[发明专利]电动汽车的可信赖网控动力平台系统及其控制方法

说明书

本发明属于电动汽车能源与动力控制技术及系统领域，具体为电动汽车的可信赖网控动力平台系统及控制方法，采用共享式冗余三总线拓扑车载网络和分级式管理功能架构，包含动力平台控制器VCU、制动子系统、动力电池子系统、电机驱动子系统、车载充电机子系统，各子系统之间通过共享式冗余三总线拓扑车载网络互连；动力平台控制器VCU采用分级式管理功能结构，包括接收模块、状态判断模块、模式选择模块、策略管理模块和发送模块，各模块间通过递进级联方式实现信息交流与协作；状态判断模块根据总线网络状态分为正常状态和辅助状态。本发明解决网控式车辆能源与动力系统控制信号传输延时、不同步及网络故障问题。

技术领域

本发明属于电动汽车能源与动力控制技术及系统领域，具体为电动汽车的可信赖网控动力平台系统及其控制方法。

背景技术

随着能源危机和环境问题的压力增加，全球工业都以“节能”和“环保”作为发展的主题，节约能源和保护环境日益成为各国工业发展的共识。在汽车工业，由于具有缓解能源危机和降低温室效应的优势，电动汽车发展迅猛。然而，续驶里程短和充电问题仍是电动汽车大规模推广的技术障碍，开发高效驱动电机、充电机以及制动能量回收系统是解决上述问题的重要技术手段。然而，各高效子系统的简单叠加对于提高电动汽车总体经济性效果有限，实现动力平台系统集成控制成为技术发展趋势。

现有动力平台系统集成技术通常采用多ECU分层式集散管理模式，通过上层协调控制器将控制任务分配到下层各子系统控制器，以实现各子系统之间的彼此合作，来实现控制目标。这种集成控制模式可以实现子系统级功能协调，但不能实现传感器级、执行器级任务协调，不能避免传感器级与执行器级任务间的干涉与冲突，限制了能量效率及车辆性能的提高。另一方面，大量传感器、执行器、线控技术及车载网络的应用，使电动汽车动力平台系统成为一种典型的多输入、多输出的网络化控制系统。多传感器、车辆控制器与多执行器之间通过车载网络交换数据，形成基于车载网络控制回路。车载网络的使用将不可避免地引入信号延时、信号传输不同步以及车载网络故障等安全隐患。

现有方法偏重于电动汽车动力平台系统能量管理策略的设计，均具有一定局限性，无法满足电动汽车实际应用需求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术不足，提出一种电动汽车可信赖网控动力平台系统及控制方法，可以实现传感器级与执行器级任务协调并有效解决网络诱导的信号传输延时、信号不同步及车载网络容错问题，提高车辆能源与动力系统控制的实时性、同步性和可靠性，为增强整车系统网络化集成与控制能力提供技术支持。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

系统采用共享式冗余三总线拓扑车载网络，包括总线1、总线2和总线3；还包括动力平台控制器VCU、制动子系统中的传感器节点和执行器节点、动力电池子系统中的传感器节点和执行器节点、电机驱动子系统的传感器节点和执行器节点、车载充电机子系统的传感器节点和执行器节点；所述的总线1用于互连动力平台控制器VCU、制动子系统的传感器节点和执行器节点、动力电池子系统的传感器节点和执行器节点与电机驱动子系统的传感器节点和执行器节点；总线2用于互连动力平台控制器VCU、动力电池子系统的传感器节点和执行器节点与车载充电机子系统的传感器节点和执行器节点；总线3用于互连动力平台系统的所有传感器节点、执行器节点及控制器节点。

所述动力平台控制器VCU采用分级式管理功能结构，即包括接收模块、状态判断模块、模式选择模块、策略管理模块和发送模块，各模块间通过递进级联方式实现信息交流与协作。具体来说，状态判断模块根据总线网络状态分为正常状态和辅助状态，模式选择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的模式，其中控制器模块用于控制算法的实现；调度器模块用于系统信号的调度处理，实现控制与调度的协同式管理。