CN101376340B - 双控制螺线管系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及双控制螺线管系统。一种用于交通工具的螺线管控制系统包括主控制器、故障切换控制器和故障切换控制模块。主控制器基于控制信号生成第一螺线管驱动信号。故障切换控制器基于控制信号选择性地生成第二螺线管驱动信号。故障切换控制模块接收指示主控制器运行是否正常的操作信号，并且当操作信号指示主控制器运行不正常时，选择第二驱动信号来驱动螺线管。

Description

双控制螺线管系统

对相关申请的交叉引用

本申请要求于2007年8月30日提交的美国临时申请号60/966,865的优先权。在此引入上述申请的全部公开内容作为参考。

技术领域

本发明涉及一种交通工具(vehicle)中的双控制螺线管(solenoid)系统。

背景技术

此处提供的背景描述用大致给出本公开的背景。目前指定的发明人的工作，就其在背景技术部分中描述的程度而言，以及提交时另外不构成现有技术的描述的多个方面，既没有明确地承认也没有隐含地承认是与本公开相对的现有技术。

现在参照图1，给出了依据现有技术的螺线管控制系统的功能框图。螺线管控制器102接收来自控制装置104的控制信号。例如，控制装置104可以包括换挡机构(gear shifter)106、发动机控制模块、变速器控制模块或制动模块。螺线管控制器102基于该控制信号生成驱动信号。驱动信号激励(actuate)螺线管120。在各种实施方式中，螺线管120可以在两个或更多个位置之间移动。

螺线管120可包括在变速器122、排放系统、空气管理系统或者可由螺线管120控制的任何其它交通工具系统中。例如，螺线管120可包括在变速器122内以啮合或脱离齿轮。在各种实施方式中，螺线管120可包括在排放系统中以调节进入进气歧管的废气。螺线管120也可包括在空气管理系统中以使气流和/或真空转向。

发明内容

一种用于交通工具的螺线管控制系统包括主控制器、故障切换(failover)控制器和故障切换控制模块。主控制器基于控制信号生成第一螺线管驱动信号。故障切换控制器基于控制信号选择性地生成第二螺线管驱动信号。故障切换控制模块接收指示主控制器运行是否正常的操作信号，并且当该操作信号指示主控制器运行不正常时选择第二驱动信号来驱动螺线管。

在其它特征中，一种变速器系统包括该螺线管控制系统和含有螺线管的变速器。螺线管选择性地啮合变速器内的齿轮。该变速器系统还包括生成控制信号的换挡机构。

在另外的特征中，当操作信号指示主控制器运行正常时，故障切换控制模块选择第一螺线管驱动信号来驱动螺线管。故障切换控制模块还包括第一开关模块和第二开关模块。第一开关模块基于操作信号选择性地将第一螺线管驱动信号传递到螺线管。第二开关模块基于操作信号选择性地将第二螺线管驱动信号传递到螺线管。

在又一些其它特征中，所述操作信号是从主控制器接收的。该操作信号包括主控制器的节点电压。螺线管控制系统还包括操作模块。操作模块确定主控制器是否运行正常并且相应地生成操作信号。

在又一些其它特征中，操作模块基于第一螺线管驱动信号和预测的驱动信号的比较确定主控制器是否运行正常。操作模块基于第一和第二螺线管驱动信号的比较确定主控制器是否运行正常。当第一控制器运行不正常时操作模块指导(direct)故障切换控制器生成第二螺线管驱动信号。

一种方法包括基于控制信号生成第一螺线管驱动信号，基于该控制信号选择性地生成第二螺线管驱动信号，生成指示第一驱动信号是否可靠的操作信号，并且当该操作信号指示第一螺线管驱动信号不可靠时，选择第二螺线管驱动信号来驱动螺线管。

在其它特征中，该方法还包括基于换挡机构的操作生成所述控制信号。该方法还包括当操作信号指示第一螺线管驱动信号可靠时，选择第一螺线管驱动信号来驱动螺线管。该方法还包括基于节点电压生成该操作信号，该节点电压指示第一螺线管驱动信号是否可靠。

在又一些其它特征中，该方法还包括基于第一螺线管驱动信号和预测的螺线管驱动信号的比较确定第一螺线管驱动信号是否可靠。该方法还包括基于第一和第二螺线管驱动信号的比较确定第一螺线管驱动信号是否可靠。该方法还包括当该操作信号指示第一螺线管驱动信号不可靠时指导生成第二螺线管驱动信号。

通过此处提供的描述其它的适用领域是显而易见的。可以理解，描述和具体例子仅打算用于说明的目的并且不打算限制本公开的范围。

附图说明

此处描述的附图仅用于说明的目的且不打算以任何方式限制本公开的范围，其中：

图1是依据现有技术的螺线管控制系统的功能框图；

图2-2A是依据本公开的原理的示例性冗余螺线管控制系统的功能框图；

图3是依据本公开的原理的示例性故障切换控制模块的功能框图；

图4是描述依据本公开的原理由冗余螺线管控制系统执行的示例性步骤的流程图；

图5是依据本公开的原理的图3的冗余螺线管控制系统的示例性电路图；

图6-7是依据本公开的原理的冗余螺线管控制系统的示例性电路图；

图8是依据本公开的原理的示例性冗余螺线管控制系统的功能框图；和

图9是依据本公开的原理的图8的冗余螺线管控制系统的示例性电路图。

具体实施方式

以下的描述实质上仅是示例性的且不打算以任何方式限制本公开、它的应用或使用。为了清楚的目的，同样的附图标记用于附图中以便标识相似的元件。如此处使用的，措词A、B和C中的至少一个应该采用非专属逻辑或解释为表示逻辑(A或B或C)。应该理解，方法中的步骤可以不同的顺序执行而不会改变本公开的原理。

如此处使用的，术语模块指专用集成电路(ASIC)、电子电路、执行一个或多个软件或固件程序的处理器(共享的、专用的或集群的)和存储器、组合逻辑电路，和/或提供所描述功能的其它合适部件。

可以实施冗余螺线管控制系统以便当螺线管控制器102发生故障时维持交通工具的正常运行。例如，冗余螺线管控制系统可以用在变速器122中以当螺线管控制器102发生故障时维持换挡性能。在排放系统中，冗余螺线管控制系统可以用于维持交通工具排放的可靠控制。冗余螺线管控制系统也可以用在空气管理系统中以维持交通工具的最佳性能。

现在参照图2，显示了依据本公开的原理的示例性冗余螺线管控制系统200的功能框图。在各种实施方式中，冗余螺线管控制系统200包括主控制器202、故障切换控制器204和故障切换控制模块206。此外，冗余螺线管控制系统200可包括附加的故障切换控制器(未示出)。

仅用于举例的目的，示出了变速器系统中的冗余螺线管控制系统200。当在变速器系统中使用时，控制装置104基于驾驶员(driver)对换挡机构106的操作生成控制信号。在各种实施方式中，该控制信号可以由交通工具内的发动机控制模块、变速器控制模块、制动模块或任何其它控制模块生成。

主控制器202和故障切换控制器204接收控制信号。在各种实施方式中，主控制器202和故障切换控制器204可包括反馈控制器、前馈控制器、开环控制器和/或可编程积分微分(PID)控制器。例如，主控制器202和故障切换控制器204可包括高侧驱动器和低侧驱动器。当实施高侧和低侧驱动器时，在图2中显示的没有箭头的连接可包括高侧和低侧连接。

主控制器202和故障切换控制器204每一个都基于控制信号生成驱动信号。例如，驱动信号可包括交流(AC)信号、直流(DC)信号和/或脉宽调制(PWM)信号。主控制器202和故障切换控制器204传输驱动信号到故障切换控制模块206。

为了确保故障切换控制模块206的可靠运行，故障切换控制模块206和/或故障切换控制模块206的各种部件可从电源而不是主控制器202接收功率。例如，故障切换控制模块206和/或故障切换控制模块206的各种部件可以从故障切换控制器204或独立的电源(未示出)接收功率。

故障切换控制模块206接收指示主控制器202是否运行正常的操作信号。该操作信号可包括AC信号、DC信号和/或PWM信号。该操作信号还可包括高态有效或低态有效数字信号。在各种实施方式中，该操作信号可包括来自主控制器202的节点的电压或电流。可以选择主控制器202的节点使得主控制器202的故障将在该节点处产生可测量的电压或电流变化。

基于该操作信号，故障切换控制模块206选择其中一个驱动信号传送到螺线管120。当操作信号指示主控制器202运行正常时，故障切换控制模块206选择来自主控制器202的驱动信号。否则，故障切换控制模块206选择来自故障切换控制器204的驱动信号。在各种实施方式中，故障切换控制模块206、主控制器202和/或故障切换控制器204可以集成在单个控制模块或集成电路中。

所选择的来自故障切换控制模块206的驱动信号激励螺线管120。在各种实施方式中，螺线管120可以在两个或更多个位置间移动。例如，如果螺线管120包括在变速器122中，螺线管120可啮合或脱离齿轮。如果螺线管120包括在排放系统中，螺线管120可调节进气歧管中的废气。如果螺线管120包括在空气管理系统中，螺线管120可使气流和/或真空转向(divert)。

现在参照图2A，显示了依据本公开的原理的示例性冗余螺线管控制系统250的功能框图。在各种实施方式中，冗余螺线管控制系统250包括主控制器202和故障切换控制器204、故障切换控制模块206和操作模块252。操作模块252可与故障切换控制模块206和主控制器202与故障切换控制器204中的一个或两个集成在单个控制模块或集成电路中。

在各种实施方式中，操作模块252接收控制信号、来自主控制器202和故障切换控制器204的驱动信号，以及监视信号。监视信号可包括来自主控制器202的节点的电压或电流，其指示主控制器202是否正常运行。基于接收的信号，操作模块252生成操作信号且将操作信号传输到故障切换控制模块206。

在各种实施方式中，操作模块252可以基于监视信号和阈值的比较生成操作信号。例如，当监视信号比阈值大时，操作模块252可生成指示主控制器202运行正常的操作信号。否则，操作模块252可生成指示主控制器202运行不正常的操作信号。

在各种实施方式中，操作信号可基于来自主控制器202的驱动信号与预测的驱动信号的比较。操作模块252可基于控制信号生成预测的驱动信号。当来自主控制器202的驱动信号与预测的驱动信号匹配时，操作模块252可生成操作信号，指示主控制器202运行正常。

操作信号也可基于来自主控制器202的驱动信号与来自故障切换控制器204的驱动信号的比较。例如，当驱动信号匹配时，操作模块252可生成指示主控制器202运行正常的操作信号。当驱动信号偏离预定量长达预定时间段时，操作模块252可通过操作信号指示主控制器202运行不正常。

在各种实施方式中，操作模块252可生成激活(activation)信号并且传输激活信号到故障切换控制器204。一旦操作模块252确定主控制器202运行不正常，激活信号可指示故障切换控制器204开始生成它的驱动信号。在操作模块252确定主控制器202再一次运行正常后，操作模块252也可指示故障切换控制器204停止生成它的驱动信号。

现在参照图3，显示了依据本公开的原理的示例性故障切换控制模块206的功能框图。在各种实施方式中，故障切换控制模块206包括反相器(inverter)模块312、放大器模块304和314、开关模块306和316以及隔离模块308和318。故障切换控制模块206接收来自主控制器202和故障切换控制器204的驱动信号。故障切换控制模块206还接收来自图2的主控制器202或图2A的操作模块252的操作信号。

基于操作信号，故障切换控制模块206选择其中一个驱动信号来驱动负载340。在各种实施方式中，当操作信号指示主控制器202运行正常时，故障切换控制模块206选择来自主控制器202的驱动信号。否则，故障切换控制模块206选择来自故障切换控制器204的驱动信号。在各种实施方式中，负载340可包括图1-2A的螺线管120。

在各种实施方式中，故障切换控制模块206可包括任选的缓冲器模块320，其缓冲操作信号。可以包括缓冲器模块320以阻止加载操作信号源。缓冲器模块320传输缓冲的操作信号到放大器模块304和反相器模块312。

放大器模块304放大操作信号并且传输放大的操作信号到开关模块306。开关模块306接收来自主控制器202的驱动信号和放大的操作信号。基于放大的操作信号，开关模块306选择性地传递驱动信号到隔离模块308。在各种实施方式中，当放大的操作信号指示主控制器202运行正常时，开关模块306传递驱动信号。

隔离模块308传递来自开关模块306的驱动信号到负载340并且阻挡来自开关模块316的信号传递到开关模块306。在各种实施方式中，隔离模块308也阻挡来自负载340的信号传递到开关模块306。

反相器模块312将操作信号反相(invert)并且传输反相的操作信号到放大器模块314。放大器模块314放大反相的操作信号并且传输放大的反相的操作信号到开关模块316。开关模块316也接收来自故障切换控制器204的驱动信号。基于放大的反相的操作信号，开关模块316选择性地传递驱动信号到隔离模块318。在各种实施方式中，当放大的反相的操作信号指示主控制器202运行不正常时，开关模块316传递驱动信号。

隔离模块318传递(pass)来自开关模块316的驱动信号到负载340并且阻挡来自开关模块306的信号传递到开关模块316。在各种实施方式中，隔离模块318也阻挡来自负载340的信号传递到开关模块316。

现在参照图4，显示了描绘依据本公开的原理由冗余螺线管控制系统执行的示例性步骤的流程图。控制开始于步骤402，其中基于控制信号初始化主控制器202和故障切换控制器204的驱动信号。

在步骤404中继续控制，其中基于来自图2的主控制器202的操作信号或来自图2A的操作模块252的操作信号控制确定主控制器202运行是否正常。如果操作信号指示主控制器202运行正常，控制在步骤406中继续。否则，控制转移到步骤408。

在步骤406中，控制选择来自主控制器202的驱动信号以驱动负载340，且在步骤410中继续控制。在步骤408中，控制选择来自故障切换控制器204的驱动信号以驱动负载340，且在步骤410中继续控制。在步骤410中，控制确定控制信号是否已经改变。如果控制信号已经改变，在步骤412中继续控制；否则，控制返回到步骤404。在步骤412中，基于改变的控制信号更新驱动信号。控制接着返回到步骤404。

现在参照图5，显示了依据本公开的原理的图3的故障切换控制模块206的示例性电路图。故障切换控制模块206接收来自图2的主控制器202的操作信号或来自图2A的操作模块252的操作信号。故障切换控制模块206也接收来自主控制器202的驱动信号和来自故障切换控制器204的驱动信号。

故障切换控制模块206包括反相器模块312、放大器模块304和314、开关模块306和316以及隔离模块308和318。基于操作信号，故障切换控制模块206选择接收到的驱动信号中的一个以驱动负载电阻536。负载电阻536可表示图1-2A的螺线管120的等效电路。

在各种实施方式中，当操作信号指示主控制器202运行正常时，故障切换控制模块206选择来自主控制器202的驱动信号。故障切换控制模块206可包括缓冲器模块320。缓冲器模块320可包括晶体管、二极管、运算放大器或其它缓冲器装置。缓冲器模块320缓冲操作信号并且传输缓冲的操作信号到放大器模块304和反相器模块312。

放大器模块304可包括放大装置506和电阻508、510和512。在各种实施方式中，电阻508、510和512的比值是10：1：1。放大装置506可包括晶体管、运算放大器或其它放大装置。例如，放大装置506可包括具有基极、集电极和发射极端子的双极型结型晶体管(BJT)。

在各种实施方式中，放大器模块304配置为反相放大器。放大装置506的集电极端子通过电阻512连接到电源电压电位(voltage supply potential)504。放大装置506的基极端子可通过电阻510接收操作信号。放大装置506的集电极端子和发射极端子通过电阻508连接。放大装置506的发射极端子也连接到地电位。在各种实施方式中，电源电压电位504来自12伏的电源。

当放大装置506的基极端子接收到接近或低于零的电压时，放大装置506几乎不传导电流。接着由在电压电源电位504和电阻508和512形成的地电位之间的分压器确定放大装置506的集电极端子的电压。在各种实施方式中，电阻508和512的比值是10：1，其使得放大装置506的集电极端子的电压接近电源电压电位504的电压。

随着放大装置506的基极端子的电压增加，流过放大装置506的电流增加。该电流流过电阻512，其增加了电阻512上的电压降。电阻512上的电压降降低了放大装置506的集电极端子的电压。放大器模块304的输出是从放大装置506的集电极端子得到的。

开关模块306可以包括晶体管、继电器或其它开关装置。在各种实施方式中，开关模块306包括具有控制端子以及第一端子和第二端子的场效应晶体管(FET)。开关模块306的控制端子接收放大器模块304的输出。开关模块306的第一端子连接到主控制器202，且第二端子连接到隔离模块308。

响应于控制端子，开关模块306在主控制器202和隔离模块308之间选择性地导通。在各种实施方式中，放大器模块304可配置为反相放大器且开关模块306可包括p沟道金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。在这样的实施方式中，当操作信号为高时，放大器模块304的输出为低。开关模块306的控制端子从而为低，且开关模块306在主控制器202和隔离模块308之间导通。在各种实施方式中，开关模块306包括连接到第一端子的体端子(body terminal)。

隔离模块308可包括缓冲器、二极管、继电器或其它隔离装置。在体端子中，隔离模块308包括具有阳极和阴极的二极管。隔离模块308的阳极通过开关模块306的第二端子接收驱动信号。

隔离模块308通过阴极将驱动信号传递到负载电阻536。隔离模块308阻挡阴极处的信号传递到阳极。在各种实施方式中，隔离模块308阻挡来自开关模块316和负载电阻536的信号传递到开关模块306。

反相器模块312可包括开关装置514和电阻516和518。在各种实施方式中，电阻516和518的比值是10：1。开关装置514可包括晶体管、继电器或其它开关装置。在各种实施方式中，开关装置514包括具有集电极端子、基极端子和发射极端子的BJT。

开关装置514的基极端子可通过电阻518接收操作信号。开关装置514的集电极端子通过电阻516连接到电源电压电位504。开关装置514的发射极端子连接到地电位。当开关装置514的基极端子接收到接近或低于零的电压时，开关装置514传导很少电流或不传导电流。很少或没有电流流过开关装置514使得开关装置514的集电极端子的电压接近电源电压电位504的电压。

随着基极端子的电压增加，流过开关装置514的电流增加。当流过开关装置514的电流增加时，电阻516上的电压降增加，其降低了开关装置514的集电极端子的电压。反相器模块312的输出是反相的(inverted)操作信号且是从开关装置514的集电极端子得到的。

放大器模块314接收来自反相器模块312的反相操作信号。放大器模块314可包括放大装置520和电阻522、524和526。在各种实施方式中，电阻522、524和526的比值是10：1：1。放大装置520可包括晶体管、运算放大器或其它放大装置。例如，放大装置520可包括具有集电极、基极和发射极端子的BJT。

在各种实施方式中，放大器模块314配置为反相放大器。放大装置520的基极端子可通过电阻524接收反相的操作信号。放大装置520的集电极端子通过电阻526连接到电源电压电位504。放大装置520的集电极端子和发射极端子通过电阻522连接。放大装置520的发射极端子也连接到地电位。

放大器模块314可以与放大器模块304基本相似的方式运行。当放大装置520的基极端子接收到接近或低于零的电压时，放大装置520的集电极端子的电压接近电源电压电位504的电压。随着基极端子的电压增加，放大装置520的集电极端子的电压下降。放大器模块304的输出来自放大装置520的集电极端子。

开关模块316可包括晶体管、继电器、开关或其它开关装置。在各种实施方式中，开关模块316包括具有控制端子和第一端子和第二端子的FET。开关模块316的控制端子接收放大器模块314的输出。开关模块316的第一端子连接到故障切换控制器204且第二端子连接到隔离模块318。

响应于控制端子，开关模块316在故障切换控制器204和隔离模块318之间选择性地导通。在各种实施方式中，放大器模块314可配置为反相放大器且开关模块316可包括p沟道MOSFET。在这样的实施方式中，放大器模块314将在它的输入端接收的反相操作信号反相。因此，开关模块316的控制端子接收与操作信号相似的信号。当操作信号为低时，开关模块316可在故障切换控制器204和隔离模块318之间导通。在各种实施方式中，开关模块316包括连接到第一端子的体端子。

隔离模块318可包括缓冲器、二极管、继电器或其它隔离装置。在各种实施方式中，隔离模块318可包括具有阳极端子和阴极端子的二极管，该阳极端子和阴极端子分别连接到开关模块316的第二端子和负载电阻536。隔离模块318的阳极将信号从阳极端子传递到阴极端子且阻挡信号从阴极端子传递到阳极端子。

现在参照图6，示出了依据本公开的原理的故障切换控制模块600的示例性电路图。故障切换控制模块600接收来自图2的主控制器202或图2A的操作模块252的操作信号和来自主控制器202和故障切换控制器204的驱动信号。在各种实施方式中，故障切换控制模块600包括继电器模块602和开关装置604。故障切换控制模块600可包括缓冲器模块320，其缓冲操作信号。

在各种实施方式中，继电器模块602包括具有线圈、公共端子、以及第一端子和第二端子的单刀双掷继电器。继电器模块602的线圈连接在电源电压电位504和开关装置604之间。继电器模块602的第一端子接收来自主控制器202的驱动信号，且第二端子接收来自故障切换控制器204的驱动信号。继电器模块602的公共端子将来自主控制器202和故障切换控制器204之一的驱动信号传递到负载电阻536。在各种实施方式中，负载电阻536可表示图1-2A的螺线管120的等效电路。

当很少或没有电流流过继电器模块602的线圈时，公共端子接触继电器模块602的第二端子。在各种实施方式中，弹簧或其它装置可保持继电器模块602的公共端子与第二端子接触。当足够的电流流过继电器模块602的线圈时，电流将公共端子拉向与第一端子接触。

开关装置604确定流过继电器模块602的线圈的电流量。开关装置604可包括晶体管、继电器或其它开关装置。在各种实施方式中，开关装置604包括具有集电极端子、基极端子和发射极端子的BJT。开关装置604的基极端子可通过电阻606接收操作信号。开关装置604的发射极端子连接到地电位。

在各种实施方式中，流过继电器模块602的线圈的电流基于流过开关装置604的电流。流过开关装置604的电流由在基极端子接收的操作信号的电压确定。当操作信号的电压接近或低于零时，开关装置604使得很少或没有电流流过继电器模块602的线圈。随着操作信号的电压增加，流过开关装置604的电流增加，且流过线圈的电流增加。

当操作信号为高时，继电器模块602的公共端子被拉得与第一端子接触，且继电器模块602传递来自主控制器202的驱动信号。当操作信号为低时，继电器模块602的公共端子与第二端子保持接触，且继电器模块602传递来自故障切换控制器204的驱动信号。

现在参照图7，显示了依据本公开的原理的可选冗余螺线管控制系统的示例性电路图。在各种实施方式中，主控制器202和故障切换控制器204包括反馈控制器、前馈控制器、开环控制器和/或可编程积分微分(PID)控制器。例如，主控制器202和故障切换控制器204可分别包括驱动器控制模块(drivercontrol module)(DCM)702和704、高侧驱动器(HSD)706和708以及低侧驱动器(LSD)710和712。

冗余螺线管控制系统包括隔离模块714、716、722和724。隔离模块714、716、722和724可包括二极管、晶体管、继电器或其它隔离装置。在各种实施方式中，隔离模块714、716、722和724包括具有阳极和阴极的二极管。

DCM702和704从控制装置104接收控制信号。基于控制信号DCM702生成用于HSD706和LSD710的驱动器控制信号。基于控制信号DCM704生成用于HSD708和LSD712的驱动器控制信号。HSD706和708以及LSD710和712每个基于接收到的驱动器控制信号生成螺线管驱动信号。螺线管驱动信号驱动负载718。

在各种实施方式中，HSD706和708以及LSD710和712可与DCM702和704通信以指示在努力有效管理可能的错误模式方案中驱动负载718存在困难。例如，当负载718的电阻增加时，提供恒定电流可导致超出冗余螺线管控制系统部件的电压工作极限(voltage operating limit)。当负载718的电阻降低时，保持负载718上的电压恒定将超出冗余螺线管控制系统部件的电流处理能力。

在各种实施方式中，隔离模块714和716的阳极分别连接到HSD706和708。隔离模块714和716的阴极连接到负载718的第一节点。负载718可表示图1-2A的螺线管120的等效电路。负载718包括负载电阻536且可包括保护二极管720。在各种实施方式中，保护二极管720可具有预定的击穿电压以防止负载电阻536处的过电压情况。

负载电阻536的第一端和保护二极管720的阴极连接到负载718的第一节点。负载电阻536的第二端和保护二极管720的阳极连接到负载718的第二节点。隔离模块722和724的阳极也连接到负载718的第二节点。隔离模块722和724的阴极分别连接到LSD710和712。

现在参照图8，显示了依据本公开的原理的示例性冗余螺线管控制系统的功能框图。故障切换控制模块800接收来自HSD706和708以及LSD710和712的螺线管驱动信号。故障切换控制模块800也接收来自主控制器202的操作信号。可选地，故障切换控制模块800可接收来自图2A的操作模块252的操作信号。

故障切换控制模块800可包括反相器模块312、开关模块802、804、810和812以及隔离模块806和808。在各种实施方式中，故障切换控制模块800和主控制器202可集成在单一的控制模块或集成电路上。反相器模块312可由故障切换控制模块204或独立电源供电，因此主控制器202的故障不会影响反相器模块312的运行。

反相器模块312接收并且将操作信号反相。在各种实施方式中，开关模块802和804分别连接在隔离模块806和HSD706和708之间。受操作信号的控制，开关模块802和804分别在隔离模块806和HSD706和708之间选择性地导通。

在各种实施方式中，当操作信号指示主控制器202运行正常时，开关模块802在HSD706和隔离模块806之间导通。当操作信号指示主控制器202运行不正常时，开关模块804可以在HSD708和隔离模块806之间导通。

隔离模块806连接开关模块802和804到负载718。在各种实施方式中，隔离模块806阻止信号在开关模块802和804之间传送。隔离模块806也可阻止信号从负载718传送到开关模块802和804。

隔离模块808连接负载718到开关模块810和812。在各种实施方式中，隔离模块808阻止信号在开关模块810和812之间传送。隔离模块808也可阻止信号从开关模块810和812传送到负载718。

开关模块810和812分别连接在隔离模块808与LSD710和712之间。受操作信号的控制，开关模块810和812分别在隔离模块808与LSD710和712之间选择性地导通。在各种实施方式中，当操作信号指示主控制器202运行正常时，开关模块810在隔离模块808和LSD710之间导通。当操作信号指示主控制器202运行不正常时，开关模块812可以在隔离模块808和LSD712之间导通。

在各种实施方式中，当操作信号指示主控制器202运行正常时，来自HSD706和LSD710的螺线管驱动信号驱动负载718。当操作信号指示主控制器202运行不正常时，来自HSD708和LSD712的螺线管驱动信号驱动负载718。

现在参照图9，显示了依据本公开的原理的图8的冗余螺线管控制系统的示例性电路图。开关模块802、804、810和812可包括晶体管、继电器或其它开关装置。在各种实施方式中，开关模块802、804、810和812包括具有控制端子以及第一端子和第二端子的场效应晶体管(FETs)。

开关模块802和804的第一端子分别连接到HSD706和708。开关模块802和804的第二端子连接到隔离模块806。在各种实施方式中，电阻902和904分别连接在地电位与开关模块802和804的第二端子之间。开关模块802和804的控制端子分别接收反相的操作信号和操作信号。

响应于它们的控制端子，开关模块802和804在它们的第一端子和第二端子之间选择性地导通。在各种实施方式中，开关模块802和804包括p沟道金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。当操作信号的电压为高时，开关模块802可在它的第一端子和第二端子之间导通。当操作信号的电压为低时，开关模块804可在它的第一端子和第二端子之间导通。在各种实施方式中，开关模块802和804包括连接到它们的第一端子的体端子。

隔离模块806可包括缓冲器、二极管、继电器或其它隔离装置。在各种实施方式中，隔离模块806包括具有阳极和阴极的二极管906和908。二极管906和908的阳极分别连接到开关模块802和804的第二端子。二极管906和908的阴极连接到负载718的第一节点。

隔离模块808可包括缓冲器、二极管、继电器或其它隔离装置。在各种实施方式中，隔离模块808包括具有阳极和阴极的二极管914和916。二极管914和916的阳极连接到负载718的第二节点。二极管914和916的阴极分别连接到开关模块810和812的第二端子。

开关模块810和812的第一端子分别连接到LSD710和712。开关模块810和812的控制端子分别接收操作信号和反相的操作信号。响应于它们的控制端子，开关模块810和812在它们的第一端子和第二端子之间选择性地导通。

在各种实施方式中，开关模块810和812包括n沟道MOSFET。当操作信号的电压为高时，开关模块810可在它的第一端子和第二端子之间导通。当操作信号的电压为低时，开关模块812可在它的第一端子和第二端子之间导通。在各种实施方式中，开关模块810和812包括连接到它们的第一端子的体端子。

根据以上描述本领域技术人员现在能明白本公开的广泛教导能以不同形式实现。因此，虽然本公开包括特定的例子，但本公开的真正范围不受限于此，因为在研究了附图、说明书和以下的权利要求书之后，其它修改对于本领域技术人员将是显而易见的。

Claims (19)

1.一种用于交通工具的螺线管控制系统，包括：

主控制器，其基于控制信号生成第一螺线管驱动信号；

故障切换控制器，其基于所述控制信号选择性地生成第二螺线管驱动信号；

故障切换控制模块，其接收指示所述主控制器是否运行正常的操作信号，并且当所述操作信号指示所述主控制器运行不正常时选择所述第二螺线管驱动信号来驱动螺线管。

2.一种变速器系统包括：

如权利要求1所述的螺线管控制系统；和

包括所述螺线管的变速器。

3.根据权利要求2的变速器系统，其中所述螺线管选择性地啮合所述变速器内的齿轮。

4.根据权利要求2的变速器系统，进一步包括生成所述控制信号的换挡机构。

5.根据权利要求1的螺线管控制系统，其中当所述操作信号指示所述主控制器运行正常时，所述故障切换控制模块选择所述第一螺线管驱动信号来驱动所述螺线管。

6.根据权利要求1的螺线管控制系统，其中所述故障切换控制模块包括：

第一开关模块，其基于所述操作信号选择性地传递所述第一螺线管驱动信号到所述螺线管；和

第二开关模块，其基于所述操作信号选择性地传递所述第二螺线管驱动信号到所述螺线管。

7.根据权利要求1的螺线管控制系统，其中所述操作信号是从所述主控制器接收的。

8.根据权利要求7的螺线管控制系统，其中所述操作信号包括所述主控制器的节点的电压。

9.根据权利要求1的螺线管控制系统，还包括操作模块，其确定所述主控制器是否运行正常并且相应地生成所述操作信号。

10.根据权利要求9的螺线管控制系统，其中所述操作模块基于所述第一螺线管驱动信号和预测的螺线管驱动信号的比较确定所述主控制器是否运行正常。

11.根据权利要求9的螺线管控制系统，其中所述操作模块基于所述第一和第二螺线管驱动信号的比较确定所述主控制器是否运行正常。

12.根据权利要求9的螺线管控制系统，其中当所述主控制器运行不正常时所述操作模块指导所述故障切换控制器生成所述第二螺线管驱动信号。

13.一种用于交通工具的螺线管控制方法，包括：

基于控制信号生成第一螺线管驱动信号；

基于所述控制信号选择性地生成第二螺线管驱动信号；

生成指示所述第一螺线管驱动信号是否可靠的操作信号；和

当所述操作信号指示所述第一螺线管驱动信号不可靠时，选择所述第二螺线管驱动信号来驱动螺线管。

14.根据权利要求13的方法，还包括基于换挡机构的操作生成所述控制信号。

15.根据权利要求13的方法，还包括当所述操作信号指示所述第一螺线管驱动信号可靠时，选择所述第一螺线管驱动信号来驱动所述螺线管。

16.根据权利要求13的方法，还包括基于指示所述第一螺线管驱动信号是否可靠的节点电压生成所述操作信号。

17.根据权利要求13的方法，还包括基于所述第一螺线管驱动信号和预测的螺线管驱动信号的比较确定所述第一螺线管驱动信号是否可靠。

18.根据权利要求13的方法，还包括基于所述第一和第二螺线管驱动信号的比较确定所述第一螺线管驱动信号是否可靠。

19.根据权利要求13的方法，还包括当所述操作信号指示所述第一螺线管驱动信号不可靠时指导生成所述第二螺线管驱动信号。

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