[发明专利]一种混合动力车辆的分布式控制系统的任务分配方法

说明书

技术领域

本发明涉及汽车控制技术领域，特别涉及一种混合动力车辆的分布式控制系统的任务分配方法。

背景技术

目前，国内外混合动力车辆的控制系统普遍采用的控制方法为：混合动力整车控制器（HCU）作为高级管理层，从总线上获得外部输入和车辆状态信息，再通过总线向发动机、电机、电池、变速器和制动控制器等发送相关控制参数。此时，发动机、电机、电池、变速器、制动控制器等均只作为混合动力系统的执行器，接收来自混合动力整车控制器（HCU）的指令并进行相应的操作。目前这种控制系统架构虽然采用了总线结构，但实质上与传统的集成式控制并无很大差异。

具体地说，虽然这种控制架构也采用了目前普遍应用的总线结构，但并没有从数学模型的角度去整体考虑总线的负载率和所有硬件的资源利用率，而是主观的集整车能量管理、模式切换搭接过程、换挡决策等所有控制任务施加于混合动力整车控制器这一个控制器。这样，繁琐的控制任务的过于集中对混合动力整车控制器的要求非常高，要实现更加复杂的算法非常困难，而且这样控制的实时性不好，导致ECU内部任务间调度延时、网络通信延时、系统级信号端到端延时等现象大量发生，还容易出现“单点失效”等毁灭性错误。另外，过于集中的控制方法不利于子模块的研究与开发。因此，迫切需要对混合动力车辆现有的控制系统和方法进行革新。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种混合动力车辆的分布式控制系统的任务分配方法，以更加合理的使用整个控制系统的硬件资源，降低总线负载率，提高系统的可靠性与实时性。

根据本发明的一个方面，提供一种混合动力车辆的分布式控制系统的任务分配方法，所述分布式控制系统包括多个控制单元和总线，所述多个控制单元由所述总线相连，每个所述控制单元上可以运行所述分布式控制系统的任务中的一个或多个，其中，所述任务分配方法包括如下步骤：步骤一，建立所述任务与所述多个控制单元之间映射关系的数学模型，并运用图论方法，建立所述任务的有向无环图；步骤二，确定所述任务的特征参数；以及步骤三，基于所确定的所述特征参数，以所述总线上的数据传输量最小为目标，在满足多种约束条件的情况下对所述任务的所述有向无环图进行最小分割问题求解，从而将所述任务分配到所述多个控制单元中。

优选地，所述多个控制单元包括：混合动力整车控制器HCU、发动机管理系统EMS、电机控制器MCU、电池管理系统BMS和机械式自动变速器控制器TCU。

优选地，所述数学模型包括所述分布式控制系统的系统硬件结构模型和系统软件结构模型，其中，所述系统硬件结构模型包括控制器集合信息和总线信息，所述控制器集合信息包括控制器的存储空间信息，其中，所述系统软件结构模型包括所述任务与事务的映射关系。

优选地，所述特征参数包括每个所述任务的触发周期、任务的最多指令条数、任务的存储器消耗和任务间的数据通讯量。

优选地，将所有所述任务的软件代码导入采用基于PC机的VectorCAST软件，从而确定每个所述任务的所述特征参数。

优选地，所述约束条件包括指派限制约束、响应时间约束、资源约束和处理器使用率约束。

优选地，使用遗传算法、动态规划化法或庞特里亚金最大值法来对所述任务的所述有向无环图进行最小分割问题求解。

优选地，所述总线是CAN总线或FlexRay总线。

根据本发明的另一个方面，提供一种混合动力车辆的分布式控制系统，其执行上述任务分配方法。

根据本发明的另一个方面，提供一种包括上述分布式控制系统的混合动力车辆。

从上述方案中可以看出，本发明在分布式硬件结构的基础上用图论方法建立分布式控制系统的数学模型，以总线上的数据量最少为目标，以满足多种约束条件的任务指派策略，能够合理的利用已有的硬件资源降低总线负载率，有效提高混合动力车辆的分布式控制系统的可靠性与实时性。

附图说明

下面将通过参照附图详细描述本发明的优选实施例，使本领域的普通技术人员更清楚本发明的上述及其它特征和优点，附图中：

图1是具体实施方式中混合动力车辆的控制系统硬件结构图；

图2是具体实施方式中混合动力车辆的分布式控制系统的系统硬件结构模型示意图；

图3是具体实施方式中混合动力车辆的分布式控制系统的系统软件结构模型示意图；

图4是一个有向无环图的示例；

图5示出了具体实施方式中混合动力车辆的分布式控制系统的一个有向无环图；