CN110116751B - 基于冗余架构控制车辆的设备和方法 - Google Patents

基于冗余架构控制车辆的设备和方法 Download PDF

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Abstract

基于冗余架构控制车辆的设备和方法。本公开涉及用于控制车辆的设备和方法，更具体地说，涉及具有冗余架构的车辆控制设备。根据本公开的一个实施方式的车辆控制设备包括：接收器，该接收器被配置为从车辆传感器接收感测信息；第一电子控制器，该第一电子控制器被配置为基于所接收的感测信息产生第一车辆控制命令；监测器，该监测器被配置为监测所述第一电子控制器是否发生故障；以及第二电子控制器，该第二电子控制器被配置为：如果所述第一电子控制器发生故障，则所述第二电子控制器基于所接收的感测信息产生第二车辆控制命令。

Description

基于冗余架构控制车辆的设备和方法
技术领域
本公开涉及用于控制车辆的设备和方法，更具体地说，涉及具有冗余架构的车辆控制设备。
背景技术
在电子动力转向(EPS)系统中，转向控制由电子控制器(ECU)基于经由车辆传感器收集的信息来进行。为了提高EPS系统中的转向稳定性，已经对具有多个传感器或多个电子控制装置的冗余结构进行了研究。在具有包括多个电子控制器的冗余架构的车辆控制设备中，电子控制器使用相同算法进行车辆控制。因此，算法中的缺陷可能导致安全性和可靠性的问题，并且为了监测在每个电子控制器中的故障而设置的单独算法会带来过多计算量。
发明内容
本公开的一个方面是提供一种基于冗余架构的车辆控制技术，该车辆控制技术增强了稳定性。
本公开的另一个方面是提供一种基于冗余架构的车辆控制技术，该车辆控制技术减少了计算量。
根据本公开的一个方面，一种具有冗余架构的车辆控制设备可以包括：接收器，该接收器被配置为从车辆传感器接收感测信息；第一电子控制器，该第一电子控制器被配置为基于所接收的感测信息产生第一车辆控制命令；监测器，该监测器被配置为监测所述第一电子控制器是否发生故障；以及第二电子控制器，该第二电子控制器被配置为：如果所述第一电子控制器发生故障，则所述第二电子控制器基于所接收的感测信息产生第二车辆控制命令。
根据本公开的另一个方面，一种基于冗余架构的车辆控制方法可以包括以下步骤：从车辆传感器接收感测信息；通过第一电子控制器基于所接收的感测信息产生第一车辆控制命令；监测所述第一电子控制器是否发生故障；以及如果所述第一电子控制器发生故障，则通过第二电子控制器基于所接收的感测信息产生第二车辆控制命令。
根据本公开的一个实施方式，可以基于增强稳定性的冗余架构进行车辆控制。
根据本公开的另一个实施方式，可以基于减少计算量的冗余架构进行车辆控制。
附图说明
本公开的以上和其它方面、特征及优点将从以下结合附图给出的详细描述而变得更清楚，在附图中：
图1示出了根据本公开的一个实施方式的具有冗余架构的车辆控制系统的构造；
图2是示出了根据本公开的一个实施方式的车辆控制设备的框图；
图3是示出了根据本公开的一个实施方式的冗余架构的车辆控制方法的流程图；
图4示出了根据本公开的一个实施方式的预存储扭矩模式的示例；以及
图5是示出了根据本公开的另一个实施方式的车辆控制设备的框图。
具体实施方式
本公开可以具有各种修改和实施方式，因而在如下描述中将详细描述附图中所示的具体实施方式。然而，应该理解，没有将本公开限于所公开的具体形式的任何意图，而是相反，本公开要覆盖落入该公开的精神和范围内的所有修改、等同物和替换方案。另外，在描述本公开时，如果确定相关公知技术的详细描述会不必要地导致本公开的主题不清楚，将省略该详细描述。除非另有明确说明，否则如在说明书和权利要求中使用的单数表述应该解释为意指“一个或更多个”。
下面，将参照附图详细描述本公开的实施方式，在参照这些附图进行描述时，相同或对应的部件具有相同的附图标记，并且将省略它们的重复描述。
图1示出了根据本公开的一个实施方式的具有冗余架构的车辆控制系统的构造。
参照图1，根据该实施方式的车辆控制系统100包括车辆传感器110、车辆控制设备120和驱动器130。
车辆传感器110是安装在车辆上的任何传感器，并且可以是包括多个传感器的传感器单元。每个传感器可以产生作为感测结果的感测信息，并且可以将该感测信息发送至车辆控制设备120。
在一个实施方式中，车辆传感器100可以包括转向角度传感器。例如，车辆传感器110可以感测从驾驶员通过方向盘输入的转向角度，并且可以将关于所感测的转向角度的信息发送至车辆控制设备120。
在一个实施方式中，车辆传感器110可以包括扭矩传感器。例如，车辆传感器110可以感测由驾驶员通过方向盘输入的转向扭矩，并且可以将所感测的扭矩信号发送至车辆控制设备120。
在一个实施方式中，车辆传感器110可以包括车辆速度传感器。例如，车辆速度传感器可以测量车辆速度以产生车辆速度信息，并且可以将所产生的车辆速度信息发送至车辆控制设备120。
车辆传感器110不限于以上在本公开中描述的传感器，而是可以包括可以用来控制车辆转向的各种传感器。
车辆控制设备120可以控制与车辆行驶有关的任何操作，诸如车辆的转向。另外，车辆控制设备120具有冗余架构，该冗余架构包括产生车辆控制命令以控制车辆行驶的多个电子控制器，其中车辆可以由第一电子控制器控制，并且如果第一电子控制器发生故障，则车辆可以通过第二电子控制器240控制。具体地说，车辆控制设备120可以基于从车辆传感器110接收的感测信息产生车辆控制命令来控制车辆，并且可以将所产生的车辆控制命令发送至驱动器130。稍后将参照图2至5详细描述车辆控制设备120的细节。
在一个实施方式中，车辆控制设备120具有冗余架构，该冗余架构包括产生车辆控制命令以控制车辆行驶的多个电子控制器，其中车辆既可以由第一电子控制器控制，又可以由第二电子控制器控制。具体地说，第一电子控制器和第二电子控制器基于从车辆传感器接收的感测信息单独产生车辆控制命令来控制驱动器。这里，第一电子控制器和第二电子控制器可以使用不同算法产生车辆控制命令。
驱动器130可以基于从车辆控制设备120接收的车辆控制命令来控制车辆的总体行驶。
在一个实施方式中，驱动器130可以是辅助马达。例如，驱动器130可以从车辆控制设备120接收包括目标电流信号的车辆控制命令，并且可以基于所接收的目标电流信号而产生转向助力。
车辆传感器110、车辆控制设备120和驱动器130可以基于诸如CAN通信之类的车辆通信工具而相互连接。
图2是示出了根据本公开的一个实施方式的车辆控制设备的框图。
参照图2，根据该实施方式的车辆控制设备120可以包括接收器210、第一电子控制器220、监测器230、第二电子控制器240和车辆控制器250。
接收器210可以接收感测信息。具体地说，接收器210可以接收由车辆传感器110(如扭矩传感器或转向角度传感器)感测的感测信息。
第一电子控制器220可以产生第一车辆控制命令。具体地说，第一电子控制器220可以基于预存储算法处理从车辆传感器110接收的感测信息，由此产生第一车辆控制命令来控制车辆的行驶。这里，预存储算法是指在车辆的电子控制单元(ECU)中使用的通用算法，并且将省略其详细描述。
在一个实施方式中，第一电子控制器220可以从车辆传感器110接收扭矩信号，并且可以基于所接收的扭矩信号产生包括目标扭矩信号的第一车辆控制命令。
在一个实施方式中，第一电子控制器220可以从车辆传感器110接收转向角度信息，并且可以基于所接收的转向角度信息产生包括目标转向角度信号的第一车辆控制命令。
在一个实施方式中，第二电子控制器240可以产生第二车辆控制命令以与第一车辆控制命令一起使用从而控制车辆。具体地说，第二电子控制器240可以基于预存储算法来处理从车辆传感器110接收的感测信息，由此产生第二车辆控制命令以与第一车辆控制命令一起控制车辆的行驶。这里第二电子控制器240使用的算法可以与第一电子控制器220使用的算法不同。监测器230可以监测电子控制器的操作。具体地说，监测器230可以监测电子控制器的操作，并且可以基于监测结果来确定电子控制器是否发生故障。
在一个实施方式中，监测器230可以监测主电子控制器的操作。例如，如果电子控制装置具有包括主电子控制器和副电子控制器的冗余架构，则监测器230可以监测主电子控制器是否发生故障。这里，监测器230可以将主电子控制器是否发生故障的监测结果发送至副电子控制器或车辆控制器250。在另一个实施方式中，如果车辆由第一电子控制器220和第二电子控制器240产生的每个车辆控制命令控制，则监测器230可以监测第一电子控制器和第二电子控制器中的每个控制器的操作，并且可以允许这些电子控制器交换监测结果，或者可以将监测结果发送至车辆控制器250。
在一个实施方式中，监测器230可以基于电子控制装置的输入和输出信息来确定电子控制器是否发生故障。具体地说，监测器230可以将从车辆传感器110接收的感测信息和/或从电子控制器输出的车辆控制命令与预设模式信息进行比较，由此确定电子控制器是否发生故障。例如，监测器230可以将预存储扭矩模式(该预存储扭矩模式表示作为感测信息的扭矩信号和作为车辆控制命令的目标扭矩信号的正常范围信息)与实际输入到电子控制器的扭转信号和/或从电子控制器实际输出的目标扭矩信号进行比较，由此确定电子控制器是否发生故障。
如果第一电子控制器220发生故障，则第二电子控制器240可以控制车辆的行驶。具体地说，如果确定第一电子控制器220发生故障，则第二电子控制器240可以基于所接收的感测信息和预存储算法产生第二车辆控制命令来控制车辆的行驶。
在一个实施方式中，第二电子控制器240可以基于与第一电子控制器220使用的算法不同的算法来产生第二车辆控制命令。这里，与第一电子控制器220使用的算法不同的算法是通常用于车辆的电子控制装置并且与第一电子控制器220所使用的算法不同的算法，并且将省略其详细描述。
在一个实施方式中，第二电子控制器240可以使用与在第一电子控制器220中使用的感测信息或感测信息的组合不同的感测信息或感测信息的组合来产生第二车辆控制命令。
在一个实施方式中，第二电子控制器240可以执行第一电子控制器220的功能中的一些功能。例如，如果第一电子控制器220能够产生车辆控制命令来控制车辆的总体行驶，则第二电子控制器240可以仅产生车辆行驶控制方面当中的与转向控制相关的车辆控制命令。另外，第二电子控制器240可以产生用于车辆紧急控制的车辆控制命令。例如，第二电子控制器240可以产生第一电子控制器220的功能中的、用来控制在紧急情况下必然需要被控制的方向盘的车辆控制命令。
车辆控制器250可以基于由电子控制器产生的车辆控制命令来控制车辆的行驶。具体地，如果第一电子控制器210没有发生故障，则车辆控制器250可以基于由第一电子控制器220产生的第一车辆控制命令来控制车辆的行驶。另选地，车辆控制器250可以基于由第一电子控制器220和第二电子控制器240中的每个控制器产生的车辆控制命令来控制车辆的行驶。如果确定第一电子控制器220发生故障，则车辆控制器250可以停止第一电子控制器220控制车辆，并且可以基于由第二电子控制器240产生的第二车辆控制命令来控制车辆的行驶。
第一电子控制器220和第二电子控制器240可以被构造成物理上分开的电子控制装置，监测器230可以包括在第一电子控制器220中，并且车辆控制器250可以包括在第二电子控制器240中。
图3是示出了根据本公开的一个实施方式的具有冗余架构的车辆控制方法的流程图。
下面将所述方法描述为例如由图1中所示的车辆控制设备120执行，并且将明显的是，车辆控制设备120的描述也可以延伸至所述方法。
在操作S310中，接收感测信息。具体地说，车辆控制设备120可以从车辆传感器110接收感测信息。车辆传感器110可以包括能够用来控制车辆转向的各种传感器。
在一个实施方式中，车辆控制设备120可以从扭矩传感器接收所感测的扭矩信号。
在一个实施方式中，车辆控制设备120可以从转向角度传感器接收所感测的转向角度。
在操作S320中，产生第一车辆控制命令。具体地说，车辆控制设备120可以基于通过第一电子控制器220接收的感测信息产生第一车辆控制命令来控制车辆的行驶。
在操作S330中，确定第一电子控制器220是否发生故障。具体地说，车辆控制设备可以监测第一电子控制器220的操作，并且基于监测结果来确定第一电子控制器220是否发生故障。
在一个实施方式中，车辆控制设备120可以基于所接收的感测信息和由第一电子控制器220产生的第一车辆控制命令来确定第一电子控制器220是否发生故障。例如，车辆控制设备120可以针对感测信息和车辆控制命令将实际感测信息和/或第一车辆控制命令与正常范围内的预存储模式信息进行比较，由此确定第一电子控制器220是否发生故障。
在操作S340中，产生第二车辆控制命令。具体地说，如果确定第一电子控制器220发生故障，则车辆控制设备120可以基于通过第二电子控制器240接收的感测信息产生第二车辆控制命令以控制车辆的行驶。
在一个实施方式中，第二电子控制器240可以基于与第一电子控制器220使用的算法不同的算法产生第二车辆控制命令。这里，与第一电子控制器220使用的算法不同的算法是通常用于车辆的电子控制装置并且与第一电子控制器220所使用的算法不同的算法，并且将省略其详细描述。
在一个实施方式中，第二电子控制器240可以使用与在第一电子控制器220的算法中使用的感测信息或感测信息的组合不同的感测信息或感测信息的组合来产生第二车辆控制命令。
在一个实施方式中，第二电子控制器240可以执行第一电子控制器220的功能中的一些功能。例如，如果第一电子控制器220能够产生车辆控制命令来控制车辆的总体行驶，则第二电子控制器240可以仅产生车辆行驶控制方面当中的与转向控制相关的车辆控制命令。另外，第二电子控制器240可以产生用于车辆紧急控制的车辆控制命令。例如，第二电子控制器240可以产生第一电子控制器220的功能中的、用来控制在紧急情况下必然需要被控制的方向盘的车辆控制命令。
在操作S350中，控制车辆的行驶，具体地说，如果确定第一电子控制器220没有发生故障，则车辆控制设备120可以基于由第一电子控制器220产生的第一车辆控制命令控制车辆的操作。另外，如果确定第一电子控制器220发生故障，则车辆控制设备120可以停止第一电子控制器220控制车辆，并且可以基于由第二电子控制器240产生的第二车辆控制命令来控制车辆的行驶。
图4示出了根据本公开的一个实施方式的预存储扭矩模式的示例。
图4示出了与所接收的扭矩传感器信号对应的目标扭矩信号。扭矩传感器信号和目标扭矩信号可以被设置成相对于方向盘的左侧或(右侧)从负(或正)扭矩值到正(或负)扭转值的范围。具体而言，在所接收的扭矩传感器信号为负值的情况下，如果第一电子控制器220产生包括正常范围内的目标扭矩信号的第一车辆控制命令，如图4中所示，则车辆控制设备120可以确定第一电子控制器220正常。如果第一电子控制器220产生包括正常范围之外的目标扭矩信号的第一车辆控制命令，如图4所示，则车辆控制设备120可以确定第一电子控制器220发生故障。因而，车辆控制设备120可以通过与预存储扭矩模式比较而快速确定故障的发生，而无需使用为了确定第一电子控制器220是否发生故障而需要大量计算的复杂算法。
图5是示出了根据本公开的另一个实施方式的车辆控制设备的框图。
如图5所示，诸如车辆控制设备120之类的计算机系统500可以包括一个或更多个处理器510、内存520、存储器530、用户界面输入器540和用户界面输出器550中的至少一个部件，并且这些部件可以通过总线560彼此通信。另外，计算机系统500还可以包括用于访问网络的网络接口570。处理器510可以是执行存储在内存520和/或存储器530中的处理指令的CPU或半导体器件。内存520和存储器530可以包括各种类型的易失性/非易失性存储介质。例如，内存可以包括ROM 524和RAM 525。
根据本公开的示例性实施方式的方法可以采取通过各种计算机手段执行的程序命令的形式，这些命令将被记录在计算机可读介质中。计算机可读介质可以独立地或组合地包括程序命令、数据文件、数据结构等等。
上述硬件装置可以被构造成作为一个或更多个软件模块来操作，以执行本公开的操作，反之亦然。
已经与本公开的实施方式相关地描述了本公开。本公开所属领域的技术人员将理解，在不脱离本公开的必要特征的情况下，可以以修改形式来实现本公开。因此，这里公开的实施方式应该从例示性观点而是限制性观点来看待。本公开的范围不是在上述描述中发现，而是在所附权利要求中发现，并且落入权利要求等同范围内的所有不同都应该被解释为包含在本公开中。
相关申请的交叉引用
本申请要求2018年2月5日提交的韩国专利申请No.10-2018-0013783的优先权，出于所有目的，通过引用将该专利申请结合在本文中，如同在此完全阐述一样。

Claims (10)

1.一种具有冗余架构的车辆控制设备，该车辆控制设备包括：
接收器，该接收器被配置为从车辆传感器接收感测信息；
第一电子控制器，该第一电子控制器被配置为基于所接收的感测信息来产生第一车辆控制命令；
监测器，该监测器被配置为监测所述第一电子控制器是否发生故障；以及
第二电子控制器，该第二电子控制器被配置为：如果所述第一电子控制器发生故障，则所述第二电子控制器基于所接收的感测信息来产生第二车辆控制命令，
其中，所述监测器通过将作为所接收的感测信息的扭矩传感器信号和作为所述第一车辆控制命令的目标扭矩信号与预存储扭矩模式进行比较来确定所述第一电子控制器是否发生故障，所述预存储扭矩模式为示出所述扭矩传感器信号和所述目标扭矩信号的正常范围的图表。
2.根据权利要求1所述的车辆控制设备，其中，所述第二电子控制器使用与所述第一电子控制器的算法不同的算法来产生所述第二车辆控制命令。
3.根据权利要求2所述的车辆控制设备，其中，所述第二电子控制器使用与在所述第一电子控制器的算法中使用的感测信息或感测信息的组合不同的感测信息或感测信息的组合来产生所述第二车辆控制命令。
4.根据权利要求2所述的车辆控制设备，其中，所述第二电子控制器基于所述感测信息产生用于与所述第一车辆控制命令一起进行控制的所述第二车辆控制命令，所述车辆控制设备包括控制器，该控制器被配置为使用由所述第一电子控制器产生的所述第一车辆控制命令和由所述第二电子控制器产生的所述第二车辆控制命令来控制所述车辆，并且如果所述第一电子控制器发生故障，则所述控制器停止所述第一电子控制器控制所述车辆，并且基于所述第二车辆控制命令来控制所述车辆。
5.根据权利要求1所述的车辆控制设备，其中，由所述第二电子控制器产生的所述第二车辆控制命令是所述第一车辆控制命令中的至少一个车辆控制命令。
6.根据权利要求5所述的车辆控制设备，其中，由所述第二电子控制器产生的第二车辆控制命令是所述第一车辆控制命令中的用于紧急控制的控制命令。
7.根据权利要求1所述的车辆控制设备，该车辆控制设备还包括车辆控制器，该车辆控制器被配置为基于所述第一车辆控制命令来控制车辆，
其中，如果所述第一电子控制器发生故障，则所述车辆控制器停止所述第一电子控制器控制所述车辆，并且基于所述第二车辆控制命令控制所述车辆。
8.一种基于冗余架构的车辆控制方法，该车辆控制方法包括以下步骤：
从车辆传感器接收感测信息；
通过第一电子控制器基于所接收的感测信息来产生第一车辆控制命令；
监测所述第一电子控制器是否发生故障；以及
如果所述第一电子控制器发生故障，则通过第二电子控制器基于所接收的感测信息来产生第二车辆控制命令，
其中，监测所述第一电子控制器是否发生故障的步骤通过将作为所接收的感测信息的扭矩传感器信号和作为所述第一车辆控制命令的目标扭矩信号与预存储扭矩模式进行比较来确定所述第一电子控制器是否发生故障，所述预存储扭矩模式为示出所述扭矩传感器信号和所述目标扭矩信号的正常范围的图表。
9.根据权利要求8所述的车辆控制方法，其中，所述第二车辆控制命令的产生使用与用于产生所述第一车辆控制命令的算法不同的算法来产生所述第二车辆控制命令。
10.根据权利要求9所述的车辆控制方法，其中，所述第二车辆控制命令的产生使用与在所述第一电子控制器的算法中使用的感测信息或感测信息的组合不同的感测信息或感测信息的组合来产生所述第二车辆控制命令。
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