动与转向协同、驱动制动与转向协同四种控制策略，每种策略下的控制器与调度器模块设计如下： (1)在高效驱动策略下，所述的控制器模块采用磁场定向矢量控制策略，并基于采集到的车轮转速对驱动力矩进行调节；所述的调度器模块的调度策略为：由2种基本周期实现，在第一个基本周期内，完成发送参考帧和各轮速传感器采集的车速信号，在第二个基本周期内，完成发送各车轮驱动力矩控制命令和参考帧；各基本周期由整车控制单元发送参考帧或控制帧启动或结束，以实现采样信号和控制行为的同步；所述的基本周期设计，为保证实时性，应满足以下调度不等式： ∑[max(tmessage)]＜Tbase-cycle＜τmax (2)在制动能量回收策略下，所述的控制器模块采用在最大程度提高能量回馈的同时，确保电制动与机械制动协调控制的策略，以保证汽车制动力的要求，并基于采集到的车轮转速对驱动力矩和制动力进行调节；所述的调度器模块的调度策略为：由2种基本周期实现，在第一个基本周期内，完成发送参考帧和各轮速传感器采集的车速信号，在第二个基本周期内，完成发送各车轮驱动力矩控制命令、各车轮制动力控制命令和参考帧；各基本周期由整车控制单元发送参考帧或控制帧启动或结束，以实现采样信号和控制行为的同步；所述的基本周期设计，为保证实时性，应满足以下调度不等式： (3)在驱动与转向协同策略下，所述的控制器模块基于Ackermann转向模型，采用直接横摆力矩控制与主动转向相结合的控制策略，并基于采集到的车轮转速和车轮转角对驱动力矩和车轮转角进行调节；所述调度器模块的调度策略为：由2种基本周期实现，在第一个基本周期内，完成发送参考帧、各车轮转速和车轮转角采样信号，在第二个基本周期内，完成发送各车轮驱动力矩控制命令、各车轮转角控制命令和参考帧；各基本周期由整车控制单元发送参考帧或控制帧启动或结束，以实现采样信号和控制行为的同步；所述的基本周期设计，为保证实时性，应满足以下调度不等式： (4)在驱动制动与转向协同策略下，所述的控制器模块采用驱动子系统、转向子系统与制动子系统协同控制策略，提高制动效能和转向稳定性，并基于采集到的车轮转速和转角，对驱动力矩、制动力矩和车轮转角进行调节，所述调度器模块的调度策略或者为：由2种基本周期实现，在第一个基本周期内，完成发送参考帧、各车轮转速和车轮转角采样信号，在第二个基本周期内，完成发送各车轮驱动力矩控制命令、各车轮转角控制命令、各车轮制动力控制命令和参考帧；各基本周期由整车控制单元发送参考帧或控制帧启动或结束，以实现采样信号和控制行为的同步；所述的基本周期设计，为保证实时性，应满足以下调度不等式：其中，Tbase-cycle为基本周期时间长度，表示基本周期内驱动子系统信息传输的时间，表示基本周期内制动子系统信息传输的时间，表示基本周期内转向子系统信息传输时间，tmessage表示指基本周期内调度命令、车轮转速信息、车轮转角信息、车轮驱动力矩控制命令、车轮制动力控制命令、车轮转角控制命令的信息传输时间，τmax表示系统通道最大允许延时，∑[]表示指求和运算，max()表示求取最大值运算；s.t.表示受约束于,tmessage-schedule表示调度命令信号传输时间，tmessage-sensor表示车轮转速传感器和车轮转角传感器采样信号传输时间，tmessage-control表示车轮驱动力矩控制命令、各车轮制动力控制命令和车轮转角控制命令信号传输时间，n表示传感器节点个数，m表示执行器节点个数。 4.根据权利要求2或3所述的电动汽车的可信赖网控底盘系统的控制方法，其特征在于：在辅助状态下，制动子系统与整车控制单元通过总线2互连，驱动子系统、转向子系统与整车控制单元通过总线3互连，模式管理模块实现不同控制策略的管理，策略管理模块包含基本制动、基本驱动、基本转向三种控制策略；每种策略下的控制器与调度器模块设计如下： (1)在基本制动策略下，所述的控制器模块采用满足基本制动力要求的控制策略，并基于采集到的车轮转速对各车轮制动力进行调节；所述的调度器模块的调度策略为：由2种基本周期实现，在第一个基本周期内，完成发送参考帧和各轮速传感器采集的车速信号，在第二个基本周期内，完成发送各车轮制动力控制命令和参考帧；各基本周期由整车控制单元发送参考帧或控制帧启动或结束，以实现采样信号和控制行为的同步；所述的基本周期设计，为保证实时性，应满足以下调度不等式： (2)在基本驱动策略下，所述的控制器模块采用满足车辆纵向力要求的控制策略，并基于采集到的车轮转速对驱动力矩进行调节；所述的调度器模块的调度策略为：由2种基本周期实现，在第一个基本周期内，完成发送参考帧和各轮速传感器采集的车速信号，在第二个基本周期内，完成发送各车轮驱动力矩控制命令和参考帧；各基本周期由整车控制单元发送参考帧或控制帧启动或结束，以实现采样信号和控制行为的同步；所述的基本周期设计，为保证实时性，应满足以下调度不等式： ∑[max(tmessage)]＜Tbase-cycle＜τmax (3)在基本转向策略下，所述的控制器模块采用满足横摆力矩和转向角要求的控制策略，并基于采集到的车轮转角信号对车轮转角进行调节；所述调度器模块的调度策略为：由2种基本周期实现，在第一个基本周期内，完成发送参考帧和各车轮转角传感器采集的车轮转角信号，在第二个基本周期内，完成发送各车轮转角控制命令和参考帧；各基本周期由整车控制单元发送参考帧或控制帧启动或结束，以实现采样信号和控制行为的同步；所述的基本周期设计，为保证实时性，应满足以下调度不等式：其中，Tbase-cycle为基本周期时间长度，表示基本周期内驱动子系统信息传输的时间，表示基本周期内制动子系统信息传输的时间，表示基本周期内转向子系统信息传输时间，tmessage表示指基本周期内调度命令、车轮转速信息、车轮转角信息、车轮驱动力矩控制命令、车轮制动力控制命令、车轮转角控制命令的信息传输时间，τmax表示系统通道最大允许延时，∑[]表示指求和运算，max()表示求取最大值运算；s.t.表示受约束于,tmessage-schedule表示调度命令信号传输时间，tmessage-sensor表示车轮转速传感器和车轮转角传感器采样信号传输时间，tmessage-control表示车轮驱动力矩控制命令、各车轮制动力控制命令和车轮转角控制命令信号传输时间，n表示传感器节点个数，m表示执行器节点个数。
所属类别：	发明专利