CN105291882A - 电动控制系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动控制系统及其控制方法，包括一电动装置，所述电动装置包括一中央控制器、多个执行机构以及分别用于控制所述多个执行机构的多个子控制器；所述中央控制器用于向所述子控制器发送行驶意图指令，所述行驶意图指令由方向参数和速度参数构成；所述子控制器用于接收中央控制器的行驶意图指令并控制各执行机构执行相应动作。通过在各执行机构设置子控制器，使得中央控制器与执行机构之间只需要发送简单的形式命令，而具体的执行参数由子控制器自行计算获取，大大减少了中央控制器的通信流量，即使在高速运行时也能保证数据的及时传输，保证行车安全。

Description

电动控制系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及电动领域，尤其涉及一种电动控制系统及其控制方法。

背景技术

随着科技的不断发展，电动系统，如电动汽车、机器人等已成为很多人研究的对象。

一个典型的无线控制的电动汽车的整体硬件架构如图1所示，整个系统由四个独立的轮子系统，控制电脑和用于连接二者的网关组成。四个独立的轮子系统通过CAN总线互联，并连接到具备CAN总线接口的网关上。在网关的另外一端具备一个蓝牙收发器，并以此与控制电脑的蓝牙收发器无线相连。

当任意一个轮子系统有状态数据需要上行至控制电脑时，则该轮子系统会向CAN总线广播状态数据报文。网关的CAN收发器监听到来自轮子系统的报文，并通过网关的微处理器进行数据校验后，交由网关的蓝牙收发器上行至控制电脑的蓝牙收发器。最后，控制电脑的蓝牙收发器收到该状态数据后，将其交予控制电脑的中央处理器进行运算处理，有必要的话发送到触摸屏上进行显示。当控制电脑接收到对车辆的运行控制参数后，会交予控制电脑的中央处理器进行运算处理生成具体的轮子系统可用的动作指令。该指令数据会通过控制电脑的蓝牙收发器发送给网关的蓝牙收发器，并交由网关的微处理器进行校验。校验完成后，指令数据会交予网关的CAN总线收发器广播到CAN总线上。轮子系统也会保持对CAN总线的监听，接收相对应的指令数据并加以执行。

上述控制电脑可以是平板电脑，与车体无线连接，也可以是车载电脑，则无须通过蓝牙收发器无线相连，而是用电缆连接到CAN总线上。

但不管是平板电脑还是车载电脑，目前使用的电动汽车控制系统，都是中央控制，即由中央处理器对所有滚动机构全面控制，所有滚动机构的控制信号均由中央处理器进行处理，中央处理器的数据处理量非常大。除了控制信号，智能电动汽车更是有大量的视频信号需要处理，例如用于判断汽车与外界的安全距离的实时视频，这些视频信号也需要被通信到中央处理器，使得作为中央控制的平板电脑或车载电脑与滚动机构的互相通信非常繁忙。由于CAN总线的容量有限定，由于数据不断增多，CAN总线通信产生交通堵塞的可能性变大，尤其是在汽车高速运行时，通信堵塞会导致车辆对控制信号无法及时反应，行车安全存在严重隐患。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：分离中央处理器的作用，抽离出人机通信的有意义的关键，减少中央处理器与滚动机构之间置的数据传输量。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种电动控制系统，包括一电动装置，所述电动装置包括一中央控制器、多个执行机构以及分别用于控制所述多个执行机构的多个子控制器；所述中央控制器用于向所述子控制器发送行驶意图指令，所述行驶意图指令由方向参数和速度参数构成；所述子控制器用于接收中央控制器的行驶意图指令并控制各执行机构执行相应动作。

本发明还涉及一种电动控制系统的控制方法，所述电动控制系统包括一电动装置，所述电动装置包括一中央控制器、多个执行机构以及分别用于控制所述多个执行机构的多个子控制器，所述中央控制器发送行驶意图指令至各子控制器，所述行驶意图指令由方向参数和速度参数构成；各子控制器接收所述行驶意图指令后控制各执行机构执行相应动作。

本发明的有益效果在于：通过在各执行机构设置子控制器，使得中央控制器与执行机构之间只需要发送简单的形式命令，而具体的执行参数由子控制器自行计算获取，大大减少了中央控制器的通信流量，即使在高速运行时也能保证数据的及时传输，保证行车安全。

附图说明

图1为现有技术的系统架构示意图一；

图2为本发明实施例一的系统结构示意图；

图3为本发明实施例一的方法流程图；

图4为本发明实施例二的系统结构示意图；

图5为本发明实施例二的方法流程图；

图6为本发明实施例三的系统结构示意图；

图7为本发明实施例三的方法流程图一；

图8为本发明实施例三的方法流程图二；

图9为本发明实施例四的系统结构示意图；

图10为本发明实施例四的方法流程图一；

图11为本发明实施例四的方法流程图二。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。

本发明最关键的构思在于：分离中央处理器的作用，抽离出人机通信的有意义的关键，优化人机通信。

请参阅图2，一种电动控制系统，包括一电动装置，所述电动装置包括一中央控制器、多个执行机构以及分别用于控制所述多个执行机构的多个子控制器；所述中央控制器用于向所述子控制器发送行驶意图指令，所述行驶意图指令由方向参数和速度参数构成；所述子控制器用于接收中央控制器的行驶意图指令并控制各执行机构执行相应动作。

从上述描述可知，本发明的有益效果在于：中央控制器与执行机构之间只需要发送简单的形式命令，大大减少了中央控制器的通信流量，即使在高速运行时也能保证数据的及时传输，保证行车安全。

进一步地，还包括一控制装置，所述控制装置用于生成所述行驶意图指令并发送至所述中央控制器；所述中央控制器接收所述行驶意图指令后，将所述行驶意图指令转发至各子控制器。

进一步地，包括多个所述电动装置和多个所述控制装置，且电动装置和控制装置一一对应；多个电动装置和多个控制装置中的一个为主电动装置和主控制装置，其他为从电动装置和从控制装置，所述主控制装置可同时向主电动装置的中央控制器和所有从控制装置发送所述行驶意图指令，所述从控制装置接收所述行驶意图指令后转发至相应的从电动装置的中央控制器。

从上述描述可知，一个控制装置可同时控制多个电动装置，且可根据需要指定或变更主控制装置，灵活性强。

进一步地，所述控制装置连接至一控制中心，可由控制中心发送控制指令至所述控制装置，所述控制装置根据所述控制指令生成所述行驶意图指令；或由所述控制中心直接生成并发送行驶意图指令至所述控制装置，所述控制装置接收所述行驶意图指令后转发至所述中央控制器。

从上述描述可知，可由调度中心直接控制电动装置，间接实现了无人驾驶。

进一步地，所述电动装置为电动汽车或机器人。

本发明还涉及一种电动控制系统的控制方法，所述电动控制系统包括一电动装置，所述电动装置包括一中央控制器、多个执行机构以及分别用于控制所述多个执行机构的多个子控制器，其特征在于：

所述中央控制器发送行驶意图指令至各子控制器，所述行驶意图指令由方向参数和速度参数构成；

各子控制器接收所述行驶意图指令后控制各执行机构执行相应动作。

进一步地，所述电动控制系统还包括一控制装置；

所述控制装置生成所述行驶意图指令并发送至所述中央控制器；

所述中央控制器接收所述行驶意图指令后，转发所述行驶意图指令至各子控制器。

进一步地，所述电动控制系统包括多个所述电动装置和多个所述控制装置，且电动装置和控制装置一一对应；

指定其中一个电动装置和控制装置为主电动装置和主控制装置，其他为从电动装置和从控制装置；

主控制装置向主电动装置的中央控制器发送所述行驶意图指令的同时向所有从控制装置发送所述行驶意图指令；

所述从控制装置接收所述行驶意图指令后转发至相应的从电动装置的中央控制器。

进一步地，在指定主电动装置和主控制装置后，可根据需要重新指定主电动装置和主控制装置。

进一步地，所述子控制器发送行驶路径反馈至所述中央控制器，所述行驶路径反馈包括二维坐标和时间印记。

进一步地，所述控制装置连接至一控制中心，所述控制中心发送控制指令至所述控制装置，所述控制装置根据所述控制指令生成所述行驶意图指令；或者所述控制中心直接生成并发送行驶意图指令至所述控制装置，所述控制装置接收所述行驶意图指令后转发至所述中央控制器。

进一步地，所述电动装置为电动汽车或机器人。

实施例一

请参照图2，本发明的实施例一为：一种电动控制系统，包括一电动装置，所述电动装置为电动汽车、机器人或其他电动控制的设备，所述电动装置包括一中央控制器、多个执行机构以及分别用于控制所述多个执行机构的多个子控制器；所述中央控制器用于向所述子控制器发送行驶意图指令，所述行驶意图指令包括方向参数和速度参数；所述子控制器用于接收中央控制器的行驶意图指令并控制各执行机构执行相应动作。

本发明实施例以电动汽车为例进行说明，所述电动汽车包括典型的智能化电动汽车的执行机构、中央处理器或控制主机，所述车载中央控制器或控制主机直接运用各种可用的传感器，如被动摄像头传感器、车身姿态传感器、车身位置传感器、机械方向盘传感器、超声波或激光雷达传感器等，通过子控制器协调控制电动汽车上的轮子系统，包括各个轮子的独立驱动与独立转向。

所述中央控制器优选为车载电脑，所述的执行机构是电动汽车的四个滚动机构，每个滚动机构对应设置一个子控制器，所述子控制器可独立控制相应的滚动机构，能够根据滚动机构的方向、速度判断滚动机构的行驶路径，能够根据周边情况判断是否需要改变方向或速度等，所述中央控制器与子控制器之间通过电缆有线连接或通过蓝牙无线连接。中央控制器发送仅包含方向参数和速度参数的形式意图指令至各子控制器，各子控制器分析滚动机构的状态，并结合所述行驶意图指令获得各滚动机构的动作参数，从而控制滚动机构执行相应的动作。可选地，用0-255表示方向参数和速度参数，例如，对于方向参数，0-255表示前方+45度到-45度，对于速度参数，0表示“停”，255表示最高速度。

请参照图3，以电动汽车为例，本实施例的控制方法具体为：

S1、中央控制器根据驾驶员直接输入的命令或者通过刹车、脚踏、方向盘、档位等的动作数据生成所述行驶意图指令，所述行驶意图指令可以仅包括方向参数和速度参数，中央控制器发送所述行驶意图指令至各子控制器；

S2、各子控制器接收所述行驶意图指令后，结合滚动机构当前的方向、速度以及周边环境等获取相应的动作参数，并控制执行机构执行相应动作。例如，当收到行驶意图指令中方向参数为0，速度参数为10，则执行机构在判断汽车与外界的安全距离以及其他环境要求合格的情况下，执行相应操作：向左作最大角度转向，速度为“最大值”的10/255。

可选地，电动装置的子控制器可以固定的时间间隔发送行驶路径反馈至中央控制器，例如，每1毫秒发送一次；所述行驶路径反馈包括二维坐标和时间印记。可选地，所述二维坐标可以用(0,0)-(255,255)表示，所述时间印记可以用0-255表示，例如，先从0开始，每次递增1直到255，递增到255时，递增1则回到0，再从0递增到255，如此循环。该步骤是可选步骤，若希望对汽车的行驶轨迹进行分析则可执行该步骤，若不需要，可不包括该步骤。

本实施例将中央控制器的功能进行分离，在每个执行机构设置一子控制器，大大减小了中央控制器的数据处理量以及中央控制器与执行机构之间的数据传输量，提高了数据处理速度，即使在高速行驶时也能保证形成安全。

实施例二

请参照图4，本发明实施例二在实施例一的基础上增加了一控制装置，所述控制装置用于生成所述行驶意图指令并发送至所述中央控制器；所述中央控制器接收所述行驶意图指令后，将所述行驶意图指令转发至各子控制器。

所述控制装置可以是手机、便携式平板电脑等电子设备，可通过建立在独立控制局域网上的优化人机通信协议与电动装置的中央控制器通信，所述局域网可以是有线或无线连接，例如蓝牙、USB、WIFI等，为了提高传输距离和效率，优选WIFI无线连接方式。可将控制装置与电动装置进行绑定，一台电动装置可绑定多台电动装置，例如可绑定家庭成员A的手机，也可绑定家庭成员B的手机，以方便家庭成员对同一辆车进行驾驶控制。

本实施例以一台电动装置和一台控制装置为例进行说明，如图5所示，所述电动控制系统的控制方法包括如下步骤：

S1、控制装置根据驾驶者通过控制装置的三轴陀螺仪、触摸屏或其他人机界面输入的数据，以及从中央控制器获取的方向盘、刹车和加速脚踏板等的数据，计算生成所述行驶意图指令，并通过所述局域网以固定的时间间隔发送至电动装置的中央控制器，例如每1毫秒发送一次；所述行驶意图指令仅由方向参数和速度参数构成，而判断汽车与外界的安全距离的视频信号等各种信号由执行机构的子控制器独立处理；

S2、电动装置的中央控制器接收所述行驶意图指令后，转发所述行驶意图指令至各子控制器；

S3、各子控制器接收所述行驶意图指令后控制各执行机构执行相应动作。

可选地，还包括下述步骤：电动装置的子控制器以固定的时间间隔发送行驶路径反馈至中央控制器，例如，每1毫秒发送一次；中央控制器将行驶路径反馈转发至控制装置，所述行驶路径反馈包括二维坐标和时间印记。该步骤是可选步骤，若希望对汽车的行驶轨迹进行分析则可执行该步骤，若不需要，可不包括该步骤。

本实施例通过控制装置控制电动装置，提升了电动装置的可操作性以及智能化。

实施例三

请参照图6，本实施例在实施例二的基础上做了进一步的改进：其中电动控制系统包括多个所述电动装置和多个所述控制装置，且电动装置和控制装置一一对应，相应的控制装置可如实施例二所述控制相应的电动装置；同时可以指定其中一个电动装置和控制装置为主电动装置和主控制装置，其余则为从电动装置和从控制装置。所述主控制装置可同时向主电动装置的中央控制器和所有从控制装置发送所述行驶意图指令，从控制装置接收所述行驶意图指令后转发至相应的从电动装置的中央控制器。请参照图7，本实施例的电动控制系统的控制方法包括如下步骤：

S1、主控制装置生成行驶意图指令，并发送至所有电动装置的中央控制器；

S2、中央控制器接收所述行驶意图指令后，转发所述行驶意图指令至各子控制器；

S3、各子控制器接收所述行驶意图指令后控制各执行机构执行相应动作。

其中，请参照图8，所述步骤S1具体为：

S11、指定其中一个电动装置和控制装置为主电动装置和主控制装置，其他为从电动装置和从控制装置；可选地，主电动装置和主控制装置可更换，在指定主电动装置和主控制装置后，可根据需要重新指定主电动装置和主控制装置；例如，对多辆同行的电动汽车来说，可以指定其中一辆车的司机来控制所有同行的车辆，使得其他同行的司机成为乘客，当控制车辆的司机累了的时候，可以重新指定一个司机来控制所有车辆，可避免司机因长途驾驶精神困顿而导致交通意外。

S12、主控制装置向主电动装置的中央控制器发送所述行驶意图指令的同时向所有从控制装置发送所述行驶意图指令；

S13、从控制装置接收所述行驶意图指令后转发至相应的从电动装置的中央控制器。可选地，还包括下述步骤：各子控制器发送行驶路径反馈至中央控制器，主电动装置的中央控制器转发行驶路径反馈至主控制装置，从电动装置的中央控制器通过从控制装置转发行驶路径反馈至主控制装置。

本实施例可通过一个控制装置同时控制多个电动装置，节省人力，可防止司机疲劳驾驶，进一步地保证了行车安全。

实施例四

请参照图9，本实施例与实施例二的区别在于：所述控制装置还连接至一控制中心，可由控制中心发送控制指令至所述控制装置，例如连接至调度中心、巡逻警车或其他车辆等，可由调度中心或巡逻警车远程控制电动装置。请参照图10，本实施例的电动控制系统的控制方法包括如下步骤：

S1、所述控制中心发送控制指令至所述控制装置；

S2、控制装置根据所述控制指令生成行驶意图指令，并发送至电动装置的中央控制器；

S3、中央控制器接收所述行驶意图指令后，转发所述行驶意图指令至各子控制器；

S4、各子控制器接收所述行驶意图指令后控制各执行机构执行相应动作。

请参照图11，本实施例的电动控制系统的另一种控制方法包括如下步骤：

S1、所述控制中心直接生成并发送行驶意图指令至所述控制装置；

S2、所述控制装置接收所述行驶意图指令后转发至所述中央控制器；

S3、中央控制器接收所述行驶意图指令后，转发所述行驶意图指令至各子控制器；

S4、各子控制器接收所述行驶意图指令后控制各执行机构执行相应动作。可选地，还包括下述步骤：各子控制器发送行驶路径反馈至中央控制器，中央控制器通过控制装置转发行驶路径反馈至控制中心。

通过本实施例可直接由控制中心远程控制电动系统，尤其适用于当有违章肇事的司机时，可由控制中心或巡逻警车直接控制该车辆，防止司机逃脱；或者当有司机身体不适时，可向控制中心或巡逻警车发出求救信号，由控制中心或巡逻警车直接控制该车辆，防止交通意外的发生。进一步地，本实施例间接实现了无人驾驶，当有危险发生时，例如火灾，可由控制中心或巡逻警车直接控制消防车进入火灾区，保证了消防员的人身安全。

综上所述，本发明提供的一种电动控制系统及其控制方法，通过分离中央处理器的作用，抽离出人机通信的有意义的关键，优化人机通信，大大减少了通讯数据，防止通信堵塞，保证了数据的及时传输。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (12)

1.一种电动控制系统，包括一电动装置，其特征在于：所述电动装置包括一中央控制器、多个执行机构以及分别用于控制所述多个执行机构的多个子控制器；所述中央控制器用于向所述子控制器发送行驶意图指令，所述行驶意图指令由方向参数和速度参数构成；所述子控制器用于接收中央控制器的行驶意图指令并控制各执行机构执行相应动作。

2.根据权利要求1所述的电动控制系统，其特征在于：还包括一控制装置，所述控制装置用于生成所述行驶意图指令并发送至所述中央控制器；所述中央控制器接收所述行驶意图指令后，将所述行驶意图指令转发至各子控制器。

3.根据权利要求2所述的电动控制系统，其特征在于：包括多个所述电动装置和多个所述控制装置，且电动装置和控制装置一一对应；多个电动装置和多个控制装置中的一个为主电动装置和主控制装置，其他为从电动装置和从控制装置，所述主控制装置可同时向主电动装置的中央控制器和所有从控制装置发送所述行驶意图指令，所述从控制装置接收所述行驶意图指令后转发至相应的从电动装置的中央控制器。

4.根据权利要求2所述的电动控制系统，其特征在于：所述控制装置连接至一控制中心，可由控制中心发送控制指令至所述控制装置，所述控制装置根据所述控制指令生成所述行驶意图指令；或由所述控制中心直接生成并发送行驶意图指令至所述控制装置，所述控制装置接收所述行驶意图指令后转发至所述中央控制器。

5.根据权利要求1-4任一项所述的电动控制系统，其特征在于：所述电动装置为电动汽车或机器人。

6.一种电动控制系统的控制方法，所述电动控制系统包括一电动装置，所述电动装置包括一中央控制器、多个执行机构以及分别用于控制所述多个执行机构的多个子控制器，其特征在于：

所述中央控制器发送行驶意图指令至各子控制器，所述行驶意图指令由方向参数和速度参数构成；

各子控制器接收所述行驶意图指令后控制各执行机构执行相应动作。

7.根据权利要求6所述的电动控制系统的控制方法，其特征在于：所述电动控制系统还包括一控制装置；

所述控制装置生成所述行驶意图指令并发送至所述中央控制器；

所述中央控制器接收所述行驶意图指令后，转发所述行驶意图指令至各子控制器。

8.根据权利要求7所述的电动控制系统的控制方法，其特征在于：所述电动控制系统包括多个所述电动装置和多个所述控制装置，且电动装置和控制装置一一对应；

指定其中一个电动装置和控制装置为主电动装置和主控制装置，其他为从电动装置和从控制装置；

主控制装置向主电动装置的中央控制器发送所述行驶意图指令的同时向所有从控制装置发送所述行驶意图指令；

所述从控制装置接收所述行驶意图指令后转发至相应的从电动装置的中央控制器。

9.根据权利要求8所述的电动控制系统的控制方法，其特征在于：

在指定主电动装置和主控制装置后，可根据需要重新指定主电动装置和主控制装置。

10.根据权利要求6所述的电动控制系统的控制方法，其特征在于：所述子控制器发送行驶路径反馈至所述中央控制器，所述行驶路径反馈包括二维坐标和时间印记。

11.根据权利要求7所述的电动控制系统的控制方法，其特征在于：所述控制装置连接至一控制中心，所述控制中心发送控制指令至所述控制装置，所述控制装置根据所述控制指令生成所述行驶意图指令；或者所述控制中心直接生成并发送行驶意图指令至所述控制装置，所述控制装置接收所述行驶意图指令后转发至所述中央控制器。

12.根据权利要求6-11任一项所述的电动控制系统的控制方法，其特征在于：所述电动装置为电动汽车或机器人。