分布式电驱动系统的控制架构的制作方法

1.本发明涉及航空和地面动力控制技术，尤其涉及了分布式电驱动系统的控制架构。

背景技术：

2.分布式电驱动系统可广泛用于各种应用，如飞机、汽车、船舶、轨道车辆等。为了提高运输系统的安全性和可靠性，分布式电驱动系统应包含内在的冗余性设计，例如，多个电动机与多个作为冗余电源的电池相连来驱动一个作为输出终端的转轴。
3.目前的现有技术中，飞行控制器或车辆控制器等车辆级控制器是以一个集中式控制器来处理车辆控制和动力系统管理，无论该系统是集中式还是分布式。例如，目前的飞行控制器处理飞机姿态控制和飞行路径规划，同时管理电驱动系统，计算优化驱动指令，向驱动电机发送，从而满足姿态控制和路径规划的目标；集中式飞行控制器通过can等机载网络从物理上分布在各处的子系统的控制器(如电池管理控制器和电机控制器)收集信息；飞行控制器处理信息并向子系统控制器发送命令。因为集中控制架构不能充分利用分布式动力系统引入的冗余，因此集中式控制架构比分布式控制架构的可靠性低，系统冗余差。
4.此外，随着分布式电驱动系统的复杂性日益增加，动力系统的控制复杂程度指数增长，而且随着更多高级辅助驾驶技术的引入和车辆级安全管理要求的不断提高，集中式车辆级控制器不胜负荷；为了减少车辆级控制器的工作量，简化车辆级控制器的开发和实现，需要一个专门的控制器来优化和管理分布式电驱动系统。

技术实现要素：

5.本发明针对现有技术中集中控制架构不能充分利用分布式动力系统引入的冗余，因此集中式控制架构比分布式控制架构的可靠性低，系统冗余差，提出了分布式电驱动系统的控制架构，并解决了分布式电驱动系统的控制架构不稳定和冗余的问题。
6.为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：
7.分布式电驱动系统的控制架构，车辆由一个包括多个传动轴的分布式电驱动系统dps提供动力；每个传动轴由多个电机驱动，所有的电机构成一个分布式电机系统，并由一个包括多个电池组的分布式电池系统供电；其包括第一级控制器、第二级控制器和第三级控制器；
8.第一级控制器接收车辆和环境信号，第二级控制器与第一级控制器进行通信，接收车辆命令信号，并基于车辆命令信号生成传动轴命令信号，第三级控制器与第二级控制器进行通信，接收传动轴命令信号，并根据传动轴命令信号生成电机转速命令信号；
9.第三级控制器还包括dps诊断/预测模块、dps容错管理模块、电能分配管理模块、多个内部通信通道和多个外部通信端口；
10.dps诊断/预测模块用于生成dps故障诊断/预测信息；dps容错管理模块用于生成系统状态评估信号和系统状态管理决策信号；电能分配管理模块用于生成电能分配管理决
策信号；
11.dps故障诊断/预测模块与第二级控制器进行通信，并通过所述第三级控制器的外部通信端口的通信连接将dps故障诊断/预测信息信号传输到第二级控制器；
12.dps故障诊断/预测模块与dps容错管理模块进行通信，并通过所述第三级控制器的内部通信通道，将dps故障诊断/预测信息信号发送到dps容错管理模块，dps故障诊断/预测模块通过内部通信通道，接收来自dps容错管理模块的系统状态评估信息信号，
13.dps容错管理模块与dps故障诊断/预测模块进行通信，dps容错管理模块通过内部通信通道接收来自dps故障诊断/预测模块的dps故障诊断/预测信息信号，并通过内部通信通道向dps故障诊断/预测模块发送系统状态评估信息信号，
14.dps容错管理模块与电能分配管理模块进行通信，所述dps容错管理模块通过所述第三级控制器的内部通信通道接收来自电能分配管理模块的电能分配管理决策信号，并将系统状态管理决策信号发送到电能分配管理模块，
15.电能分配管理模块与dps容错管理模块进行通信，电能分配管理模块通过第三级控制器的内部通信通道向dps容错管理模块发送电能分配管理决策信号，所述电能分配管理模块还通过内部通信通道接收来自dps容错管理模块的系统状态管理决策信号。
16.作为优选，分布式电驱动控制器还包括：第一外部通信端口、第二外部通信端口、第三外部通信端口、第四外部通信端口、第五外部通信端口、第六外部通信端口、第七外部通信端口，以及第八外部通信端口；
17.分布式电池系统包括：电池管理/诊断模块，生成电池诊断代码/测量信号；以及一套发电单元，发电单元接收来自电能分配管理模块的充电控制命令信号；
18.电机系统包括：电机控制/诊断模块，生成电机诊断代码/测量信号，以及一套电机/离合器组，从电能分配管理模块接收离合器控制命令；
19.电机控制/诊断模块与dps故障诊断/预测模块和电能分配模块进行通信，电机控制/诊断模块通过通信信道向dps故障诊断/预测模块发送电机诊断代码/测量信号，电机控制/诊断模块通过通信信道接收来自电能分配管理模块的电机转速命令信号；
20.电池管理/诊断模块与dps故障诊断/预测模块和电能分配管理模块进行通信；电池管理/诊断模块通过通信信道将电池诊断代码/测量信号发送到dps故障诊断/预测模块；
21.电池管理/诊断模块还通过通信信道接收来自电能分配管理模块的电池控制命令信号。
22.作为优选，dps故障诊断/预测模块包括子系统诊断审核模块、dps诊断模块、dps预测模块和停车维护模块；
23.子系统诊断审核模块、dps诊断模块、dps预测模块和停车维护模块相互通信，且子系统诊断审核模块通过第一外部通信端口从电池诊断代码/测量信号接收电池诊断代码信号，通过第二外部通信端口从电机诊断代码/测量信号接收电机诊断代码，子系统诊断审核模块通过通信信道向dps诊断模块、dps预测模块和停车维护模块发送已审核的诊断信息信号，设置为通过第三外部通信端口传输已审核的诊断信息信号。
24.所述dps诊断模块通过通信信道从子系统诊断审核模块接收已审核的诊断信息信号，
25.通过第一外部通信端口从电池诊断代码/测量信号接收电池测量信号，通过第二
外部通信端口从电机诊断代码/测量信号接收电机测量值，通过系统状态评估信息信号传输，接收故障缓解决策信号和容错决策信号，通过通信信道从停车维护模块接收停车检查/自激励诊断信息信号，dps诊断模块通过通信信道将dps诊断信息信号传输到dps预测模块，停车维护模块，通过第三外部通信端口传输dps d/p信息信号。
26.dps预测模块接收来自子系统诊断审核模块的已审核诊断信息信号，通过系统状态的评估信息信号传输发送的健康管理决策信号，来自dps诊断模块的dps诊断信息信号，通过系统状态评估信息信号传输发送的故障缓解决策信号、容错决策信号，和停车检查/自激发预后信息信号，dps预测模块通过通信信道将dps预测信息信号发送到停车维护模块，通过第三外部通信端口传输dps d/p信息信号。
27.作为优选，停车维护模块接收来自子系统诊断审核模块的已审核诊断信息信号，来自dps预测模块的dps预测信息信号，来自dps诊断模块的dps诊断信息信号，通过电气连接的通信信道发送的电池诊断代码/测量信号和电池测量信号，以及电机诊断代码/测量信号和电机测量信号，停车维护模块通过通信信道将停车检查/自激励诊断信息信号传输到dps诊断模块，并将停车检查/自激发预测信息信号发送到dps预测模块，通过第三部通信端口发送停车检查/自激发预测信息信号。
28.作为优选，dps容错管理模块包括健康管理模块、故障缓解模块和容错控制模块；健康管理模块、故障缓解模块和容错控制模块彼此相互通信，且健康管理模块接收来自dps故障诊断/预测模块的已审核诊断信息信号、dps诊断信息信号、dps预测信息信号、停车检查/自激发诊断信息信号和停车检查/自激发预测信息信号，并通过dps d/p信息信号内部传输，接收效率控制决策信号，电量平衡决策信号、热管理决策信号和电能分配管理决策信号，通过电能分配管理决策信号传输与电能分配管理模块进行通信，健康管理模块还设置为接收来自故障缓解模块的故障缓解决策信号，健康管理模块通过系统状态评估信息传输向dps故障诊断/预测模块发送健康状态评估信号，并将健康管理决策信号通过系统状态管理决策信号传输发送到电能分配管理模块。
29.作为优选，故障缓解模块通过dps d/p信息信号内部传输接收来自dps故障诊断/预测模块的已审核诊断信息信号、dps诊断信息信号、dps预测信息信号、停车校验/自激励诊断信息信号和停车校验/自激励预测信息信号，通过电能分配管理决策信号传输，接收来自电能分配管理模块的效率控制决策信号、电量平衡决策信号、热管理决策信号和功率分配管理决策信号，从容错控制模块接收容错决策信号，故障缓解模块进一步通过系统状态评估信息信号传输向dps故障诊断/预测模块发送故障缓解评估信号，将故障缓解决策信号发送到健康管理模块，通过系统状态管理决策信号传输连接到电能分配管理模块。
30.容错控制模块通过dps d/p信息信号内部传输接收来自dps故障诊断/预测模块的已审核诊断信息信号、dps诊断信息信号和停车检查/自激励诊断信息信号，通过电能分配管理决策信号传输接收来自电能分配管理模块的效率控制决策信号、电量平衡决策信号、热管理决策信号和功率分配管理决策信号，通过系统状态管理决策信号传输向故障缓解模块发送容错决策信号，通过系统状态管理决策信号传输向电能分配管理模块发送容错决策信号，并且通过系统状态评估信息信号传输，将容错评估信号发送到dps故障诊断/预测模块。
31.作为优选，电能分配管理模块包括效率控制模块、电池电量平衡模块、热管理模块
和功率分配模块，效率控制模块、电池电量平衡模块、热管理模块、和电能分配管理模块彼此相互通信，效率控制模块从第四外部通信端口接收传动轴转速命令，通过系统状态管理决策信号传输接收来自dps容错管理模块的健康管理决策信号、故障缓解决策信号和容错决策信号，从电能分配管理模块接收电能分配管理决策信号，将效率控制决策信号发送到电能分配管理模块，以及通过电能分配管理决策信号传输向dps容错管理模块发送效率控制决策信号。
32.作为优选，电池电量平衡模块从第四外部通信端口接收传动轴转速命令，通过系统状态管理决策信号传输，接收来自dps容错管理模块的健康管理决策信号、故障缓解决策信号和容错决策信号，从电能分配管理模块接收电能分配管理决策信号，向电能分配管理模块发送电量平衡决策信号，以及通过电能分配管理决策信号传输向dps容错管理模块发送电量平衡决策信号。
33.所述热管理模块从第四外部通信端口接收传动轴转速命令，通过系统状态管理决策信号传输，接收来自dps容错管理模块的健康管理决策信号、故障缓解决策信号和容错决策信号，以及通过通信信道从电能分配管理模块接收电能分配管理决策信号，
34.热管理模块进一步通过通信信道将热管理决策信号发送到电能分配管理模块，通过电能分配管理决策信号传输，将热管理决策信号发送到dps容错管理模块。
35.所述电能分配管理模块从第四外部通信端口接收传动轴转速命令，通过系统状态管理决策信号传输，接收来自dps容错管理模块的健康管理决策信号、故障缓解决策信号和容错决策信号，以及通过通信信道接收来自效率控制模块的效率控制决策信号，来自电池电量平衡模块的电量平衡决策信号，以及来自热管理模块的热管理决策信号，电能分配管理模块进一步将电池控制命令信号发送到第五外部通信端口，将电机速度控制信号发送到第六外部通信端口，将离合器控制命令发送到第七外部通信端口，通过通信信道向效率控制模块、电池电量平衡模块和热管理模块发送电能分配管理决策信号，以及将充电控制命令信号发送到第八外部通信端口。
36.作为优选，第二级控制器和第三级控制器被布置在一个硬件组件中，并且在第二级控制器和第三级控制器之间不通过外部通信端口连接。
37.作为优选，第三级控制器包括电池管理/诊断模块，电池管理/诊断模块生成电池诊断代码/测量信号，将电池管理/诊断模块集成到其同一硬件组件中，其中第三级控制器和电池管理/诊断模块之间不通过外部通信端口连接。
38.本发明由于采用了以上技术方案，具有显著的技术效果：
39.本发明设计的分布式电驱动系统的控制架构其优化分布式电驱动系统(dps)的性能，提高分布式电驱动系统的安全性和可靠性，以满足asil-d的要求。
40.本发明中的分布式电驱动系统可以灵活地部署电池管理，尤其使当部署在上层控制器中时，对于分布式的电池系统的管理来说，有着更多的优点，和系统扩充、升级、和改进的优势。
附图说明
41.图1现有的车辆分布式电驱动系统的电驱动连接和控制机理图；
42.图2本发明的分布式电驱动系统的电驱动连接和控制机理图；
43.图3本发明的车辆控制的分层控制架构图；
44.图4本发明的分布式电驱动控制系统的功能图，包括了详细的各控制功能模块；
45.图5本发明的dps诊断/预测模块的状态信号图；
46.图6本发明的dps容错管理模块的状态信号图；
47.图7本发明的电能分配管理模块的状态信号图；
48.图8本发明的一种实施例的车辆动力控制的分层控制架构图；
49.图9本发明的又一实施例的车辆动力控制的分层控制架构图。
50.其中，1—车辆分布式电驱动系统(现有技术)、2—车辆分布式电驱动系统、3—分布式电驱动系统、4—车辆命令信号、5—测量轴转速和扭矩、6—车辆系统、7—车辆驱动部件、8—车辆和环境信息、9—集中式车辆控制器、9-1—具有容错能力的车辆控制器、10—分布式电驱动控制器、10-1
–
和车辆控制器集成在一起的分布式电驱动控制器、10-2—集成了电池管理系统的分布式电驱动控制器、11-低压负载、12—其他车辆执行器、13—车辆传感器、14—车载动态传感器、15—车辆指令生成器、16—电池控制命令信号、17—充电控制命令信号、18—dps d/p信息、19—离合器控制命令信号、20—电机系统、21—电机/离合器组、22—驱动模组/电机、23—离合器、24—驱动模组的开关/继电器、25—电机控制/诊断模块、26
–
传动轴转速命令信号、27—电机转速命令信号、28—测量的电机转速、29—驱动模组/电机控制信号、30—电池系统、31—电池单元、32
–
电池管理/故障诊断模块、33—发电机、34—电池管理模块、35—电池单元故障诊断模块、36—电池单元的开关/继电器、37—电力、38—车辆状态信号、39—其他车辆命令40
–
传动轴、100—dps诊断/预测模块、110—子系统诊断审核模块、120—dps诊断模块、130—dps预测模块、140
–
停车维护模块、200—dps容错管理模块、210—健康管理模块220—故障缓解模块、230—容错控制模块、300
–
电能分配管理模块、310—效率管理模块320—电池电量平衡模块、330—热管理模块、340
–
功率分配模块、410
–
传动轴转速命令信号传输、420—电池控制命令信号传输、430—电池诊断代码/测量信号传输、440—dps d/p信息信号外部传输、450—电机控制命令信号传输、460—离合器控制命令信号传输、470—电机诊断代码/测量信号传输、480—充电控制信号传输、510—dps d/p信息信号内部传输、520—系统状态评估信息信号传输、530—系统状态管理决策信号传输、540
–
电能分配管理决策信号传输、601—健康状态评估信号、602—故障缓解状态评估信号、603—容错状态评估信号、701—已审核的诊断信息信号、702—dps诊断信息信号、703—dps预测信息信号、704
–
停车检查/自激励诊断信息信号、705
–
停车检查/自激发预测信息信号、706—效率控制决策信号、707—电量平衡决策信号、708—热管理决策信号、709
–
电能分配管理决策信号、802—健康管理决策信号、803—故障缓解决策信号804—容错决策信号、901—电池诊断代码/测量信号、903—电池诊断代码、910—电池测量信号、912—电池单元控制信号、920—电机诊断代码、951—电机诊断代码/测量信号；a、b、c、d、e、f、g、h—各种通信端口。
具体实施方式
51.下面结合附图与实施例对本发明作进一步详细描述。
52.实施例1
53.本实施例通过图1展示了现有技术下的车辆分布式电驱动系统的电驱动连接和控
制机理图。现有的车辆分布式电驱动系统包括由分布式电驱动系统3驱动的n个驱动部件7来推动车辆，其中n是大于1的整数。这些驱动部件在集中式车辆控制器9的控制下相互协作运行，以提供所需的力或扭矩，从而根据预设的运行和性能目标推进车辆。这些驱动部件可以是地面车辆的公路车轮、船只或飞机的螺旋桨、机车的轨道轮，或任何推进装置来推动交通机械。
54.分布式电驱动系统3包括具有多个电机的电机系统20，通过车辆驱动部件7与电机之间的机械互连向车辆提供所需的推进力或扭矩。n个车辆驱动部件7中的每一个都由一个单电机单独驱动或多个电机共同驱动，每个电机由相应的电机控制器控制，形成如图所示的m/mc组。
55.电机系统20中有n个m/mc组，其中每组都从集中式车辆控制器9接收转速和/或扭矩命令信号26。
56.分布式电驱动系统3包括由n个电池单元组成的电池系统30，通过电池单元和m/mc组之间的电气连接向电机系统中的电机20提供电力。每个电池可以为多个m/mc组提供电力，并且每个电机可以由多个电池单元提供电力。每个电池单元接收来自集中式车辆控制器9的电池控制命令信号16。
57.实施例2
58.与实施例1所不同的是，本实施例通过图2显示了本发明提出的车辆分布式电驱动系统的电驱动连接和控制机理图。车辆分布式电驱动系统可以包括由分布式电驱动系统3驱动n个驱动部件7来推进车辆，其中n是大于一的整数。具有容错能力的车辆控制器9-1通过分布式电驱动控制器10来协调这些驱动部件协作运行，为车辆提供所需的力或扭矩，以根据预设的运行和性能目标移动，并且在运行中出现系统故障时，为分布式电驱动系统提供系统容错能力，以保证系统仍能正常运行。这些驱动部件可以是地面车辆的公路车轮、船只或飞机的螺旋桨、机车的轨道轮，或任何推进装置来推动交通机械。
59.分布式电驱动控制器10与具有容错能力的车辆控制器9-1进行通信，分布式电驱动控制器10从具有容错能力的车辆控制器9-1接收转速和/或扭矩命令信号26，并将分布式电驱动系统诊断/预测dps d/p信号18和其他信号如每个驱动单元的最大输出功率值或者限制发送到具有容错能力的车辆控制器9-1。
60.分布式电驱动系统3包括由多个电机组成的电机系统20，每个电机通过与车辆驱动部件7之间的机械互连向车辆提供所需的推进力或扭矩。n个车辆驱动部件7中的每一个都由一个电机单独驱动或多个电机共同驱动，每个电机由相应的电机控制器控制，形成一个如图所示的m/mc组。
61.电机系统20中有m个电机，其中m为整数，可以等于或大于车辆驱动部件7的个数n。每个m/mc组都与具有容错能力的车辆控制器9-1进行通信，并从分布式电驱动控制器10接收电机转速和/或扭矩命令信号27和驱动单元/电机的控制信号29。
62.分布式电驱动系统3包括由p个电池单元组成的电池系统30，每个电池单元通过和m/mc组之间的电气连接向电机系统20中的电机提供电力。电池系统30中的电池单元数量p，p小于也可以等于或大于电机的个数m。每个电池单元可以为多个m/mc组提供电力，并且每个电机也可以由多个电池单元提供电力。每个电池单元接收来自分布式电驱动控制器10的电池控制命令信号16。
63.图3显示了具有分层控制结构的车辆控制系统1000的分层控制架构。车辆控制系统1000包括可以生成车辆运行指令的第一级控制器15，其为车辆控制生成车辆命令信号4。车辆指令生成器15与车辆分布式电驱动系统2进行通信，车辆分布式电驱动系统2从车辆指令生成器15接收车辆命令信号4。
64.车辆分布式电驱动系统2还包括具有容错能力的车辆控制器，即第二级控制器9-1，其从第一级控制器车辆命令生成器15接收车辆命令信号4，并生成转速和/或扭矩命令信号26，用于电机转速或扭矩控制，使得车辆按期望的路径移动。具有容错能力的二级控制器，车辆控制器9-1的工作受更高层次控制器，即一级控制器，车辆命令生成器15的指挥。
65.车辆分布式电驱动系统2包括电机系统20。车辆分布式电驱动系统2还可以包括第三级控制器，分布式电驱动控制器10，其从具有容错能力的车辆控制器接收转速和/或扭矩命令信号26，并生成电机转速和/或扭矩命令信号27用于指挥电机系统20。第三级控制器分布式电驱动控制单元10的工作受到更高层次控制器，即具有容错9-1的二级控制器，车辆控制器的指挥。分布式电驱动控制器10与具有容错能力的车辆控制器9-1进行通信，分布式电驱动控制器10生成分布式电驱动故障/预测信息18和其他信息，例如每个驱动单元的最大输出功率值或者限制，发送到车辆控制器，并由具有容错能力车辆控制器9-1接收。
66.电机系统20包括电机控制/诊断模块25和电机/离合器组21。分布式电驱动控制器10与电机系统20的电机控制/诊断模块25电气通信，分布式电驱动控制器10生成电机转速和/或转矩命令信号27，发送至电机控制/诊断模块25。电机控制/诊断模块25生成电机诊断代码/测量信号951，发送至分布式电驱动控制器10。
67.电机/离合器组21和分布式电驱动控制器10及电机控制/诊断模块25进行通信。电机/离合器组21从电机控制/诊断模块25接收驱动装置/电机控制信号29，并生成电机测量信号28，发送至电机控制/诊断模块25，电机控制/诊断模块25接收由分布式电驱动控制器10生成的离合器控制命令19。
68.车辆分布式电驱动系统2包括电池系统30。电池系统30包括电池单元31、发电机33和电池管理/诊断模块34。电池管理/诊断模块34与分布式电驱动控制器10进行通信，生成电池诊断代码/测量信号901，发送至分布式电驱动控制器10，并接收由分布式电驱动控制器10生成的电池控制命令信号16。
69.电池单元31与电池管理/诊断模块34进行通信，电池单元31产生电池测量信号910，发送至电池管理/诊断模块34，电池管理/诊断模块34接收集中式车辆控制器9生成的电池单元控制信号912。电池单元31与电机/离合器组21电连接，为电机/离合器组21提供电力。电池单元31也与其它低压负载11电连接，向低压负载11提供电力。
70.发电机33与分布式电驱动控制器10进行通信，从分布式电驱动控制器10接收充电控制命令信号17，发电机33也与电池单元31电连接，并提供电力为电池单元31充电。
71.电机/离合器组21与车辆系统6机械连接。电机/离合器组21为车辆系统的传动轴/轴40提供机械动力6。电机/离合器组21提供动力驱动车辆，车载状态传感器14检测车辆动态行为的各个状态量，生成车辆动力学信号38，并将这些信号与车辆传感器13测量的其它信号一起形成一组车辆和环境信息8，车辆和环境信息8发送到车辆指令生成器15。
72.传动轴/轴40可测量生成传动轴转速和扭矩的信号5，发送至具有容错能力的车辆控制器9-1。具有容错能力的车辆控制器9-1还可以与另外的车辆执行器12进行通信，生成
车辆命令39，发送至这些车辆执行器12，从而控制其他一些车辆的运行状态如姿态和功能。
73.图4显示了车辆分布式电驱动系统2的控制系统功能图，给出了本发明的分布式电驱动控制系统内详细的各控制功能模块。
74.车辆分布式电驱动系统2包括具有容错能力的车辆控制器9-1和分布式电驱动控制器10，两者互相通信。具有容错能力的车辆控制器9-1通过分布式电驱动控制器10的通信端口a将生成传动轴转速和/或扭矩命令信号26发送到分布式电驱动控制器10，分布式电驱动控制器10生成分布式电驱动系统的故障/预测信息18，以及其他信息，如每个驱动单元的最大输出功率或/扭矩值或限制，通过通信端口d由分布式电驱动控制器10发送至具有容错能力的车辆控制器9-1。
75.分布式电驱动控制器10包括dps故障诊断/预测模块100、dps容错管理模块200、和电能分配管理模块300。其中dps故障诊断/预测模块100通过dps故障诊断/预测信息信号内部传输510和系统状态评估信息信号传输520，与dps容错管理模块200交互通信。dps容错管理模块200通过系统状态管理决策信息信号传输530和电能分配管理决策信息信号传输540，与电能分配管理模块300交互通信。
76.dps故障诊断/预测模块100设计为通过通信端口c与电池系统30进行通信，其中分布式电驱动控制器10从电池系统30接收电池诊断代码/测量信号901。dps故障诊断/预测模块100设计为通过通信端口g与电机系统20进行通信，其中分布式电驱动控制器10从电机系统20接收电机诊断代码/测量信号951。
77.电能分配管理模块300设计为通过通信端口b和h与电池系统30进行通信，其中电能分配管理模块300生成电池控制命令信号16，并通过通信端口b发送到电池系统30；同时电能分配管理模块300生成充电控制命令信号17，并通过通信端口h发送给电池系统30。
78.电能分配管理模块300设计为通过通信端口e和f与电机系统20进行通信，其中电能分配管理模块300产生电机转速和/或扭矩或功率命令信号27，通过通信端口e发送到电机系统20；同时电能分配管理模块300生成离合器控制命令19，并通过通信端口f发送到电机系统20。
79.上述的dps故障诊断/预测模块100包括子系统诊断审核模块110、dps故障诊断模块120、dps故障预测模块130和一个停车维护模块140。dps容错管理模块200包括健康管理模块210、故障缓解模块220，和容错控制模块230。电能分配管理模块300包括效率控制模块310、电池电量平衡模块320、热管理模块330和电能分配管理模块340。
80.分布式电驱动系统2包括电池系统30和电机系统20。电池系统30包括电池单元31、电池管理/诊断模块34、和发电机33。电池管理/诊断模块34可以包括电池管理模块32和电池故障诊断模块35。电池系统30还可以包括用于控制电池单元31连接断开的电池单元开关/继电器36。
81.电机系统20包括电机控制/诊断模块25和电机/离合器组21。电机/离合器组21包括离合器23和用于控制电机连接断开的开关/继电器24。
82.分布式电驱动系统的故障诊断/预测模块100中的子系统诊断审核模块110提高分布式电驱动系统中子系统级别的故障诊断的准确性和可靠性，在120中进行分布式电驱动系统，系统级别的故障诊断，在130中进行分布式电驱动系统的系统级别和子系统级别的故障预测，在140中可执行以主动激励方式实施的强化停车在线故障诊断/预测程序，以及通
过无线通信，基于在远程服务器中对众多车辆进行历史数据分析的ota故障诊断/预测。
83.子系统诊断审核模块110利用分布式电驱动系统中的冗余设计来比较来自关联子系统的本地测量和诊断信息，从而实现子系统交叉检验，同时比较等位的冗余子系统的测量和诊断信息，以提高子系统诊断准确度和可靠度。分布式电驱动系统控制器不需要关心本地信号测量和处理，而且可以拥有比本地子系统控制器如电池控制器和电机控制器具有更多的计算能力和存储空间，这是由于分布式电驱动系统控制器的数量远少于本地子系统控制器的数量，所以不会造成成本的升高。
84.故障诊断模块120和故障预测模块130利用分布式电驱动控制器的计算能力，可以实现分布式电驱动系统级更先进更复杂的诊断/预测算法。值得指出的是，本地电池管理算法或软件可以并入故障诊断模块120和故障预测模块130，这样可以简化本地电池控制器，从而进一步降低成本。停车维护模块140通过外部设备和/或自激励程序在停车状态下执行自检流程，还可将分布式电驱动系统中处理/存储的诊断/预测信息和工程数据上传到远程服务器或云端，以便在后台进行大数据分析例如，车辆生命周期数据，车队数据等。同时，它还从远程工作站下载信息，更新分布式电驱动系统的控制参数和校准值。从分布式电驱动系统的故障诊断/预测模块100获取的诊断/预测信息被发送到dps容错管理模块200，而100也接收由200做出的决策以更新其评估和估计算法。dps容错管理模块200根据dps故障诊断/预测模块100提供的诊断/预测信息，进行三级故障预防和补偿方案，以延长分布式电驱动系统的使用寿命，提高对运行和环境的鲁棒性，提高车辆使用的可靠性和安全性。健康管理模块210通过调整冗余子系统上的工作负荷来执行第一级故障预防方案，以维持各子系统的损耗程度一致。在第二级，故障缓解模块220执行主动的故障预防策略，将负载从潜在的故障组件转移到其他正常运行的组件，从而最大限度地减少潜在故障的影响。容错控制模块230作为第三级，通过关闭故障组件或子系统，并在剩余的仍可工作的组件或子系统之间重新分配工作负荷来处理系统中的严重故障和失效，以保持车辆级别控制器所需的推进功率。dps容错管理模块200做出的决策发送到电能分配管理模块300，而300则将优化的结果发送至200，使其可以调整策略以处理潜在的故障和现有的故障。电能分配管理模块300优化了电驱动子系统之间的能量功率分配，以使组件和系统达到最高的效率、鲁棒性、可靠性、以及最长的使用寿命等目标。效率管理模块310保证了协作子系统的最高组合效率。电池电量平衡模块320在所有电池之间保持电荷平衡，以避免电源整体性能受限于某个成为严重短板的电池组。
85.热管理模块330管理每个驱动子系统的热压力，以确保电池和电机等组件和子系统在造成其损伤的温度之下运行，从而避免部件过快的劣化和潜在的故障。如果由于极端情况或安全原因而无法维持最优的温度，则优化子系统之间的热压力平衡，以防止因热压力不平衡而导致的故障瞬间发生。功率分配模块340结合了210、220、230、310、320和330的信息和要求，并执行全局优化方案，以确定电驱动子系统和组件上的功率分配。
86.电池系统30由许多电池组组成，这些电池组可以是通过相同或不同的电气和机械结构组合连接在一起，作为分布式电驱动系统的电源。每个电池组都有其本地控制器，用于测量和处理电压、电流和温度等信号，并控制本地继电器和/或接触器以连接或断开电池组。各个电池组的管理可以在本地控制器中实现，对电池组进行本地诊断和管理。本地电池控制器通过较低级别的网络例如带冗余的较低级别的c络与分布式电驱动系统控制器
10通信，向10发送测量和本地诊断信号，同时从10接收命令以控制本地继电器和/或接触器。在本发明中，按照分布式架构，所有本地电池管理也可以部署到多个冗余的分布式电驱动系统控制器10上，在分布式电驱动系统控制器10上实现和运行。将电池管理纳入分布式电驱动控制器可增加冗余，提高可靠性，并降低成本。
87.本发明中的分布式电驱动系统可以灵活地部署电池管理，尤其使当部署在上层控制器中时，对于分布式的电池系统的管理来说，有着更多的优点，和系统扩充、升级、和改进的优势。
88.电池系统30还可以包括发电子系统，以提供来自额外电源如汽油、太阳能等的在线充电，发电系统的控制也在电池管理中进行。电机系统20由一组电机及其本地控制器组成，以实现向车辆输出指定功率，例如驱动飞机的螺旋桨或车辆的车轮。电机系统20通过较低级别的网络例如带冗余的低级c络或高级别网络例如带冗余的较高级别的c络接收来自分布式电驱动系统控制器10的命令，同时电机系统20测量电压、电流和温度等信号，并通过相同的低级别网络或高级别网络发送到分布式电驱动系统控制器10。电机系统20还可以包括用于将电机与电源断开的开关，以及在发生故障时将电机与传动轴机械分离的离合器。
89.图5显示了dps故障诊断/预测模块100的状态信号图。dps故障诊断/预测模块100通过分布式电驱动控制器10处的通信端口c与电池诊断代码/测量信号传输430连接，dps故障诊断/预测模块100从电池诊断代码/测量信号传输430接收电池诊断代码/测量信号901。dps故障诊断/预测模块100通过分布式电驱动控制器10的通信端口g与电机诊断代码/测量信号传输470连接，dps故障诊断/预测模块100从电机诊断代码/测量信号传输470接收电机诊断代码/测量信号951。dps故障诊断/预测模块100与系统状态评估信息信号通信传输520连接，从而与dps容错管理模块200进行通信，接收信息和数据。
90.dps故障诊断/预测模块100通过分布式电驱动系统控制器10处的通信端口d与dps d/p信息信号信息信号外部传输440连接，dps故障诊断/预测模块100将dps d/p信息18发送到dps d/p信息信号外部传输440。dps故障诊断/预测模块100也与dps d/p信息信号内部传输510电连接，从而与dps容错管理模块200进行通信，传输数据。
91.电池诊断代码/测量信号901包括电池诊断代码903和电池测量信号910。电池诊断码/测量信号传输430与子系统诊断审核模块110、dps诊断模块120、和停车维护模块140进行通信，电池诊断代码903发送到子系统诊断审核模块110，电池测量信号910发送到dps诊断模块120和停车维护模块140。
92.电机诊断代码/测量信号951包括电机诊断代码920和电机转速测量28。电机诊断码/测量信号传输470与子系统诊断审核模块110、dps诊断模块120、和停车维护模块140进行通信，电机诊断代码920发送到子系统诊断审核模块110，电机转速测量28发送到dps诊断模块120和停车维护模块140。
93.系统状态评估信息信号通信传输520承载健康管理决策信号802、故障缓解决策信号803和容错决策信号804。系统状态评估信息信号传输520与dps诊断模块120和dps预测模块130连接通信。系统状态评估信息信号通信传输520将健康管理决策信号802发送给dps预测模块130，将故障缓解决策信号803和容错决策信号804发送给dps诊断模块120和dps预测模块130。
94.子系统诊断审核模块110与dps诊断模块120、dps预测模块130和停车维护模块140互相通信。子系统诊断审核模块110也与dps d/p信息信号外部传输440连接通信。子系统诊断审核模块110生成并通过dps d/p信息信号外部传输440发送已审核的诊断信息信号701给dps诊断模块120、dps预测模块130、停车维护模块140。
95.dps诊断模块120与子系统诊断审核模块110、dps预测模块130、和停车维护模块140互相通信。dps诊断模块120与dps d/p信息信号外部传输440和dps信息信号内部传输510连接通信。dps诊断模块120从子系统诊断审核模块110接收已审核的诊断信息信号701，dps诊断模块120还接收来自停车维护模块140的停车检查/自激励诊断信息信号704。dps诊断模块120生成dps诊断信息信号702，并通过dps d/p信息信号外部传输440和dps d/p信息信号内部传输510发送给dps预测模块130和停车维护模块140。
96.dps预测模块130与子系统诊断审核模块110、dps诊断模块120和停车维护模块140互相通信。dps预测模块130与dps d/p信息信号外部传输440和dps d/p信息信号内部传输510连接。dps预测模块130从子系统诊断审核模块110接收已审核的诊断信息信号701，从dps诊断模块120接收dps诊断信息信号702，并从停车维护模块140接收停车检查/自激发预测信息信号705。dps预测模块130接收来自系统状态评估信息信号520的故障缓解决策信号803和容错决策信号804。dps预测模块130生成dps预测信息信号703，并将dps预测信息信号703通过dps d/p信息信号内部传输510和dps d/p信息信号外部传输440发送至停车维护模块140。
97.停车维护模块140与子系统诊断审核模块110、dps诊断模块120和dps预测模块130相互通信。停车维护模块140与dps d/p信息信号外部传输440和dps d/p信息信号内部传输510连接。停车维护模块140从子系统诊断审核模块110接收已审核的诊断信息信号701，从dps诊断模块120接收dps诊断信息信号702，从dps预测模块130接收dps预测信息信号703。停车维护模块140生成停车检查/自激励诊断信息信号704，并通过dps d/p信息信号外部传输440和dps d/p信息信号内部传输510发送至dps诊断模块120。停车维护模块140还生成停车校验/自激预测信息信号705，并通过dps d/p信息信号外部传输440和dps d/p信息信号内部传输510发送至dps预测模块130。
98.图6显示了dps容错管理模块200的状态信号图。dps容错管理模块200通过dps d/p信息信号内部传输510和系统状态评估信息信号传输520与dps诊断/预后模块100进行通信。dps容错管理模块200通过系统状态管理决策信号传输530和电能分配管理决策信号传输540连接，与配电管理模块300进行通信。dps d/p信息信号内部传输510与健康管理模块210、故障缓解模块220、和容错控制模块230连接，并将所携带的信息信号传送给健康管理模块210，故障缓解模块220、和容错控制模块230。电能分配管理决策信号传输540与健康管理模块210、故障缓解模块220、和容错控制模块230连接，并将所携带的信息信号传送给健康管理模块210，故障缓解模块220、和容错控制模块230。
99.通过dpsd/p信息信号内部传输510携带的信息包括已审核的诊断信息信号701、dps诊断信息信号702、dps预测信息信号703、停车检查/自激励诊断信息信号704、和停车检查/自激励预测信息信号705。dps d/p信息信号内部传输510将已审核的诊断信息信号701、dps诊断信息信号702、dps预测信息信号703、停车检查/自激励诊断信息信号704、和停车检查/自激励预测信息信号705同时发送给健康管理模块210和故障缓解模块220。dps d/p信
息信号内部传输510将已审核的诊断信息信号701、dps诊断信息信号702、和停车检查/自激励诊断信息信号704传送给容错控制模块230。
100.由电能分配管理决策信号传输540携带的信号包括效率控制决策信号706、电量平衡决策信号707、热管理决策信号708、和电能分配管理决策信号709。电能分配管理决策信号传输540将效率控制决策信号706、电量平衡决策信号707、热管理决策信号708、和电能分配管理决策信号709传送给健康管理模块210、故障缓解模块220和容错控制模块230。
101.健康管理模块210与故障缓解模块220相互通信，并与系统状态评估信息信号传输520和系统状态管理决策信号传输530连接。故障缓解模块220与健康管理模块210、容错控制模块230相互通信，并与系统状态评估信息信号传输520和系统状态管理决策信号传输530连接。容错模块230与故障缓解模块220相互通信，并与系统状态评估信息信号传输520和系统状态管理决策信号传输530连接。
102.健康管理模块210生成健康状态评估信号601并传至系统状态评估信号传输520，生成健康管理决策信号802并传至系统状态管理决策信号传输530。健康管理模块210从故障缓解模块220接收故障缓解决策信号803。
103.故障缓解模块220生成故障缓解评估信号602并传至系统状态评估信息信号传输520。故障缓解模块220生成故障缓解决策信号803，并将故障缓解决策信号803传至健康管理模块210和系统状态管理决策传输530。故障缓解模块220从容错控制模块230接收容错决策信号804。
104.容错控制模块230生成容错决策信号804，并将容错决策信号804传至容错控制模块220与系统状态管理决策信号传输530。容错控制模块230还生成容错状态评估信号603，并传至系统状态评估信息信号传输520。
105.图7显示了电能分配管理模块300的状态信号图。电能分配管理模块300连接到传动轴转速命令信号传输410，而传动轴转速命令信号传输410连接到分布式电驱动控制器10的通信端口a处。电能分配管理模块300从传动轴转速命令信号传输410接收传动轴转速和/或扭矩命令信号26。电能分配管理模块300通过系统状态管理决策信号传输530连接，与dps容错管理模块200进行通信，以接收数据。
106.电能分配管理模块300与电池控制命令信号传输420连接，420连接到分布式电驱动控制器10的通信端口b。电能分配管理模块300向电池控制命令信号传输420发送电池控制命令信号16。电能分配管理模块300与电机控制命令信号传输450连接，而电机控制命令信号传输450连接到分布式电驱动控制器10的通信端口e。电能分配管理模块300将电机转速和/或转矩命令信号27传至电机控制命令信号传输450。电能分配管理模块300连接至离合器控制命令信号电传输460，离合器控制命令信号传输460连接到分布式电驱动控制器10的通信端口f，电能分配管理模块300向离合器控制命令信号传输460发送离合器控制命令19。电能分配管理模块300与充电控制信号传输480连接，而480连接到分布式电驱动控制器10的通信端口h，电能分配管理模块300将充电控制命令信号17传至充电控制信号传输480。电能分配管理模块300与电能分配管理决策信号传输540连接，以传输数据，同时电能分配管理模块300与dps容错管理模块200相互通信。
107.传动轴转速命令信号传输410携带传动轴转速命令和/或扭矩信号26，并将传动轴转速和/或扭矩命令信号26发送至效率控制模块310、电池电量平衡模块320、热管理模块
330和功率分配模块340。系统状态管理决策信号传输530携带健康管理决策信号802、故障缓解决策信号803和容错决策信号804，传送给效率控制模块310、电池电量平衡模块320、热管理模块330和功率分配模块340。
108.效率控制模块310和功率分配模块340相互通信，并连接至电能分配管理决策信号传输540。效率控制模块310从功率分配模块340接收电能分配管理决策信号709，效率控制模块310还生成效率控制决策信号706，并将效率控制决策信号706发送至功率分配模块340，及电能分配管理决策信号传输540。
109.电池电量平衡模块320与功率分配模块340通信，同时连至电能分配管理决策信号传输540。电池电量平衡模块320从功率分配模块340接收电源管理决策信号709，电池电量平衡模块320还生成电量平衡决策信号707，并将电量平衡决策信号707发至功率分配模块340，及电能分配管理决策信号传输540。
110.热管理模块330与功率分配模块340通信，并连接至电能分配管理决策信号传输540。热管理模块330从功率分配模块340接收电能分配管理决策信号709，热管理模块330还生成热管理决策信号708，并将热管理决策信号708发送至功率分配模块340，及电能分配管理决策信号传输540。
111.功率分配模块340与效率控制模块310、电池电量平衡模块320、和热管理模块330进行通信，功率分配模块340还连接到电池控制命令信号传输420、电机控制命令信号传输450、离合器控制命令信号传输460、充电控制信号传输480、和电能分配管理决策信号传输540。功率分配模块340接收来自效率控制模块310的效率控制决策信号706，从电池电量平衡模块320接收电量平衡决策信号707，从热管理模块330接收热管理决策信号708。功率分配模块340生成电能分配管理决策信号709，并将电能分配管理决策信号709发送给效率控制模块310、电池电量平衡模块320、和热管理模块330。功率分配模块340生成电池控制命令信号16，并将电池控制命令信号16，送至电池控制命令信号传输420上。功率分配模块340生成电机转速和/或转矩命令信号27，并将电机转速和/或转矩命令信号27送至电机控制命令信号传输450上。功率分配模块340还生成充电控制命令信号17，并将充电控制命令信号17送至充电控制信号传输480处。
112.实施例3
113.在实施例2基础上，本实施例通过图8显示了分层控制架构1000'的车辆动力系统的控制架构图。在这种架构中，虽然分布式电驱动控制器10和具有容错能力的车辆控制器9-1实现的功能与车辆控制系统1000中相对应的部分基本相同，但在车辆控制系统1000'中，分布式电驱动控制器10的功能和具有容错能力车辆控制器9-1的功能集成在单个硬件中，成为一个将分布式电驱动控制器和车辆控制器集成在一起的控制器10-1，而在车辆控制系统1000中，分布式电驱动控制器10实现的功能和具有容错功能模块的车辆控制器9-1所承担的功能可以布置在各自独立的硬件中。
114.实施例4
115.在上述实施例基础上，与实施例3所不同的是本实施例通过图9显示了另一实施例的分层控制结构1000"的车辆动力系统的控制架构图。在这种架构中，虽然分布式电驱动控制器10和电池管理模块34的功能与车辆控制系统1000中相对应的部分基本相同，但在车辆控制系统1000"中，分布式电驱动控制器10的功能和电池管理模块34的功能集成在一个硬
件中，成为一个集成了电池管理的分布式电驱动控制器10-2，而不同于在车辆控制系统1000中，分布式电驱动控制器10所实现的功能和电池管理模块34所承担的功能部署在各自独立的硬件中。

技术特征：

1.分布式电驱动系统的控制架构，车辆由一个包括多个传动轴的分布式电驱动系统dps提供动力；每个传动轴由多个电机驱动，所有的电机构成一个分布式电机系统，并由一个包括多个电池组的分布式电池系统供电；其特征在于：包括第一级控制器、第二级控制器和第三级控制器；第一级控制器接收车辆和环境信号，生成车辆命令信号；第二级控制器与第一级控制器进行通信，接收车辆命令信号，并基于车辆命令信号生成传动轴命令信号；第三级控制器与第二级控制器进行通信，接收传动轴命令信号，并根据传动轴命令信号生成电机转速命令信号；第三级控制器包括dps诊断/预测模块、dps容错管理模块、电能分配管理模块、多个内部通信通道和多个外部通信端口；其中，dps诊断/预测模块用于生成dps故障诊断/预测信息；dps容错管理模块用于生成系统状态评估信号和系统状态管理决策信号；电能分配管理模块用于生成电能分配管理决策信号；dps故障诊断/预测模块与第二级控制器进行通信，并通过所述第三级控制器的外部通信端口的通信连接将dps故障诊断/预测信息信号传输到第二级控制器；dps故障诊断/预测模块与dps容错管理模块进行通信，并通过所述第三级控制器的内部通信通道，将dps故障诊断/预测信息信号发送到dps容错管理模块，dps故障诊断/预测模块通过内部通信通道，接收来自dps容错管理模块的系统状态评估信息信号；dps容错管理模块与dps故障诊断/预测模块进行通信，dps容错管理模块通过内部通信通道接收来自dps故障诊断/预测模块的dps故障诊断/预测信息信号，并通过内部通信通道向dps故障诊断/预测模块发送系统状态评估信息信号；dps容错管理模块与电能分配管理模块进行通信，所述dps容错管理模块通过所述第三级控制器的内部通信通道接收来自电能分配管理模块的电能分配管理决策信号，并将系统状态管理决策信号发送到电能分配管理模块；电能分配管理模块与dps容错管理模块进行通信，电能分配管理模块通过第三级控制器的内部通信通道向dps容错管理模块发送电能分配管理决策信号，所述电能分配管理模块还通过内部通信通道接收来自dps容错管理模块的系统状态管理决策信号。2.如权利要求1所述的分布式电驱动系统的控制架构，其特征在于：还包括第一外部通信端口、第二外部通信端口、第三外部通信端口、第四外部通信端口、第五外部通信端口、第六外部通信端口、第七外部通信端口，以及第八外部通信端口；所述电池系统包括：电池管理/诊断模块，生成电池诊断代码/测量信号；以及一套发电单元，发电单元接收来自电能分配管理模块的充电控制命令信号；电池管理/诊断模块与dps故障诊断/预测模块和电能分配管理模块进行通信；电池管理/诊断模块通过通信信道将电池诊断代码/测量信号发送到dps故障诊断/预测模块；电池管理/诊断模块还通过通信信道接收来自电能分配管理模块的电池控制命令信号；所述电机系统包括：电机控制/诊断模块，电机诊断代码/测量信号，以及一套电机/离合器组，从电能分配管理模块接收离合器控制命令；电机控制/诊断模块与dps故障诊断/预测模块和电能分配模块进行通信，电机控制/诊断模块通过通信信道向dps故障诊断/预测模块发送电机诊断代码/测量信号，电机控制/诊断模块通过通信信道接收来自电能分配管理模块的电机转速命令信号。
3.如权利要求2所述的分布式电驱动系统的控制架构，其特征在于，dps故障诊断/预测模块包括子系统诊断审核模块、dps诊断模块、dps预测模块和停车维护模块；子系统诊断审核模块、dps诊断模块、dps预测模块和停车维护模块相互通信。4.如权利要求3所述的分布式电驱动系统的控制架构，其特征在于，子系统诊断审核模块通过第一外部通信端口从电池诊断代码/测量信号接收电池诊断代码信号，通过第二外部通信端口从电机诊断代码/测量信号接收电机诊断代码；子系统诊断审核模块通过通信信道向dps诊断模块、dps预测模块和停车维护模块发送已审核的诊断信息信号，设置为通过第三外部通信端口传输已审核的诊断信息信号；dps诊断模块通过通信信道从子系统诊断审核模块接收已审核的诊断信息信号，通过第一外部通信端口从电池诊断代码/测量信号接收电池测量信号，通过第二外部通信端口从电机诊断代码/测量信号接收电机测量值，通过系统状态评估信息信号传输，接收故障缓解决策信号和容错决策信号，通过通信信道从停车维护模块接收停车检查/自激励诊断信息信号，dps诊断模块通过通信信道将dps诊断信息信号传输到dps预测模块，停车维护模块，通过第三外部通信端口传输dpsd/p信息信号；dps预测模块接收来自子系统诊断审核模块的已审核诊断信息信号，通过系统状态的评估信息信号传输发送的健康管理决策信号，来自dps诊断模块的dps诊断信息信号，通过系统状态评估信息信号传输发送的故障缓解决策信号、容错决策信号，和停车检查/自激发预后信息信号，dps预测模块通过通信信道将dps预测信息信号发送到停车维护模块，通过第三外部通信端口传输dpsd/p信息信号；停车维护模块接收来自子系统诊断审核模块的已审核诊断信息信号，来自dps预测模块的dps预测信息信号，来自dps诊断模块的dps诊断信息信号，通过电气连接的通信信道发送的电池诊断代码/测量信号和电池测量信号，以及电机诊断代码/测量信号和电机测量信号，停车维护模块通过通信信道将停车检查/自激励诊断信息信号传输到dps诊断模块，并将停车检查/自激发预测信息信号发送到dps预测模块，通过第三部通信端口发送停车检查/自激发预测信息信号。5.如权利要求2所述的分布式电驱动系统的控制架构，其特征在于，dps容错管理模块包括健康管理模块、故障缓解模块和容错控制模块；健康管理模块、故障缓解模块和容错控制模块彼此相互通信。6.如权利要求5所述的分布式电驱动系统的控制架构，其特征在于，健康管理模块接收来自dps故障诊断/预测模块的已审核诊断信息信号、dps诊断信息信号、dps预测信息信号、停车检查/自激发诊断信息信号和停车检查/自激发预测信息信号，并通过dpsd/p信息信号内部传输，接收效率控制决策信号，电量平衡决策信号、热管理决策信号和电能分配管理决策信号，通过电能分配管理决策信号传输与电能分配管理模块进行通信，健康管理模块还设置为接收来自故障缓解模块的故障缓解决策信号，健康管理模块通过系统状态评估信息传输向dps故障诊断/预测模块发送健康状态评估信号，并将健康管理决策信号通过系统状态管理决策信号传输发送到电能分配管理模块；故障缓解模块通过dpsd/p信息信号内部传输接收来自dps故障诊断/预测模块的已审核诊断信息信号、dps诊断信息信号、dps预测信息信号、停车校验/自激励诊断信息信号和停车校验/自激励预测信息信号，通过电能分配管理决策信号传输，接收来自电能分配管理
模块的效率控制决策信号、电量平衡决策信号、热管理决策信号和功率分配管理决策信号，从容错控制模块接收容错决策信号，故障缓解模块进一步通过系统状态评估信息信号传输向dps故障诊断/预测模块发送故障缓解评估信号，将故障缓解决策信号发送到健康管理模块，通过系统状态管理决策信号传输连接到电能分配管理模块；容错控制模块通过dpsd/p信息信号内部传输接收来自dps故障诊断/预测模块的已审核诊断信息信号、dps诊断信息信号和停车检查/自激励诊断信息信号，通过电能分配管理决策信号传输接收来自电能分配管理模块的效率控制决策信号、电量平衡决策信号、热管理决策信号和功率分配管理决策信号，通过系统状态管理决策信号传输向故障缓解模块发送容错决策信号，通过系统状态管理决策信号传输向电能分配管理模块发送容错决策信号，并且通过系统状态评估信息信号传输，将容错评估信号发送到dps故障诊断/预测模块。7.如权利要求2所述的分布式电驱动系统的控制架构，其特征在于，电能分配管理模块包括效率控制模块、电池电量平衡模块、热管理模块和功率分配模块；效率控制模块、电池电量平衡模块、热管理模块、和电能分配管理模块彼此相互通信。8.如权利要求7所述的分布式电驱动系统的控制架构，其特征在于，效率控制模块从第四外部通信端口接收传动轴转速命令，通过系统状态管理决策信号传输接收来自dps容错管理模块的健康管理决策信号、故障缓解决策信号和容错决策信号，从电能分配管理模块接收电能分配管理决策信号，将效率控制决策信号发送到电能分配管理模块，以及通过电能分配管理决策信号传输向dps容错管理模块发送效率控制决策信号。电池电量平衡模块从第四外部通信端口接收传动轴转速命令，通过系统状态管理决策信号传输，接收来自dps容错管理模块的健康管理决策信号、故障缓解决策信号和容错决策信号，从电能分配管理模块接收电能分配管理决策信号，向电能分配管理模块发送电量平衡决策信号，以及通过电能分配管理决策信号传输向dps容错管理模块发送电量平衡决策信号；所述热管理模块从第四外部通信端口接收传动轴转速命令，通过系统状态管理决策信号传输，接收来自dps容错管理模块的健康管理决策信号、故障缓解决策信号和容错决策信号，以及通过通信信道从电能分配管理模块接收电能分配管理决策信号，热管理模块进一步通过通信信道将热管理决策信号发送到电能分配管理模块，通过电能分配管理决策信号传输，将热管理决策信号发送到dps容错管理模块；所述电能分配管理模块从第四外部通信端口接收传动轴转速命令，通过系统状态管理决策信号传输，接收来自dps容错管理模块的健康管理决策信号、故障缓解决策信号和容错决策信号，以及通过通信信道接收来自效率控制模块的效率控制决策信号，来自电池电量平衡模块的电量平衡决策信号，以及来自热管理模块的热管理决策信号，电能分配管理模块进一步将电池控制命令信号发送到第五外部通信端口，将电机速度控制信号发送到第六外部通信端口，将离合器控制命令发送到第七外部通信端口，通过通信信道向效率控制模块、电池电量平衡模块和热管理模块发送电能分配管理决策信号，以及将充电控制命令信号发送到第八外部通信端口。9.如权利要求1所述的分布式电驱动系统的控制架构，其特征在于，第二级控制器和第三级控制器被布置在一个硬件组件中，并且在第二级控制器和第三级控制器之间不通过外部通信端口连接。10.如权利要求1所述的分布式电驱动系统的控制架构，其特征在于，第三级控制器包
括电池管理/诊断模块，电池管理/诊断模块生成电池诊断代码/测量信号，将电池管理/诊断模块集成到其同一硬件组件中，其中第三级控制器和电池管理/诊断模块之间不通过外部通信端口连接。

技术总结

本发明涉及航空和地面动力控制技术，公开了分布式电驱动系统的控制架构，其包括第一级控制器、第二级控制器和第三级控制器；第一级控制器接收车辆和环境信号，第二级控制器与第一级控制器进行通信，接收车辆命令信号，并基于车辆命令信号生成传动轴命令信号，第三级控制器与第二级控制器进行通信，接收传动轴命令信号，并根据传动轴命令信号生成电机转速命令信号；第三级控制器还包括DPS诊断/预测模块、DPS容错管理模块、电能分配管理模块、多个内部通信通道和多个外部通信端口；通过本发明设计的分布式电驱动系统的控制架构其优化分布式电驱动系统(DPS)的性能，提高分布式电驱动系统的安全性和可靠性，以满足ASIL-D的要求。D的要求。D的要求。