CN109703378B - 一种电子排挡系统的监控方法及一种电子排挡系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种电子排挡系统的监控方法及一种电子排挡系统，该方法包括：整车控制单元VCU和电机控制单元MCU同时对电子排挡系统进行安全监控。当VCU检测到电子排挡系统发生异常时，请求电池管理系统打开主继电器，整车动力系统下电。当MCU检测到电子排挡系统发生异常时，请求电机输出零扭矩。本发明利用VCU和MCU冗余监控电子排挡系统，最大程度的消除由电子排挡系统失效带来的车辆安全隐患，一旦检测到电子排挡系统发生异常，立即控制整车进入安全状态，从而保证了车辆的安全。

Description

一种电子排挡系统的监控方法及一种电子排挡系统

技术领域

本发明涉及新能源汽车电控系统安全领域，具体涉及一种电子排挡系统的监控方法及一种电子排挡系统。

背景技术

随着汽车智能化的发展，电子排挡系统的应用越来越广泛。电子排挡系统能否正常运行，影响着整车的安全，一旦电子排挡系统失效，则可能出现车辆安全等问题，严重的会造成人身伤亡。所以，如何对电子排挡系统进行有效监控，也是目前车辆系统研发的一部分。

现有技术中，仅由车辆系统中的整车控制单元VCU负责对电子排挡系统进行监控，一旦VCU自身出现故障，且未被检测出，则对电子排挡系统的监测也得不到保障。所以，目前对电子排挡系统的监控方法存在较大的安全隐患。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种电子排挡系统的监控方法及装置，能够有效对电子排挡系统进行监控，最大程度的消除安全隐患。

本发明提供了一种电子排挡系统的监控方法，整车控制单元VCU和电机控制单元MCU同时对电子排挡系统进行监控，所述方法包括：

当所述VCU检测到所述电子排挡系统发生异常时，请求电池管理系统打开主继电器，整车动力系统下电；

当所述MCU检测到所述电子排挡系统发生异常时，请求电机输出零扭矩。

优选的，当所述VCU检测到所述电子排挡系统发生异常时，请求电池管理系统打开主继电器，整车动力系统下电，包括：

当所述VCU检测到扭矩需求方向与挡位需求方向相反时，请求电池管理系统打开主继电器，整车动力系统下电。

优选的，所述方法还包括：

所述VCU根据挡位信号、加速踏板信号和车速信号，确定扭矩需求；以及接收挡位控制单元SCU发送的档位需求；

所述VCU确定扭矩需求方向与挡位需求方向是否相反。

优选的，当所述MCU检测到所述电子排挡系统发生异常时，请求电机输出零扭矩，包括：

当所述MCU检测到扭矩需求方向与挡位需求方向相反时，请求电机输出零扭矩。

优选的，所述方法还包括：

所述MCU接收来自所述VCU的扭矩需求和SCU的档位需求，以及来自底盘的车速信号；

所述MCU根据所述挡位需求和所述车速信号，确定扭矩需求方向与挡位需求方向是否相反。

优选的，当所述VCU检测到所述电子排挡系统发生异常时，请求电池管理系统打开主继电器，整车动力系统下电，包括：

当所述VCU检测到电机实际扭矩方向与扭矩需求方向相反或异常时，请求电池管理系统打开主继电器，整车动力系统下电。

优选的，所述方法还包括：

所述VCU根据车速信号，确定电机实际扭矩方向；

所述VCU确定所述电机实际扭矩方向与扭矩需求方向是否相反或异常。

优选的，在所述VCU确定所述电机实际扭矩方向与扭矩需求方向相反或异常之后，且在所述VCU请求电池管理系统打开主继电器，整车动力系统下电之前，所述方法还包括：

所述VCU根据坡度信号，确定是否请求电池管理系统打开主继电器，整车动力系统下电。

优选的，所述方法还包括：

所述VCU根据电机三相流信号，确定电机实际扭矩方向；

所述VCU确定所述电机实际扭矩方向与扭矩需求方向是否相反或异常。

优选的，所述方法还包括：

所述VCU根据高压电池母线电流及考虑附件电流，确定电机实际扭矩方向；

所述VCU确定所述电机实际扭矩方向与扭矩需求方向是否相反或异常。

优选的，当所述MCU检测到所述电子排挡系统发生异常时，请求电机输出零扭矩，包括：

当所述MCU检测到电机实际扭矩方向与扭矩需求方向相反或异常时，请求电机输出零扭矩。

优选的，所述方法还包括：

所述MCU根据扭矩需求信号和电机实际扭矩，确定电机实际扭矩方向与扭矩需求方向是否相反或异常。

本发明还提供了一种电子排挡系统，所述电子排挡系统包括整车控制单元VCU和电机控制单元MCU；其中，所述VCU和所述MCU同时用于对电子排挡系统进行监控；

所述VCU，用于在检测到所述电子排挡系统发生异常时，请求电池管理系统打开主继电器，整车动力系统下电；

所述MCU，用于在检测到所述电子排挡系统发生异常时，请求电机输出零扭矩。

本发明提供的电子排挡系统的监控方法中，整车控制单元VCU和电机控制单元MCU同时对电子排挡系统进行安全监控。当VCU检测到电子排挡系统发生异常时，请求电池管理系统打开主继电器，整车动力系统下电。当MCU检测到电子排挡系统发生异常时，请求电机输出零扭矩。本发明利用VCU和MCU冗余监控电子排挡系统，最大程度的消除由电子排挡系统失效带来的车辆安全隐患，一旦检测到电子排挡系统发生异常，立即控制整车进入安全状态，从而保证了车辆的安全。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种电子排挡系统的架构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种电子排挡系统的监控方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

目前，很多企业都开展了功能安全方面的工作，根据危害分析和风险评估，实际扭矩和档位需求反向的风险可达到ASIL D，因而相应的安全目标也应达到ASIL D等级。现有电子排挡系统，由单核CPU控制器整车控制单元VCU进行监控。该方案受限于硬件本身条件，单核CPU控制器一般只能达到ASIL B等级，难以达到ASIL D的安全目标，而更换更加可靠的控制器会带来成本的增加。

基于此，本发明提供了一种电子排挡系统的监控方法，能够利用车辆系统的现有架构，采用ASIL-B等级的控制器使得电子排挡系统能够达到ISO 26262功能安全标准中的ASIL D等级，不仅不需要增加成本，还可以最大程度的消除由电子排挡系统失效带来的安全隐患。

具体的，本发明提供的电子排挡系统的监控方法中，整车控制单元VCU和电机控制单元MCU同时对电子排挡系统进行安全监控。当VCU检测到电子排挡系统发生异常时，请求电池管理系统打开主继电器，整车动力系统下电。当MCU检测到电子排挡系统发生异常时，请求电机输出零扭矩。本发明利用VCU和MCU冗余监控电子排挡系统，最大程度的消除由电子排挡系统失效带来的车辆安全隐患，一旦检测到电子排挡系统发生异常，立即控制整车进入安全状态，从而保证了车辆的安全。

参考图1，为本发明提供的一种电子排挡系统的架构示意图，其中，挡位控制单元SCU120用于检测电子排挡110(例如手柄、旋钮等)后得到档位信号，并向整车控制单元VCU130和电机控制单元MCU140发送该档位信号。VCU130用于对档位、加速踏板、车速信号进行解析，得到需求扭矩，并将需求扭矩发送至MCU140；MCU140用于根据需求扭矩控制电机150执行。另外，当VCU130检测到需求扭矩反向或异常时，向电池管理系统BMS160发送控制指令，以控制BMS160打开主继电器，整车动力系统下电。

实际应用中，本发明提供的电子排挡系统中的VCU130和MCU140同时对电子排挡系统进行监控，VCU130用于在检测到所述电子排挡系统发生异常时，请求电池管理系统打开主继电器，整车动力系统下电；MCU140用于在检测到所述电子排挡系统发生异常时，请求电机输出零扭矩。本发明通过冗余监控电子排挡系统的方式，最大程度的消除由电子排挡系统失效带来的安全隐患。

另外，本发明还提供了一种电子排挡系统的监控方法，其中，由VCU和MCU同时对电子排挡系统进行监控，当检测到电子排挡系统发生异常时，控制整车进入安全状态。

具体的，参考图2，为本发明实施例提供的一种电子排挡系统的监控方法流程图，所述方法具体可以包括：

S201：整车控制单元VCU和电机控制单元MCU同时对电子排挡系统进行监控。

S202：当所述VCU检测到所述电子排挡系统发生异常时，请求电池管理系统打开主继电器，整车动力系统下电。

S203：当所述MCU检测到所述电子排挡系统发生异常时，请求电机输出零扭矩。

由于本发明实施例中的VCU和MCU同时对电子排挡系统进行监控，且监控方法是相互独立执行，冗余进行监控，所以，本发明实施例对上述步骤的执行顺序不做限制。

实际应用中，VCU和MCU对电子排挡系统的监控均是从扭矩需求和扭矩执行两个状态进行监控的。

一方面，VCU和MCU冗余实现针对扭矩需求对电子排挡系统的监控，具体的，当VCU检测到扭矩需求方向与挡位需求方向相反时，请求电池管理系统打开主继电器，整车动力系统下电，从而使得整车进入安全状态。当MCU检测到扭矩需求方向与挡位需求方向相反时，请求电机输出零扭矩，从而使得整车进入安全状态。

实际应用中，VCU根据档位信号、加速踏板信号和车速，确定扭矩需求方向与挡位需求方向是否相反；若方向相反，则请求电池管理系统打开主继电器，整车动力系统下电。

具体的，VCU接收到SCU检测的档位信号后，结合加速踏板信号和车速，确定扭矩需求方向与档位需求方向是否相反，其中，扭矩需求方向是指车辆动力系统需要输出的扭矩方向，SCU检测的档位信号能够表明档位需求方向。VCU在确定扭矩需求方向后，判断扭矩需求方向与档位需求方向是否相反，如果相反，则说明电子排挡系统发生异常，此时VCU请求电池管理系统打开主继电器，整车动力系统下电。

举例说明，VCU接收到SCU检测的档位信号为D挡(前进挡)，此时加速踏板被踩下，而VCU解析出需要出负扭矩倒车，显然，扭矩需求方向与档位需求方向相反，VCU请求电池管理系统打开主继电器，整车动力系统下电，避免了碰撞后车的风险。

在VCU对电子排挡系统进行监控的同时，MCU也在对电子排挡系统进行监控。具体的，MCU根据档位信号、扭矩需求信号和车速，确定扭矩需求方向与档位需求方向是否相反；若方向相反，则请求电机输出零扭矩。

具体的，MCU接收来自VCU的扭矩需求和SCU的档位需求，以及来自底盘的车速信号，根据所述挡位需求和所述车速信号，确定扭矩需求方向与挡位需求方向是否相反。

举例说明，MCU接收到SCU检测的档位信号为D档(前进挡)，此时车速很低，而MCU接收到来自VCU的扭矩需求信号为负扭矩倒车请求，扭矩需求方向与档位需求方向相反，这表明电子排挡系统出现异常，此时MCU请求电机输出零扭矩，避免了碰撞后车的风险。

需要说明的是，车速信号对于MCU判断扭矩需求是否与挡位需求方向相反是很重要的指标之一。在高车速下，由于可能出现制动能量回收，因而D挡时也会出现负扭矩请求。但在高车速时，按照车辆控制逻辑，要从正扭矩切换到负扭矩，需先从正扭矩到0，再到负扭矩。对驾驶员来说，这种情况下是可控的，风险较小。在低车速时，可从正扭矩直接到负扭矩，风险较大。因此，在低车速下不允许扭矩需求与挡位需求方向相反。

另一方面，VCU和MCU冗余实现针对扭矩执行对电子排挡系统的监控，具体的，当VCU检测到电机实际扭矩与需求扭矩方向相反或异常时，请求电池管理系统打开主继电器，整车动力系统下电，从而使得整车进入安全状态。同时，当MCU检测到电机实际扭矩与需求扭矩方向相反或异常时，请求电机输出零扭矩，从而使得整车进入安全状态。

实际应用中，MCU接收到VCU解析出的扭矩需求信号后，确定扭矩需求方向，以及MCU获取电机实际扭矩，确定电机实际扭矩方向，最终，MCU判断电机实际扭矩方向与扭矩需求方向是否相反或异常，如果方向相反或异常，则MCU请求电机输出零扭矩，使得整车进入安全状态。其中，异常包括P/N挡解析出扭矩等情形。

举例说明，MCU接收到VCU解析出的扭矩需求信号，该扭矩需求信号表明电机出正扭前进。而MCU检测到的电机实际执行却是出负扭倒车，显然电机实际扭矩方向与扭矩需求方向相反，此时MCU请求电机输出零扭矩，避免了碰撞后车的风险。

在MCU对电子排挡系统进行监控的同时，VCU也在对电子排挡系统进行监控。由于VCU是从MCU获取电机实际扭矩信号，当MCU对电机实际扭矩的解析已经出现错误，这时VCU再从MCU获取电机实际扭矩信号已经毫无意义。基于此，本发明实施例中，VCU通过其他信号表征电机实际扭矩方向。

具体的，VCU根据车速信号和坡度信号，确定电机实际扭矩方向。然后VCU判断电机实际扭矩方向与扭矩需求方向是否相反或异常，如果确定方向相反或异常，则VCU请求电池管理系统打开主继电器，整车动力系统下电。

举例说明，当车辆处于起步上坡状态时，VCU解析出扭矩需求信号为正向扭矩需求，而因为出现溜坡，使得VCU检测到负的车速信号，如果不引入坡度信号，则VCU误认为电机扭矩执行异常，即VCU直接确定电机实际扭矩方向与扭矩需求方向相反。事实上，为了防止上述情况误触发整车动力系统下电，本发明实施例中VCU还可以结合坡度信号进行判断，具体的，如果坡度会引起车速方向与扭矩需求方向相反，当VCU检测到车速方向与扭矩需求方向相反，并不即刻请求电池管理系统打开主继电器，而是当反向位移超出一定值时，VCU才会请求电池管理系统打开主继电器，整车动力系统下电，从而保证车辆的安全。

另外，VCU还可以根据电机三相电流信号，确定电机实际扭矩方向，从而判断电机实际扭矩方向扭矩需求方向是否相反或异常，如果确定方向相反或异常，则VCU请求电池管理系统打开主继电器，整车动力系统下电。

另外，VCU还可以根据高压电池母线电流及考虑附件电流，确定电机实际扭矩方向，从而判断电机实际扭矩方向扭矩需求方向是否相反或异常，如果确定方向相反或异常，则VCU请求电池管理系统打开主继电器，整车动力系统下电。

综上，本发明提供的电子排挡系统的监控方法中，无论是在车辆的扭矩需求状态，还是在车辆的扭矩执行状态，MCU和VCU均同时对电子排挡系统进行监控，通过冗余监控的方式，保证对电子排挡系统监控的准确性。

对于系统实施例而言，由于其基本对应于方法实施例，所以相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明实施例所提供的一种电子排挡系统的监控方法及一种电子排挡系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (13)

1.一种电子排挡系统的监控方法，其特征在于，整车控制单元VCU和电机控制单元MCU同时对电子排挡系统进行监控，且所述VCU的监控方法和所述MCU的监控方法是相互独立执行的，所述方法包括：

当所述VCU检测到所述电子排挡系统发生异常时，请求电池管理系统打开主继电器，整车动力系统下电；

当所述MCU检测到所述电子排挡系统发生异常时，请求电机输出零扭矩；

所述电子排挡系统发生异常，包括：扭矩需求方向与挡位需求方向相反或电机实际扭矩方向与所述扭矩需求方向相反；所述VCU和所述MCU确定所述电机实际扭矩方向的方式不同。

2.根据权利要求1所述的电子排挡系统的监控方法，其特征在于，当所述VCU检测到所述电子排挡系统发生异常时，请求电池管理系统打开主继电器，整车动力系统下电，包括：

当所述VCU检测到扭矩需求方向与挡位需求方向相反时，请求电池管理系统打开主继电器，整车动力系统下电。

3.根据权利要求2所述的电子排挡系统的监控方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述VCU根据挡位信号、加速踏板信号和车速信号，确定扭矩需求；以及接收挡位控制单元SCU发送的档位需求；

所述VCU确定扭矩需求方向与挡位需求方向是否相反。

4.根据权利要求1所述的电子排挡系统的监控方法，其特征在于，当所述MCU检测到所述电子排挡系统发生异常时，请求电机输出零扭矩，包括：

当所述MCU检测到扭矩需求方向与挡位需求方向相反时，请求电机输出零扭矩。

5.根据权利要求4所述的电子排挡系统的监控方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述MCU接收来自所述VCU的扭矩需求和挡位控制单元SCU的档位需求，以及来自底盘的车速信号；

所述MCU根据所述挡位需求和所述车速信号，确定扭矩需求方向与挡位需求方向是否相反。

6.根据权利要求1所述的电子排挡系统的监控方法，其特征在于，当所述VCU检测到所述电子排挡系统发生异常时，请求电池管理系统打开主继电器，整车动力系统下电，包括：

当所述VCU检测到电机实际扭矩方向与扭矩需求方向相反时，请求电池管理系统打开主继电器，整车动力系统下电。

7.根据权利要求6所述的电子排挡系统的监控方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述VCU根据车速信号，确定电机实际扭矩方向；

所述VCU确定所述电机实际扭矩方向与扭矩需求方向是否相反。

8.根据权利要求7所述的电子排挡系统的监控方法，其特征在于，在所述VCU确定所述电机实际扭矩方向与扭矩需求方向相反之后，且在所述VCU请求电池管理系统打开主继电器，整车动力系统下电之前，所述方法还包括：

所述VCU根据坡度信号，确定是否请求电池管理系统打开主继电器，整车动力系统下电。

9.根据权利要求6所述的电子排挡系统的监控方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述VCU根据电机三相电流信号，确定电机实际扭矩方向；

所述VCU确定所述电机实际扭矩方向与扭矩需求方向是否相反。

10.根据权利要求6所述的电子排挡系统的监控方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述VCU根据高压电池母线电流及考虑附件电流，确定电机实际扭矩方向；

所述VCU确定所述电机实际扭矩方向与扭矩需求方向是否相反。

11.根据权利要求1所述的电子排挡系统的监控方法，其特征在于，当所述MCU检测到所述电子排挡系统发生异常时，请求电机输出零扭矩，包括：

当所述MCU检测到电机实际扭矩方向与扭矩需求方向相反时，请求电机输出零扭矩。

12.根据权利要求11所述的电子排挡系统的监控方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述MCU根据扭矩需求信号和电机实际扭矩，确定电机实际扭矩方向与扭矩需求方向是否相反。

13.一种电子排挡系统，其特征在于，所述电子排挡系统包括整车控制单元VCU和电机控制单元MCU；其中，所述VCU和所述MCU同时用于对电子排挡系统进行监控，且所述VCU的监控方法和所述MCU的监控方法是相互独立执行的；

所述VCU，用于在检测到所述电子排挡系统发生异常时，请求电池管理系统打开主继电器，整车动力系统下电；

所述MCU，用于在检测到所述电子排挡系统发生异常时，请求电机输出零扭矩；

所述电子排挡系统发生异常，包括：扭矩需求方向与挡位需求方向相反或电机实际扭矩方向与所述扭矩需求方向相反；所述VCU和所述MCU确定所述电机实际扭矩方向的方式不同。

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