CN101370693A - 用于车辆的电子控制系统 - Google Patents
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Abstract
一种用于具有多个设备致动器的车辆的电子控制系统,其中每个设备被配置为提供表示其致动状态的输出信号,该车辆还具有:输入端,用于请求对各自设备的致动并生成相应的致动请求信号;以及车辆条件传感器,用于提供表示诸如速度和倾斜角之类的车辆参数或车辆组件状态的车辆条件信号;该系统包括:与每个设备相关联的从控制器;以及主控制器;主控制器和从控制器都被连接成接收车辆条件信号,主控制器被连接成接收致动请求信号并接收来自所有设备的状态输出信号,并且该主控制器与所有从控制器进行双向数据通信,每个从控制器被连接成接收相应的致动请求信号以及从主控制器接收电能,并将电能提供给其各自的设备;每个从控制器响应于请求对其设备进行致动的致动请求信号而向主控制器发送从请求信号,以及该主控制器响应于该从请求信号而给从控制器提供主认同信号,以使得其仅在独立地接收到了相同的致动请求信号并确定了给从控制器提供电能是安全且合适的情况下,给从控制器提供电能;以及该从控制器响应于主认同信号和相关的车辆条件信号以及各自的状态输出信号,而仅在其确定了给设备提供电能是安全且合适的情况下,给该设备提供电能,以控制该设备的致动。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于保险或安全相关的设备及系统的电子控制系统,它具体用在车辆中为诸如驾驶杆锁、车门锁或汽车后背箱盖锁之类的电致动器提供电能。
背景技术
保险对于车辆电子控制系统而言是极为重要的,而且以下情况也很重要,例如:在车辆开动时,不应电气地打开车门或者不应电气地锁定驾驶杆。现代车辆具有大量电气控制的设备,以及位于车辆中的各个位置处的大量条件传感器,其用于感测诸如引擎管理状态、燃料供应率、车辆倾斜角、致动器动作状态及车辆速度之类的条件。本发明的目的是提供一种使用来自电池或交流发电机的电能来致动车辆中的设备的安全方式,这种方式显著地降低了由布线差错、软件故障或甚至故意干扰而引起的电气系统故障的可能性。
发明内容
本发明提供了一种用于具有多个设备致动器的车辆的电子控制系统,每个设备被配置为提供表示其致动状态的输出信号,该车辆还具有:输入端,用于请求对各自设备的致动并且生成相应的致动请求信号;以及车辆条件传感器,用于提供诸如速度和倾斜角之类的车辆参数或车辆组件状态的车辆条件信号;该系统包括:与每个设备相关联的从控制器;以及主控制器;该主控制器和从控制器都被连接成接收至少一些车辆条件信号,该主控制器被连接成从所有设备接收致动请求信号并接收状态输出信号,并且该主控制器与所有从控制器进行双向数据通信,每个从控制器被连接成接收相应的致动请求信号以及从主控制器接收电能,并将电能提供给其各自设备;将主控制器布置为:只有在其独立接收了相应的致动请求信号并根据车辆条件信号确定给从控制器提供电能是安全且合适的情况下,才给从控制器提供电能;并且该从控制器响应于请求对其设备进行致动的致动请求信号、以及响应于任意相关的车辆条件信号以及各个状态输出信号,而仅在该从控制器根据所述信号确定给该设备提供电能是安全且合适的情况下,才给该设备提供来自主控制器的电能,以控制对设备的致动。
使用独立的主控制器和从控制器、独立地分析车辆条件以及独立地分析针对致动的请求,显著地降低了不安全条件出现的可能,尤其是在将主控制器和从控制器布置在车辆的分离部分以及在将从控制器靠近其设备置于壳体中的情况下。
在车辆开始时忽略所有从设备(例如门锁)发出的反馈信号不足以防护意外或不安全致动。例如,如果在车辆开动时(即当车辆达到5Km/h左右的速度时)在门锁中发出信号,则不可能为任意的门上锁或开锁及释放电能。然而,在没有如本发明中所指定的这种装置的帮助下,这无法避免从或主电路中的软件故障或电故障。值得注意的是,不同于电源门闩的功能,可以(如果希望这样的话)通过使用车辆内的锁定开关或惯性开关(通常用于在撞车情况下触发安全气袋并给所有车门开锁),在车辆仍开动时执行上锁和开锁的功能。
附图说明
为了更好地理解本发明,现在将参考附图来描述优选实施例,在附图中:
图1是示出了体现本发明的系统数据流的图;
图2示出了体现本发明的车辆中的电子系统的一部分;
图3示出了形成图1和图2中的系统的一部分的门锁的框图;以及
图4是图1和图2的系统中的主控制器的框图。
具体实施方式
如图2中所示,车辆有四个门锁。这些门锁是设备的示例,其它示例可以是电动驾驶杆锁,其也可以由电动机来供电,并且还具有用于提供表示其致动状态的输出信号的传感器。如图2中所示,为系统数据网提供了这种输出信号。设备上的这些传感器可以是电机械开关,例如簧片开关、微开关、惯性开关以及压电式压力垫、电位开关、或诸如电容性或电感性开关之类的电磁开关、或光学开关、或诸如Hall效应传感器之类的固态传感器等等。
如图1中的“车辆数据源”所示的传统车辆电子控制单元与车辆中的多个车辆条件传感器相连接,车辆条件传感器提供表示诸如速度和倾斜角之类的车辆参数或车辆组件状态的条件信号;例如,这些车辆条件传感器可以感测致动器动作状态、引擎管理状态和燃料供应率。
如图2和4所示,存在+12V的持久电源,其与车辆电池和交流发电机控制电路相连接。0V的地电源与车辆结构相连接。
在图2中所示的示例中,不仅给主控制器提供持久电源,而且给每个设备(即四个门锁)提供持久电源。然而,为所述设备供电只是为了给控制电路供电,而不是给各个设备供电。因此,持久电源与从控制器相连接(在图3中示为微控制器),其与拟为图3中所示的门锁内部的电机驱动器供电的电源完全分离。如图2、3和4中所示,图4中的主控制器选择性地将+12V处的输出功率提供给每个门锁;主控制器中的控制电路确保了上述仅在预定持续时间内提供。
如图3所示,该门锁具有用于致动机械组件并提供诸如开门和锁门之类的功能的电动机。该门锁可通过诸如阀或螺线管之类的其它起动装置来控制。由电机驱动器为电动机提供电能,以电信号的形式将该电机驱动器的状态发送到控制该电机驱动器的微控制器。监控给电动机提供的电压,并将该电压作为信号反馈到微控制器。采取开关形式的输入端给该微控制器提供控制信号,该控制信号表示车辆的用户想要打开车门。在图1中,将上述作为从“与设备有关的输入/反馈传感器/开关”到从控制器的数据流来进行说明。
主控制器与从控制器之间的通信可以通过单独的线路或通过诸如工业标准网络(例如CAN(控制器局域网)或LIN(本地互连网))之类的串行链路或者定制网络。示例示出了经由LINN总线的主从共享信息。所示出的LIN接口(LIN I/F)可以是任意合适的LIN总线驱动电路。示例还示出了本地电压调节器(VREG)的典型布置。可以将针对控制电路的持久电源集成到控制电路中或从外部调节器提供。
图4示出了主控制器。主控制器通过车辆网络和/或提供给微控制器的分立布线来对车辆条件作出响应。主控制器利用继电器或者诸如HSD(高压侧驱动器)之类的电子开关控制供给致动器的电源。同样,可以通过利用继电器或电子开关切断致动器的负压侧来隔离供给致动器的电源。监控该供电电压,并将其作为信号反馈给微控制器。
只要图3中所示的门锁中的微控制器检测到车辆在开动,就将该微控制器设置为进入休眠模式,以使得电能消耗显著降低。当该微控制器感测到潜在致动其设备是安全的时,例如在车辆静止时,以及在应用刹车并且燃料供应率低于预定水平时,该微控制器将苏醒。
应该理解,电机驱动器可位于例如图3中所示的门锁内部,或例如受门锁外部的或在独立于主控制器的方便位置的门闩保护。可以使用电路间的相互连接,或电缆连接,或无线电通信。这样,使得给电动机供电的电连接不暴露出来,从而降低了小偷干扰以及意外短路的风险。
将主控制器与从控制器分离有助于降低短路的不利影响的风险,并且这可以通过在单独的壳体中提供主控制器来实现,该壳体位于车辆的不同部分,并通过例如适当的电缆或利用收发机的无线电通信来连接。然而,主控制器可以与至少一个从控制器共享相同的壳体,通过电路间的相互连接或通过电缆连接来与这个或这些从控制器进行通信。
LIN总线在该电子控制系统内部是专用的,专门用于设备操作的安全性,并且它不与任何其它车辆数据系统连接。
现在将描述图1至4的电子控制系统中的操作顺序。
在个人设备中,通过专用开关的操作或者例如通过诸如密钥卡之类的任何其它专用装置或其它与系统有关的输入,发起用于致动设备的请求。同时,主控制器和从控制器共享关于车辆状态的特定预定数据,例如汽车的速度;引擎的状态;以及汽车的安全性状态,例如它是锁上了还是没有锁上、门是否开着、以及汽车警报是否打开、以及引擎抑制系统是否起作用。
将主控制器和从控制器所接收的、表示车辆条件的数据从源开始直接且独立于共享同一数据的任何其它控制器或系统地传递。
将从控制器的独立致动请求发给主控制器,然后主控制器将该请求与该主控制器独立接收到的相似请求进行比较。该请求必须同时被主控制器和个别从控制器看到:这些控制器具有相同的特定软件参数,例如致动的屏蔽、轮询和持续时间。
如果主控制器根据车辆条件确定给特定从控制器供电是安全且合适的,则主控制器在预定时间段内给该特定从控制器供电。
该从控制器检测从主控制器提供的电流的可用性,并且还检测来自主控制器的请求,以实现致动。从控制器对包括独立获得的请求在内的所有确定数据进行比较,如果一切都显得安全又合适,则发起该致动,该致动是根据微处理器中所编程的特定参数来发起的。
下面给出对从控制器和主控制器所采取的顺序动作的概述,所有这些控制器都适当地接收到相应的设备状态信号以及至少一些车辆状态信号:
在特定从控制器和主控制器中,也存在自诊断程序,该程序依靠包括例如对正在被处理的电压和电流的监控在内的其它数据。这些程序旨在检测差错。例如,一个差错是给电动机供电时间过长:主控制器故障或布线故障。另一个是外部门把手开关被卡住:机械或电故障。另一个差错是主控制器无法与某一个门锁进行通信:布线或门锁故障。如果主控制器无法与任一门锁进行通信,则这将是系统故障。
相应地,导致车辆中任何设备的不安全或无意识致动的任何故障的可能性是可以忽略的。因为电动机不具有任何电源,所以试图突然驱动门锁电动机的这类门锁故障不会产生影响。主控制器中导致供电的故障与有效的电源释放请求一起将不产生任何影响,因为门锁将忽略上述故障,其本身并没有接收到独立的请求。任意控制器或输入设备中的物理或算术故障或者冲突的数据不会引发设备的致动,因为在电源能够通过电动机之前,总是必须存在精确预定的时序逻辑。
体现本发明的系统的优势在于,它可以被安装到具有现有电子系统的车辆中。例如,对行驶速度的监控也用于开走时的锁定特性,所以它并不会给车辆增加额外的成本。
在企图偷盗车辆的情况下,理论上可以将引擎抑制系统去激活,并且可以通过应用电能来干扰门锁的外部布线,但是由于小偷将无法接近包含微控制器和电机驱动器在内的门锁的内部,因此无法将电源中继到发动机。
此外,即使主控制器上出现意外短路,电机驱动器上也几乎不可能同时发生短路。
尽管该优选实施例包括对所有控制器所使用的设备状态信息的供应时,该实施例并非必要的,并且可被忽略。此外,尽管优选地进行从属请求与主认同信号之间的交换,但并非必要的。
Claims (23)
1.一种电子控制系统,用于具有多个设备致动器的车辆,所述车辆还具有:输入端,用于请求对各自设备的致动并且生成相应的致动请求信号,以及车辆条件传感器,用于提供表示诸如速度和倾斜角之类的车辆参数或车辆组件状态的车辆条件信号;
所述系统包括:
与每个设备相关联的从控制器;以及
主控制器;
所述主控制器和从控制器都被连接成接收至少一些车辆条件信号,所述主控制器被连接成从所有设备接收致动请求信号,并且与所有从控制器进行双向数据通信,以及每个从控制器被连接成接收相应的致动请求信号以及从主控制器接收电能,并将电能提供给其各自设备;
所述主控制器被布置为:只有在其独立地接收了相应的致动请求信号并根据车辆条件信号确定给从控制器提供电能是安全且合适的时候,才给从控制器供应电能;以及
所述从控制器响应于请求对其设备进行致动的致动请求信号以及响应于任意相关的车辆条件信号,而仅在所述从控制器根据所述信号确定给设备提供电能是安全且合适的情况下,才给所述设备提供来自主控制器的电能,以控制对所述设备的致动。
2.根据权利要求1所述的电子控制系统,其中,所述主控制器被布置为:只有在其独立地接收到相应的致动请求信号并根据车辆条件信号确定给从控制器提供电能是安全且合适的情况下,才给从控制器提供电能。
3.根据权利要求2所述的电子控制系统,其中,每个从控制器响应于致动请求信号而向主控制器发送从请求信号,以及所述主控制器只响应于所述从请求信号而提供相应的主认同信号。
4.根据权利要求1所述的电子控制系统,为了在每个设备均被配置为提供表示其致动状态的输出信号的车辆中使用,所述主控制器响应于来自任意设备的状态输出信号来确定给相应设备控制器提供电能是否是安全且合适的,以及每个从控制器响应于其各自设备的状态输出信号,而仅在其确定了给所述设备提供电能是安全且合适的情况下,才给所述设备提供电能。
5.根据权利要求1所述的电子控制系统,其中,至少一个设备是由电动机提供电能的门锁。
6.根据权利要求1所述的电子控制系统,其中,至少一个设备是由电动机提供电能的驾驶杆锁。
7.根据权利要求1所述的电子控制系统,其中,至少一个设备可由诸如阀或螺线管之类的起动装置控制。
8.根据权利要求1所述的电子控制系统,其中,所述从控制器被配置为:当车辆条件信号表示车辆处于开动时,进入并保持在休眠模式,从而降低电能消耗。
9.根据权利要求1所述的电子控制系统,其中,所述车辆条件传感器被布置为感测车辆速度、车辆倾斜角、车辆致动器动作、引擎状态、车辆安全性状态、或引擎燃料供应率或上述条件的任意组合。
10.根据权利要求1所述的电子控制系统,包括与主控制器连接的电源。
11.根据权利要求10所述的电子控制系统,其中,所述电源还与从控制器连接,用于为从控制电路提供电能,但不用于相应设备的致动。
12.根据权利要求1所述的电子控制系统,包括所述车辆条件传感器。
13.根据权利要求1所述的电子控制系统,包括用于请求致动的所述输入端。
14.根据权利要求13所述的电子控制系统,其中,所述输入端包括与驾驶杆锁相关联的开关。
15.根据权利要求13所述的电子控制系统,所述输入端包括与门把手相关联的开关。
16.根据权利要求1所述的电子控制系统,其中,将所述主控制器配置为仅在预定时间段内给从控制器提供电能。
17.根据权利要求1所述的电子控制系统,其中,所述主控制器和至少一个从控制器共享相同的壳体,并通过电路间的连接或电缆连接来互相通信。
18.根据权利要求1所述的电子控制系统,其中,所述主控制器与从控制器置于分开的壳体中,并通过电缆连接与从控制器连接。
19.根据权利要求1所述的电子控制系统,其中,所述从控制器与其设备置于分开的壳体中,并且能够与其进行无线电通信。
20.根据权利要求1所述的电子控制系统,其中,将每个从控制器靠近其相应设备置于壳体中,以便给设备提供来自从控制器的电能的电连接不暴露出来。
21.一种装置,包括根据权利要求1所述的电子控制系统以及构成所述设备的多个门锁,每个门锁具有一个所述从控制器。
22.一种装置,包括根据权利要求1所述的电子控制系统以及构成具有所述从控制器之一的设备的驾驶杆锁。
23.一种装置,包括根据权利要求1所述的电子控制系统以及多个设备,其中每个设备具有所述从控制器之一。
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