CN111434536A - 用于交通工具的混合电力网络 - Google Patents

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CN111434536A CN202010026033.9A CN202010026033A CN111434536A CN 111434536 A CN111434536 A CN 111434536A CN 202010026033 A CN202010026033 A CN 202010026033A CN 111434536 A CN111434536 A CN 111434536A
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萨米·达格尔
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Abstract

本公开提供“用于交通工具的混合电力网络”。一种交通工具电力网络包括向汽车安全完整性等级(ASIL)额定负载和辅助额定负载提供电力的总线。所述ASIL额定负载包括处理器和存储器，所述存储器存储可由所述处理器执行的指令。所述指令包括：响应于确定最小风险状况(MRC)，选择性地终止向所述辅助额定负载提供电力。

Description

用于交通工具的混合电力网络
技术领域
本公开总体上涉及交通工具电力系统。
背景技术
一种交通工具可以包括交通工具电力系统以为各种电气功能提供电力。交通工具电力系统通常包括总线、电源和各种负载，其中电源提供电力来为负载供电。
发明内容
根据一个示例，一种交通工具电力网络包括向汽车安全完整性等级(ASIL)额定负载和辅助额定负载提供电力的总线。所述ASIL额定负载包括处理器和存储器，所述存储器存储可由所述处理器执行的指令。所述指令包括，响应于确定最小风险状况(MRC)，选择性地终止向所述辅助额定负载提供电力。
根据上述至少一个示例，ASIL额定负载可以控制交通工具转向或交通工具制动。
根据上述至少一个示例，ASIL额定负载可以从LIDAR传感器、相机传感器和雷达传感器中的至少一者接收传感器数据；并且可以使用所述传感器数据来控制交通工具的自主模式。
根据上述至少一个示例，所述指令还可以基于MRC来控制交通工具至停止。
根据上述至少一个示例，交通工具电力网络还包括将电压从第一直流电压转换为第二直流电压的功率转换器。
根据上述至少一个示例，交通工具电力网络还包括混合电力网络，所述混合电力网络包括总线、ASIL额定负载和辅助额定负载，其中所述交通工具电力网络可以包括基础电力网络，所述基础电力网络包括额外的辅助额定负载，其中所述混合电力网络和所述基础电力网络在预定阈值内可以是负载平衡的。
根据上述至少一个示例，交通工具电力网络还包括冗余电力网络，所述冗余电力网络可以在单点故障期间向混合电力网络的ASIL额定负载提供冗余电力。
根据上述至少一个示例，所述指令还可以包括：致动开关以终止向辅助额定负载提供电力。
根据上述至少一个示例，交通工具电力网络，其中可以基于以下各者中的至少一者来确定MRC：(i)辅助额定负载的故障状况；以及(ii)功率转换器的故障状况。
根据上述至少一个示例，交通工具电力网络还包括电流传感器，所述电流传感器测量辅助额定负载的电流汲取，其中所述指令还可以基于所述电流汲取来确定辅助额定负载的故障状况。
根据一个示例，一种交通工具电力网络包括向多个辅助额定负载提供电力的总线，每个经由不同的开关耦接到所述总线。所述总线向第一汽车安全完整性等级(ASIL)额定负载提供电力。所述总线向第二ASIL额定负载提供电力，所述第二ASIL额定负载被编程为：确定最小风险状况(MRC)；并且然后致动所述开关中的至少一个以终止向多个辅助额定负载中的对应辅助额定负载提供电力。
根据上述至少一个示例，所述第二ASIL额定负载可以被编程为：控制交通工具转向、交通工具减速或其组合。
根据上述至少一个示例，所述第二ASIL额定负载可以被编程为：从LIDAR传感器、相机传感器和雷达传感器中的至少一者接收传感器数据；并且可以使用传感器数据来控制交通工具的自主模式。
根据上述至少一个示例，所述第二ASIL额定负载可以被编程为响应于确定MRC而控制交通工具至停止。
根据上述至少一个示例，交通工具电力网络还包括将电压从第一直流电压转换为第二直流电压的功率转换器。
根据上述至少一个示例，交通工具电力网络还包括混合电力网络，所述混合电力网络包括总线、多个辅助额定负载、第一ASIL额定负载、第二ASIL额定负载和所述开关中的至少一个。交通工具电力网络还可以包括基础电力网络，所述基础电力网络包括额外的辅助额定负载，其中混合电力网络和基础电力网络在预定阈值内可以是负载平衡的。
根据上述至少一个示例，交通工具电力网络还包括冗余电力网络，所述冗余电力网络可以在单点故障期间向混合电力网络的第一ASIL额定负载和第二ASIL额定负载提供冗余电力。
根据上述至少一个示例，交通工具电力网络，其中可以基于以下各者中的至少一者来确定MRC：(i)多个辅助额定负载的故障状况；以及(ii)功率转换器的故障状况。
根据上述至少一个示例，交通工具电力网络还包括多个电流传感器，所述多个电流传感器可以测量对应的辅助额定负载的电流汲取，其中所述第二ASIL额定负载可以被编程为基于所述电流汲取来确定对应的辅助额定负载的故障状况。
根据一个示例，一种交通工具的系统包括向第一多个辅助额定负载提供电力的第一总线。所述系统包括向第二多个辅助额定负载提供电力的第二总线，每个经由不同的开关耦接到所述第二总线。所述第二总线向第一汽车安全完整性等级(ASIL)额定负载提供电力。所述第二总线向第二ASIL额定负载提供电力，所述第二ASIL额定负载被编程为：基于(i)所述第二多个辅助额定负载的故障状况和(ii)功率转换器的故障状况中的至少一者来确定最小风险状况(MRC)；并且然后致动所述开关中的至少一个以终止向所述第二多个辅助额定负载中的对应辅助额定负载提供电力。
附图说明
图1是示例性交通工具电力网络的示意图。
图2是示例性基础电力网络的示意图。
图3A是示例性混合电力网络的示意图。
图3B是另一个示例性混合电力网络的示意图。
图3C是又一个示例性混合电力网络的示意图。
图3D是又一个示例性混合电力网络的示意图。
图4是示例性冗余电力网络的示意图。
图5是用于确定故障状况并将交通工具置于最小风险状况(MRC)中的示例性过程的过程流程图。
具体实施方式
现在参考附图，其中相似的参考数字表示相似或类似的装置和/或功能，示出了用于交通工具104的交通工具电力网络102。根据所示的示例，交通工具电力网络102可以包括耦接到高压(HV)电源108的动力传动系统计算机106、基础电力网络110、混合电力网络112和冗余电力网络114，其中电力网络110、112、114耦接到HV电源108并由HV电源108供电。在所示的图中，基础电力网络110专门包括辅助额定负载116，而混合电力网络112包括辅助额定负载118和汽车安全完整性等级(ASIL)额定负载120的组合。虽然此处未示出示例，但是ASIL额定负载120通常布置在专用电力网络上(例如，所有负载具有相同的ASIL额定值，并且不与具有QM额定值的负载混合)。应当理解，使用ASIL额定负载的专用电力网络可以最大程度地降低由于非ASIL额定负载的故障或过量的电力需求导致电力网络的电力相关故障的风险。然而，现代交通工具(例如，诸如交通工具104)越来越多地实施额外的电子装置以增强用户体验，并且这些额外的电子装置可以对大量的辅助额定负载116、118做出贡献。此外，如果将所有这些辅助额定负载116、118放置在单个电力网络(例如，诸如基础电力网络110)上，则基础电力网络110和ASIL额定负载的专用电力网络之间将出现很大的负载不平衡。因此，本文公开的交通工具电力网络102利用混合电力网络112(包括辅助额定负载和ASIL额定负载两者)，维持ASIL额定负载120各自的ASIL额定值，以提高交通工具和乘客的安全性，并且同时在预定阈值(例如，小于220安培)内实现电力负载平衡。
图1示出了作为乘客交通工具的交通工具104；然而，交通工具104可以是包括交通工具电力网络102的任何其他合适的交通工具类型，包括卡车、运动型多功能交通工具(SUV)、休闲交通工具、公共汽车、飞行器、船舶等等。在至少一个示例中，交通工具104被配置成在如汽车工程师协会(SAE)(其已定义了0-5级下的操作)所定义的多种自主模式中的至少一种下操作。例如，交通工具104可以接收并处理其周围环境的二维和/或三维数据，并且还可以被编程和/或配置为存储和执行体现在硬件、软件、固件、其组合等中的逻辑指令。这可以使交通工具104能够在一些用户辅助(部分自主)或没有任何用户辅助(完全自主)的情况下操作。例如，根据0-2级，人类驾驶员监视或控制大部分驾驶任务，通常没有来自交通工具104的帮助。例如，在0级(“无自动化”)，人类驾驶员负责所有的交通工具操作。在1级(“驾驶员辅助”)，交通工具104有时辅助转向、加速或制动，但驾驶员仍然负责绝大多数交通工具控制。在2级(“部分自动化”)，交通工具104可以在某些情况下控制转向、加速和制动，而无需人类交互。在3-5级，交通工具104承担更多驾驶相关的任务。在3级(“条件自动化”)，交通工具104可以在某些情况下处理转向、加速和制动，以及监视驾驶环境。然而，3级可能需要驾驶员偶尔进行干预。在4级(“高度自动化”)，交通工具104可以在某些驾驶模式下处理与3级相同的任务，但不依赖于驾驶员干预。在5级(“全自动化”)，交通工具104可以在没有任何驾驶员干预的情况下处理所有任务。
动力传动系统计算机106可以基于例如加速踏板和/或变速杆位置向交通工具104的轮提供驱动扭矩。例如，在完全自主模式下，动力传动系统计算机106可以基于发动机每分钟转数(RPM)来提供驱动扭矩。动力传动系统计算机106还可以在制动(例如，再生制动)期间将由轮产生的旋转动能转换成电能。
电能可以存储在HV电源108中，诸如电池、超级电容器(ultracapacitor)、超级电容器(supercapacitor)等。在一个示例中，由HV电源108提供的电能可以是高压直流(DC)。HV电源108可以是适合于提供用于操作交通工具104的高压DC的任何类型的电源，诸如锂离子、铅酸等。HV电源108的额定电压可以为：例如220伏、250伏、300伏、400伏等。
如图1-图2所示，基础电力网络110可以包括耦接到HV电源108的功率转换器122。功率转换器122还可以经由总线126耦接到低压(LV)电源124，总线126还向多个辅助额定负载116提供电力。功率转换器122可以是直流至直流(DC/DC)转换器，其将来自HV电源108的DC高压电力转换为DC低压电力。因此，该DC低压电力被提供给LV电源124、总线126和辅助额定负载116。
该逐步降低的低压电力可以存储在LV电源124中，所述LV电源124可以是电池、电容器等。LV电源124可以是适合于提供用于操作辅助额定负载116的低压电力的任何类型的电源，诸如锂离子、铅酸等。在操作中，随着辅助额定负载116汲取电力，HV电源108和功率转换器122可以对LV电源124再充电。LV电源124的额定电压可以为例如12伏、48伏等。如本文中所使用的，额定电压是指可以具有预定变化范围的标称电压。额定电压的非限制性示例包括12伏±10％、48伏±10％等等。
总线126可以是用于提供交通工具电力的任何有线连接(例如，诸如具有任何合适规格的电缆)。总线126将低压电力从LV电源124输送到辅助额定负载116。辅助额定负载(例如，诸如辅助额定负载116)可以对应于如由国际标准化组织(ISO)26262定义的所谓的QM额定负载。根据ISO 26262，QM额定负载意指与危险事件相关联的风险并非不合理，并且不表示任何安全要求。在本公开中，辅助额定负载不包括主要的ASIL额定功能。在一些示例中，辅助额定负载包括一些次要ASIL额定功能，这些次要ASIL额定功能包括诸如加速等功能，以及其他与非制动和非转向相关的ASIL额定功能。在一个示例中，每个辅助额定负载116可以是具有处理器和存储器的计算机。辅助额定负载116的非限制性示例包括动力传动系统计算机106(可选的)、电池能量控制模块(BECM)128、主体控制模块(BCM)130和发动机控制模块(ECM)132。虽然动力传动系统计算机106出于说明性目的被示出为在辅助额定负载116的外部，但是应当理解，在至少一个示例中，辅助额定负载116包括动力传动系统计算机106。
电池能量控制模块128可以控制和监测HV电源108。例如，电池能量控制模块128可以监视HV电源108的温度和荷电状态。电池能量控制模块128可以通过通信网络与其他交通工具计算机通信并从其他交通工具计算机接收输入。
主体控制模块130可以控制对交通工具104的门的锁定和解锁。另外，主体控制模块130可以控制交通工具104的外部照明，包括前照灯、转向信号灯、制动灯和危险灯。主体控制模块130可以通过通信网络与其他交通工具计算机的传感器通信并从其他交通工具计算机的传感器接收输入。
发动机控制模块132可以基于例如加速踏板位置、制动踏板位置、变速杆(PRNDL)位置和/或自主交通工具(AV)输入来确定和处理所请求的扭矩量。发动机控制模块132可以通过通信网络与其他交通工具计算机通信并从其他交通工具计算机接收输入。
虽然辅助额定负载116包括动力传动系统计算机106、电池能量控制模块128、主体控制模块130和发动机控制模块132，但是也存在辅助额定负载的其他示例。
现在转到图1和图3A，混合电力网络112可以包括耦接到HV电源108的功率转换器134。功率转换器134还可以经由总线138耦接到LV电源136，所述总线138还经由开关电路168向至少一个辅助额定负载118以及向一个或多个ASIL额定负载120提供电力。混合电力网络112之所以可以被称为混合电力网络，是因为其包括辅助额定负载118和ASIL额定负载120的混合。在至少一个示例中，功率转换器134可以与功率转换器122相同，除了功率转换器134是混合电力网络112(不是基础电力网络110)的一部分之外；因此，这里将不再解释。
类似地，LV电源136可以与LV电源124相同，除了LV电源136是混合电力网络112(不是基础电力网络110)的一部分之外；因此，这里将不再解释。LV电源136可以具有类似于LV电源124的额定电压。类似地，在至少一个示例中，总线138可以与总线126相同，除了总线138是混合电力网络112(不是基础电力网络110)的一部分之外；因此，这里将不再解释。
现在转向辅助额定负载118和ASIL额定负载120的混合，辅助额定负载118和ASIL额定负载120经由通过总线138输送的DC低压供电。根据一个示例，辅助额定负载118可以具有与上述那些相同的ISO 26262特性。因此，这里将不详细解释这些辅助额定负载；然而，描述了可以位于混合电力网络112上的辅助额定负载的额外的非限制性示例。辅助额定负载118的非限制性示例包括驾驶员辅助技术(DAT)140、约束装置控制模块(RCM)142、远程信息处理控制单元(TCU)144、数据记录器146、超声波设备148、功率点150和/或阅读灯152。
驾驶员辅助技术140可以被高级驾驶员辅助系统(ADAS)利用来在部分自主期间辅助人类驾驶员。驾驶员辅助技术140可以通过通信网络与其他交通工具计算机通信并从其他交通工具计算机接收输入。
约束装置控制模块142监视和/或控制被动约束装置，包括座椅安全带、安全气囊、预紧器、烟火负载等，以减轻对交通工具104乘员的伤害。约束装置控制模块142可以通过通信网络(未示出)与其他交通工具计算机通信并从其他交通工具计算机接收输入。
远程信息处理控制单元144可以允许交通工具104与远程定位的服务器(例如，也称为云服务器)之间的通信。远程信息处理控制单元144可以通过上述通信网络与其他交通工具计算机通信并从其他交通工具计算机接收输入。远程信息处理控制单元可以是例如捆绑5调制解调器。
数据记录器146响应于触发事件而记录数据(诸如AV数据)。记录的数据可能符合指导准则，诸如SAE指导准则。数据记录器146可以通过上述通信网络与其他交通工具计算机通信并从其他交通工具计算机接收输入。
超声波设备148监测频率高于人耳可听到的频率的声波。例如，声波的频率可以在20千赫兹与5千兆赫兹之间。超声波设备148可以通过上述通信网络与其他交通工具计算机通信并从其他交通工具计算机接收输入。
功率点150向通用串行总线(USB)插座供电。USB插座可以用于对例如移动装置、平板电脑等进行充电。阅读灯152照亮交通工具104的内部。
虽然辅助额定负载118包括驾驶员辅助技术140、约束装置控制模块142、远程信息处理控制单元144、数据记录器146、超声波设备148、功率点150和/或阅读灯152，但是也存在辅助额定负载的其他示例。
如本文所用，ASIL额定负载(例如，ASIL额定负载120、176)包括至少一个主要的ASIL额定功能，其在出现单点故障时降级。如本文所使用的，主要的ASIL额定功能是一种这样的功能，其中相应的计算机控制交通工具104的转向和/或制动功能。在一个示例中，ASIL额定负载120可以对应于如由ISO 26262的ASIL额定系统定义的ASIL-B额定值，其中ASIL-B额定负载的单点故障率在交通工具104的使用寿命内小于10-7。根据ASIL额定系统，ASIL-A额定负载指示最低的完整性；同时，ASIL-D额定负载指示最高的完整性。ASIL-C额定负载具有高于ASIL-A额定负载的完整性，但具有低于ASIL-D额定负载的完整性。本领域技术人员将理解单点故障的示例性特性。在一个示例中，每个ASIL额定负载120可以是具有处理器和存储器的计算机。ASIL额定负载120的非限制性示例包括防抱死制动系统(ABS)154、动力转向控制模块(PSCM)156、对象检测维护模块(ODMM)158、自主交通工具系统(AVS)160和自主交通工具(AV)计算机162。
防抱死制动系统154可以控制交通工具104的制动以使交通工具104减速和/或停止。防抱死制动系统154可以包括对以下的控制：摩擦制动器(诸如盘式制动器、鼓式制动器、带式制动器等)；再生制动器；任何其他合适类型的制动器；或者它们的组合。防抱死制动系统154可以通过上述通信网络与其他交通工具计算机通信并从其他交通工具计算机接收输入。例如，防抱死制动系统154可以经由例如制动踏板从人类驾驶员接收输入。
动力转向控制模块156可以通过例如具有电动助力转向的齿条齿轮系统、线控转向系统或任何其他合适的转向系统来控制轮的转动。动力转向控制模块156可以通过上述通信网络与其他交通工具计算机通信并从其他交通工具计算机接收输入。例如，动力转向控制模块156可以经由例如方向盘从人类驾驶员接收输入。
对象检测维护模块158可以监视外部传感器(诸如雷达传感器、扫描激光测距仪、光探测和测距(LIDAR)装置以及图像处理传感器(诸如相机))的状况。对象检测维护模块158可以通过上述通信网络与其他交通工具计算机通信并从其他交通工具计算机接收输入。例如，对象检测维护模块158可以命令清洗器喷嘴喷射清洗流体以清洁外部传感器。
自主交通工具系统160可以监视交通工具104的操作环境，计划交通工具104的未来路径，并命令转向、加速和制动。自主交通工具系统160可以通过上述通信网络与其他交通工具计算机通信并从其他交通工具计算机接收输入。
AV计算机162可以包括处理器164和存储器166。根据一个示例，处理器164可以是能够处理电子指令的任何类型的负载，非限制性示例(仅举几例)包括微处理器、微控制器或控制器、专用集成电路(ASIC)等(在其他示例中，处理器164可以包括布置成执行交通工具逻辑等的分立部件的电子电路)。从下面的描述中将明显的是，AV计算机162可以被编程为执行本文描述的过程的至少一部分。例如，除其他之外，AV计算机162还可以被编程为执行数字存储的指令，所述数字存储的指令可以存储在存储器166中并且使处理器164能够控制开关电路168(例如，基于确定最小风险状况(MRC)终止向一个或多个辅助额定负载118提供电力，如下面将详细描述的)。
存储器166可以包括任何非暂时性计算机可用或可读介质，所述非暂时性计算机可用或可读介质可以包括一个或多个存储装置或物品。示例性非暂时性计算机可用存储装置包括常规的计算机系统RAM(随机存取存储器)、ROM(只读存储器)、EPROM(可擦除可编程ROM)、EEPROM(电可擦除可编程ROM)以及任何其他易失性或非易失性介质。非易失性介质包括例如光盘或磁盘以及其他持久存储器。易失性介质包括通常构成主存储器的动态随机存取存储器(DRAM)。计算机可读介质的常见形式包括例如软盘、柔性盘、硬盘、磁带、任何其他磁介质、光盘只读存储器(CD-ROM)、数字视频光盘(DVD)、任何其他光学介质、纸带、带有孔图案的任何其他物理介质、随机存取存储器(RAM)、可编程只读存储器(PROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、任何其他快闪存储器、任何其他存储器芯片或盒式磁带或计算机可以从中读取的任何其他介质。如上所讨论的，存储器166可以存储一个或多个计算机程序产品，所述一个或多个计算机程序产品可以体现为软件、固件等。
AV计算机162可以通过通信网络(未示出)传输和接收数据，所述通信网络诸如控制器局域网(CAN)总线、以太网、WiFi、局域互连网(LIN)、机载诊断连接器(OBD-II)和/或任何其他有线或无线通信网络。
AV计算机162可以从传感器接收数据。传感器可以提供关于交通工具104的操作的数据，例如，轮速、轮取向以及发动机和变速器数据(例如，温度、燃料消耗等)。在一些示例中，传感器可以检测交通工具104的位置和/或取向(例如，超声波设备148)。例如，传感器可以包括全球定位系统(GPS)传感器；加速度计，诸如压电或微机电系统(MEMS)；陀螺仪，诸如速率陀螺仪、环形激光陀螺仪或光纤陀螺仪；惯性测量单元(IMU)；以及磁力计。传感器可以检测外部世界，例如，交通工具104的周围环境的对象和/或特性，诸如其他交通工具、道路线道标记、交通灯和/或标志、行人等。例如，传感器可以包括雷达传感器、扫描激光测距仪、光探测和测距(LIDAR)负载以及诸如相机的图像处理传感器。传感器可以包括通信装置，例如，交通工具对基础设施(V2I)或交通工具对交通工具(V2V)装置。
根据一个示例，AV计算机162还可以执行指令以确定辅助额定负载118的故障状况。AV计算机162可以基于测量辅助额定负载118中的每一个的电流汲取来确定故障状况。可以例如使用一个或多个嵌入式电流传感器119(具有到AV计算机162的通信连接(未示出))来测量电流汲取。所述故障状况可以是与电力相关的，诸如短路故障、开路故障等。所述故障状况可以包括单点故障、多点故障(例如，要求至少两个故障以导致失效)等等。响应于确定辅助额定负载118的故障状况，AV计算机162可以选择性地致动开关电路168以终止向辅助额定负载118提供电力。终止向辅助额定负载118提供电力保留ASIL额定负载120各自的ASIL额定值(例如，ASIL-B)。
另外或替代地，AV计算机162还可以执行指令以确定功率转换器134的故障状况。AV计算机162可以通过监测功率转换器134的电压来确定故障状况。可以例如使用嵌入式电流传感器135(具有到AV计算机162的通信连接(未示出))来测量电压。功率转换器的故障状况可能是与电力相关的并且可能包括例如开路故障状况，所述开路故障状况导致功率转换器134变得不可用并且不再提供足够的电压来为混合电力网络112供电。所述故障状况可以包括单点故障、多点故障(例如，要求至少两个故障以导致失效)等等。响应于确定功率转换器134的故障状况，AV计算机162可以选择性地致动开关电路168以终止向辅助额定负载118提供电力。终止向辅助额定负载118提供电力保留ASIL额定负载120各自的ASIL额定值(例如，ASIL-B)，并且同时在预定阈值内(例如，小于220安培)实现电力网络110、112、114之间的电力负载平衡。
响应于确定辅助额定负载118的故障状况和/或功率转换器134的故障状况，AV计算机162可以将交通工具104置于最小风险状况(MRC)中。根据国家公路交通安全管理局(NHTSA)和SAE指导准则，“‘最小风险状况’是指自动驾驶系统在系统出现故障时或在人类驾驶员未能对接管动态驾驶任务的请求做出适当响应时自动采用的低风险操作状况”。根据一个示例，MRC是低压电力故障(例如，在总线138上)。根据另一个示例，MRC是AV计算机162的故障。表1示出了具有不同严重性的MRC(例如，根据ISO 26262定义的MRC 2A、MRC 2B、MRC 3A和MRC 3B)。另外，表1示出了一旦AV计算机162确定了MRC就做出的一些示例性响应(例如，向人类驾驶员发起移交或自主地将交通工具104驾驶到路边(例如，使交通工具104在活动的交通线道外停下))。存储器166可以存储使计算机162能够识别MRC的指令，以及确定用于响应所识别的MRC的合适指令(例如，在表、数据阵列等中)。
表1
Figure BDA0002362496000000141
虽然ASIL额定负载120包括防抱死制动系统154、动力转向控制模块156、对象检测维护模块158、自主交通工具系统160和AV计算机162，但是也存在ASIL额定负载的其他示例。
根据图3A所示的示例，开关电路168可以包括多个开关168a、168b、168c、168d、168e、168f、168g，所述开关中的每一个可以用于控制对相应的辅助额定负载118的供电(例如，开关168a-168g分别对应于辅助额定负载140-152)。更特定地，开关168a-168g中的每一个可以插置在总线138与相应的辅助额定负载140-152之间。开关168a-168g的非限制性示例包括场效应晶体管(FET)、金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、绝缘栅双极晶体管(IGBT)、继电器或任何其他合适的功率电子器件。通过图示的方式(使用开关168a来图示)，如果开关168a是MOSFET(包括源极、漏极和栅极)，则例如源极可以耦接到DAT 140，漏极可以耦接到总线138，并且栅极可以耦接到ASIL额定负载120中的一个(例如，耦接到AV计算机162)。
如将在下文中更多解释的，开关电路168可以用于响应于辅助额定负载118中的一个或多个的故障状况和/或功率转换器134的故障状况，终止向所有辅助额定负载118提供电力。例如，AV计算机162可以响应于辅助额定负载118中的一个的故障状况和/或功率转换器134的故障状况，来致动单个命令并终止向所有辅助额定负载118提供电力。在这种情况下，LV电力可以继续被输送到ASIL额定负载120以保留期望的ASIL额定值。
转到图3B，示出了开关电路的另一个示例(例如，开关电路168’)。在该示例中，开关168a-168g的布置(和插置)可能相同；但是，每个开关168a-168g可以具有到AV计算机162的单独连接。以这种方式，计算机162可以选择性地终止向一个或多个辅助额定负载118提供电力。如本文所使用的，‘选择性地终止’是指仅经由一个开关终止向辅助额定负载提供电力，或者经由一个或多个开关终止向多个辅助额定负载提供电力。
现在转到图3C，示出了开关电路的另一个示例(例如，开关电路168”)。开关电路168”可以是处理器164内的任何控制电路、软件指令、它们的组合等；例如，可能没有任何硬件开关168a-168g插置在辅助额定负载118与总线138之间。替代地，开关电路168”可以经由处理器164与辅助额定负载118中的每一个中的处理器或处理电路通信并且选择性地终止向其提供电力。例如，开关电路168”可以经由使能(例如，数字‘0’或‘1’)停用相应的辅助额定负载。
现在转到图3D，示出了开关电路的另一个示例(例如，开关电路168”’)。开关电路168”’可以类似于图3C所示的开关电路并且如上所述，除了开关电路168”’可以经由单个连接而连接到所有辅助额定负载118之外。以这种方式，当开关电路168”’被致动时，终止向所有辅助额定负载118提供电力。
现在转到图1和图4，冗余电力网络114可以包括耦接到HV电源108的功率转换器170。功率转换器170还可以经由总线174耦接到LV电源172，所述总线174还向一个或多个ASIL额定负载176提供电力。冗余电力网络114可以是混合电力网络112的冗余。在至少一个示例中，功率转换器170可以与功率转换器122相同，除了功率转换器170是冗余电力网络114(不是基础电力网络110)的一部分之外；因此，这里将不再解释。
类似地，LV电源172可以与LV电源124相同，除了LV电源172是冗余电力网络114(不是基础电力网络110)的一部分之外；因此，这里将不再解释。LV电源172可以具有类似于LV电源124的额定电压。类似地，在至少一个示例中，总线174可以与总线126相同，除了总线174是冗余电力网络114(不是基础电力网络110)的一部分之外；因此，这里将不再解释。
ASIL额定负载176经由通过总线174输送的DC低压供电。根据一个示例，ASIL额定负载176是ASIL额定负载120的冗余；因此，ASIL额定负载176与ASIL额定负载120具有相同的ASIL额定值。类似于ASIL额定负载120，ASIL额定负载176中的一个控制转向、制动或其组合中的至少一者。ASIL额定负载176的非限制性示例包括防抱死制动系统备份(ABSB)178、动力转向控制模块备份(PSCMB)180和自主交通工具系统备份(AVSB)182。
防抱死制动系统备份178是防抱死制动系统154的冗余并在防抱死制动系统154不可用(例如，由于故障状况)时操作。动力转向控制模块备份180是动力转向控制模块156的冗余，并且在动力转向控制模块156不可用(例如，由于故障状况)时操作。自主交通工具系统备份182是自主交通工具系统160的冗余，并且在自主交通工具系统160不可用(例如，由于故障状况)时操作。
应了解，混合电力网络112的ASIL额定负载(例如，ASIL-B)和冗余电力网络114的ASIL额定负载(例如，ASIL-B)一起可以导致混合电力网络112和冗余电力网络114的ASIL-D额定值。
现在转到图5，过程流程图示出了用于操作混合电力网络112的示例性过程500。过程500可以包括确定辅助额定负载118的故障状况(和/或确定功率转换器134的故障状况)以及将交通工具104置于MRC中以便保留ASIL额定负载120的ASIL额定值。在下面的示例中，负载120为ASIL-B额定负载；然而，这仅是示例。
过程500始于框502，在框502中以默认配置执行电力网络110、112、114。在默认配置中，辅助额定负载118和功率转换器134在没有任何故障状况的情况下正常操作。
在框504处，交通工具104以多种自主模式中的至少一种操作。在自主模式下，ASIL额定负载120中的一个控制转向、加速、制动或其组合中的至少一者。在至少一个示例中，交通工具104以完全自主模式操作；然而，这不是必需的。
在框506处，AV计算机162可以确定辅助额定负载118中的至少一个是否已经发生故障状况。例如，可以基于测量辅助额定负载118中的每一个的电流汲取来确定故障状况。如果框506为真，则过程500继续至框510；否则，过程500返回至框502。
在框508处，过程500可以确定在功率转换器134处是否已经发生了故障状况。例如，可以通过监测功率转换器134的电压来确定故障状况。如果框508为真，则过程500继续至框510；否则，过程500返回至框502。
在框510(其可以在框506或框508之后)处，AV计算机162可以确定最小风险状况(MRC)，如上所述。例如，处理器164可以确定总线138上的低压电力故障。根据一个示例，该故障可能是对超过预定阈值(例如，大于220安培)的电流的需求，其中该阈值定义功率转换器134、另一个功率转换器(例如，170)、高压电源108或其组合的电流极限或与之相关联。例如，超过该阈值可能是由于辅助额定负载118中的一个的电气故障状况、需要辅助额定负载118中的一个或多个的全部电力的操作等等引起的。根据另一个示例，处理器164可以确定由功率转换器134的故障状况(例如，功率转换器134输送高于或低于预定阈值的电流，和/或功率转换器提供高于或低于预定阈值的输出电压)引起的低压电力故障。也存在其他示例。
在框512处，AV计算机162可以基于在框510中确定的MRC来致动开关电路168以终止向一个或多个辅助额定负载118提供电力。开关电路168的致动可以保留电力网络112的ASIL额定值(例如，ASIL-B)。如上所讨论的，在至少一个示例中，AV计算机162可以同时终止向所有辅助额定负载118提供电力。或者在另一个示例中，AV计算机162可以选择性地终止向辅助额定负载118提供电力。在后一个示例中，AV计算机162可以选择性地致动与出故障的辅助额定负载118相关联的开关168a-168g中的一个或多个。
在框514处，AV计算机162还可以通过将交通工具104操纵到路边和/或使交通工具104停止(例如，在完全自主控制下)来响应MRC。在其他示例中，AV计算机162可以移交控制给人类用户(例如，退出完全自主模式)。之后，过程500可以结束，或者替代地，过程500可以返回并重复框502。
虽然图5示出了框512在框510之后，但是在至少一个示例中，框514可以在框512之前启动和/或发生，或者框512和514可以至少部分地同时发生。
存在其他示例。在一个示例中，AV计算机162可以是混合电力网络112上的两个或更多个单独的计算机，其中两个或更多个计算机中的至少一个控制开关电路168。
在另一个示例中，任何其他合适的ASIL额定负载120、176可以致动开关电路168，包括防抱死制动系统154、动力转向控制模块156、对象检测维护模块158、自主交通工具系统160、防抱死制动系统备份178、动力转向控制模块备份180和/或自主交通工具系统备份182。
因此，已经描述了包括混合电力网络(例如，包括辅助额定负载和ASIL额定负载)的交通工具电力网络。混合电力网络的ASIL额定计算机可以控制对辅助额定负载的供电终止，使得可以保留ASIL额定负载的ASIL额定值。
通常，所描述的计算系统和/或装置可以采用许多计算机操作系统中的任一者，包括但绝不限于以下版本和/或变型的操作系统：Ford
Figure BDA0002362496000000191
应用、AppLink/Smart DeviceLink中间件、Microsoft
Figure BDA0002362496000000192
操作系统、Microsoft
Figure BDA0002362496000000193
操作系统、Unix操作系统(例如，由加州红木海岸的Oracle公司发布的
Figure BDA0002362496000000194
操作系统)、由纽约阿蒙克市的国际商业机器公司(International Business Machines)发布的AIX UNIX操作系统、Linux操作系统、由加州库比蒂诺的Apple公司发布的Mac OSX和iOS操作系统、由加拿大滑铁卢的黑莓有限公司(Blackberry,Ltd)发布的BlackBerry OS以及由谷歌公司和开放手机联盟(Open Handset Alliance)开发的Android操作系统或由QNX Software Systems供应的
Figure BDA0002362496000000201
CAR信息娱乐平台。计算装置的示例包括但不限于机载交通工具计算机、计算机工作站、服务器、台式计算机、笔记本计算机、膝上型计算机或手持式计算机，或者某一其他计算系统和/或装置。
计算装置通常包括计算机可执行指令，其中所述指令可以由诸如上面列出的那些的一个或多个计算装置执行。计算机可执行指令可以由使用各种编程语言和/或技术创建的计算机程序编译或解译，所述编程语言和/或技术包括但不限于以下各者的单独形式或组合形式：JavaTM、C、C++、Matlab、Simulink、Stateflow、Visual Basic、Java Script、Perl、HTML等。这些应用中的一些可以在虚拟机(诸如Java虚拟机、Dalvik虚拟机等)上编译和执行。一般而言，处理器(例如，微处理器)例如从存储器、计算机可读介质等接收指令，并执行这些指令，从而执行一个或多个过程，包括本文中描述的过程中的一个或多个。此类指令和其他数据可以使用各种计算机可读介质来存储和传输。计算装置中的文件通常是存储在计算机可读介质(诸如存储介质、随机存取存储器等)上的数据的集合。
计算机可读介质(也被称为处理器可读介质)包括参与提供可以由计算机(例如，由计算机的处理器)读取的数据(例如，指令)的任何非暂时性的(例如，有形的)介质。此类介质可以采取许多形式，包括但不限于，非易失性介质和易失性介质。非易失性介质可以包括例如光盘或磁盘以及其他持久性存储器。易失性介质可以包括例如通常构成主存储器的动态随机存取存储器(DRAM)。此类指令可以由一种或多种传输介质(包括同轴电缆、铜线和光纤(包括具有耦接到ECU的处理器的系统总线的导线))传输。常见形式的计算机可读介质包括(例如)软盘、柔性盘、硬盘、磁带、任何其他磁性介质、CD-ROM、DVD、任何其他光学介质、穿孔卡、纸带、带有孔图案的任何其他物理介质、RAM、PROM、EPROM、FLASH-EEPROM、任何其他存储器芯片或盒式磁带或计算机可以从中读取的任何其他介质。
数据库、数据存储库或本文所述的其他数据存储装置可以包括用于存储、访问和检索各种数据的各种机构，包括分层数据库、文件系统中的文件集、专用格式的应用数据库、关系型数据库管理系统(RDBMS)等。每个此类数据存储装置通常包括在采用诸如上述那些操作系统中的一种操作系统的计算机操作系统的计算装置内，并且经由网络以各种方式中的任何一种或多种来访问。文件系统可以从计算机操作系统访问，并且可以包括以各种格式存储的文件。RDBMS除了用于创建、存储、编辑和执行已存储的程序的语言(诸如上述PL/SQL语言)之外还通常采用结构化查询语言(SQL)。
在一些示例中，系统元件可以被实施为一个或多个计算装置(例如，服务器、个人计算机等)上的、存储在与其相关联的计算机可读介质(例如，磁盘、存储器等)上的计算机可读指令(例如软件)。计算机程序产品可以包括存储在计算机可读介质上的用于执行本文描述的功能的此类指令。
在附图中，相同的附图标记指示相同的元件。此外，可以改变这些元件中的一些或全部。关于本文描述的介质、过程、系统、方法、启发等，应理解，虽然此类过程等的步骤已被描述为按照某一有序的顺序发生，但是可以通过以与本文所述顺序不同的顺序执行所述步骤来实践此类过程。还应理解，可以同时执行某些步骤，可以添加其他步骤，或者可以省略本文描述的某些步骤。换句话说，本文对过程的描述是为了说明某些实施例而提供的，而绝不应当被解释为限制权利要求。
因此，应理解，上文描述旨在是说明性的而非限制性的。通过阅读以上描述，除了所提供的示例之外的许多实施例和应用对于本领域技术人员来说将是明显的。不应参考以上描述来确定本发明的范围，而应参考所附权利要求连同这些权利要求所享有的等效物的全部范围来确定本发明的范围。可以预期并期望本文讨论的技术未来将有所发展，并且所公开的系统和方法将并入到此类未来实施例中。总之，应理解，本发明能够进行修改和变化，并且仅受所附权利要求的限制。
除非本文作出相反的明确指示，否则权利要求中使用的所有术语旨在给出如本领域技术人员所理解的普通和通常的含义。特定地，除非权利要求叙述相反的明确限制，否则使用诸如“一个”、“该”、“所述”等单数冠词应被解读为叙述所指示的元件中的一个或多个。
已经以说明性方式描述了本公开，并且应理解，已经使用的术语旨在具有描述而非限制性词语的性质。“响应于”和“在确定……时”的使用指示因果关系，而不仅仅是时间关系。鉴于以上教导，本公开的许多修改和变化是可能的，并且本公开可以以与具体所描述不同的方式来实践。
根据本发明，提供了一种交通工具电力网络，其具有总线，所述总线向汽车安全完整性等级(ASIL)额定负载和辅助额定负载提供电力；所述ASIL额定负载，其包括处理器和存储器，所述存储器存储可由所述处理器执行的指令，所述指令包括：响应于确定最小风险状况(MRC)，选择性地终止向辅助额定负载提供电力。
根据实施例，ASIL额定负载控制交通工具转向或交通工具制动。
根据实施例，ASIL额定负载从LIDAR传感器、相机传感器和雷达传感器中的至少一者接收传感器数据；并且使用传感器数据来控制交通工具的自主模式。
根据实施例，指令还包括：基于MRC，控制交通工具至停止。
根据实施例，本发明的特征还在于功率转换器，所述功率转换器将电压从第一直流电压转换为第二直流电压。
根据实施例，本发明的特征还在于混合电力网络，所述混合电力网络包括总线、ASIL额定负载和辅助额定负载，其中所述交通工具电力网络还包括基础电力网络，所述基础电力网络包括额外的辅助额定负载，其中所述混合电力网络和所述基础电力网络在预定阈值内是负载平衡的。
根据实施例，本发明的特征还在于冗余电力网络，所述冗余电力网络在单点故障期间向混合电力网络的ASIL额定负载提供冗余电力。
根据实施例，所述指令还包括：致动开关以终止向辅助额定负载提供电力。
根据实施例，基于以下各者中的至少一者来确定MRC：(i)辅助额定负载的故障状况；以及(ii)功率转换器的故障状况。
根据实施例，本发明的特征还在于电流传感器，所述电流传感器测量辅助额定负载的电流汲取，其中所述指令还包括：基于所述电流汲取来确定辅助额定负载的故障状况。
根据本发明，提供了一种交通工具电力网络，其具有总线，所述总线向以下各者提供电力：多个辅助额定负载，每个经由不同的开关耦接到总线；第一汽车安全完整性等级(ASIL)额定负载；以及第二ASIL额定负载，其被编程为：确定最小风险状况(MRC)；并且然后致动所述开关中的至少一个以终止向多个辅助额定负载中的对应辅助额定负载提供电力。
根据实施例，所述第二ASIL额定负载被编程为：控制交通工具转向、交通工具减速或其组合。
根据实施例，第二ASIL额定负载被编程为从LIDAR传感器、相机传感器和雷达传感器中的至少一者接收传感器数据；并且使用传感器数据来控制交通工具的自主模式。
根据实施例，第二ASIL额定负载被编程为响应于确定MRC，控制交通工具至停止。
根据实施例，本发明的特征还在于功率转换器，所述功率转换器将电压从第一直流电压转换为第二直流电压。
根据实施例，本发明的特征还在于混合电力网络，所述混合电力网络包括总线、多个辅助额定负载、第一ASIL额定负载、第二ASIL额定负载和开关中的至少一个，其中所述交通工具电力网络还包括基础电力网络，所述基础电力网络包括额外的辅助额定负载，其中所述混合电力网络和所述基础电力网络在预定阈值内是负载平衡的。
根据实施例，本发明的特征还在于冗余电力网络，所述冗余电力网络在单点故障期间向混合电力网络的第一ASIL额定负载和第二ASIL额定负载提供冗余电力。
根据实施例，基于以下各者中的至少一者来确定MRC：(i)多个辅助额定负载的故障状况；以及(ii)功率转换器的故障状况。
根据实施例，本发明的特征还在于多个电流传感器，所述多个电流传感器测量对应的辅助额定负载的电流汲取，其中所述第二ASIL额定负载被编程为基于所述电流汲取来确定对应的辅助额定负载的故障状况。
根据本发明，提供了一种交通工具的系统，其具有：第一总线，所述第一总线向第一多个辅助额定负载提供电力；以及第二总线，所述第二总线向以下各者提供电力：第二多个辅助额定负载，每个经由不同的开关耦接到第二总线；第一汽车安全完整性等级(ASIL)额定负载；以及第二ASIL额定负载，其被编程为：基于(i)所述第二多个辅助额定负载的故障状况和(ii)功率转换器的故障状况中的至少一者来确定最小风险状况(MRC)；并且然后致动所述开关中的至少一个以终止向所述第二多个辅助额定负载中的对应辅助额定负载提供电力。

Claims (15)

1.一种交通工具电力网络，其包括：
总线，其向汽车安全完整性等级(ASIL)额定负载和辅助额定负载提供电力，
所述ASIL额定负载，其包括处理器和存储器，所述存储器存储能由所述处理器执行的指令，所述指令包括：
响应于确定最小风险状况(MRC)，选择性地终止向所述辅助额定负载提供电力。
2.如权利要求1所述的交通工具电力网络，其中所述ASIL额定负载控制交通工具转向或交通工具制动。
3.如权利要求1所述的交通工具电力网络，其中所述ASIL额定负载从LIDAR传感器、相机传感器和雷达传感器中的至少一者接收传感器数据；并且使用所述传感器数据来控制交通工具的自主模式。
4.如权利要求1所述的交通工具电力网络，其中指令还包括：基于所述MRC，控制交通工具至停止。
5.如权利要求1所述的交通工具电力网络，其还包括将电压从第一直流电压转换为第二直流电压的功率转换器。
6.如权利要求1所述的交通工具电力网络，其还包括混合电力网络，所述混合电力网络包括所述总线、所述ASIL额定负载和所述辅助额定负载，其中所述交通工具电力网络还包括基础电力网络，所述基础电力网络包括额外的辅助额定负载，其中所述混合电力网络和所述基础电力网络在预定阈值内是负载平衡的。
7.如权利要求6所述的交通工具电力网络，其还包括冗余电力网络，所述冗余电力网络在单点故障期间向所述混合电力网络的所述ASIL额定负载提供冗余电力。
8.如权利要求1所述的交通工具电力网络，其中所述指令还包括：致动开关以终止向所述辅助额定负载提供电力。
9.如权利要求1所述的交通工具电力网络，其中所述确定所述MRC是基于以下各者中的至少一者：(i)所述辅助额定负载的故障状况；以及(ii)功率转换器的故障状况。
10.如权利要求9所述的交通工具电力网络，其还包括：
电流传感器，其测量所述辅助额定负载的电流汲取，
其中所述指令还包括：基于所述电流汲取，确定所述辅助额定负载的所述故障状况。
11.一种交通工具电力网络，其包括：
总线，其向以下各者提供电力：
多个辅助额定负载，每个经由不同的开关耦接到所述总线；
第一汽车安全完整性等级(ASIL)额定负载；以及
第二ASIL额定负载，所述第二ASIL额定负载被编程为：确定最小风险状况(MRC)；并且然后致动所述开关中的至少一个以终止向所述多个辅助额定负载中的对应辅助额定负载提供电力。
12.如权利要求11所述的交通工具电力网络，其中所述第二ASIL额定负载被编程为：控制交通工具转向、交通工具减速或其组合。
13.如权利要求11所述的交通工具电力网络，其中基于以下各者中的至少一者来确定所述MRC：(i)所述多个辅助额定负载的故障状况；以及(ii)功率转换器的故障状况。
14.一种交通工具的系统，其包括：
第一总线，其向第一多个辅助额定负载提供电力；以及
第二总线，其向以下各者提供电力：
第二多个辅助额定负载，每个经由不同的开关耦接到所述第二总线；
第一汽车安全完整性等级(ASIL)额定负载；以及
第二ASIL额定负载，其被编程为：
基于以下各者中的至少一者来确定最小风险状况(MRC)：(i)所述第二多个辅助额定负载的故障状况；以及(ii)功率转换器的故障状况；并且
然后致动所述开关中的至少一个以终止向所述第二多个辅助额定负载中的对应辅助额定负载提供电力。
15.如权利要求14所述的系统，其中所述第二ASIL额定负载被编程为：控制交通工具转向、交通工具减速或其组合。
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