CN112327682A - 一种整机控制器系统、控制方法及电动飞行器 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种整机控制器系统、控制方法及电动飞行器，所述整机控制器系统，应用于电动飞行器，所述整机控制器系统包括信号收发端、信号整合单元、至少一个仲裁单元和至少两个主控制单元；所述信号整合单元分别与所述信号收发端、所述至少一个仲裁单元和所述至少两个主控制单元通信连接；所述至少两个主控制单元分别与所述至少一个仲裁单元通信连接；本申请通过设置多个能够独立工作的主控制单元和冲裁单元，使得主控制单元和/或冲裁单元中的某些单元失效的情况下，整机控制器系统依旧能保持完整的功能，提高了设备的安全性和可靠性。

Description

一种整机控制器系统、控制方法及电动飞行器

技术领域

本申请涉及整机控制器技术领域，尤其涉及一种整机控制器系统、控制方法及电动飞行器。

背景技术

近年来，随着城市空中出行概念的提出，对于电动飞行器的研究和探索也逐渐深入；相对于传统的燃油飞行器，电动飞行器具有低噪声、低污染、低排放、高安全性等优势。传统的飞行器用燃油作为能量来源、发动机作为动力来源，而电动飞行器采用电池作为储能单元，用电机作为动力单元。

纯电动力系统需要有一个整机控制器对整个系统进行控制和管理，且纯电系统在新能源汽车中应用比较成熟。电动飞行器的整机控制器于新能源汽车的整车控制器功能相似，但是由于飞行器具有很高的安全性要求，无法将直接将新能源汽车的整车控制器拿来使用，需要进行一定的硬件改造和策略设计，以达到安全性和可靠性的要求。

发明内容

为了解决上述技术问题，本申请公开的整机控制器系统，通过设置多个能够独立工作的主控制单元和冲裁单元，使得主控制单元和/或冲裁单元中的某些单元失效的情况下，整机控制器系统依旧能保持完整的功能，提高了设备的安全性和可靠性。

为了达到上述发明目的，本申请提供了一种整机控制器系统，应用于电动飞行器，所述整机控制器系统包括信号收发端、信号整合单元、至少一个仲裁单元和至少两个主控制单元；所述信号整合单元分别与所述信号收发端、所述至少一个仲裁单元和所述至少两个主控制单元通信连接；所述至少两个主控制单元分别与所述至少一个仲裁单元通信连接；

所述信号收发端，用于接收所述整机控制器系统外部发送的第一信号，并将所述第一信号发送至所述信号整合单元；

所述信号整合单元，用于将所述第一信号分别发送至所述至少两个主控制单元，并接收每个所述主控制单元分别反馈的指令信号；

所述主控制单元，用于接收所述信号整合单元发送的所述第一信号，对所述第一信号进行处理计算得到指令信号，将所述指令信号反馈至所述信号整合单元；

所述仲裁单元，用于判断并筛选出能正常运行的所述主控制单元，将筛选结果作为仲裁结果发送至所述信号整合单元；

所述信号整合单元，还用于根据所述仲裁结果获取目标指令信号，并将所述目标指令信号发送至所述信号收发端，所述目标指令信号为正常运行的所述主控制单元反馈的指令信号；

所述信号收发端，还用于将所述目标指令信号反馈至所述整机控制器系统外部。

在一个实施例中，所述仲裁单元，还用于在判断并筛选出能正常运行的所述主控制单元，将筛选结果作为仲裁结果发送至所述信号整合单元之前，接收所述至少两个主控制单元发送的与每个所述主控制单元对应的主控制单元状态信号；

在一个实施例中，判断并筛选出能正常运行的所述主控制单元，将筛选结果作为仲裁结果发送至所述信号整合单元，包括：

根据所述主控制单元状态信号判断与所述主控制单元状态信号对应的所述主控制单元是否正常运行，从所述至少两个主控制单元中筛选出能正常运行的所述主控制单元，将筛选结果作为仲裁结果发送至所述信号整合单元。

在一个实施例中，还包括电源接收端；所述电源接收端一端与外部电源连接，另一端分别与所述主控制单元和所述仲裁单元连接；

所述电源接收端用于接收外部电源提供的电能，并向所述主控制单元和所述仲裁单元供电。

在一个实施例中，还包括电源总线、信号总线和通信总线；

所述电源接收端通过所述电源总线分别与所述主控制单元和所述仲裁单元连接

所述信号收发端通过所述信号总线与所述信号整合单元通信连接；

所述主控制单元通过所述通信总线与所述仲裁单元通信连接。

在一个实施例中，所述主控制单元设有三个，所述仲裁单元设有两个；

三个所述主控制单元均与所述信号整合单元通信连接；

两个所述仲裁单元均与所述信号整合单元通信连接；

每个所述主控制单元分别与每个所述仲裁单元通信连接。

在一个实施例中，所述整机控制器系统，用于控制和管理电动飞行器的电气系统；

所述整机控制器系统，还用于检测整机状态和处理信号数据。

具体的优点：本申请公开的整机控制器系统，通过通过设置多个能够独立工作的主控制单元和冲裁单元，使得主控制单元和/或冲裁单元中的某些单元失效的情况下，整机控制器系统依旧能保持完整的功能，提高了设备的安全性和可靠性。

本申请还提供了一种基于整机控制器系统的控制方法，所述的方法包括：

获取整机控制器系统外部发送的第一信号和所述至少一个仲裁单元发送的仲裁结果；

根据所述第一信号，获取所述至少两个主控制单元反馈的指令信号；

根据所述仲裁结果，从至少两个所述指令信号中获取目标指令信号；

将所述目标指令信号反馈至所述外部物体。

在一个实施例中，所述获取所述至少一个仲裁单元发送的仲裁结果；包括：

获取所述至少两个主控制单元发送的与每个所述主控制单元对应的主控制单元状态信号；

根据每个所述主控制单元状态信号判断与所述主控制单元状态信号对应的所述主控制单元是否正常运行；

若所述主控制单元能正常运行，则筛选出能正常运行的所述主控制单元；

将筛选结果作为所述仲裁结果。

本申请还提供了一种电动飞行器，包括电气系统和整机控制器系统；

所述电气系统通过所述信号收发端与所述整机控制器系统通信连接；

所述整机控制器系统，用于控制和管理所述电气系统；

所述整机控制器系统，还用于检测整机状态和处理信号数据。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案和优点，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，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的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。

图1为本发明实施例提供的一种整机控制器系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种整机控制器系统的详细结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种整机控制器系统控制方法的流程示意图；

图4为本发明实施例提供的一种获取仲裁结果的流程示意图；

其中，图中附图标记对应为：1-信号整合单元，2-主控制单元，3-仲裁单元，4-信号收发端，5-电源接收端，6-通信总线，7-信号总线，8-电源总线。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请作进一步地详细描述。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。在不同的实施变型中，相同的部件具有相同的附图标记。

实施例1：

如图1所示，本申请公开了一种整机控制器系统，应用于电动飞行器，整机控制器系统包括信号收发端4、信号整合单元1、至少一个仲裁单元3和至少两个主控制单元2；信号整合单元1分别与信号收发端、至少一个仲裁单元3和至少两个主控制单元2通信连接；至少两个主控制单元2分别与至少一个仲裁单元3通信连接；

信号收发端4，用于接收整机控制器系统外部发送的第一信号，并将第一信号发送至信号整合单元1；

具体的，整机控制器系统外部发送的第一信号可以包括数字信号、模拟信号、PWM信号等；具体的可以是电动飞行器自身设备发送的第一信号，也可以是电动飞行器外部的物体发送的第一信号；

如图1所示，其图中的虚线方框可以是整机控制器系统的外壳，其中上述的整机控制器系统外部可以是指的是整机控制器系统的外壳的外部。

信号整合单元1，用于将第一信号分别发送至至少两个主控制单元2，并接收每个主控制单元2分别反馈的指令信号；

主控制单元2，用于接收信号整合单元1发送的第一信号，对第一信号进行处理计算得到指令信号，将指令信号反馈至信号整合单元1；

具体的，每个主控制单元2均接收信号整合单元1发送的第一信号，也即是每个主控制单元2均接收同一组数据，并同时对接收的数据进行处理和计算，以得到与第一信号对应的指令信号，再将得到的指令信号反馈至信号整合单元1；

在每个主控制单元2均能正常运行时，信号整合单元1可以接收到至少两个主控制单元2发送的信号指令。

仲裁单元3，用于判断并筛选出能正常运行的主控制单元2，将筛选结果作为仲裁结果发送至信号整合单元1；

在本说明书实施例中，仲裁单元3，还用于在判断并筛选出能正常运行的主控制单元2，将筛选结果作为仲裁结果发送至信号整合单元1之前，接收至少两个主控制单元2发送的与每个所述主控制单元2对应的主控制单元状态信号。

具体的，主控制单元状态信号可以是主控制单元2的工作状态信号或运行状态信号；其中，主控制单元2的工作状态信号或运行状态信号可以是正常运行状态或故障状态。

在本说明书实施例中，判断并筛选出能正常运行的主控制单元2，将筛选结果作为仲裁结果发送至信号整合单元1，包括：

根据主控制单元状态信号判断与主控制单元2状态信号对应的主控制单元2是否正常运行，从至少两个主控制单元2中筛选出能正常运行的主控制单元2，将筛选结果作为仲裁结果发送至信号整合单元1。

信号整合单元1，还用于根据仲裁结果获取目标指令信号，并将目标指令信号发送至信号收发端4，目标指令信号为正常运行的主控制单元2反馈的指令信号；

具体的，信号整合单元1可以同时接收主控制单元2反馈的指令信号和仲裁单元3发送的各个主控制单元2是否正常运行的仲裁结果，信号整合单元1根据仲裁结果获取能正常运行的主控制单元2发送的指令信号中的一个作为目标指令信号；将该目标指令信号发送至给信号收发端4；进而实现信号的处理和反馈。

信号收发端4，还用于将目标指令信号反馈至整机控制器系统外部；本申请通过设置多个能够独立工作的主控制单元和冲裁单元，使得主控制单元和/或冲裁单元中的某些单元失效的情况下，整机控制器系统依旧能保持完整的功能，提高了设备的安全性和可靠性。

在本说明书实施例中，还包括电源接收端5；电源接收端5一端与外部电源连接，另一端分别与主控制单元2和仲裁单元3连接；

电源接收端5用于接收外部电源提供的电能，并向主控制单元2和仲裁单元3供电。

在本说明书一个优选地实施例中，可以包括电源总线8，电源接收端5通过电源总线8分别与主控制单元2和仲裁单元3连接；

具体的，也即是电源接收端5通过电源总线8向主控制单元2和仲裁单元3提供电能。

在本说明书实施例中，还包括信号总线7和通信总线6；信号收发端4通过信号总线7与信号整合单元1通信连接；主控制单元2通过通信总线6与仲裁单元3通信连接；

也即是信号收发端4通过信号总线7实现与信号整合单元1之间的信号传递；主控制单元2通过通信总线6向仲裁单元3发送信号；

具体的，主控制单元2和仲裁单元3也均可以通过信号总线7实现与信号整合单元1之间的信号传递。

在本说明书一个优选地实施例中，主控制单元2设有三个，仲裁单元3设有两个；

三个主控制单元2均与信号整合单元1通信连接；

两个仲裁单元3均与信号整合单元1通信连接；

每个主控制单元2分别与每个仲裁单元3通信连接。

也即是每个主控制单元2均能够单独与信号整合单元1实现通信连接；每个仲裁单元3也均能够单元与信号整合单元1实现通信连接。

在本说明书实施例中，所述整机控制器系统，用于控制和管理电动飞行器的电气系统；

所述整机控制器系统，还用于检测整机状态和处理信号数据；

具体的，可以是整机控制器系统中的信号整合单元实现对电动飞行器的电气系统的控制和管理。

本申请中采用冗余的方式在单个整机控制器系统内集成多个能够独立工作的主控制单元，也即是每个主控制单元同时对同一组数据进行处理计算，使得当某一个主控制单元突然故障时，可以立即获取到其他主控制单元的计算数据，保证输出的数据没有延时，不会对其他系统的运作造成影响。

实施例2：

如图3，其所示为本申请实施例提供的一种整机控制器系统的控制方法的流程示意图；具体的，该控制方法是基于实施例1所述的整机控制器系统的控制方法，具体的，所述的方法包括：

S301，获取整机控制器系统外部发送的第一信号和所述至少一个仲裁单元发送的仲裁结果；

在本说明书实施例中，整机控制器系统外部，具体的可以是电动飞行器自身的设备，也可以是电动飞行器外部的物体；

第一信号可以包括数字信号、模拟信号、PWM信号等。

仲裁结果可以是每个主控制单元中能够正常运行的主控制单元及能够正常运行的主控制单元的数量；

S303，根据所述第一信号，获取所述至少两个主控制单元反馈的指令信号；

在本说明书实施例中，将获取的第一信号分别发送至每个主控制单元，再获取每个主控制单元处理计算得到的与第一信号对应的指令信号；

具体的，每个主控制单元在接收到第一信号后，分别同时对第一信号进行处理计算得到与第一信号对应的指令信号，每个主控制单元将得到的指令信号分别进行反馈。

在本说明书实施例中，当主控制单元设置三个时，可以根据所述第一信号，分别获取三个主控制单元反馈的指令信号。

S305，根据所述仲裁结果，从至少两个所述指令信号中获取目标指令信号；

在本说明书实施例中，从仲裁结果确定出的能够正常运行的主控制单元中，获取目标主控制单元反馈的目标指令信号；

其中，目标主控制单元可以为能够正常运行的多个主控制单元中的任意一个；

在本说明书实施例中，当仲裁结果为三个主控制单元均能正常运行时，可以从三个主控制单元中获取任意一个主控制单元反馈的指令信号。

S307，将所述目标指令信号反馈至所述整机控制器系统外部。

在本说明书实施例中，信号收发端接收信号整合单元发送的目标指令信号，并将目标指令信号发送至整机控制器系统外部，也即是将目标指令信号反馈至发送第一信号的整机控制器系统外部的物体或设备。

在本说明书实施例中，如图4，其所示为本申请实施例提供的一种获取仲裁结果的流程示意图；具体的如下：

在本说明书实施例中，步骤S301中，获取所述至少一个仲裁单元发送的仲裁结果；可以包括：

S401，获取所述至少两个主控制单元发送的与每个所述主控制单元对应的主控制单元状态信号；

在本说明书实施例中，获取至少两个主控制单元中每个主控制单元发送的主控制单元对应的主控制单元状态信号；

主控制单元状态信号可以是主控制单元的工作状态信号或运行状态信号；其中，主控制单元的工作状态信号或运行状态信号可以是正常运行状态或故障状态。

S403，根据每个所述主控制单元状态信号判断与所述主控制单元状态信号对应的所述主控制单元是否正常运行；

S405，若所述主控制单元能正常运行，则筛选出能正常运行的所述主控制单元；

在本说明书实施例中，当主控制单元状态信号为主控制单元处于正常运行状态时，可以判定主控制单元能正常运行；进而筛选出能正常运行的所述主控制单元；

S407，将筛选结果作为所述仲裁结果。

在本说明书实施例中，将筛选出的能正常运行的所述主控制单元作为筛选结果作为仲裁结果。

由上述本发明提供的整机控制器系统的控制方法的实施例可见，本发明实施例获取整机控制器系统外部发送的第一信号和所述至少一个仲裁单元发送的仲裁结果；根据所述第一信号，获取所述至少两个主控制单元反馈的指令信号；根据所述仲裁结果，从至少两个所述指令信号中获取目标指令信号；将所述目标指令信号反馈至所述外部物体；利用本说明书实施例提供的技术方案，整机控制器系统通过根据仲裁结果和至少两个主控制单元反馈的指令信号，获取与第一信号对应的目标指令信号，进而实现对第一信号的处理和反馈，这种方式不仅可以避免当某一主控制单元出现故障时出现指令信号的反馈中断的问题，安全性更高。

实施例3：

本申请还提供了一种电动飞行器，包括电气系统和实施例1所述的整机控制器系统；

所述电气系统通过所述信号收发端与所述整机控制器系统通信连接；

所述整机控制器系统，用于控制和管理所述电气系统；

所述整机控制器系统，还用于检测整机状态和处理信号数据。

具体的，可以是整机控制器系统中的信号整合单元实现对电动飞行器的电气系统的控制和管理。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于方法和电动飞行器实施例而言，由于其基本相似于整机控制器系统实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上所揭露的仅为本申请一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本申请之权利范围，因此依本申请权利要求所作的等同变化，仍属本申请所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种整机控制器系统，应用于电动飞行器，其特征在于：所述整机控制器系统包括信号收发端(4)、信号整合单元(1)、至少一个仲裁单元(3)和至少两个主控制单元(2)；所述信号整合单元(1)分别与所述信号收发端(4)、所述至少一个仲裁单元(3)和所述至少两个主控制单元(2)通信连接；所述至少两个主控制单元(2)分别与所述至少一个仲裁单元(3)通信连接；

所述信号收发端(4)，用于接收所述整机控制器系统外部发送的第一信号，并将所述第一信号发送至所述信号整合单元(1)；

所述信号整合单元(1)，用于将所述第一信号分别发送至所述至少两个主控制单元(2)，并接收每个所述主控制单元(2)分别反馈的指令信号；

所述主控制单元(2)，用于接收所述信号整合单元(1)发送的所述第一信号，对所述第一信号进行处理计算得到指令信号，将所述指令信号反馈至所述信号整合单元(1)；

所述仲裁单元(3)，用于判断并筛选出能正常运行的所述主控制单元(2)，将筛选结果作为仲裁结果发送至所述信号整合单元(1)；

所述信号整合单元(1)，还用于根据所述仲裁结果获取目标指令信号，并将所述目标指令信号发送至所述信号收发端(4)，所述目标指令信号为正常运行的所述主控制单元(2)反馈的指令信号；

所述信号收发端(4)，还用于将所述目标指令信号反馈至所述整机控制器系统外部。

2.根据权利要求1所述的整机控制器系统，其特征在于：所述仲裁单元(3)，还用于在判断并筛选出能正常运行的所述主控制单元(2)，将筛选结果作为仲裁结果发送至所述信号整合单元(1)之前，接收所述至少两个主控制单元(2)发送的与每个所述主控制单元(2)对应的主控制单元状态信号。

3.根据权利要求2所述的整机控制器系统，其特征在于：判断并筛选出能正常运行的所述主控制单元(2)，将筛选结果作为仲裁结果发送至所述信号整合单元(1)，包括：

根据所述主控制单元状态信号判断与所述主控制单元状态信号对应的所述主控制单元(2)是否正常运行，从所述至少两个主控制单元(2)中筛选出能正常运行的所述主控制单元(2)，将筛选结果作为仲裁结果发送至所述信号整合单元(1)。

4.根据权利要求1所述的整机控制器系统，其特征在于：还包括电源接收端(5)；所述电源接收端(5)一端与外部电源连接，另一端分别与所述主控制单元(2)和所述仲裁单元(3)连接；

所述电源接收端(5)用于接收外部电源提供的电能，并向所述主控制单元(2)和所述仲裁单元(3)供电。

5.根据权利要求4所述的整机控制器系统，其特征在于：还包括电源总线(8)、信号总线(7)和通信总线(6)；

所述电源接收端(5)通过所述电源总线(8)分别与所述主控制单元(2)和所述仲裁单元(3)连接

所述信号收发端(4)通过所述信号总线(7)与所述信号整合单元(1)通信连接；

所述主控制单元(2)通过所述通信总线(6)与所述仲裁单元(3)通信连接。

6.根据权利要求1或4所述的整机控制器系统，其特征在于：所述主控制单元(2)设有三个，所述仲裁单元(3)设有两个；

三个所述主控制单元(2)均与所述信号整合单元(1)通信连接；

两个所述仲裁单元(3)均与所述信号整合单元(1)通信连接；

每个所述主控制单元(2)分别与每个所述仲裁单元(3)通信连接。

7.根据权利要求1或4所述的整机控制器系统，其特征在于：所述整机控制器系统，用于控制和管理电动飞行器的电气系统；

所述整机控制器系统，还用于检测整机状态和处理信号数据。

8.一种基于权利要求1-7任意一项所述的整机控制器系统的控制方法，其特征在于：所述的方法包括：

获取整机控制器系统外部发送的第一信号和所述至少一个仲裁单元发送的仲裁结果；

根据所述第一信号，获取所述至少两个主控制单元反馈的指令信号；

根据所述仲裁结果，从至少两个所述指令信号中获取目标指令信号；

将所述目标指令信号反馈至所述外部物体。

9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于：所述获取所述至少一个仲裁单元发送的仲裁结果；包括：

获取所述至少两个主控制单元发送的与每个所述主控制单元对应的主控制单元状态信号；

根据每个所述主控制单元状态信号判断与所述主控制单元状态信号对应的所述主控制单元是否正常运行；

若所述主控制单元能正常运行，则筛选出能正常运行的所述主控制单元；

将筛选结果作为所述仲裁结果。

10.一种电动飞行器，其特征在于：包括电气系统和权利要求1-7任意一项所述的整机控制器系统；

所述电气系统通过所述信号收发端与所述整机控制器系统通信连接；

所述整机控制器系统，用于控制和管理所述电气系统；

所述整机控制器系统，还用于检测整机状态和处理信号数据。

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