冗余电子转向制动系统技术方案

本发明专利技术公开了一种冗余电子转向制动系统，包括两个电子助力转向单元、主制动单元和从制动单元；两个电子助力转向单元用于共同控制车辆转向；所述主制动单元用于从汽车总线上接收控制指令并解算该控制指令，并执行结果输出；所述从制动单元用于从汽车总线上接收控制指令并解算该控制指令，并基于主制动单元的状态信号决定是否执行结果输出。本发明专利技术能够满足自动驾驶的安全要求。

Redundant Electronic Steering and Braking System

The invention discloses a redundant electronic steering and braking system, which comprises two electronic power steering units, main braking units and slave braking units; two electronic power steering units are used to jointly control vehicle steering; the main braking unit is used to receive control instructions from the bus of the vehicle and solve the control instructions, and execute the output of the results; and the slave braking unit is used to control vehicle steering. On-line receiving control instructions and calculating the control instructions, and based on the state signal of the main brake unit, deciding whether to execute the output results. The invention can meet the safety requirements of automatic driving.

【技术实现步骤摘要】
冗余电子转向制动系统
本专利技术属于汽车自动驾驶
，具体涉及一种冗余电子转向制动系统。
技术介绍
随着现代技术进步和科技发展，人们对车辆的要求越来越高，在满足传统行驶的基础上，还需要能够实现车辆的智能化控制，如无人驾驶汽车、自适应巡航、车辆主动安全、全自动泊车等功能。其中的电动助力转向控制系统和制动系统作为智能化控制中的重要部分，其可靠性和安全性尤为重要。现有的电动助力转向控制系统（EPS）由转角转矩传感器、车速传感器、控制单元处理器、助力电机等组成。其基本工作原理是：转角转矩传感器测得的方向盘转矩信号和车速信号一同送给控制单元处理器，经处理器处理和计算以决定助力电机的转向和助力电流的大小，从而完成转向助力控制。但现有的电动助力转向控制系统是基于驾驶员转向提高助力进行设计，其功能安全等级只能达到KSIL-B，若其中的每一个节点处于异常，整个电动助力转向控制系统将失效，将会给安全驾驶带来严重的后果，故无法满足自动驾驶的功能安全要求。现有制动系统包括动力CAN线、中央控制器、电源、制动单元和轮速传感器，所述轮速传感器与制动单元连接，所述电源分别与中央控制器和制动单元连接，为中央控制器和制动单元供电，制动单元通过动力CAN线与中央控制器连接，接收中央控制器所发出的控制指令，并基于该控制指令执行相应操作。现有制动系统的结构简单，不具备系统级冗余功能，在自动驾驶过程中，若制动系统出现故障失效，自动驾驶车辆就会失去制动功能，会造成重大的人身财产损失。因此，有必要开发一种冗余电子转向制动系统。
技术实现思路
本专利技术的目的是提高一种冗余电子转向制动系统，以满足自动驾驶的安全要求。本专利技术所述的冗余电子转向制动系统，包括两个电子助力转向单元、主制动单元和从制动单元；两个电子助力转向单元用于共同控制车辆转向；其中，每一所述电子助力转向单元均包括处理器，以及分别与处理器连接的转角转矩传感器和电机；所述转角转矩传感器用于输出当前方向盘实际扭矩信号与角度信号,并发送给与其相连接的处理器；所述处理器用于从汽车总线上获取当前期望的方向盘转角信号；所述处理器还用于根据当前期望的方向盘转角信号,以及从转角转矩传感器获得的角度信号，计算出整个系统当前需输出的总扭矩值K，并按照分配机制计算出各自所在电子助力转向单元需输出的扭矩值；所述处理器还根据该扭矩值控制与其对应连接的电机，控制所述车辆实现转向；其中，所述分配机制为：当两个电子助力转向单元均正常时，两个电子助力转向单元同时工作，并按照各自当前所需输出的扭矩值控制对应的电机工作，共同控制车辆实现转向，两个电子助力转向单元需输出的扭矩值应满足以下公式：a+b=K，且0.3K≤a≤0.7K，a为其中一个电子助力转向单元当前所需输出的扭矩值，b为另一个电子助力转向单元当前所需输出的扭矩值；当其中一个电子助力转向单元中的处理器，或转角转矩传感器，或电机出现失效时，另一个正常的电子助力转向单元接管系统，单独控制所述车辆实现转向；所述主制动单元用于接收并解算控制指令，并执行结果输出；所述从制动单元用于接收并解算控制指令，并基于主制动单元的状态信号决定是否执行结果输出；其中：所述主制动单元和从制动单元之间相互监控对方状态信号是否表示出现故障；响应于所述主制动单元的状态信号为正常时，由所述主制动单元执行结果输出，此时，从制动单元不执行结果输出；响应于所述主制动单元的状态信号表示出现故障失效时，由所述从制动单元执行结果输出。当两个电子助力转向单元均正常时，所述a满足：0.4K≤a≤0.6K。当两个电子助力转向单元均正常时，所述a满足：a=0.5K；即两个电子助力转向单元各输出0.5K；当两个电子助力转向单元均正常时，由于两个电子助力转向单元是均匀做功，故不会有一方出现过损耗的问题；当某一个电子助力转向单元中的任意一个节点出现故障失效时，另一个电子助力转向单元的输出能够快速地从0.5K提升到目标值K，相对于从0提升到目标值，其响应速度会更快，故本系统能够满足自动驾驶的安全要求。所述汽车总线包括：第一汽车总线，两个电子助力转向单元、主制动单元和从制动单元均与第一汽车总线连接；第二汽车总线，两个电子助力转向单元、主制动单元和从制动单元均与第二汽车总线连接；对汽车总线进行了冗余设计，当其中一路汽车总线出现故障失效时，另一路汽车总线还能够保证系统正常运行。还包括：中央控制器，分别与第一汽车总线和第二汽车总线连接，该中央控制器用于计算当前期望的方向盘转角信号，以及用于发出控制指令以及监控主制动单元和从制动单元的状态信号，并将当前期望的方向盘转角信号、控制指令分别发送至第一汽车总线和第二汽车总线上。还包括：安全控制器，分别与第一汽车总线和第二汽车总线连接；所述安全控制器用于计算当前期望的方向盘转角信号，在监测到中央控制器未失效时，不发送当前期望的方向盘转角信号给两个处理器，或将该当前期望的方向盘转角信号添加无效标签，并将带无效标签的当前期望的方向盘转角信号发送给两个处理器；在监测到中央控制器失效时，所述安全控制器直接将所计算出的当前期望的方向盘转角信号发送第一汽车总线和第二汽车总线上；以及用于发送控制指令以及监控主制动单元和从制动单元的状态信号，并将该控制指令分别发送至第一汽车总线和第二汽车总线上；即实现了控制器的冗余，当其中一个控制器出现故障实现时，另一个控制器还能够确保系统的正常运行。还包括电源单元；该电源单元包括主电源和从电源；所述主电源分别与中央控制器、主制动单元以及其中一电子助力转向单元电连接；所述从电源分别与安全控制器、从制动单元以及另一电子助力转向单元电连接；即实现了电源的冗余，当其中一个电源出现故障失效了，另一个电源还能够为从制动单元以及一路电子助力转向单元供电，还能够确保系统正常运行或在短时间内正常运行。两个电子助力转向单元的处理器之间还通过一条或两条第一通信线连接；两个处理器之间通过第一通信线进行信息的交互，主要用于两个处理器之间的相互校验和监测等；优选为采用两条第一通信线，即实现第一通信线的冗余，当其中一条第一通信线出现失效时，另一条第一通信线还能够确保系统的正常运行；所述主制动单元和从制动单元之间还通过一条或两条第二通信线连接，用于主制动单元和从制动单元之间的数据交互；主制动单元和从制动单元之间通过第二通信线进行信息的交互；优选为采用两条第二通信线，即实现第二通信线的冗余，当其中一条第二通信线出现失效时，另一条第二通信线还能够确保系统的正常运行；每个电子助力转向单元的电机的峰值扭矩分别为车辆所需最大扭矩值B（即车辆处于静止且满载，将方向盘转到极限转角所需的扭矩）的50%-100%，当车辆在非静止状态下，即使有一个电机发生故障，另一个电机也能够满足车辆的转向要求。每个电子助力转向单元的电机的峰值扭矩分别为车辆所需最大扭矩值B的50%；其优点为：（1）当两个电子助力转向单元均正常时，两者相加后的能力为B，能够满足车辆设计的需求；（2）经试验验证，在单点失效情况下，即使将电机的峰值扭矩设置为0.5B，单个电子助力转向单元也能够满足转向需求，除了静止或超低速工况的末端所需助力，但车辆在静止或超低速时，自动驾驶状态本属于安全状态，故将每个电机的峰值扭矩设计为0.5B就能够确保系统的安全；（3）电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种冗余电子转向制动系统，其特征在于，包括两个电子助力转向单元、主制动单元（7）和从制动单元（5）；两个电子助力转向单元用于共同控制车辆转向；其中，每一所述电子助力转向单元均包括处理器，以及分别与处理器连接的转角转矩传感器和电机；所述转角转矩传感器用于输出当前方向盘实际扭矩信号与角度信号,并发送给与其相连接的处理器；所述处理器用于从汽车总线上获取当前期望的方向盘转角信号；所述处理器还用于根据当前期望的方向盘转角信号,以及从转角转矩传感器获得的角度信号，计算出整个系统当前需输出的总扭矩值K，并按照分配机制计算出各自所在电子助力转向单元需输出的扭矩值；所述处理器还根据该扭矩值控制与其对应连接的电机，控制所述车辆实现转向；其中，所述分配机制为：当两个电子助力转向单元均正常时，两个电子助力转向单元同时工作，并按照各自当前所需输出的扭矩值控制对应的电机工作，共同控制车辆实现转向，两个电子助力转向单元需输出的扭矩值应满足以下公式：a+b=K，且0.3K≤a≤0.7K， a为其中一个电子助力转向单元当前所需输出的扭矩值，b为另一个电子助力转向单元当前所需输出的扭矩值；当其中一个电子助力转向单元中的处理器，或转角转矩传感器，或电机出现失效时，另一个正常的电子助力转向单元接管系统，单独控制所述车辆实现转向；所述主制动单元（7）用于接收并解算控制指令，并执行结果输出；所述从制动单元（5）用于接收并解算控制指令，并基于主制动单元（7）的状态信号决定是否执行结果输出；其中：所述主制动单元（7）和从制动单元（5）之间相互监控对方状态信号是否表示出现故障；响应于所述主制动单元（7）的状态信号为正常时，由所述主制动单元（7）执行结果输出，此时，从制动单元（5）不执行结果输出；响应于所述主制动单元（7）的状态信号为出现故障失效时，由所述从制动单元（5）执行结果输出。...

【技术特征摘要】
1.一种冗余电子转向制动系统，其特征在于，包括两个电子助力转向单元、主制动单元（7）和从制动单元（5）；两个电子助力转向单元用于共同控制车辆转向；其中，每一所述电子助力转向单元均包括处理器，以及分别与处理器连接的转角转矩传感器和电机；所述转角转矩传感器用于输出当前方向盘实际扭矩信号与角度信号,并发送给与其相连接的处理器；所述处理器用于从汽车总线上获取当前期望的方向盘转角信号；所述处理器还用于根据当前期望的方向盘转角信号,以及从转角转矩传感器获得的角度信号，计算出整个系统当前需输出的总扭矩值K，并按照分配机制计算出各自所在电子助力转向单元需输出的扭矩值；所述处理器还根据该扭矩值控制与其对应连接的电机，控制所述车辆实现转向；其中，所述分配机制为：当两个电子助力转向单元均正常时，两个电子助力转向单元同时工作，并按照各自当前所需输出的扭矩值控制对应的电机工作，共同控制车辆实现转向，两个电子助力转向单元需输出的扭矩值应满足以下公式：a+b=K，且0.3K≤a≤0.7K，a为其中一个电子助力转向单元当前所需输出的扭矩值，b为另一个电子助力转向单元当前所需输出的扭矩值；当其中一个电子助力转向单元中的处理器，或转角转矩传感器，或电机出现失效时，另一个正常的电子助力转向单元接管系统，单独控制所述车辆实现转向；所述主制动单元（7）用于接收并解算控制指令，并执行结果输出；所述从制动单元（5）用于接收并解算控制指令，并基于主制动单元（7）的状态信号决定是否执行结果输出；其中：所述主制动单元（7）和从制动单元（5）之间相互监控对方状态信号是否表示出现故障；响应于所述主制动单元（7）的状态信号为正常时，由所述主制动单元（7）执行结果输出，此时，从制动单元（5）不执行结果输出；响应于所述主制动单元（7）的状态信号为出现故障失效时，由所述从制动单元（5）执行结果输出。2.根据权利要求1所述的冗余电子转向制动系统，其特征在于：当两个电子助力转向单元均正常时，所述a满足：0.4K≤a≤0.6K。3.根据权利要求2所述的冗余电子转向制动系统，其特征在于：当两个电子助力转向单元均正常时，所述a满足：a=0.5K。4.根据权利要求1至3任一所述的冗余电子转向制动系统，其特征在于：所述汽车总线包括：第一汽车总线（11），两个电子助力转向单元、主制动单元（7）和从制动单元（5）均与第一汽车总线（11）连接；第二汽车总线（4），两个电子助力转向单元、主制动单元（7）和从制动单元（5）均与第二汽车总...

【专利技术属性】
技术研发人员：王建强，丁可，孔周维，周增碧，
申请(专利权)人：重庆长安汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆,50