[发明专利]电动汽车的双拓扑网络化控制系统及其调度方法

说明书

本发明属于电动汽车控制技术及系统领域，具体为电动汽车的双拓扑网络化控制系统及其调度方法；包括多个车辆传感器节点、多个电机执行器节点、车辆控制器和星型网络拓扑和总线型网络拓扑；车辆传感器节点与车辆控制器之间既通过星型网络拓扑相连又通过总线型网络拓扑相连，车辆控制器与车辆执行器节点之间既通过星型网络拓扑相连又通过总线型网络拓扑相连。控制系统及控制单元中的调度器模块采用基于基本周期管理的主动调度方法，兼有容错功能。本发明可有效解决车载网络诱导的信号延时、信号不同步及网络故障问题，提高车辆网络化控制性能与容错能力，为确保电动汽车网络化控制的实时性、同步性及可靠性提供技术支持。

技术领域

本发明属于电动汽车控制技术及系统领域，具体为电动汽车的双拓扑网络化控制系统及其调度方法。

背景技术

借助于智能传感器、智能执行器、车载网络及线控技术的快速发展，电动汽车的性能获得了很大提升。当前追求高性能化、智能化和网络化已成为电动汽车技术发展的主流趋势。然而，另一方面，大量传感器、执行器、车载网络及线控技术的应用，已使电动汽车成为一种典型的多输入、多输出网络化控制系统。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传输延时、信号传输不同步以及车载网络故障等安全隐患。这些安全隐患将直接影响车辆控制的实时性、同步性与可靠性，成为电动汽车技术发展的新挑战。目前，现有的车载网络研究大多聚焦于解决网络延时或者冗余容错等单个问题，并未综合考虑网络诱导的实时性、同步性与可靠性问题，具有一定的局限性，无法满足电动汽车控制的实际应用需求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术不足，提出一种电动汽车的双拓扑网络化控制系统及其调度方法，可以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，提高车辆控制的实时性、同步性和可靠性，为确保电动汽车控制的实际综合性能提供技术支持。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：电动汽车的双拓扑网络化控制系统，采用星型网络拓扑和总线型网络拓扑相集成的双拓扑网络化控制结构方案，包括多个车辆传感器节点、多个电机执行器节点、车辆控制器和两种拓扑车载网络；所述的两种拓扑车载网络包括星型网络拓扑和总线型网络拓扑；所述车辆传感器节点与车辆控制器之间既通过星型网络拓扑相连又通过总线型网络拓扑相连，车辆控制器与电机执行器节点之间既通过星型网络拓扑相连又通过总线型网络拓扑相连，从而形成双拓扑网络化控制系统。

所述车辆控制器包括接收模块、控制器模块、调度器模块和发送模块。其中，接收模块通过两种拓扑车载网络与车辆传感器节点连接，构成闭环控制回路的反馈通道，接收模块还与控制器模块连接；调度器模块与控制器模块连接，调度器模块还与发送模块连接；控制器模块与发送模块连接；发送模块通过两种拓扑车载网络与电机执行器节点连接，构成闭环控制回路的前向通道。所述调度器模块根据网络性能需求及网络故障情况产生相应的调度命令，并实现数据信号在适当的通道上传输，以保证控制系统的实时、可靠通讯。

进一步地，所述的调度模块采用基于基本周期的柔性实时调度方法，实现数据传输的调度管理，具体是指：所述调度模块的调度策略采用多个基本周期实现，基本周期由车辆控制器通过发送参考帧或控制帧启动，在每个基本周期内分别完成采样信号与控制信号的传输。所述基本周期的设计应满足以下调度不等式：

T_base-cycle＞∑[max(T_message)]

其中，T_base-cycle为基本周期时间长度，T_message表示指基本周期内的信息传输时间，∑[]表示指求和运算，max()表示求取最大值运算。