[发明专利]多轴分布式驱动电动车辆的网络化控制系统及调度方法

说明书

本发明公开了一种多轴分布式驱动电动车辆的网络化控制系统及调度方法,系统包括车辆控制器、多个驱动电机控制器、多个传感器节点及CAN总线；车辆控制器的接收模块的输入端通过CAN协议网络与车辆的各个传感器节点连接，输出端与控制器模块连接；控制器模块的输入端同时又与时钟驱动模块和调度策略模块相连，输出端与发送模块连接；调度器模块的输入端同时与时钟驱动模块和调度策略模块相连，输出端与发送模块连接；发送模块通过CAN协议网络与车辆的各驱动电机控制器、传感器节点连接。本发明可提高多车轮协同驱动控制的实时性、同步性及确保时序正确，为确保多轴分布式驱动车辆的动力性及安全性提供技术支持。

技术领域

本发明涉及多轴分布式驱动电动车辆的控制技术及系统，具体为多轴分布式驱动电动车辆的网络化控制系统及调度方法。

背景技术

多轴分布式驱动电动车辆是指具有2个以上驱动轴且各驱动车轮由电机分别独立驱动的新构型车辆。由于电机具有较快的力矩响应能力和较高的力矩控制精度，多轴分布式驱动电动车辆具有各驱动车轮转矩灵活可控的优势，从而在车辆动力性能提升、底盘控制及节能方面拥有了很大潜力。当前多轴分布式驱动电动车辆的优势及开发已经引起了人们的重视，尤其在重型工程机械、大型公交车辆及特种机动车辆领域具有很大需求；对于采用了多轴分布式驱动的电动车辆，通过合理分配轴间及左右侧电机的力矩输出，可以实现车辆动力性能及驱动效率的优化、同时又可以实现车轮主动防滑、增强车辆的操纵性和稳定性，从而提高车辆的综合性能及性价比，已成为新的研究热点。

然而，另一方面，多轴分布式驱动电动车辆要实现车轮力矩的合理分配，工程实现中相比传统汽车，需要采集大量的车辆及车轮信息，比如车速、加减速/转向指令、轮速等，并通过合理的控制和分配策略计算产生车轮力矩命令，再将车轮力矩命令分发到各驱动电机实施动力及运动控制。各电子部件之间的合理通信及控制功能的有效集成成为新的技术挑战。为了处理各电子单元之间大量状态/命令信息的实时交换、实现电子控制功能的有效集成，CAN协议车载总线(简称CAN总线)通常被用作通信手段。CAN总线的使用一方面为通信及集成提供了便捷的数据交互能力，但同时又不可避免地引入新的问题，诸如信息传输的随机延时大、信息传输的同步性差及信息传输时序错乱等问题。这些问题不可避免地会降低多轴分布式驱动车辆力矩分配的控制性能，影响车辆的动力性及安全性。目前，现有的分布式驱动车辆CAN总线研究成果大多聚焦于解决CAN协议网络诱导延时与带宽利用率问题，无法满足多轴分布式驱动电动车辆的实际应用需求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种多轴分布式驱动电动车辆的网络化控制系统及调度方法，有效解决CAN总线诱导的信息传输随机延时大、同步差及时序错乱问题，提高多车轮协同驱动控制的实时性、同步性及确保时序正确，为确保多轴分布式驱动车辆的动力性及安全性提供技术支持。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：多轴分布式驱动电动车辆的网络化控制系统，包括车辆控制器、多个驱动电机控制器、多个传感器节点(或含在MCU、ABS、EPS及BMS中)及CAN总线；所述车辆控制器包括接收模块、控制器模块、调度器模块、时钟驱动模块、调度策略模块和发送模块；

所述接收模块的输入端通过CAN协议网络与车辆的各个传感器节点连接，并接收驾驶员指令，接收模块的输出端与控制器模块连接；所述控制器模块的输入端同时又与时钟驱动模块和调度策略模块相连，接受时钟驱动模块和调度策略模块的共同管理，控制器模块的输出端与发送模块连接；所述调度器模块的输入端同时与时钟驱动模块和调度策略模块相连，接受时钟驱动模块和调度策略模块的共同管理，调度器模块的输出端与发送模块连接；发送模块通过CAN协议网络与车辆的各驱动电机控制器、传感器节点连接。

进一步地，所述时钟驱动模块通过产生周期性触发信号的方式对控制器模块与调度器模块进行管理。所述调度策略模块使用柔性实时调度方法实现对控制器模块与调度器模块的柔性实时通信管理。

所述的多轴分布式驱动电动汽车的网络化控制系统的调度方法，包括以下步骤：