CN119037455A - 一种冗余电子稳定控制系统、控制方法及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种冗余电子稳定控制系统、控制方法及车辆，涉及车辆控制技术领域。该系统包括控制器；第一MCU，连接控制器的输入端，用于控制该控制器；第一MCU设置四路SPI通道，包括第一SPI通道、第二SPI通道、第三SPI通道、第四SPI通道；第二MCU，连接控制器的输入端，通过第三SPI通道与第一MCU进行信息交互，用于获取该控制器的控制状态，第一MCU的工作状态以及车辆状态；当第一MCU失效时，第二MCU接管该控制器；通过SPI通道进行信息交互，当一MCU失效时，另一MCU用于接管控制器，极大提高控制的安全性。

Description

一种冗余电子稳定控制系统、控制方法及车辆

技术领域

本发明涉及车辆控制技术领域，尤其涉及一种冗余电子稳定控制系统、控制方法及车辆。

背景技术

随着汽车行业的飞速发展，用户对汽车的安全性能等提出更高的要求，对汽车的智能辅助功能等要求也日益增加。车身电子稳定控制系统ESC（Electronic StabilityControl，ESC）由传感器、电子控制单元和执行器三大部分构成。电子控制单元也叫ECU，是整个控制系统的核心部件，包括所有的控制逻辑以及控制各个执行器去执行相应的命令。当电子控制单元（ECU）的控制逻辑在硬件上缺乏冗余设计，车辆在恶劣环境等不可预计条件下造成的器件失效，如主路微控制单元MCU失效时，存在极大的安全隐患。

因此，期望提供一种冗余电子稳定控制系统、控制方法及车辆，设置第一MCU、第二MCU，通过SPI通道进行信息交互，当一MCU失效时，另一MCU用于接管控制器，极大提高控制的安全性。

发明内容

根据本发明的一些实施例的第一方面，提供了一种冗余电子稳定控制系统，所述系统可以包括控制器；第一MCU，连接所述控制器的输入端，用于控制所述控制器；所述第一MCU设置四路SPI通道，包括第一SPI通道、第二SPI通道、第三SPI通道、第四SPI通道；第二MCU，连接所述控制器的输入端，通过所述第三SPI通道与所述第一MCU进行信息交互，用于获取所述控制器的控制状态，所述第一MCU的工作状态以及车辆状态；当所述第一MCU失效时，所述第二MCU接管所述控制器。

在一些实施例中，所述控制器设置可选控制单元，所述可选控制单元，用于获取所述第一MCU的工作状态及信号；当所述第一MCU的工作状态为正常工作时，所述可选控制单元获取所述第一MCU的信号为高电平时，接收所述第一MCU对所述控制器的控制；所述可选控制单元获取所述第一MCU的信号为低电平时，自动切换至接收所述第二MCU对所述控制器的控制；或，当所述可选控制单元获取故障码信息，所述第一MCU的工作状态为非正常工作时，所述可选控制单元自动切换至接收所述第二MCU对所述控制器的控制。

在一些实施例中，还包括反馈控制单元，所述反馈控制单元与所述第一MCU、所述第二MCU相连接；所述反馈控制单元，基于所述控制器的信号计算车辆状态；当车辆状态为正常行驶时，所述反馈控制单元向所述第二MCU发送中止信号，使所述第二MCU不响应其他信号；当车辆状态为非正常行驶时，所述反馈控制单元向所述第二MCU发送开启信号，使所述第二MCU响应控制信号，接管所述第一MCU对所述控制器的控制权。

在一些实施例中，还包括交换单元，所述交换单元，用于检测所述第一MCU的工作状态；当所述第一MCU工作异常时，将所述控制器的控制权切换至所述第二MCU；当所述第一MCU工作正常时，将所述控制器的控制权切换至所述第一MCU。

在一些实施例中，电源模块包括第一电源、第二电源，分别用于所述第一MCU、所述第二MCU的供电；CAN模块包括第一CAN、第二CAN、第三CAN，所述第一CAN、所述第二CAN用于所述第一MCU的通信，所述第三CAN用于所述第二MCU的通信。

在一些实施例中，所述第一电源包括多路电源管理模块或集成电源与控制芯片；当第一电源为多路电源管理模块，所述第一MCU通过第四SPI通道与所述多路电源管理模块进行信息交互，包括监控信息、故障码信息；当第一电源为集成电源与控制芯片，所述第一MCU通过第四SPI通道与所述集成电源与控制芯片进行信息交互，包括监控信息、故障码信息、驱动信息。

根据本发明的一些实施例的第二方面，提供了一种控制方法，所述方法可以包括获取第一MCU的工作状态，所述工作状态包括正常工作、非正常工作；获取所述第一MCU发送至控制器的信号，所述信号包括高电平、低电平；当所述第一MCU正常工作，信号为高电平时，通过所述第一MCU控制所述控制器；当所述第一MCU正常工作，信号为低电平时，切换至第二MCU控制所述控制器；当所述第一MCU非正常工作，切换至所述第二MCU控制所述控制器。

在一些实施例中，通过反馈控制单元基于控制器的信号计算车辆状态，根据所述车辆状态向所述第二MCU发送中止信号或开启信号；当发送中止信号时，所述第二MCU不响应其他信号；当发送开启信号时，所述第二MCU接管所述第一MCU的控制权，响应控制信号。

在一些实施例中，所述第一MCU通过第一SPI与第一CAN进行信息交互，通过第二SPI与第二CAN进行信息交互，包括运行模式信息、初始化信息、CAN唤醒信息；所述第一MCU通过第三SPI与所述第二MCU进行信息交互，包括控制器的控制状态、所述第一MCU的工作状态、车辆状态。

根据本发明提供的一种车辆，应用本申请的冗余电子稳定控制系统，执行本申请的控制方法。

本发明的有益效果在于，通过设置第一MCU、第二MCU，通过SPI通道进行信息交互，当一MCU失效时，另一MCU用于接管控制器，极大提高控制的安全性。

附图说明

为更好地理解并阐述本发明的一些实施例，以下将结合附图参考实施例的描述，在这些附图中，同样的数字编号在附图中指示相应的部分。

图1是根据本发明的一些实施例提供的冗余电子稳定控制系统的示例性示意图。

图2是根据本发明的一些实施例提供的冗余电子稳定控制系统电源架构的示例性示意图。

图3是根据本发明的一些实施例提供的冗余电子稳定控制系统通讯架构的示例性示意图。

具体实施方式

以下参考附图的描述为便于综合理解及其等效内容所定义的本发明的各种实施例。这些实施例包括各种特定细节以便于理解，但这些仅被视为示例性的。因此，本领域技术人员可以理解对在此描述的各种实施例进行各种变化和修改而不会脱离本发明的范围和精神。另外，为简要并清楚地描述本发明，本发明将省略对公知功能和结构的描述。

在以下说明书中使用的术语和短语不限于字面含义，而是仅为能够清楚和一致地理解本发明。因此，对于本领域技术人员，可以理解，提供对本发明各种实施例的描述仅仅是为说明的目的，而不是限制其等效定义的本发明。

下面将结合本发明一些实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例中所使用的单数形式的“一”、“一个”、“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本发明中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相绑定的列出项目的任何或所有可能组合。表达“第一”、“第二”、“所述第一”和“所述第二”是用于修饰相应元件而不考虑顺序或者重要性，仅仅被用于区分一种元件与另一元件，而不限制相应元件。

本发明实施例提供了一种冗余电子稳定控制系统、控制方法及车辆。为了便于理解本发明实施例，以下将参考附图对本发明实施例进行详细描述。

图1是根据本发明的一些实施例提供的冗余电子稳定控制系统的示例性示意图。如图1所示，所述系统可以包括控制器；第一MCU（即图1中的“主MCU1”），连接所述控制器的输入端，用于控制所述控制器；所述第一MCU设置四路SPI通道（图1未示出，参考图3所示），包括第一SPI通道、第二SPI通道、第三SPI通道、第四SPI通道；第二MCU（即图1中的“辅MCU2”），连接所述控制器的输入端，通过所述第三SPI通道与所述第一MCU进行信息交互，用于获取所述控制器的控制状态，所述第一MCU的工作状态以及车辆状态；当所述第一MCU失效时，所述第二MCU接管所述控制器。

在一些实施例中，所述系统的控制器可以设置可选控制单元。所述可选控制单元，用于获取所述第一MCU的工作状态及信号；当所述第一MCU的工作状态为正常工作时，所述可选控制单元获取所述第一MCU的信号为高电平时，接收所述第一MCU对所述控制器的控制；所述可选控制单元获取所述第一MCU的信号为低电平时，自动切换至接收所述第二MCU对所述控制器的控制；或，当所述可选控制单元获取故障码信息，所述第一MCU的工作状态为非正常工作时，所述可选控制单元自动切换至接收所述第二MCU对所述控制器的控制。

在一些实施例中，所述系统还可以进一步包括反馈控制单元。所述反馈控制单元与所述第一MCU、所述第二MCU相连接；所述反馈控制单元，基于所述控制器的信号计算车辆状态；当车辆状态为正常行驶时，所述反馈控制单元向所述第二MCU发送中止信号，使所述第二MCU不响应其他信号；当车辆状态为非正常行驶时，所述反馈控制单元向所述第二MCU发送开启信号，使所述第二MCU响应控制信号，接管所述第一MCU对所述控制器的控制权。

在一些实施例中，所述系统还可以进一步包括交换单元。所述交换单元，用于检测所述第一MCU的工作状态；当所述第一MCU工作异常时，将所述控制器的控制权切换至所述第二MCU；当所述第一MCU工作正常时，将所述控制器的控制权切换至所述第一MCU。

根据本申请的一些实施例，所述系统还可以进一步包括电源模块、CAN模块。在一些实施例中，所述电源模块可以包括第一电源、第二电源，分别用于所述第一MCU、所述第二MCU的供电；所述CAN模块可以包括第一CAN、第二CAN、第三CAN，所述第一CAN、所述第二CAN用于所述第一MCU的通信，所述第三CAN用于所述第二MCU的通信。

作为示例，所述第一电源包括多路电源管理模块或集成电源与控制芯片；当第一电源为多路电源管理模块，所述第一MCU通过第四SPI通道（SPI0）与所述多路电源管理模块进行信息交互，包括监控信息（Watch Dog）、故障码信息等；当第一电源为集成电源与控制芯片，所述第一MCU通过第四SPI通道与所述集成电源与控制芯片进行信息交互，包括监控信息、故障码信息、驱动信息等。

图2是根据本发明的一些实施例提供的冗余电子稳定控制系统电源架构的示例性示意图。如图2所示，第一MCU（主MCU）用于控制系统中的所有电路，第一电源（主电源）电路中通过多个不同数值的电压实现电路控制，第一MCU的前级电源可以选用多路电源管理模块（Power Management IC，PMIC）或集成电源与控制芯片（Application Specific IC，ASIC），进行多路电压输出。第二MCU（辅MCU）用于冗余控制EPB模块，第二电源（辅电源）电路中可以通过一个电压数值实现EPB模块的控制，第二MCU的前级电源可以选用单路电压输出的DC-DC。

如图2所示，CAN模块包括第一CAN、第二CAN、第三CAN，所述第一MCU（主MCU）通过所述第一CAN、所述第二CAN进行通信，所述第二MCU（辅MCU）通过所述第三CAN进行通信。

图3是根据本发明的一些实施例提供的冗余电子稳定控制系统通讯架构的示例性示意图。如图3所示，第一MCU（主MCU）拥有四路SPI通道，第一MCU通过第一SPI通道（SPI1）与CAN1芯片之间进行信息交互，包括运行模式选择信息、初始化信息、CAN唤醒信息。第一MCU通过第二SPI通道（SPI2）与CAN2芯片之间进行信息交互，包括运行模式选择信息、初始化信息、CAN唤醒信息。第一MCU通过第三SPI通道（SPI3）与第二MCU（辅MCU）芯片之间进行信息交互，包括EPB模块的控制状态、第一MCU工作状态、整车状态等。

如图3所示，所述第一MCU通过第四SPI通道（SPI0）与所述多路电源管理模块（PMIC）进行信息交互，包括监控信息、故障码信息等。在其他实施例中，当第一电源为集成电源与控制芯片，所述第一MCU可以通过第四SPI通道（SPI0）与所述集成电源与控制芯片进行信息交互，包括监控信息、故障码信息、驱动信息等。

如图3所示，CAN模块可以包括第一CAN、第二CAN、第三CAN，所述第一CAN、所述第二CAN用于所述第一MCU的通信，所述第三CAN用于所述第二MCU的通信。第一MCU（主MCU）与第二MCU（辅MCU）通过通用异步收发器（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，UART）是一种通用串行数据总线，用于异步通信，通过UART总线双向通信，用于实现全双工传输和接收。第二MCU（辅MCU）可以设置通用同步/异步串行收发器模块（UniversalSynchronous/Asynchronous Receiver/Transmitter，USART）等。

根据本申请的一些实施例，冗余电子稳定控制系统的控制方法包括：

获取第一MCU的工作状态，所述工作状态包括正常工作、非正常工作；在一些实施例中，冗余电子稳定控制系统可以实时获取第一MCU的工作状态。

获取所述第一MCU发送至控制器的信号，所述信号包括高电平、低电平；在一些实施例中，冗余电子稳定控制系统可以进一步获取第一MCU的发送信号，包括所述第一MCU发送至控制器的信号。

当所述第一MCU正常工作，信号为高电平时，通过所述第一MCU控制所述控制器；在一些实施例中，冗余电子稳定控制系统可以实时获取第一MCU的工作状态为正常工作，并且所述第一MCU发送至控制器的信号为高电平，通过可选控制单元确定第一MCU（主MCU）属于正常的工作状态，控制单元可以自动切换至只接收第一MCU的控制逻辑，实现对EPB模块的控制。

当所述第一MCU正常工作，信号为低电平时，切换至第二MCU控制所述控制器；在一些实施例中，冗余电子稳定控制系统可以实时获取第一MCU的工作状态为正常工作，并且所述第一MCU发送至控制器的信号为低电平，确定所述第一MCU工作异常，通过交换单元将所述控制器的控制权切换至所述第二MCU。进一步，当实时获取所述第一MCU工作正常时，将所述控制器的控制权切换至所述第一MCU。

当所述第一MCU非正常工作，切换至所述第二MCU控制所述控制器。在一些实施例中，冗余电子稳定控制系统可以实时获取第一MCU的工作状态为非正常工作时，可以不执行获取所述第一MCU发送至控制器的信号，确定所述第一MCU工作异常，通过交换单元将所述控制器的控制权切换至所述第二MCU。进一步，当实时获取所述第一MCU工作正常时，将所述控制器的控制权切换至所述第一MCU。

根据本申请的一些实施例，通过反馈控制单元基于控制器的信号计算车辆状态，根据所述车辆状态向所述第二MCU发送中止信号或开启信号；当发送中止信号时，所述第二MCU不响应其他信号；当发送开启信号时，所述第二MCU接管所述第一MCU的控制权，响应控制信号。

在一些实施例中，所述第一MCU通过第一SPI与第一CAN进行信息交互，通过第二SPI与第二CAN进行信息交互，包括运行模式信息、初始化信息、CAN唤醒信息；所述第一MCU通过第三SPI与所述第二MCU进行信息交互，包括控制器的控制状态、所述第一MCU的工作状态、车辆状态。

根据本申请的一些实施例，本申请的车辆可以包括应用本申请的冗余电子稳定控制系统，并执行上述控制方法。所述冗余电子稳定控制系统可以包括控制器；第一MCU，连接控制器的输入端，用于控制该控制器；第一MCU设置四路SPI通道，包括第一SPI通道、第二SPI通道、第三SPI通道、第四SPI通道；第二MCU，连接控制器的输入端，通过第三SPI通道与第一MCU进行信息交互，用于获取该控制器的控制状态，第一MCU的工作状态以及车辆状态；当第一MCU失效时，第二MCU接管该控制器。所述控制方法可以包括获取第一MCU的工作状态，所述工作状态包括正常工作、非正常工作；获取所述第一MCU发送至控制器的信号，所述信号包括高电平、低电平；当所述第一MCU正常工作，信号为高电平时，通过所述第一MCU控制所述控制器；当所述第一MCU正常工作，信号为低电平时，切换至第二MCU控制所述控制器；当所述第一MCU非正常工作，切换至所述第二MCU控制所述控制器。

需要说明的是，以上对于冗余电子稳定控制系统的描述，仅为描述方便，并不能把本发明限制在所举实施例的范围之内。可以理解，对于本领域技术人员，基于本装置的原理，可能在不背离该原理的前提下，对各个结构进行任意组合，或者构成子结构与其它结构组合，对实施上述装置和操作的功能进行形式和细节上的各种修正和改变。例如，冗余电子稳定控制系统可以进一步设置反馈控制单元、交换单元等。诸如此类的变形，均在本发明的保护范围之内。

综上所述，本发明的冗余电子稳定控制系统及其控制方法，该系统包括控制器；第一MCU，连接控制器的输入端，用于控制该控制器；第一MCU设置四路SPI通道，包括第一SPI通道、第二SPI通道、第三SPI通道、第四SPI通道；第二MCU，连接控制器的输入端，通过第三SPI通道与第一MCU进行信息交互，用于获取该控制器的控制状态，第一MCU的工作状态以及车辆状态；当第一MCU失效时，第二MCU接管该控制器；通过SPI通道进行信息交互，当一MCU失效时，另一MCU用于接管控制器，极大提高车辆控制的安全性。

需要注意的是，上述的实施例仅仅是用作示例，本发明不限于这样的示例，而是可以进行各种变化。

需要说明的是，在本说明书中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所揭露的仅为本发明一些优选的实施例，不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分结构，并依本发明所作的等同变化，仍属于本发明所涵盖的范围。

Claims (9)

1.一种冗余电子稳定控制系统，其特征在于：

控制器；

第一MCU，连接所述控制器的输入端，用于控制所述控制器；所述第一MCU设置四路SPI通道，包括第一SPI通道、第二SPI通道、第三SPI通道、第四SPI通道；

第二MCU，连接所述控制器的输入端，通过所述第三SPI通道与所述第一MCU进行信息交互，用于获取所述控制器的控制状态，所述第一MCU的工作状态以及车辆状态；当所述第一MCU失效时，所述第二MCU接管所述控制器；

所述控制器设置可选控制单元，所述可选控制单元，用于获取所述第一MCU的工作状态及信号；

当所述第一MCU的工作状态为正常工作时，所述可选控制单元获取所述第一MCU的信号为高电平时，接收所述第一MCU对所述控制器的控制；所述可选控制单元获取所述第一MCU的信号为低电平时，自动切换至接收所述第二MCU对所述控制器的控制；

或，当所述可选控制单元获取故障码信息，所述第一MCU的工作状态为非正常工作时，所述可选控制单元自动切换至接收所述第二MCU对所述控制器的控制。

2.根据权利要求1所述的系统，还包括反馈控制单元，其特征在于：

所述反馈控制单元与所述第一MCU、所述第二MCU相连接；

所述反馈控制单元，基于所述控制器的信号计算车辆状态；

当车辆状态为正常行驶时，所述反馈控制单元向所述第二MCU发送中止信号，使所述第二MCU不响应其他信号；

当车辆状态为非正常行驶时，所述反馈控制单元向所述第二MCU发送开启信号，使所述第二MCU响应控制信号，接管所述第一MCU对所述控制器的控制权。

3.根据权利要求1所述的系统，还包括交换单元，其特征在于：

所述交换单元，用于检测所述第一MCU的工作状态；

当所述第一MCU工作异常时，将所述控制器的控制权切换至所述第二MCU；

当所述第一MCU工作正常时，将所述控制器的控制权切换至所述第一MCU。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：

电源模块包括第一电源、第二电源，分别用于所述第一MCU、所述第二MCU的供电；

CAN模块包括第一CAN、第二CAN、第三CAN，所述第一CAN、所述第二CAN用于所述第一MCU的通信，所述第三CAN用于所述第二MCU的通信。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于：所述第一电源包括多路电源管理模块或集成电源与控制芯片；当第一电源为多路电源管理模块，所述第一MCU通过第四SPI通道与所述多路电源管理模块进行信息交互，包括监控信息、故障码信息；当第一电源为集成电源与控制芯片，所述第一MCU通过第四SPI通道与所述集成电源与控制芯片进行信息交互，包括监控信息、故障码信息、驱动信息。

6.一种控制方法，其特征在于：

获取第一MCU的工作状态，所述工作状态包括正常工作、非正常工作；

获取所述第一MCU发送至控制器的信号，所述信号包括高电平、低电平；

当所述第一MCU正常工作，信号为高电平时，通过所述第一MCU控制所述控制器；

当所述第一MCU正常工作，信号为低电平时，切换至第二MCU控制所述控制器；

当所述第一MCU非正常工作，切换至所述第二MCU控制所述控制器。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：

通过反馈控制单元基于控制器的信号计算车辆状态，根据所述车辆状态向所述第二MCU发送中止信号或开启信号；

当发送中止信号时，所述第二MCU不响应其他信号；

当发送开启信号时，所述第二MCU接管所述第一MCU的控制权，响应控制信号。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：

所述第一MCU通过第一SPI与第一CAN进行信息交互，通过第二SPI与第二CAN进行信息交互，包括运行模式信息、初始化信息、CAN唤醒信息；

所述第一MCU通过第三SPI与所述第二MCU进行信息交互，包括控制器的控制状态、所述第一MCU的工作状态、车辆状态。

9.一种车辆，其特征在于：应用权利要求1至权利要求5中任一项所述的冗余电子稳定控制系统，执行权利要求6至权利要求8中任一项所述的控制方法。