本發(fā)明涉及電動垂直起降飛行器領(lǐng)域，特別是一種涉及針對evtol的電子控制分布式架構(gòu)、控制方法、裝置及可讀存儲介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、evtol全稱為?electric?vertical?take-off?and?landing，即電動垂直起降飛行器。電動垂直起降飛行器（evtol）是以電能作為推進系統(tǒng)的全部或部分能源的飛行器。與傳統(tǒng)直升機相比，它具有諸多優(yōu)勢。在環(huán)保方面，具有無污染、噪聲低、低碳環(huán)保的特點；在性能方面，性價比高，其采用電機和電氣化結(jié)構(gòu)設(shè)計的載人形式簡化了動力傳輸系統(tǒng)，摒棄了很多繁雜的傳動結(jié)構(gòu)，安全性得以提升；在起降方式上，無需跑道即可垂直起降，克服了傳統(tǒng)飛機在日常使用中的瓶頸問題，并且具有規(guī)?；?、低成本的潛力，可構(gòu)建分布式、點對點的空中交通網(wǎng)絡(luò)，緩解城市地面交通擁堵，拓展人類城市邊界和生活方式。

2、從應用場景劃分，電動飛機包括輕型運動電動飛機、城市空運電動飛機、通勤運輸電動飛機、干支線運輸電動飛機4類；從推進系統(tǒng)架構(gòu)劃分，可分為全電飛機、混電飛機和渦輪電飛機三類。

3、目前在evtol的電池包布置上，基于冗余設(shè)計理念，通常會采用多個pack并聯(lián)統(tǒng)一輸出功率的方式。多數(shù)電池廠家采用大模組+bms的方案，從控制架構(gòu)來看為二層從控+一層主控。這種方案表面上較為簡潔，但在實際應用中存在缺陷。對于大模組的管控不夠精確，特別是在故障和一致性方面。隨著時間推移，由于不一致性和細小問題的累積，會對整個系統(tǒng)的性能甚至安全造成一定隱患。這種隱患可能影響evtol的正常運行，限制其優(yōu)勢的充分發(fā)揮，因此需要一種更優(yōu)化的電池包控制架構(gòu)來解決這些問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明實施例提供了一種針對evtol的電子控制分布式架構(gòu)、控制方法、裝置及可讀存儲介質(zhì)，針對目前技術(shù)存在的在實際應用中存在缺陷、對于大模組的管控不夠精確等問題。

2、本發(fā)明核心技術(shù)主要是三層能量管理架構(gòu)，包括模組級（module）、包級（pack）和系統(tǒng)級（n*pack），對應三層從控、二層主控和一層主控，通過特定的功能設(shè)置和通訊拓撲實現(xiàn)對電池系統(tǒng)的精確管控和安全運行。

3、第一方面，本發(fā)明提供了一種針對evtol的電子控制分布式架構(gòu)，分為三層能量管理架構(gòu)，包括模組級、包級以及系統(tǒng)級，對應的控制器分別為三層從控、二層主控和一層主控；

4、三層從控用于負責單包內(nèi)所有電芯電壓采集以及模組內(nèi)的溫度采集，并對采集到的電芯電壓和溫度數(shù)據(jù)進行初步處理，然后將溫度以及電壓信息上報至相應的二層主控；

5、二層主控用于負責單包的能量管理和熱管理、故障診斷以及控制單包的高壓上下電；同時將單包的信息上報到一層主控，同時接收一層主控的相關(guān)指令；

6、一層主控用于負責與飛控/管進行通信、負責和dc充電樁的通信、統(tǒng)籌多包并聯(lián)系統(tǒng)的充電/放電，根據(jù)整體系統(tǒng)需求合理分配電能、進行高低壓上下電以及能量管理以及在并聯(lián)上高壓后的進行絕緣檢測操作；同時接收各二層主控上報的信息，對整個多包系統(tǒng)進行綜合管理。

7、進一步地，一層主控通過系統(tǒng)外部can1總線和系統(tǒng)外部can2總線與外部飛控交互，實現(xiàn)接收飛控指令并反饋電池系統(tǒng)狀態(tài)，且兩路can互為備份且有校驗和防丟失機制。

8、進一步地，三層從控與二層主控之間通過pack內(nèi)部can總線連接，二層主控與二層主控之間通過pack內(nèi)部調(diào)試can總線連接，一層主控與二層主控之間通過pack間內(nèi)部can總線連接。

9、進一步地，一層主控上還設(shè)有快充can總線，用于與快充樁通信交互。

10、進一步地，每個二層主控均設(shè)有獨立的電池分配單元，該電池分配單元包含一套高壓回路控制元器件，以使得高壓回路的所有邏輯均是由二層主控進行控制。

11、進一步地，二層主控與三層從控一一對應。

12、第二方面，本發(fā)明提供了一種針對evtol的電子控制分布式架構(gòu)裝置，包括：

13、構(gòu)建三層能量管理架構(gòu)，架構(gòu)包括模組級、包級和系統(tǒng)級；

14、在模組級配置三層從控，三層從控執(zhí)行以下操作：

15、利用電芯電壓采集裝置采集單包內(nèi)所有電芯電壓；

16、利用溫度采集裝置采集模組內(nèi)溫度；

17、將采集的溫度以及電壓信息按照設(shè)定的通信協(xié)議上傳至包級的二層主控；

18、在包級配置二層主控，二層主控執(zhí)行以下操作：

19、接收三層從控上傳的信息，利用能量管理模塊進行單包的能量管理和故障診斷；

20、利用熱管理模塊控制單包的溫度；

21、利用高壓上下電控制電路進行單包的高壓上下電；

22、將單包的運行狀態(tài)信息按照設(shè)定的通信協(xié)議上傳至系統(tǒng)級的一層主控；

23、在系統(tǒng)級配置一層主控，一層主控執(zhí)行以下操作：

24、利用系統(tǒng)外部can1總線和系統(tǒng)外部can2總線與飛控/管建立通信連接，接收飛控指令并反饋電池系統(tǒng)信息；

25、利用快充can總線與dc充電樁建立通信連接，控制充電過程；

26、利用充電/放電管理模塊、高低壓上下電管理模塊和能量管理模塊統(tǒng)籌多包并聯(lián)系統(tǒng)的充電/放電、高低壓上下電以及能量管理操作；

27、在并聯(lián)上高壓后利用絕緣檢測裝置進行絕緣檢測；

28、接收二層主控上傳的信息，結(jié)合飛控指令進行系統(tǒng)級的統(tǒng)籌操作；

29、配置pack內(nèi)部can，用于單包內(nèi)各模組間的電芯數(shù)據(jù)上傳與均衡命令的下發(fā)；

30、配置pack內(nèi)部調(diào)試can，用于配合上位機對單包進行調(diào)試/標定/軟件刷寫；

31、配置pack間內(nèi)部can，用于二層主控與一層主控之間的信息交互，使二層主控能接收上下高壓命令，一層主控能收集和匯總pack信息；

32、確保系統(tǒng)外部can1和系統(tǒng)外部can2正常運行，用于一層主控和外部飛控的交互，以保證通信的高穩(wěn)定性以及對重要報文的校驗和防丟失機制；

33、配置快充can總線，用于一層主控和快充樁進行交互的通道。

34、第三方面，本發(fā)明提供了一種電子裝置，包括存儲器和處理器，存儲器中存儲有計算機程序，處理器被設(shè)置為運行計算機程序以執(zhí)行上述的針對evtol的控制方法。

35、第四方面，本發(fā)明提供了一種可讀存儲介質(zhì)，可讀存儲介質(zhì)中存儲有計算機程序，計算機程序包括用于控制過程以執(zhí)行過程的程序代碼，過程包括根據(jù)上述的針對evtol的控制方法。

36、本發(fā)明的主要貢獻和創(chuàng)新點如下：

37、一、架構(gòu)層面

38、層次分明，任務明確：本發(fā)明采用三層能量管理架構(gòu)，明確了模組級、包級和系統(tǒng)級的任務和邊界，各層控制器各司其職，相比現(xiàn)有二層從控+一層主控的架構(gòu)，在管理上更加精細和全面。

39、安全性能提升：關(guān)鍵信息在各層之間的交互上做到了冗余和校驗，如一層主控通過系統(tǒng)外部can1和can2與外部飛控交互，兩路互為備份且有校驗和防丟失機制，在拓撲和架構(gòu)層面真正地做到了安全，降低了因單點失效而引起次級災害的風險，而現(xiàn)有技術(shù)在這方面存在不足。

40、二、電池管理層面

41、精確管控大模組：對于大模組的管控更加精確。三層從控負責采集電芯電壓和溫度并上報，二層主控進行單包的能量管理、故障診斷等，一層主控統(tǒng)籌多包系統(tǒng)，這種分層管理方式能更好地處理故障和一致性問題，克服了現(xiàn)有技術(shù)中對大模組管控不精確的缺陷。

42、智能均衡策略：三層從控監(jiān)控電芯狀態(tài)并反饋給二層主控，二層主控可根據(jù)電池特性進行智能被動均衡，兼容不同電池化學體系，實現(xiàn)了“最快，最優(yōu)，最合適”的均衡效果，現(xiàn)有技術(shù)在這方面缺乏如此精細的策略。

43、三、實際應用效果層面

44、故障處理能力強：在實際應用中，經(jīng)過多個項目驗證，本發(fā)明在10+案子及最長超過18個月的交付使用監(jiān)控中，severity大于4的失效被檢測出的概率為100%，且均按照故障后處理機制進行了處理和上報，符合預期，而現(xiàn)有技術(shù)可能無法達到如此高的故障檢測和處理能力。

45、提升電芯性能和系統(tǒng)續(xù)航：完善的電芯數(shù)據(jù)管理有助于提升生命周期內(nèi)電芯的健康度和一致性，所有項目目前的備電時間（evtol的續(xù)航）均可以滿足sor的要求，電芯性能沒有明顯的衰減或者降級，現(xiàn)有技術(shù)可能無法有效保障這些性能指標。

46、本發(fā)明的一個或多個實施例的細節(jié)在以下附圖和描述中提出，以使本發(fā)明的其他特征、目的和優(yōu)點更加簡明易懂。