车辆的冗余控制系统、方法、装置及车辆与流程

本技术涉及车辆，尤其涉及一种车辆的冗余控制系统、方法、装置及车辆。

背景技术：

1、随着新能源车辆行业的大力发展，电动车辆逐渐占据了较大的市场份额，成为人们日常出行的主流选择。

2、新能源车辆依靠高压动力电池、电机控制器（motor control unit，mcu）、驱动电机构成动力输出链路，整车控制器（vehicle control unit，vcu）作为上层决策单元，统一管控动力分配和能量调度。在车辆运行过程中，整车控制器采集车辆的工况信号，向电机控制器发送控制指令，由电机控制器驱动电机运转，控制车辆行驶。

3、然而，这种方式缺少完整冗余保护，一旦控制器失效、供电回路故障，便会导致动力驱动链路直接切断，引发车辆在行驶过程中快速失速，严重影响车辆的驾驶安全。

技术实现思路

1、本技术提供一种车辆的冗余控制系统、方法、装置及车辆，可以实现车辆动力的冗余控制，保障行车安全。

2、第一方面，本技术实施例提供一种车辆的冗余控制系统，包括第一区域控制器、第二区域控制器、第一直流转换器、第二直流转换器和至少一个电控单元；第一区域控制器和第二区域控制器通过车辆总线并联，且第一区域控制器和第二区域控制器均通过车辆总线与至少一个电控单元连接。

3、在第一区域控制器处于正常状态的情况下，第一区域控制器通过第一直流转换器为至少一个电控单元供电，并在通过车辆总线接收到至少一个电控单元的第一控制信号时，控制车辆执行对应的控制动作。在第一区域控制器处于异常状态的情况下，第二区域控制器通过第二直流转换器为至少一个电控单元供电，并在通过车辆总线接收到至少一个电控单元的第二控制信号时，控制车辆执行对应的控制动作。

4、根据该系统，由第一区域控制器和第二区域控制器构成双控制器，第一直流转换器和第二直流转换器构成双路供电通道，可以实现车辆控制的供电、动力冗余备份，即使单个控制器或者单路供电支路发生异常，也不会影响车辆的正常控制，能够正常控制车辆行驶或停车，保障行车安全，避免发生车辆瞬时失控导致出现安全事故的可能。

5、在一些实施例中，车辆总线包括第一通讯总线和第二通讯总线；第一区域控制器和第二区域控制器均接入第一通讯总线和第二通讯总线。

6、在该实施例中，两路通讯总线构成双网段冗余备份，第一区域控制器可以分别通过第一通讯总线和第二通讯总线与至少一个电控单交互。第二区域控制器也可以分别通过第一通讯总线和第二通讯总线与至少一个电控单元150交互，能够配合双控制器和双路供电支路形成完整冗余体系，在单一通讯总线发生故障时，能够通过另一通讯总线与电控单元正常交互，避免发生动力中断、控制失效等危险工况，提升整车行驶的安全性。

7、在一些实施例中，第一区域控制器处于正常状态包括：第一区域控制器在第一预设时长内，接收到至少一个电控单元通过第一通讯总线传输的交互信号；或者，第一区域控制器在第一预设时长内，未接收到至少一个电控单元通过第一通讯总线传输的交互信号的情况下，在第二预设时长内接收到至少一个电控单元通过第二通讯总线传输的交互信号；第一区域控制器处于异常状态包括：第一区域控制器在第一预设时长内，未接收到至少一个电控单元通过第一通讯总线传输的交互信号，且在第二预设时长内，未接收到至少一个电控单元通过第二通讯总线传输的交互信号。

8、在该实施例中，第一区域控制器可以根据接收交互信号的时长确定第一区域控制器是否处于正常状态或异常状态，实现对第一区域控制器运行状态的检测，能够及时识别第一区域控制器通信卡死、程序异常的等隐性故障，便于在第一区域控制器异常时，切换至第二区域控制器所在的冗余支路继续为电控单元供电、维持信号交互，保障车辆安全控制功能连续运行。

9、在一些实施例中，第一区域控制器和第二区域控制器均包括第一微控制单元和第二微控制单元；第一微控制单元用于获取至少一个电控单元通过第一通讯总线传输的状态信号，第二微控制单元用于获取至少一个电控单元通过第二通讯总线传输的状态信号。

10、通过该实施例中区域控制器的双芯片（双微控制单元）结构，可以使区域控制器能够同时对接两路通讯总线，以接收电控单元的状态信号，可以实现信号接收通道冗余，即使其中一路通讯总线或者对应的芯片异常，另一路仍然可以持续获取电控单元的状态信号，避免区域控制器丢失电控单元的运行信息，以保障车辆安全控制决策正常执行。

11、在一些实施例中，第一区域控制器通过车辆总线与第二区域控制器传输交互信号；在第二区域控制器在第三预设时长内未接收到第一区域控制器发送的交互信号的情况下，第二区域控制器确定第一区域控制器发生异常；在第二区域控制器在第三预设时长内接收到第一区域控制器发送的交互信号的情况下，第二区域控制器保持静默。

12、通过该实施例，可以基于双区域控制器之间的交互情况，自动切换主控制器或备用控制器，实现对车辆的冗余控制，确保车辆控制正常。

13、在一些实施例中，至少一个电控单元包括座舱域控制器、制动系统、组合开关、转向系统、电机控制器、人机交互系统或电池管理系统中的至少一项；第一区域控制器设于车辆的主驾侧，第二区域控制器设于车辆的副驾侧。

14、该实施例提供了一种电控单元的具体示例和区域控制器的设置方式。

15、第二方面，本技术实施例提供了一种车辆的冗余控制方法，应用于上述的车辆的冗余控制系统，该方法包括：在第一区域控制器正常的情况下，第一区域控制器通过第一直流转换器为至少一个电控单元供电，并在接收到至少一个电控单元的第一控制信号时，控制车辆执行第一控制信号对应的控制动作；在第一区域控制器发生异常的情况下，第二区域控制器通过第二直流转换器为至少一个电控单元供电，并在接收到至少一个电控单元的第二控制信号时，控制车辆执行第二控制信号对应的控制动作。

16、应用该方法，可以通过双控制器、双直流转换器实现车辆的动力冗余控制和供电冗余控制，保障车辆在单控制器或单供电支路异常的情况下，也能够正常接受驾驶控制，保障车辆运行安全，避免发生危险情况。

17、在一些实施例中，第二控制信号指示对应的电控单元状态异常，控制车辆执行第二控制信号对应的控制动作，包括：第二区域控制器基于第二控制信号表征的电控单元的状态异常情况，确定电控单元的异常等级；在异常等级低于预设等级阈值的情况下，第二区域控制器控制车辆执行动力控制动作和启用智驾辅助功能；在异常等级等于或高于预设等级阈值的情况下，第二区域控制器控制车辆执行动力控制动作，并控制车辆停用智驾辅助功能。

18、通过该实施例，可以在第一区域控制器处于异常状态的情况下，启动车辆的高压冗余保护逻辑，将车辆控制功能打包给第二区域控制器，避免车辆直接切断动力控制（动力电池的高压供电）导致动力丢失，保障行驶安全。

19、在一些实施例中，第二控制信号包括车辆的座舱域控制器发送的座舱控制信号，座舱域控制器通过以太网通信与第二区域控制器连接，控制车辆执行第二控制信号对应的控制动作，包括：第二区域控制器基于座舱控制信号，控制车辆执行座舱响应动作，座舱响应动作包括：显示用户交互界面，或者，控制车辆点亮信号灯。

20、通过该实施例，可以通过车辆的冗余控制系统实现对车辆人机交互的冗余控制，确保车辆在单区域控制器处于异常状态的情况下，能够正常显示和亮灯，使得驾驶员能够正常使用车辆。

21、在一些实施例中，第二控制信号包括车辆的制动信号、档位信号、档位模式信号或速度信号中的至少一项；控制车辆执行第二控制信号对应的控制动作，包括：第二区域控制器基于制动信号、档位信号、档位模式信号或速度信号中的至少一项，确定车辆的扭矩；在车辆处于高温工况，且扭矩高于预设扭矩阈值的情况下，第二区域控制器将预设扭矩阈值确定为目标扭矩，并控制车辆的电机控制器按照目标扭矩输出动力。

22、通过该实施例，可以综合行车工况合理约束电机动力，在高温工况下抑制功率输出，实现电驱与动力电池热防护，而且由于该管控逻辑是在冗余控制支路上运行的，所以在主控制器异常的情况下，能够继续保留热保护功能，防止高温叠加控制器失效引发多重安全风险，并且通过对扭矩进行限幅，而非切断动力，可以保留车辆的基础行驶能力。

23、在一些实施例中，上述方法还包括：在第一区域控制器处于异常状态的情况下，第二区域控制器执行以下任意一项或多项控制动作：禁止车辆上电；在接收到用户触发的下电操作时，控制车辆下电；控制车辆上的散热模块以预设最大功率启动散热；关闭车辆的舒适调节功能。

24、通过该实施例，直流转换器可以实现多路供电控制，通过第二区域控制器实现热管理冗余和动力冗余，保证车辆功能运行和安全。

25、在一些实施例中，上述方法还包括：在第二区域控制器接收到第一区域控制器发送的转换器异常信号的情况下，第二区域控制器通过第二直流转换器为至少一个电控单元供电；其中，转换器异常信号用于指示第一直流转换器发生异常。

26、通过该实施例，能够及时识别直流转换器故障，自动切换至备用供电通路，持续保障电控单元供电。而且，由于两条供电支路相互独立，所以故障不会相互蔓延，能够确保电控单元不会断电，可以支撑车辆完成应急停车等安全操作。

27、在一些实施例中，上述方法还包括：在第一区域控制器接收到电控单元发送的信号，并且持续时间达到预设持续时长的情况下，第一区域控制器向第二区域控制器发送恢复信号；在第二区域控制器接收到恢复信号的情况下，第二区域控制器停止通过第二直流转换器为至少一个电控单元供电，以及停止接收第二控制信号。

28、通过该实施例，第一区域控制器可以执行自检，在能够稳定接收到电控单元信号的情况下，向第二区域控制器发送恢复信号，使第二区域控制器停止冗余控制，完成控制权限回切，能够屏蔽通信瞬时干扰，避免主备通道频繁抖动切换，也可以防止两路控制器并行输出导致冲突控制或电源环流，在恢复后自动恢复主支路工作模式，形成完整冗余控制闭环。

29、第三方面，本技术实施例提供了一种车辆的冗余控制装置，应用于上述的车辆的冗余控制系统，所述装置包括：

30、第一控制模块，用于在所述第一区域控制器正常的情况下，所述第一区域控制器通过所述第一直流转换器为所述至少一个电控单元供电，并在接收到所述至少一个电控单元的第一控制信号时，控制所述车辆执行所述第一控制信号对应的控制动作。

31、第二控制模块，用于在所述第一区域控制器发生异常的情况下，所述第二区域控制器通过所述第二直流转换器为所述至少一个电控单元供电，并在接收到所述至少一个电控单元的第二控制信号时，控制所述车辆执行所述第二控制信号对应的控制动作。

32、第四方面，本技术提供了一种车辆，包括上述的车辆的冗余控制系统，或者，该车辆用于执行第二方面或第二方面的任意一种实施例中的方法。

33、第五方面，本技术提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质中存储有计算机程序或指令，当计算机程序或指令在设备运行时，使得设备执行第二方面或第二方面的任意一种实施例中的方法。

34、第六方面，本技术提供了一种计算机程序产品，计算机程序产品包括计算机指令，当计算机指令在设备上运行时，使得设备执行第二方面或第二方面的任意一种实施例中的方法。

35、上述第三方面至第六方面与本技术实施例的第一方面或第二方面的技术方案相对应，各方面及对应的可行实施方式所取得的有益效果相似，不再赘述。需要说明的是，上述各个方面中的任意一个方面的各种可能的实现方式，在方案不矛盾的前提下，均可以进行组合。