多工控制系统及具有多工控制系统的运输装置及控制方法

摘要

一种多工控制系统及具有多工控制系统的运输装置及控制方法，该运输装置包括一本体及一多工控制系统。多工控制系统包括感测模块及至少二控制器。感测模块用以感测行车状况并输出多个感测信号至各控制器。这些控制器中具有一主控制器及至少一辅控制器。其中主控制器依据这些感测信号获得多个动力输出值。主控制器与辅控制器分别依据这些动力输出值驱动多个动力轮。如果主控制器损坏，则其中一辅控制器会接续依据这些感测信号获得至少一动力输出值，并依据动力输出值驱动动力轮，进而让运输装置仍然能够缓慢行驶至修车厂或安全区域进行检修。

说明书

技术领域

本发明涉及一种多工控制系统，特别是一种用于具有多独立动力轮车辆 的具有多工控制系统的运输装置。

背景技术

随着环保、节能及安静等要求的提高，电动车辆相较于传统汽柴油车辆 更受到业界的重视，是以专利案号如TW 319071、TW 576810、TW 580472、 TW 307319、WO 2008027320A3及US 5222568等的专利案皆是描述电动车辆 的专利。而为了能提升传动效率，愈来愈多电动车辆采用多轮独立动力轮， 其完全不需要变速器、差动齿轮或是其他传动组件。如此一来，可避免传动 所造成的能量损失。

多轮独立动力轮的驱动系统虽具有上述优点，但因各个动力轮之间的动 力及转速输出为各自独立，故车辆需配置中央控制系统居间调配，以满足车 辆的各种行进状态(例如回转时的差速关系或依据电力状况调整车速上限)。然 而，所需处理的信号参数若高于中央控制系统所能负荷的上限值时，中央控 制系统则会因响应速度变慢，让中央控制系统的响应时间拉长。如果车辆正 处于紧急刹车的状况时，中央控制系统理应立即处理刹车信号，而驱动车辆 紧急减速。但因刹车信号超过中央控制系统所能负荷的上限值，造成车辆无 法立即减速，则有可能造成行车危安事件。

因此，如果中央控制系统当机或损坏时，则完全无法驱动车辆，让车辆 只能停在路边等待救援。这样会让驾驶人员处在非常不安全的行车环境。

另外，市面上的电动车辆依独立动力轮的数目区分具有众多车款，而生 产人员将中央处理器安装于不同的车辆上时，需根据不同车辆的特性重新调 整参数。

发明内容

本发明是关于一种多工控制系统及具有多工控制系统的运输装置及其控 制方法，藉以解决先前技术所存在车辆中负责动力分配的控制器损坏或当机， 车辆就会被迫停在路边的问题。

一实施例所公开的具有多工控制系统的运输装置，其包括一本体及一多 工控制系统。其中本体包括一第一动力轮及一第二动力轮，第一动力轮及第 二动力轮分别枢接于本体的底部。多工控制系统配置于本体，并包括感测模 块、一第一控制器及一第二控制器。其中，感测模块用以感测本体的行车状 况，并据以输出多个感测信号。第一控制器电性连接第一动力轮及第二控制 器电性连接第二动力轮。

其中，当运输装置运作时，第一控制器依据该些感测信号获得一第一动 力输出值及一第二动力输出值，并依据第一动力输出值驱动第一动力轮，以 及将第二动力输出值传至第二控制器，第二控制器依据第二动力输出值驱动 第二动力轮。

一实施例所公开的具有多工控制系统的运输装置的控制方法，其步骤包 括启动一运输装置，运输装置包括一第一动力轮、一第二动力轮、一感测模 块、一第一控制器及一第二控制器。接着，经由感测模块感测本体的行车状 况，并据以输出多个感测信号。接着经由第一控制器依据这些感测信号获得 一第一动力输出值及一第二动力输出值。接着，经由第一控制器依据第一动 力输出值驱动第一动力轮。以及，经由第二控制器依据第二动力输出值驱动 第二动力轮。

上述实施例的具有多工控制系统的运输装置，利用将多工控制系统设有 至少两个控制器，且这些控制器皆与感测模块电性连接，以及以并联的关系 相互电性连接。因此，如果有其中一控制器不能正常运作时，其余控制器会 依据感测信号决定是否重新分配动力或依据预设动力输出值以备用模式行 驶。因此，当运输装置有元件损坏时，运输装置仍然能够缓慢行驶至修车厂 或安全区域进行检修。

另外，与已知相比，上述实施例将控制器模块化，即将处理器与驱动器 整合在一起，让运输装置具有多个控制器，接着，再将各控制器与各动力轮 之间以一对一的方式相互电性连接，使各控制器只需负责控制对应动力轮的 动力输出。以解决已知的运输装置在总线、传感器、控制模块，或马达元件 等失效时即无法行驶的缺点。因本发明的多工控制系统采用共通硬件架构， 且具备多轮驱动的扩充性，因此可设置于不同轮数的运输装置。

以上的关于本发明内容的说明及以下的实施方式的说明是用以示范与解 释本发明的原理，并且提供本发明的权利要求书更进一步的解释。

附图说明

图1为第一实施例的具有多工控制系统的运输装置的方块示意图。

图2为图1的动力轮放大的方块示意图。

图3为图1的感测模块的方块示意图。

图4为图1的控制流程图。

图5为图1的检测流程图。

图6为第二实施例的具有多工控制系统的运输装置的方块示意图。

图7A至图7C为图6的检测流程图。

【元件符号说明】

10             多工控制系统

20             运输装置

21             本体

22             第一动力轮

23             第二动力轮

24             第三动力轮

25             驱动马达

26             行车状况

100            感测模块

110            转向角传感器

120            加速踏板传感器

130            刹车踏板传感器

140            车速传感器

200            第一控制器

210            第一处理模块

220            第一驱动模块

300            第二控制器

310            第二处理模块

320            第二驱动模块

400            第三控制器

410            第三处理模块

420            第三驱动模块

具体实施方式

请参阅图1至图3。图1为第一实施例的具有多工控制系统的运输装置 的方块示意图，图2为图1的动力轮放大的方块示意图，图3为图1的感测 模块的方块示意图。

本实施例的运输装置20包括一本体21及一多工控制系统10。本体21 包括一第一动力轮22及一第二动力轮23，但不以此为限，在其他实施例可 以有两个以下或两个以上的动力轮。第一动力轮22及第二动力轮23各具有 一驱动马达25，而驱动马达25可以分别整合于各动力轮内以形成轮内马达(如 图2所示)，也可是独立于各动力轮外以形成轮外马达。二驱动马达25分别 用以驱动第一动力轮22及第二动力轮23。各动力轮在本实施例中为电动动 力轮。

本实施例的多工控制系统10配置于本体21并包括一感测模块100、一 第一控制器200及一第二控制器300。感测模块100、第一控制器200及第二 控制器300相互电性连接，其电性连接的方式通过控制器区域网络总线 (Control Area Network Bus，CAN Bus)的方式相互电性连接。

感测模块100用以感测本体21的一行车状况26，再依据行车状况26输 出多个感测信号。其中感测模块包括一转向角传感器110、加速踏板传感器 120、刹车踏板传感器130及车速传感器140。其中，转向角传感器110用以 接收使用者的转向意图并输出包括转向角信息的感测信号。加速踏板传感器 120用以接收使用者的加速意图(或是加速踏板的开度)并输出包括加速信息 的感测信号。刹车踏板传感器130用以接收使用者的刹车意图(刹车踏板的开 度)并输出包括减速信息的感测信号。车速传感器140用以感测本体21的现 有速度，并输出包括车速信息的感测信号且依据感测信号将实际车速显示至 仪表板上。

前述行车状况26指的是运输装置20行驶时所显示的状态。运输装置20 行驶时所显示的状态例如有电力状态、刹车状态、主副系统状态、错误回报 状态与诊断及车辆保护状态(过电流保护、电池低电压保护、驱动器过热保护 及马达过热保护)、加速(或称加速信号、加速意图、加速踏板开度)、刹车(减 速意图)及转向(或称转向角信号、转向意图)。

第一控制器200与第二控制器300分别电性连接感测模块100，并且第 一控制器200电性连接第一动力轮22，以及第二控制器300电性连接第二动 力轮23。其中，第一控制器200包括一第一处理模块210及一第一驱动模块 220，而第二控制器300包括一第二处理模块310及一第二驱动模块320。第 一处理模块210依据这些感测信号获得一第一动力输出值及一第二动力输出 值，并命令第一驱动模块220依据第一动力输出值驱动第一动力轮22，以及 输出第二动力输出值至第二处理模块310。而第二处理模块310依据第二动 力输出值命令第二驱动模块320驱动第二动力轮23。其中，第一动力输出值 可大于、等于或小于第二动力输出值。

其中，处理器依据感测信号获得动力输出值的方式可以是查表获得，也 可以是经由运算获得，并不以此为限。

另外，本实施例的第一控制器200与第二控制器300各具有一辨识码， 以令第一控制器200与第二控制器300进入优先权程序时能够判别出第一控 制器200为主控模式或辅控模式，以及第二控制器300为主控模式或辅控模 式。其中，主控模式的控制器负责依据这些感测信号获得动力输出值，并将 动力输出值输出至各辅控模式的控制器。

接下来继续介绍具有多工控制系统10的运输装置20的控制方法，请参 阅图4，图4为图1的控制流程图。而本实施例的控制器与动力轮的数目各 为两个。

首先，在步骤S001中，启动一运输装置20，运输装置20包括一第一动 力轮22、一第二动力轮23、一感测模块100、一第一控制器200及一第二控 制器300。

接着，在步骤S002中，经由感测模块100感测本体21的行车状况，并 据以输出多个感测信号。

接着，在步骤S003中，经由第一控制器200依据这些感测信号获得一第 一动力输出值及一第二动力输出值。

接着，在步骤S004中，经由第一控制器200依据第一动力输出值驱动第 一动力轮22。

接着，在步骤S005中，经由第二控制器依据第二动力输出值驱动第二动 力轮。

其中，在步骤S001后，还包括一检测程序，请参阅图5，图5为图1的 检测流程图。

首先，在步骤S110中，判断第一控制器200及第一动力轮22是否故障。 如果是，则依据步骤S111，进入失效模式。再回到步骤S110。其中，第一控 制器200进入失效模式意指第一控制器200无法再驱动第一动力轮22。

如果否，代表第一控制器200及第一动力轮22皆能正常运作，则进入步 骤S120，判断运输装置20的其余元件是否故障。其中运输装置20的其余元 件包括感测模块100、电性连接的电路、第二控制器300、第二动力轮23。 如果是，则依据步骤S121，进入备用模式(Limp Home Mode)，再回到步骤 S110。其中，第一控制器200进入备用模式意指第一控制器200仅会以低于 第一动力输出值的预设动力输出值驱动第一动力轮22，预设动力输出值可以 是能够驱动运输装置20的最低动力，用以让运输装置20在功能不完全的情 况下仍然可以继续行驶。

举例来说，当第一控制器200可正常运作，而第二控制器300无法正常 运作，则因为第二动力轮23无法被驱动而无法提供足够动力，故运输装置 20无法轻易完成转向、加速及刹车等操作。因此，第一控制器200依据预设 动力输出值让第一动力轮22能够继续转动，让运输装置20以单轮提供动力 慢速前进，以缓慢行驶至修车厂或安全区域进行检修。

如果否，代表运输装置20全部元件皆能正常运作，则进入步骤S130， 执行一优先权检测程序，其中优先权检测程序如步骤S140，判断第一控制器 200是否为最高优先权。如果是，则第一控制器200为主控模式，负责依据 这些感测信号获得动力输出值，并将动力输出值输出至处于辅控模式的第二 控制器300。

其中，判断是否为最高优先权的方式系相互比较各控制器的辨识码，可 以取具有最大辨识码的控制器作为主控模式，也可以取具有最小辨识码的控 制器作为主控模式。

以取具有最小辨识码的控制器作为主控模式为例，如果第一控制器200 的辨识码小于第二控制器300的辨识码，则第一控制器200会进入步骤S150， 第一控制器200为主控模式。

同理，第二控制器300如同第一控制器200执行同样检测程序，如步骤 S210至步骤S250，以决定第二控制器300的控制模式。

在其他实施例中，运输装置10的动力轮的数量可以是两个以上，接下来 将以第二实施例来描述，请参阅图6，图6为第二实施例的具有多工控制系 统的运输装置的方块示意图。本实施例的运输装置10以三个动力轮为例，而 若运输装置10的动力轮的数量是三个以上，其运作原理如同本实施例。

本实施例的运输装置20包括一本体21及一多工控制系统10。本体21 包括一第一动力轮22及一第二动力轮23及一第三动力轮24，但不以此为限， 在其他实施例可以有两个以下或两个以上的动力轮。第一动力轮22、第二动 力轮23及第三动力轮24各具有一驱动马达25。而三驱动马达25分别用以 驱动第一动力轮22、第二动力轮23及第三动力轮24。各动力轮在本实施例 中为电动动力轮。

本实施例的多工控制系统10配置于本体21并包括一感测模块100、一 第一控制器200、一第二控制器300及一第三控制器400。感测模块100、第 一控制器200、一第二控制器300及一第三控制器400相互电性连接，其电 性连接的方式通过控制器区域网络总线(Control Area Network Bus，CAN Bus) 的方式相互电性连接。其中感测模块100与第一实施例相似，故不再赘述。

第一控制器200、一第二控制器300及一第三控制器400分别电性连接 感测模块100，并且第一处理模块210依据这些感测信号获得一第一动力输 出值、一第二动力输出值及一第三动力输出值，并命令第一驱动模块220依 据第一动力输出值驱动第一动力轮22，以及分别输出第二动力输出值及第三 动力输出值至第二处理模块310及第三处理模块410。而第二处理模块310 依据第二动力输出值命令第二驱动模块320驱动第二动力轮23，以及第三处 理模块410依据第三动力输出值命令第三驱动模块420驱动第三动力轮24。 其中，处理器依据感测信号获得动力输出值的方式可以是查表获得，也可以 是经由运算获得，并不以此为限。

接下来继续介绍具有多工控制系统10的运输装置20的控制方法中的检 测程序，由于控制方法与第一实施例相似，故不再赘述。请参阅图7A至图 7C，图7A至图7C为图6的检测流程图。而本实施例以控制器与动力轮的数 目各是三个为例。

首先，在步骤S310中，判断第一控制器200及第一动力轮22是否故障。 如果是，则依据步骤S311，进入失效模式。再回到步骤S310。其中，第一控 制器200进入失效模式意指第一控制器200无法再驱动第一动力轮22。

如果否，代表第一控制器200及第一动力轮22皆能正常运作，则进入步 骤S320，判断运输装置20的其余元件是否故障。其中运输装置20的其余元 件包括感测模块100、电性连接的电路、第二控制器300、第三控制器400、 第二动力轮23及第三动力轮24。如果是，则依据步骤S321判断第一控制器 是否进入动力评估模式，以评估运输装置是否需要重新分配动力。此步骤与 第一实施例相异之处为若第二控制器300及第二动力轮23与第三控制器400 及第三动力轮24仅有任何一组或一个损坏则代表运输装置20仍有两个控制 器可正常运作(假设第二控制器300损坏，则第一控制200与第三控制器400 可正常运作)，故第一控制器100依据步骤S330，执行一优先权检测程序，其 中优先权检测程序如步骤S340，判断第一控制器200是否为最高优先权。如 果是，则第一控制器200为主控模式，负责依据这些感测信号获得动力输出 值，并将动力输出值输出至处于辅控模式的第二控制器300。

另外，如果第二控制器300及第二动力轮23与第三控制器400及第三动 力轮24两组各有任一元件或全部元件不能正常运作，则依据步骤S322，进 入备用模式(Limp Home Mode)，再回到步骤S310。其中，第一控制器200进 入备用模式意指第一控制器200仅会以低于第一动力输出值的预设动力输出 值驱动第一动力轮22，预设动力输出值可以是能够驱动运输装置20的最低 动力，用以让运输装置20在功能不完全的情况下仍然可以继续行驶。

举例来说，当第一控制器200可正常运作，而第二控制器300及第三控 制器400无法正常运作，则因为第二动力轮23及第三动力轮24无法被驱动 而无法提供足够动力，故运输装置20无法轻易完成转向、加速及减速等操作。 因此，第一控制器200依据预设动力输出值让第一动力轮22能够继续转动， 让运输装置20以单轮提供动力慢速前进，以缓慢行驶至修车厂或安全区域作 检修。

再举例来说，当转向角传感器110不能正常运作，而运输装置20的其余 元件皆能正常运作时，因运输装置20无法感测到让运输装置可正常行驶的所 有信息，故第一控制器200同样会依据预设动力输出值让第一动力轮22能够 继续转动，让运输装置20以单轮提供动力慢速前进，以缓慢行驶至修车厂或 安全区域作检修。

如果否，代表运输装置20全部元件皆能正常运作，则进入步骤S330， 执行一优先权检测程序，其中优先权检测程序如步骤S340，判断第一控制器 200是否为最高优先权。如果是，则进入步骤S350，判断第一控制器200为 主控模式，负责依据这些感测信号获得动力输出值，并将动力输出值输出至 处于辅控模式的第二控制器300。

同理，第二控制器300如同第一控制器200执行同样检测程序，如步骤 S410至步骤S450，以决定第二控制器300的控制模式。第三控制器400，如 步骤S510至步骤S550，以决定第三控制器400的控制模式。

上述实施例的具有多工控制系统的运输装置，利用将多工控制系统设有 至少两个控制器，且这些控制器系皆与感测模块电性连接，以及以并联的关 系相互电性连接。因此，如果有其中一控制器不能正常运作时，其余控制器 会依据感测信号决定是否重新分配动力或依据预设动力输出值以备用模式行 驶。因此，当运输装置有元件损坏时，运输装置仍然能够缓慢行驶至修车厂 或安全区域进行检修。

另外，与已知相比，上述实施例将控制器模块化，即将处理器与驱动器 整合在一起，让运输装置具有多个控制器，接着，再将各控制器与各动力轮 之间以一对一的方式相互电性连接，使各控制器只需负责控制对应动力轮的 动力输出。以解决已知的运输装置在总线、传感器、控制模块，或马达元件 等失效时即无法行驶的缺点。因本发明的多工控制系统采用共通硬件架构， 且具备多轮驱动的扩充性，因此可设置于不同轮数的运输装置。