CN102314174A - 用于机电辅助系统的模块化控制系统 - Google Patents

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Abstract

一种用于机电辅助系统(2)的模块化控制系统(1)，具有用于在模块化控制系统(1)中传输数据的通用数据总线(8)以及模块(2，3，4，5，6，7)，模块(2，3，4，5，6，7)与辅助系统(2)和/或控制系统(1)的数据总线(8)通信。

Description

用于机电辅助系统的模块化控制系统
技术领域
本发明总体上涉及一种用于机电辅助系统的模块化控制系统，具体说，涉及一种用于机动车辆机电辅助系统的模块化控制系统。
背景技术
在通常被称为EPAS(Electrical Power Assist System，电动助力系统)的现代辅助系统中，控制结构正在变得越来越复杂。该控制系统通常不只是用于基本功能的主要控制，例如在动力转向系统中的转向功能，动力转向系统通常也被称为EPAS(Electrical Power Assisted Steering，电动助力转向)。该控制系统还必须处理额外的结构或功能，例如判定机构、限制器结构以及扩展的舒适特性和安全特性。此外，辅助系统的主要控制或基本控制的各种策略必须进行管理。
这些控制结构来源于不同的有关各方，例如大量的开发团队和外部供应商。此外，开发团队也在生产线和产品变体间变换。
发明内容
本发明的目的是改进各种各样的控制结构的整合。
该目的通过权利要求1特征实现。本发明有益的进步通过从属权利要求定义。
根据本发明，用于机电辅助系统的模块化控制系统具有用于在模块化控制系统中传输数据的通用数据总线以及模块，模块与辅助系统和/或控制系统的数据总线通信。利用总线协议标准使用该通用数据总线允许在不同模块之间进行通用的交换。这些模块能在不同的环境下交换和重新使用，这将提高灵活性并且降低费用。这些模块也能像过去一样，在控制系统中以即插即用模式使用。依靠这些模块，可以在控制系统中插入所需的功能，就像在成套系统中一样。数据总线能够在串行和/或并行数据流中传输各种格式的瞬态或非瞬态数据。该数据总线能够通过使用软件、硬件或者二者的结合来实施。该数据总线的设计可与要被定义的数据标准兼容，并且不是只与该机电辅助系统的功能唯一兼容。
模块可以有输入接口和输出接口，用于从通用数据总线向模块/从模块向通用数据总线传输数据。在这种情况下，也可以用专有数据格式将模块整合在控制系统中。例如，这些接口可以实施为软件模式中的层和/或带有信号转换器的硬件接口。也可以向一些模块或全部模块提供输入接口和输出接口。
一个或多个判断模块，也被称为判优器(arbiter)，能够被提供用来实现安全功能。该判断模块凭借这样的事实能够提高数据总线的安全性，即，作为一个更高的实体，它解决各个模块之间的碰撞或冲突。所有的模块或仅仅一部分模块，例如辅助系统中具有特定功能的模块，可以受到碰撞或冲突的影响。
机动车辆或者机动车辆的模型(例如CAE)可以是一个模块。相应地，机动车辆的一部分或者模型的一部分可以是一个模块。例如，来自于机动车辆的数据通过CAN总线(总线控制器局域网)传输。用这种方法，来自主系统的数据由辅助系统辅助能够容易地与控制系统相结合。
模块化控制系统可以包含信号限制(signal-limiting)功能，其可以限制该信号电平以保护硬件和/或限制信号量以避免硬件和/或软件过载。对于这样的机动车辆的驾驶员来说，使其免受危险的控制干预来说也是可能的。
该模块化控制系统可以包含信号调节功能，其重新调节受到破坏的信号以确保平稳的处理。
该数据总线可以有多个区域，例如输入区域、输出区域、诊断区域、激活区域和/或命令区域。模块可以与该数据总线的一个区域、多个区域、或者全部区域相连接。该数据总线的分割给出一个更好的全景图并且改善安全性，因为能够独立使用或监视特定的区域。
数据总线的多个区域可以被分配给模块化控制系统的不同功能。数据总线的特定区域中的特定功能，例如输入、输出等的分布，使模块化更加简化。
例如，机电辅助系统可以是机动车辆的动力转向系统。在动力转向系统的情况下，需求和电气化或电子化范围正在变得越来越全面，其结果是模块化控制系统可以更好的简化这里的处理。
模块可以包含该机电辅助系统的特定功能。依赖于需求，这些特定功能可以被整合或者被激活。例如，他们包含泊车辅助SAPP(Semi-AutomaticParallel Parking，半自动平行泊车)，补偿来自于车辆PDC(Pull DriftCompensation，拉动漂移补偿)过程中的偏差的装置，车道变换辅助LCA(Lane Change Assistant)和/或其他系统。用这种方法，可以更容易地使功能适应主系统，例如机动车辆或转向系统。
机电辅助系统可以分配有多个模块。因此，向动力转向系统分配上述模块PDC、SAPP和LCA是可能的。当然，各模块也可以被分配给多个辅助系统。
模块化控制系统可以被设计用于多个机电辅助系统。因此，可以在整个辅助系统中全方位利用协同效应。
附图说明
在下文中，将结合附图更详细地对本发明进行说明，其中：
图1显示的是根据本发明的用于机电辅助系统的模块化控制系统的框图。
具体实施方式
附图仅用于解释本发明，不能限制后者。附图及其各部分不一定按照比例绘制。同一附图标记表示相同或相似的部分。
图1是用于以动力转向系统的形式显示的机电辅助系统2的模块化控制系统1。所示框图是基于转向系统的本发明一种可能的实施方式，当然本发明也可以与其他辅助系统一起使用，例如刹车辅助系统或者机动车辆领域之外的其他系统。各个组件的选择、数量和排列也是示例性的，并且其他的配置也是可能的。所示控制系统1包括完整的EPAS控制器和实际转向系统所包含的系统结构。
机电辅助系统2整合述模块化控制系统1中作为EPAS模块2。实际的转向系统整合到控制系统1中作为系统模块3。判断模块4表示为安全功能。功能模块5、6和7被整合用来向EPAS模块2提供特定功能，例如SAPP、PDC、LCA、TSC等。
各模块2至7通过数据总线8互相连接。数据总线8具有多个区域或者节段。系统输出总线9为EPAS提供所需的所有数据，以及从输入单元到所有其他模块2、4、5、6和7的资质信息(qualification information)。功能激活总线10使EPAS模块2可以使用所有被激活的功能。例如，EPAS模块2通过系统输入总线11向系统模块3传输调整转向系统的指令和EPAS诊断讯息。
数据总线8的其他区域被用于安全和诊断目的。为了提供功能的状态信息，例如加电和掉电，有源或无源，功能诊断总线将功能模块5、6和7连接到判断模块4。判断诊断总线13通知系统2有关判断模块4的操作。判断命令总线14规定功能模块5，6，7应该做什么，例如加电或掉电，或者有源或无源。
任模块2至6的每一个都具有相同的内部设计。提供输入接口或输入层15和专有输入总线16，其传输数据至主要功能单元17。主要功能单元17包含控制器，安全功能和/或功能，这取决于模块。多个主要功能也能被集中在一个模块中。被连接到模块中的主要功能单元17的是专有输出总线18，其被向输出接口19传递数据，该接口进而与数据总线8通信。
功能模块7与上述模块2至6相比具有不同的设计。功能模块7适合于数据总线8而且已经使用了数据总线8的通用协议。因此，该模块7不需要输入接口或输出接口，并且相应地，它也不需要输入总线或输出总线。该模块7只需要主要功能单元17。根据系统的设计和所使用的总线类型，数据总线8可能仍然需要接口。然而，此接口不需要用作两种格式之间的桥梁，并且可以例如被整合在主要功能单元17中。模块7是通过举例的方式被挑选出来的；所有模块、没有模块或特定数量的模块的结构都可以像模块7一样。
在所述控制系统1的设计方面的另一个例外是判断诊断总线13的连接。它将判断模块4的输出接口19与EPAS模块2的输出接口19连接在一起，而不像常规的连接到输入接口15。这是由于来自于判断诊断总线13的数据是为系统使用，而且不被EPAS模块2所需要。作为一种选择，判断诊断总线13也可以直接连接到系统模块3的输入接口15。
控制系统1也具有信号限制功能和信号调节功能。这些功能可以被安排在EPAS模块2的输入接口15中。主要的信号调节功能有利地安排在系统模块3的输出接口19中。下级或者辅助的信号调节功能可以在每一个模块中提供或者每个总线区域9、10、11、12、13和14提供一次。主要的信号限制功能有利地在EPAS模块2的输出接口19中提供或者在系统模块3的输入接口15中提供。上述的这些功能也可以是数据总线8的功能，其结果是在这些模块中不出现这些特定的功能。
下文将描述模块化控制系统发挥功能的方法。例如与转向系统的实际状态相关的数据被传输给系统输出总线9上的模块2、4、5、6、7。功能模块5、6和7将它们的状态传输给判断模块4，该判断模块4，再一次作为系统3的功能和模块5、6和7的功能，通过判断命令总线14通知功能模块5、6和7应该做什么。功能模块5、6和7通过功能激活总线10将这些功能的激活信号传输给EPAS模块2。EPAS模块2计算校正值或者设定点值，并将它们通过系统输入总线11输出到系统模块3。判断模块4通过判断诊断总线13将判断模块4的相关细节传达给系统模块3作为安全功能。

Claims (12)

1.一种用于机电辅助系统(2)的模块化控制系统，其特征在于，具有用于在模块化控制系统(1)中传输数据的通用数据总线(8)以及模块(2，3，4，5，6，7)，模块(2，3，4，5，6，7)与辅助系统(2)和/或控制系统(1)的数据总线(8)通信。
2.如权利要求1所述的模块化控制系统，其特征在于，模块(2，3，4，5，6)具有输入接口(15)和输出接口(16)，用于从通用数据总线(8)向模块(2，3，4，5，6)/从模块(2，3，4，5，6)向通用数据总线(8)传输数据。
3.如权利要求1或2所述的模块化控制系统，其特征在于，具有一个或多个判断模块(4)用来实现安全功能。
4.如权利要求1至3中任一项所述的模块化控制系统，其特征在于，机动车辆或者该机动车辆的模型是模块(3)。
5.如权利要求1至4任一项所述的模块化控制系统，其特征在于，具有信号限制功能。
6.如权利要求1至5任一项所述的模块化控制系统，其特征在于，具有信号调节功能。
7.如权利要求1至6任一项所述的模块化控制系统，其特征在于，在所述数据总线(8)具有多个区域(9，10，11，12，13，14)。
8.如权利要求7所述的模块化控制系统，其特征在于，所述数据总线(8)的多个区域(9，10，11，12，13，14)被分配给模块化控制系统(1)的不同功能。
9.如权利要求1至8任一项所述的模块化控制系统，其特征在于，所述机电辅助系统(2)是动力转向系统。
10.如权利要求1至9任一项所述的模块化控制系统，其特征在于，所述模块(5，6，7)包含所述机电辅助系统(2)的特定功能。
11.如权利要求1至10任一项所述的模块化控制系统，其特征在于，多个模块被分配给所述机电辅助系统(2)。
12.如权利要求1至11任一项所述的模块化控制系统，其特征在于，所述模块化控制系统(1)用于多个机电辅助系统(2)。
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