用于可乘機(jī)器的控制系統(tǒng)和驅(qū)動控制單元的制作方法
【專利摘要】用于可乘機(jī)器的控制系統(tǒng)和驅(qū)動控制單元。操作控制單元和驅(qū)動控制單元相互監(jiān)測彼此的操作狀態(tài)，當(dāng)?shù)谝豢刂茊卧獧z測到另一(第二)控制單元的錯誤時，第一控制單元基于操作信號以比正常模式的速度更受限制的速度對驅(qū)動源執(zhí)行驅(qū)動控制。
【專利說明】用于可乘機(jī)器的控制系統(tǒng)和驅(qū)動控制單元

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]這里討論的實(shí)施方式涉及用于可乘機(jī)器(ridable machine)的控制系統(tǒng)和驅(qū)動控制單元。

【背景技術(shù)】
[0002]作為電動汽車的控制裝置中確保針對錯誤的可靠性的技術(shù)的示例，JP4-150701A中公開了一種技術(shù)。JP4-150701A中公開的技術(shù)提供了一種利用多個馬達(dá)獨(dú)立地驅(qū)動右側(cè)輪胎和左側(cè)輪胎的車輛，其中，響應(yīng)于指定給(oriented to)車輛的微處理器的故障，利用指定給右側(cè)馬達(dá)和左側(cè)馬達(dá)的微處理器來在使得馬達(dá)的速度彼此同步的同時執(zhí)行逐漸停止馬達(dá)的控制。
[0003]然而，在JP4-150701A中公開的技術(shù)中，例如在第0032段所述，當(dāng)指定給車輛的微處理器發(fā)生故障時，無法再識別油門和剎車的狀態(tài)。由此，指定給馬達(dá)的右側(cè)微處理器和左側(cè)微處理器僅能用于彼此同步地執(zhí)行車輛的停止控制。因此，當(dāng)車輛的微處理器發(fā)生故障時，不再能夠控制車輛為了庇護(hù)行駛至安全區(qū)域。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目標(biāo)在于使得可乘機(jī)器進(jìn)入安全區(qū)域的庇護(hù)行駛成為可能，甚至是在用于可乘機(jī)器的控制系統(tǒng)發(fā)生錯誤時。
[0005]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種用于可乘機(jī)器的控制系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)可包括:驅(qū)動控制單元，其被構(gòu)造為控制可乘機(jī)器的驅(qū)動源；以及操作控制單元，其被構(gòu)造為根據(jù)所述可乘機(jī)器的操作信號來控制所述驅(qū)動控制單元。各控制單元相互監(jiān)測彼此的操作狀態(tài)，并且當(dāng)控制單元中的第一控制單元檢測到另一(第二)控制單元的錯誤時，第一控制單元基于所述操作信號以比正常模式中的速度更受限制的速度對驅(qū)動源執(zhí)行驅(qū)動控制。
[0006]即使當(dāng)用于可乘機(jī)器的控制系統(tǒng)中發(fā)生錯誤時，也能夠安全地疏散所述可乘機(jī)器。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1是示出根據(jù)實(shí)施方式的車輛控制系統(tǒng)的示例的框圖；
[0008]圖2是用于描述圖1所示的VCU和MCU之間的相互監(jiān)測狀態(tài)的示圖；
[0009]圖3是用于描述由圖1所示的車輛控制系統(tǒng)執(zhí)行的車輛行駛控制的示例的流程圖；
[0010]圖4是用于描述由圖1所示的車輛控制系統(tǒng)執(zhí)行的車輛行駛控制的示例的流程圖；
[0011]圖5是示出圖1所示的車輛控制系統(tǒng)的修改示例的框圖；以及
[0012]圖6是用于描述由根據(jù)修改示例的車輛控制系統(tǒng)執(zhí)行的車輛行駛控制的示例的流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0013]下文中，將參照附圖描述本發(fā)明的實(shí)施方式。然而，以下描述中的實(shí)施方式僅是示例，并不旨在排除下文未指定的各種修改和技術(shù)的應(yīng)用。此外，在以下實(shí)施方式中使用的附圖中，除非另行指明，否則，利用相同的附圖標(biāo)記指示的部分代表相同或相似的部分。
[0014]圖1示出根據(jù)實(shí)施方式的車輛控制系統(tǒng)的示例的框圖。例如，圖1所示的車輛控制系統(tǒng)I用于諸如電動車輛(EV)和混合電動車輛(HEV)的下一代電動汽車(其是可乘機(jī)器的示例)。例如，車輛控制系統(tǒng)I設(shè)置有油門傳感器10、剎車傳感器20、車輛控制單元(V⑶)30、馬達(dá)控制單元(MCU) 40、馬達(dá)鏈模塊(MTM) 50、馬達(dá)60、鋰離子電池(LiB)單元70、點(diǎn)火(IG)電壓源80以及IG開關(guān)90。
[0015]油門傳感器10可操作為感測車輛的油門開度(踩下量)的信息(例如，電壓信息)，并將所獲取的信息發(fā)送給VCU30，作為油門傳感器信號。
[0016]剎車傳感器20可操作為感測車輛的剎車踩下量的信息(例如，電壓信息)，并將所獲取的信息發(fā)送給VCU30,作為剎車傳感器信號。
[0017]油門傳感器10和剎車傳感器20在正常模式下利用從VCU30供給的電力來進(jìn)行操作。油門傳感器信號和剎車傳感器信號是車輛的操作信號的示例。此外，通過油門傳感器10和剎車傳感器20獲取的各個傳感器信號除了輸入至V⑶30，還輸入至MCU40，以防稍后描述的V⑶30中出現(xiàn)錯誤的情形(參見圖1的附圖標(biāo)記100)。
[0018]V⑶30是操作控制單元的示例，其可操作為通過基于分別由油門傳感器10和剎車傳感器20獲取的油門傳感器信號和剎車傳感器信號將諸如轉(zhuǎn)矩命令值的行駛控制信號發(fā)送給MCU40，來控制車輛的行駛。
[0019]例如，VCU30可操作為計(jì)算行駛轉(zhuǎn)矩并基于油門傳感器信號給出再生命令，計(jì)算再生能量的量，給出命令，并且基于剎車傳感器信號控制可駕駛性。例如，行駛控制信號可以由內(nèi)置在V⑶30中的微處理器等來生成。
[0020]此外，V⑶30設(shè)置有向油門傳感器10提供電力的油門傳感器電源301以及向剎車傳感器20提供電力的剎車傳感器電源302。另外，VCU30設(shè)置有監(jiān)測從LiB單元70供應(yīng)給MTM50的電池電壓(VDC)的功能。例如，VDC由從LiB單元70供應(yīng)有電力的MTM50來測量，并通過MCU40發(fā)送給V⑶30。
[0021]在圖1所示的V⑶30中，附圖標(biāo)記303代表相互監(jiān)測器，附圖標(biāo)記304代表重置信號接收器。相互監(jiān)測器303和重置信號接收器304將在下文描述。
[0022]MCU40是驅(qū)動控制單元的示例，其可操作為通過根據(jù)從V⑶30接收到的行駛控制信號控制從MTM50供應(yīng)至馬達(dá)60的驅(qū)動電力，來控制馬達(dá)60的驅(qū)電力。例如，MCU40基于轉(zhuǎn)矩命令值、角度傳感器(解角器)的傳感器信號以及提供給馬達(dá)60的電流傳感器，對馬達(dá)60執(zhí)行反饋控制，使得馬達(dá)60的轉(zhuǎn)矩與VCU30命令的轉(zhuǎn)矩命令值一致。
[0023]MTM50接收來自LiB單元70的電力電壓(或電池電壓)，根據(jù)由MCU40控制的驅(qū)動電力生成用于馬達(dá)60的驅(qū)動電壓(例如，直流200V至300V)，并將三相交流電力的驅(qū)動電力供應(yīng)至馬達(dá)60。例如，MTM50設(shè)置有包括IGBT等的逆變器(未示出)，并且使用該逆變器來生成用于馬達(dá)60的驅(qū)動電力。
[0024]馬達(dá)60是車輛的驅(qū)動源(例如，三相同步馬達(dá))的示例。馬達(dá)60設(shè)置有解角器和上述的電流傳感器。此外，一些類型的馬達(dá)60可內(nèi)置在MTM50中。
[0025]LiB單元70可操作為供應(yīng)電力電壓(電池電壓)給MTM50。例如，通過串聯(lián)或并聯(lián)連接多個電池單元來構(gòu)造LiB單元70。輸入LiB單元70的電壓、電流和溫度的操作、安全控制、平衡電池單元之間的電壓的控制、計(jì)算已使用能量和剩余電池容量的操作、估計(jì)劣化狀態(tài)的操作等是由圖1中未示出的電池控制單元(BCU)執(zhí)行的。
[0026]IG電壓源80將電力電壓(例如，12V)供應(yīng)給V⑶30和MCU40。當(dāng)IG開關(guān)90打開時，V⑶30啟動，接著啟動命令通過諸如串行-并行接口(SPI)的通信接口從V⑶30發(fā)送給MCU40,由此啟動MCU40。
[0027]除了上述功能以外，根據(jù)本實(shí)施方式的MCU40設(shè)置有相互監(jiān)測器401、重置信號生成器402、傳感器電源403、傳感器電源開關(guān)404以及庇護(hù)行駛模式控制器(下文稱為“安全模式控制器”)405。此外，“安全模式”的意義將在下文描述。
[0028]例如，相互監(jiān)測器401可操作為周期性地通過諸如SPI (參見圖1的附圖標(biāo)記400)的通信接口收發(fā)針對V⑶30的預(yù)定信號，以監(jiān)測V⑶30是否發(fā)生錯誤。
[0029]例如，如圖2所示，V⑶30和MCU40從相互監(jiān)測器303和401給彼此發(fā)送具有預(yù)定振幅(例如，計(jì)數(shù)值在O至255的范圍內(nèi))的脈沖鏈(例如，圖2中的鋸齒計(jì)數(shù)器信號)。在計(jì)數(shù)器信號中發(fā)生諸如計(jì)數(shù)停止和偏差的錯誤的情況下，檢測錯誤的V⑶30和MCU40中的一個確定其它控制單元(下文稱為另一方)是錯誤的。
[0030]確定另一個中發(fā)生錯誤的MCU40或V⑶30可操作為將重置信號(停止控制信號)從作為停止控制信號發(fā)送器的示例的重置信號生成器402或305 (參見圖2)發(fā)送給另一方。重置信號由V⑶30中的重置信號接收器304接收，并且由MCU40中的重置信號接收器406接收。已經(jīng)接收到重置信號的V⑶30或MCU40停止其操作。
[0031]此外，當(dāng)重置信號由重置信號接收器304接收到時，V⑶30關(guān)閉油門傳感器電源301和剎車傳感器電源302。V⑶30的重置信號生成器305和MCU40的重置信號接收器406未在圖1中示出。
[0032]在檢測到V⑶30的錯誤并且重置信號被發(fā)送給V⑶30的情況下，傳感器電源403 (參見圖1)代替VCU30將電力供應(yīng)給油門傳感器10和剎車傳感器20，以用于其操作。由此，傳感器電源開關(guān)404通常處于關(guān)閉狀態(tài)，并且在檢測到VCU30的錯誤且重置信號被發(fā)送給V⑶30時被控制為開啟狀態(tài)。
[0033]按照這種方式，在MCU40代替VCU30將電力供應(yīng)給油門傳感器10和剎車傳感器20的情況下，VCU30的油門傳感器電源301和剎車傳感器電源302通過重置信號關(guān)閉。因此，即使VCU30的油門傳感器電源301和剎車傳感器電源302中的一個或二者發(fā)生錯誤，各傳感器10和20可以穩(wěn)定地被供應(yīng)有電力，并且MCU40可以獲取精確的傳感器信號。
[0034]庇護(hù)行駛模式控制器405是速度限制控制器的示例，其可操作為代替VCU30，響應(yīng)于傳感器電源403供給的電力，基于各傳感器10和20輸入的傳感器信號控制MTM50,由此以恒定的速度控制馬達(dá)60。利用該構(gòu)造，車輛可以按照恒定的速度行駛。因此，即使VCU30中發(fā)生錯誤，車輛可以在MCU40另選執(zhí)行的控制下為了庇護(hù)行駛至安全區(qū)域。下文中，這種控制被稱為“安全模式控制”或“庇護(hù)行駛模式”。
[0035]這里，由于車輛僅可用來為了庇護(hù)行駛，MCU40無需根據(jù)油門傳感器信號和剎車傳感器信號的值來線性地控制馬達(dá)60的旋轉(zhuǎn)速度。相反，MCU40可以基于油門傳感器信號和剎車傳感器信號的開啟/關(guān)閉狀態(tài)來將馬達(dá)60的旋轉(zhuǎn)速度(車輛的速度)保持為恒定低速狀態(tài)。
[0036]“低速狀態(tài)”意味著比正常模式更受限制的速度，例如足以執(zhí)行車輛的庇護(hù)行駛的速度。例如，“低速”可被設(shè)置為幾km/h或者幾十km/h。下文中，這種速度被稱為“安全速度(或庇護(hù)速度)”。在這種情況下，當(dāng)在安全模式控制期間最大速度被限制為安全速度時，車輛的速度可以基于油門傳感器信號和剎車傳感器信號來被線性地控制，直到達(dá)到安全速度為止。
[0037]以下表1示出了控制邏輯的示例，其中，馬達(dá)60 (車輛)基于油門傳感器信號和剎車傳感器信號的開啟/關(guān)閉狀態(tài)來由MCU40(安全模式控制器405)進(jìn)行控制。
[0038][表 I]
[0039]

【權(quán)利要求】
1.一種用于可乘機(jī)器的控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)包括: 驅(qū)動控制單元，其被構(gòu)造為控制可乘機(jī)器的驅(qū)動源；以及 操作控制單元，其被構(gòu)造為根據(jù)所述可乘機(jī)器的操作信號來控制所述驅(qū)動控制單元，其中， 各控制單元相互監(jiān)測彼此的操作狀態(tài)，并且 當(dāng)一個控制單元檢測到另一控制單元的錯誤時，檢測到錯誤的控制單元基于所述操作信號來以比正常模式中的速度更受限制的速度對所述驅(qū)動源執(zhí)行驅(qū)動控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其中， 所述檢測到錯誤的控制單元是所述驅(qū)動控制單元， 所述操作信號包括由所述可乘機(jī)器的油門傳感器感測的油門傳感器信號以及由所述可乘機(jī)器的剎車傳感器感測的剎車傳感器信號，并且 當(dāng)所述油門傳感器信號處于開啟狀態(tài)并且所述剎車傳感器信號處于關(guān)閉狀態(tài)時，所述驅(qū)動控制單元與所述油門傳感器信號所指示的油門踩下量無關(guān)地以固定的速度對所述驅(qū)動源執(zhí)行驅(qū)動控制。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制系統(tǒng)，其中， 當(dāng)所述剎車傳感器信號處于開啟狀態(tài)時，所述驅(qū)動控制單元與所述油門傳感器信號的開啟/關(guān)閉狀態(tài)無關(guān)地對所述驅(qū)動源執(zhí)行停止控制。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制系統(tǒng)，其中， 響應(yīng)于檢測到所述錯誤，所述驅(qū)動控制單元對所述操作控制單元執(zhí)行停止控制。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的控制系統(tǒng)，其中， 響應(yīng)于檢測到所述錯誤，所述驅(qū)動控制單元對所述操作控制單元執(zhí)行停止控制。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的控制系統(tǒng)，其中， 所述驅(qū)動控制單元包括傳感器電源，該傳感器電源代替所述操作控制單元向各傳感器提供電力。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的控制系統(tǒng)，其中， 所述驅(qū)動控制單元包括傳感器電源，該傳感器電源代替所述操作控制單元向各傳感器提供電力。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其中， 所述檢測到錯誤的控制單元監(jiān)測所述可乘機(jī)器的點(diǎn)火電壓和供應(yīng)給所述驅(qū)動源的電池電壓中的一個或二者，并且當(dāng)所述點(diǎn)火電壓和所述電池電壓中的一個或二者等于或小于對應(yīng)的預(yù)定閾值時，停止所述驅(qū)動控制。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)還包括驅(qū)動模塊，該驅(qū)動模塊被構(gòu)造為利用逆變器驅(qū)動所述驅(qū)動源，該逆變器被供應(yīng)電池電壓而得以驅(qū)動，其中， 當(dāng)所述電池電壓與所述逆變器的兩端之間的電壓彼此不一致時，所述檢測到錯誤的控制單元停止所述驅(qū)動控制。
10.一種在用于可乘機(jī)器的控制系統(tǒng)中使用的驅(qū)動控制單元，所述控制系統(tǒng)包括驅(qū)動控制單元和操作控制單元，該驅(qū)動控制單元被構(gòu)造為控制可乘機(jī)器的驅(qū)動源，該操作控制單元被構(gòu)造為根據(jù)所述可乘機(jī)器的操作信號來控制所述驅(qū)動控制單元，所述驅(qū)動控制單元 包括:監(jiān)測器，其被構(gòu)造為監(jiān)測所述操作控制單元的操作狀態(tài)；以及 速度限制控制器，其被構(gòu)造為在所述監(jiān)測器檢測到所述操作控制單元的錯誤時，與所述操作信號所指示的所述可乘機(jī)器的速度值無關(guān)地基于所述操作信號以預(yù)定速度對所述驅(qū)動源執(zhí)行驅(qū)動控制。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的驅(qū)動控制單元，其中， 所述操作信號包括由所述可乘機(jī)器的油門傳感器感測的油門傳感器信號以及由所述可乘機(jī)器的剎車傳感器感測的剎車傳感器信號，并且 當(dāng)所述油門傳感器信號處于開啟狀態(tài)并且所述剎車傳感器信號處于關(guān)閉狀態(tài)時，所述速度限制控制器以比正常模式中的速度更受限制的固定的速度對所述驅(qū)動源執(zhí)行所述驅(qū)動控制。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的驅(qū)動控制單元，其中， 當(dāng)所述剎車傳感器信號處于開啟狀態(tài)時，所述速度限制控制器與所述油門傳感器信號的開啟/關(guān)閉狀態(tài)無關(guān)地對所述驅(qū)動源執(zhí)行停止控制。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的驅(qū)動控制單元，該驅(qū)動控制單元還包括停止控制信號發(fā)送單元，該停止控制信號發(fā)送單元被構(gòu)造為響應(yīng)于檢測到所述錯誤，將停止控制信號發(fā)送給所述操作控制單元。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的驅(qū)動控制單元，該驅(qū)動控制單元還包括停止控制信號發(fā)送單元，該停止控制信 號發(fā)送單元被構(gòu)造為響應(yīng)于檢測到所述錯誤，將停止控制信號發(fā)送給所述操作控制單元。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的驅(qū)動控制單元，該驅(qū)動控制單元還包括傳感器電源，該傳感器電源被構(gòu)造為代替所述操作控制單元向各傳感器提供電力。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的驅(qū)動控制單元，該驅(qū)動控制單元還包括傳感器電源，該傳感器電源被構(gòu)造為代替所述操作控制單元向各傳感器提供電力。
17.根據(jù)權(quán)利要求10所述的驅(qū)動控制單元，其中， 所述速度限制控制器監(jiān)測所述可乘機(jī)器的點(diǎn)火電壓和供應(yīng)給所述驅(qū)動源的電池電壓中的一個或二者，并且當(dāng)所述點(diǎn)火電壓和所述電池電壓中的一個或二者等于或小于對應(yīng)的預(yù)定閾值時，停止所述驅(qū)動控制。
18.根據(jù)權(quán)利要求10所述的驅(qū)動控制單元，其中， 所述驅(qū)動源由驅(qū)動模塊利用逆變器來驅(qū)動，該逆變器被供應(yīng)電池電壓而得以驅(qū)動，并且 當(dāng)所述電池電壓與所述逆變器的兩端之間的電壓彼此不一致時，所述速度限制控制器停止所述驅(qū)動控制。
【文檔編號】B60L15/28GK104071032SQ201410182526
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年3月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月29日
【發(fā)明者】米崎圭一, 中村慎二, 高木智也 申請人:富士通株式會社, 富士通天株式會社, 日本創(chuàng)世通有限公司