CN204340923U - 一种整车控制系统及具有其的车辆 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种整车控制系统及具有其的车辆。所述整车控制系统包括第一整车控制子系统，用于独立进行整车控制，整车控制系统进一步包括第二整车控制子系统，第二整车控制子系统与第一整车控制子系统电联，第二整车控制子系统监测第一整车控制子系统的工作状态，在监测到第一整车控制子系统出现故障的情况下，代替第一整车控制子系统进行整车控制。本实用新型的整车控制系统包括第一整车控制子系统和第二整车控制子系统，第一整车控制子系统独立进行整车控制，第二整车控制子系统在监测第一整车控制子系统出现故障时，代替第一整车控制子系统独立进行整车控制。使整车控制系统及时进行行车故障诊断，提高整车控制系统的安全性和可控性。
Description
技术领域
本实用新型涉及汽车技术领域，特别是涉及一种整车控制系统及具有其的车辆。
背景技术
整车控制系统是整个汽车的核心控制部件，它采集加速踏板信号、制动踏板信号及其他部件信号，并做出相应分析后，控制下层的各部件控制器的动作，驱动整车控制系统通过采集反应驾驶员的操作意图的信号和车辆状态信号，以及通过CAN收发器对网络信息进行管理，调度，分析和运算，针对车型的不同配置，进行相应的能量管理，实现整车驱动控制、能量优化控制、制动回馈控制和网络管理等功能。同时，整车控制系统还可以与智能化的车身系统一起控制车上的用电设备，以保证驾驶的及时性和安全性。
图1是现有技术中的整车控制系统的结构原理图。图1所示的现有技术中的整车控制系统中的硬件设备主要包括MCU(Micro Control Unit，微控制单元)1a、EEROM存储器3a、CAN(Controller Area Network，控制器局域网络)总线4a、AD采集电路5a以及控制驱动输出单元6a和电源2a。其中：AD采集电路5a用于采集反应驾驶员的操作意图的信号和车辆状态信号，输入到MCU1a。控制整车控制系统通过MCU1a对接收到的AD采集电路5a的采集信号进行分析处理，从而控制下层的各部件控制器的动作，保障电动汽车的正常行驶。且MCU1a通过CAN收发器和CAN总线连接。MCU1a分析后的信号一方面需要其他其他控制器执行的内容，通过CAN收发器4a发送出去。另一方面需要外部相应的执行器执行的命令，通过控制驱动输出单元6a进行输出。EEROM存储器3a用于存储MCU1a的故障信息。
但是，当整车控制系统中的任意一个硬件设备损坏时(例如：MCU失效时)，会导致整车控制系统不能正常工作，使车辆失控，甚至出现严重的安全问题。
因此，希望有一种整车控制系统来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种整车控制系统来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。
为实现上述目的，本实用新型提供一种整车控制系统。所述整车控制系统包括第一整车控制子系统，用于独立进行整车控制，所述整车控制系统进一步包括第二整车控制子系统，所述第二整车控制子系统与所述第一整车控制子系统电联，所述第二整车控制子系统监测所述第一整车控制子系统的工作状态，在监测到第一整车控制子系统出现故障的情况下，代替所述第一整车控制子系统进行整车控制。
优选地，所述第一整车控制子系统包括主MCU，所述第二整车控制子系统包括从MCU，所述主MCU和从MCU通过SPI进行通讯。
优选地，所述整车控制子系统进一步包括第一AD采集电路和第二AD采集电路，所述第一AD采集电路和所述第二AD采集电路用于同步采集车辆的相同模拟量信号并将所述信号同时输送至所述主MCU和/或所述从MCU。
优选地，所述整车控制系统进一步包括第一CAN收发器和第二CAN收发器，所述第一CAN收发器和第二CAN收发器用于将所述主MCU和/或所述从MCU与CAN总线连接。
优选地，所述第一AD采集电路和第二AD采集电路的数量均为两个，所述第一AD采集电路仅与所述主MCU连接，所述第二AD采集电路仅与所述从MCU连接；所述第一CAN收发器和第二CAN收发器的数量均为两套，所述第一CAN收发器仅与所述主MCU连接，所述第二CAN收发器仅与所述从MCU连接。
优选地，所述第一AD采集电路和第二AD采集电路的数量均为一个，所述第一AD采集电路同时与所述主MCU和从MCU连接，所述第二AD采集电路同时与所述主MCU和从MCU连接；所述第一CAN收发器和第二CAN收发器的数量均为一套，所述第一CAN收发器同时与所述主MCU和从MCU连接，所述第二CAN收发器同时与所述主MCU和从MCU连接。
优选地，所述整车控制系统进一步包括相互独立的第一电源和第二电源，所述第一电源用于仅对所述第一整车控制子系统进行供电，所述第二电源用于仅对所述第二整车控制子系统进行供电。
优选地，所述整车控制系统进一步包括相互独立的第一电源和第二电源，所述第一电源用于同时对所述第一整车控制子系统和第二整车控制子系统进行供电，所述第二电源用于同时对所述第一整车控制子系统和第二整车控制子系统进行供电。
优选地，所述整车控制系统进一步包括与所述主MCU连接的第一EEROM存储器和与所述从MCU连接的第二EEROM存储器，所述第一EEROM存储器用于存储所述主MCU的故障信息，所述第二EEROM存储器用于存储所述从MCU的故障信息。
本实用新型还提供一种车辆，所述车辆包括如上所述的整车控制系统。
本实用新型的整车控制系统包括第一整车控制子系统和第二整车控制子系统，第一整车控制子系统独立进行整车控制，第二整车控制子系统在监测第一整车控制子系统出现故障时，代替第一整车控制子系统独立进行整车控制。使整车控制系统及时进行行车故障诊断，提高整车控制系统的安全性和可控性。
附图说明
图1是现有技术中的整车控制系统的示意图。
图2是根据本实用新型第一实施例的整车控制系统的示意图。
图3是根据本实用新型第二实施例的整车控制系统的示意图。
附图标记：
| 1a | MCU | 41b | 第一CAN收发器 |
| 2a | 电源 | 42b | 第二CAN收发器 |
| 3a | EEROM存储器 | 51b | 第一AD采集电路 |
| 4a | CAN收发器 | 52b | 第二AD采集电路 |
| 5a | AD采集电路 | 6b | 控制驱动输出单元 |
| 6a | 控制驱动输出单元 | 7b | SPI |
| 11b | 主MCU | 11c | 主MCU |
| 12b | 从MCU | 12c | 从MCU |
| 21b | 第一电源 | 41c | 第一CAN收发器 |
| 22b | 第二电源 | 42c | 第二CAN收发器 |
| 31b | 第一EEROM存储器 | 51c | 第一AD采集电路 |
| 32b | 第二EEROM存储器 | 52c | 第二AD采集电路 |
具体实施方式
为使本实用新型实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。下面结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。
图2是根据本实用新型第一实施例的整车控制系统的示意图。
整车控制系统包括第一整车控制子系统、第二整车控制子系统、第一AD采集电路51b、第二AD采集电路52b、第一CAN收发器41b、第二CAN收发器42b、第一电源21b、第二电源22b、第一EEROM存储器31b、第二EEROM存储器32b以及控制驱动输出单元6b。其中，第一整车控制子系统包括主MCU11b，第二整车控制子系统包括从MCU12b。
第一整车控制子系统能够独立进行整车控制，也就是说，第一整车控制子系统为主系统。第二整车控制子系统监测第一整车控制子系统的工作状态，在监测到第一整车控制子系统出现故障的情况下，代替第一整车控制子系统进行整车控制。也就是说，第二整车控制子系统为备用系统。且第二整车控制子系统与第一整车控制子系统电联。
主MCU11b和从MCU12b通过对车辆的相同模拟量输入信号(即反应驾驶员的操作意图的信号和车辆状态信号)进行分析处理，从而控制下层的各部件控制器的动作，保障电动汽车的正常行驶。主MCU11b和从MCU12b独立同步且协同工作。主MCU11b用于控制第一整车控制子系统。从MCU12b用于在监测主MCU11b出现故障时，代替主MCU11b。一旦发现主MCU11b有故障，立刻将整车控制系统的控制权切换至从MCU12b，同时将主MCU11b的故障状态存储入EEROM存储器。
SPI7b为串行外设接口，是一种高速且同步的通信总线。有利的是，主MCU11b和从MCU12b通过SPI7b进行通讯。从而实现从MCU12b对主MCU11b的监测和从MCU12b与主MCU11b之间的故障切换。
具体地，当主MCU11b和从MCU12b均正常工作时,主MCU11b控制第一整车控制子系统。也就是说，整车控制系统由主MCU11b控制。
当主MCU11b长时间未通过SPI7b收到来自从MCU12b的信息，则表示从MCU12b发生故障,整车控制系统输出仍由主MCU11b控制，第二整车控制子系统进入维修状态，有利的是相应地发出报警信号。所述长时间可以根据需要设置，例如为1秒钟至1分钟范围内的设定值。
当从MCU12b长时间未监测到主MCU11b往CAN上发送信号或者长时间没有通过SPI7b收到来自主MCU11b的信息，则表示主MCU11b发生故障。从MCU12b将通过SPI7b唤醒主MCU11b，一旦呼叫唤醒无效，从MCU12b将立刻掌控整车控制系统的控制权，整车控制系统切换至从MCU12b控制，第一整车控制子系统进入维修状态，有利的是相应地发出报警信号。一旦主MCU11b维修完毕,可以正常工作时(即从MCU12b再次监测到主MCU11b正常发出相关CAN数据或者恢复SPI7b通信时),则整车控制系统切换回主MCU11b控制。
当主MCU11b和从MCU12b均无法正常工作，则整车控制系统故障，整车控制系统发出故障信号，使整车控制系统降级运行，车辆跛行回家。主MCU11b和从MCU12b的设置，使第一整车控制子系统和第二整车控制子系统在满足整车控制系统实时性的同时，可以及时进行行故障诊断和保护，从而提高整车控制系统的安全性。
第一AD采集电路51b和第二AD采集电路52b用于同步采集车辆的相同模拟量信号，并将采集信号可以同时输送至主MCU11b和从MCU12b，或者仅输送至主MCU11b，再或者仅输送至从MCU12b。
在图2所示的实施例中，第一AD采集电路51b与主MCU11b连接，第二AD采集电路52b与从MCU12b连接。使第一AD采集电路51b将信号仅输送至主MCU11b，第二AD采集电路52b和将信号仅同时输送至从MCU12b。也就是说，第一AD采集电路51b和第二AD采集电路52b所采集的信号相同，二者共用整车控制系统的输入信号，使主MCU11b和从MCU12b同时对相同的信号进行分析处理。可以理解的是，模拟量信号可以设定为油门信号、加速踏板信号、档位信号、制动踏板信号或其它重要的采集信号。第一AD采集电路51b和第二AD采集电路52b可以对全部模拟量信号进行信号采集，也可以只对部分关键信号进行信号采集。
有利的是，第一AD采集电路51b和第二AD采集电路52b的数量均为两个。第一AD采集电路51b和第二AD采集电路52b均采用两个采集通道同时进行模拟量信号采集，提高整车控制系统的故障诊断逻辑，提高模拟量的可靠性。两个第一AD采集电路51b的使用方法一般为同时采用两个第一AD采集电路51b的采集信号，然后取平均值。或者只采用其中一个第一AD采集电路51b的采集信号，另一个第一AD采集电路51b的采集信号作为参考。若当两个第一AD采集电路51b中的任意一个故障(例如：采集的码值超出正常码值的范围)时，可利用另一个第一AD采集电路51b继续采集信号。同理，若当两个第二AD采集电路52b中的任意一个故障时，可利用另一个第二AD采集电路52b继续采集信号。
第一CAN收发器41b和第二CAN收发器42b能够完成对网络信息进行管理，调度，分析和运算，针对车型的不同配置，进行相应的能量管理，实现整车驱动控制、能量优化控制、制动回馈控制和网络管理等功能。第一CAN收发器41b和第二CAN收发器42b可以将主MCU11b和从MCU12b同时与CAN总线连接，或者仅将主MCU11b与CAN总线连接，再或者仅将从MCU12b与CAN总线连接。
在图2所示的实施例中，第一CAN收发器41b仅与主MCU11b连接。第二CAN收发器42b仅与从MCU12b连接。第一CAN收发器41b仅将主MCU11b与CAN总线连接。第二CAN收发器42b仅将从MCU12b与CAN总线连接。
需要指出的是，第一CAN收发器41b和第二CAN收发器42b同时进行数据传送和数据比较，第一CAN收发器41b和第二CAN收发器42b在正常时，它们每一时刻在整车控制系统中传递同样的数据，每个节点对第一CAN收发器41b和第二CAN收发器42b发来的数据都会接收到，但只读取第一CAN收发器41b的数据。也就是说，起实际作用的是第一CAN收发器41b的通信网络，第二CAN收发器42b的通信网络作后备。当第一CAN收发器41b的通信网络故障率达到一定值时，第一CAN收发器41b上的通信模块会将当前的通信网络进行切换，由后备通信网络接替工作，而成为当前的通信网络。
有利的是，第一CAN收发器41b和第二CAN收发器42b的数量分别为两套。且每套第一CAN收发器41b包括两个第一CAN收发器41b，每套第二CAN收发器42b包括两个第二CAN收发器42b。第一CAN收发器41b和第二CAN收发器42b的自身能够检测故障，且通过软件分别实现对两套第一CAN收发器41b和两套第二CAN收发器42b的分配工作。若两套第一CAN收发器41b中一套出现故障，可以使用另一套第一CAN收发器41b。同理，若两套第二CAN收发器42b中的一套出现故障，可以使用另一套第二CAN收发器42b。提高整车控制系统的可靠性。
参见图2，第一整车控制子系统和第二整车控制子系统单独进行供电。即第一电源21b仅对第一整车控制子系统进行供电。第二电源22b仅对第二整车控制子系统进行供电。使第一整车控制子系统和第二整车控制子系统能够独立运行，不受外源的干扰。
在另一未图示的实施例中，第一电源同时对第一整车控制子系统和第二整车控制子系统进行供电。第二电源同时对第一整车控制子系统和第二整车控制子系统进行供电。有效防止第一电源和第二电源中的任意一个坏掉时，影响整车控制系统的正常运行。
参见图2，第一EEROM存储器31b与主MCU11b连接。第二EEROM存储器32b与从MCU12b连接。第一EEROM存储器31b单独存储主MCU11b的故障信息。第二EEROM存储器32b单独存储所述从MCU12b的故障信息。使主MCU11b和从MCU12b能够独立进行工作，不受外源的干扰。
参见图2，控制驱动输出单元6b用于接收主MCU11b和从MCU12b的执行输出的命令，并驱动外部相应的执行器执行的命令。具体地，主MCU11b和从MCU12b同时接收到驾驶员的请求(即接收到第一AD采集电路51b和第二AD采集电路52b的请求信息)，经主MCU11b和从MCU12b处理后，主MCU11b和从MCU12b同时发出执行输出的命令，通过控制驱动输出单元6b将执行输出的命令输出。
图3是根据本实用新型第二实施例的整车控制系统的示意图。
在图3所示的实施例中，第一AD采集电路51c和第二AD采集电路52c的数量均为一个。第一AD采集电路51c同时与主MCU11c和从MCU12c连接，第二AD采集电路52c同时与主MCU11c和从MCU12c连接。第一AD采集电路51c和第二AD采集电路52c采集车辆的相同模拟量信号，且第一AD采集电路51c可以将信号同时输送至主MCU11c和从MCU12c，第二AD采集电路52c可以将信号同时输送至主MCU11c和从MCU12c。若第一AD采集电路51c故障时，可以采用第二AD采集电路52c，使第一AD采集电路51c和第二AD采集电路52c相互替换使用，不会影响整车控制系统的正常运行，有效提高整车控制系统的可靠性。
参见图3，第一CAN收发器41c和第二CAN收发器42c的数量均为一套。第一CAN收发器41c同时与主MCU11c和从MCU12c连接，第二CAN收发器42c同时与主MCU11c和从MCU12c连接。第一CAN收发器41c将主MCU11c和从MCU12c都与CAN总线连接。第二CAN收发器42c将主MCU11c和从MCU12c都与CAN总线连接。若第一CAN收发器41c故障时，可以采用第二CAN收发器42c，使第一CAN收发器41c和第二CAN收发器42c相互替换使用，不会影响整车控制系统的正常运行，有效提高整车控制系统的可靠性。且能够有效减轻整车控制系统的重量、减小整车控制系统的体积和成本。
本实用新型还提供一种车辆，所述车辆包括如上所述的整车控制系统。
本实用新型的整车控制系统包括第一整车控制子系统和第二整车控制子系统，第一整车控制子系统独立进行整车控制，第二整车控制子系统在监测第一整车控制子系统出现故障时，代替第一整车控制子系统独立进行整车控制。使整车控制系统及时进行行车故障诊断，提高整车控制系统的安全性和可控性。
最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种整车控制系统，包括第一整车控制子系统，用于独立进行整车控制，其特征在于，所述整车控制系统进一步包括第二整车控制子系统，所述第二整车控制子系统与所述第一整车控制子系统电联，所述第二整车控制子系统监测所述第一整车控制子系统的工作状态，在监测到第一整车控制子系统出现故障的情况下，代替所述第一整车控制子系统进行整车控制。
2.如权利要求1所述的整车控制系统，其特征在于，所述第一整车控制子系统包括主MCU(11b)，所述第二整车控制子系统包括从MCU(12b)，所述主MCU(11b)和从MCU(12b)通过SPI(7b)进行通讯。
3.如权利要求2所述的整车控制系统，其特征在于，所述整车控制子系统进一步包括第一AD采集电路(51b)和第二AD采集电路(52b)，所述第一AD采集电路(51b)和所述第二AD采集电路(52b)用于同步采集车辆的相同模拟量信号并将所述信号同时输送至所述主MCU(11b)和/或所述从MCU(12b)。
4.如权利要求3所述的整车控制系统，其特征在于，所述整车控制系统进一步包括第一CAN收发器(41b)和第二CAN收发器(42b)，所述第一CAN收发器(41b)和第二CAN收发器(42b)用于将所述主MCU(11b)和/或所述从MCU(12b)与CAN总线连接。
5.如权利要求4所述的整车控制系统，其特征在于，所述第一AD采集电路(51b)和第二AD采集电路(52b)的数量均为两个，所述第一AD采集电路(51b)仅与所述主MCU(11b)连接，所述第二AD采集电路(52b)仅与所述从MCU(12b)连接；所述第一CAN收发器(41b)和第二CAN收发器(42b)的数量均为两套，所述第一CAN收发器(41b)仅与所述主MCU(11b)连接，所述第二CAN收发器(42b)仅与所述从MCU(12b)连接。
6.如权利要求4所述的整车控制系统，其特征在于，所述第一AD采集电路(51c)和第二AD采集电路(52c)的数量均为一个，所述第一AD采集电路(51c)同时与所述主MCU(11c)和从MCU(12c)连接，所述第二AD采集电路(52c)同时与所述主MCU(11c)和从MCU(12c)连接；所述第一CAN收发器(41c)和第二CAN收发器(42c)的数量均为一套，所述第一CAN收发器(41c)同时与所述主MCU(11c)和从MCU(12c)连接，所述第二CAN收发器(42c)同时与所述主MCU(11c)和从MCU(12c)连接。
7.如权利要求1所述的整车控制系统，其特征在于，所述整车控制系统进一步包括相互独立的第一电源(21b)和第二电源(22b)，所述第一电源(21b)用于仅对所述第一整车控制子系统进行供电，所述第二电源(22b)用于仅对所述第二整车控制子系统进行供电。
8.如权利要求1所述的整车控制系统，其特征在于，所述整车控制系统进一步包括相互独立的第一电源和第二电源，所述第一电源用于同时对所述第一整车控制子系统和第二整车控制子系统进行供电，所述第二电源用于同时对所述第一整车控制子系统和第二整车控制子系统进行供电。
9.如权利要求2所述的整车控制系统，其特征在于，所述整车控制系统进一步包括与所述主MCU(11b)连接的第一EEROM存储器(31b)和与所述从MCU(12b)连接的第二EEROM存储器(32b)，所述第一EEROM存储器(31b)用于存储所述主MCU(11b)的故障信息，所述第二EEROM存储器(32b)用于存储所述从MCU(12b)的故障信息。
10.一种车辆，其特征在于，包括如权利要求1-9中任一项所述的整车控制系统。
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