本發(fā)明涉及電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(MDPS)的故障安全性的控制系統(tǒng)和控制方法，并且更具體地涉及這樣的MDPS的故障安全性的控制系統(tǒng)和控制方法，即，通過控制系統(tǒng)和控制方法，可以準確地檢測到諸如自轉(zhuǎn)向或無轉(zhuǎn)向情況的故障類型，使得可以確保MDPS的故障安全性。

背景技術(shù)：

電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(MDPS)安裝在最近發(fā)布的車輛上，并根據(jù)車輛的行駛速度改變方向盤的轉(zhuǎn)向力。

MDPS是車輛速度自適應(yīng)助力轉(zhuǎn)向裝置，并且用于在MDPS的ECU根據(jù)車輛的車輛速度控制電動機的轉(zhuǎn)向角度和運動時，根據(jù)車輛的行駛速度為駕駛員提供舒適的轉(zhuǎn)向感覺。

隨著車輛的部件的電子化，人們越來越關(guān)注車輛的故障安全性，并且因此，即使在MDPS領(lǐng)域，對于滿足國際標準ISO 26262的研究與開發(fā)也在繼續(xù)。

為了滿足國際標準并改善MDPS系統(tǒng)的故障安全性，已經(jīng)使用MDPS故障安全性措施。

現(xiàn)有的MDPS故障安全性方法是通過故障安全性邏輯實現(xiàn)的，該故障安全性邏輯注重于其中預期存在MDPS故障的擊穿上，諸如與主要輸入至MDPS、ECU內(nèi)部電路和電動機的傳感器信號有關(guān)的故障，并且MDPS的電動機的電流被立即中斷使得MDPS操作停止而不考慮包括MDPS的車輛的總體狀態(tài)。

然而，因為監(jiān)控添加MDPS的新功能時所增加的功能的故障安全性方法通過適合于汽車安全完整性等級(ASIL)的方法被開發(fā)，并且每當添加MDPS的功能時，添加故障安全性邏輯，所以MDPS故障安全性系統(tǒng)變得很復雜。

因為每當添加MDPS的功能時請求用于實現(xiàn)故障安全性邏輯的各種傳感器，所以制造成本增加。

因此，為了準確地檢測MDPS的故障(例如，自轉(zhuǎn)向或無轉(zhuǎn)向)，需要考慮到車輛的總體狀態(tài)來檢測故障而且無需添加單獨的傳感器。

供參考，MDPS的自轉(zhuǎn)向指的是以下現(xiàn)象[ASIL：D(非常危險)]，其中由于在輸入不是由駕駛員完成的情況下(直線運動、環(huán)形轉(zhuǎn)向行駛等)，MDPS的故障導致在用于MDPS的電動機中產(chǎn)生高扭矩，因此車輛無意地偏離當前行進路線。

MDPS的無轉(zhuǎn)向指的是以下現(xiàn)象[ASIL：C(危險)]，其中由于MDPS發(fā)生故障，盡管駕駛員輸入轉(zhuǎn)向，但MDPS的電動機扭矩反向作用并同時與駕駛員的扭矩具有相同的幅度，由此不能進行轉(zhuǎn)向。

在該背景技術(shù)部分所公開的信息僅用于加深對本發(fā)明的總體背景的理解，并且不應(yīng)被視為承認或以任何形式意指該信息形成已為本領(lǐng)域技術(shù)人員所知的現(xiàn)有技術(shù)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明致力于解決以上提及的和/或其他問題，并且本發(fā)明的目的在于提供MDPS的故障安全性的控制系統(tǒng)和控制方法，通過該控制系統(tǒng)和控制方法可以首先確定MDPS故障并且其次，隨后可以在沒有單獨添加傳感器并考慮車輛的總體狀態(tài)的情況下確定MDPS故障的類型(例如，自轉(zhuǎn)向和無轉(zhuǎn)向情況)，從而可以確保MDPS的故障安全性。

在一個方面中，本發(fā)明提供一種電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(MDPS)的故障安全性的控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)包括：直線運動/轉(zhuǎn)彎確定模塊，用于基于方向盤的轉(zhuǎn)向角度、方向盤的轉(zhuǎn)向扭矩和車輛的車輛速度確定車輛是直線運動還是轉(zhuǎn)彎；故障確定模塊，用于在直線運動/轉(zhuǎn)彎確定模塊確定車輛直線運動時，基于駕駛員的轉(zhuǎn)向扭矩和MDPS的電動機扭矩確定是否出現(xiàn)MDPS故障；故障類型確定模塊，用于在故障確定模塊確定出現(xiàn)MDPS故障時，使用橫擺角速度變化率確定MDPS故障的類型；以及橫擺角速度變化率檢測模塊，將橫擺角速度變化率輸入至故障類型確定模塊。

本發(fā)明的控制系統(tǒng)進一步包括電動機安全性狀態(tài)轉(zhuǎn)換控制單元，用于根據(jù)故障確定模塊和故障類型確定模塊的確定結(jié)果關(guān)閉MDPS電動機。

當車輛速度是預定值以上時，直線運動/轉(zhuǎn)彎確定模塊基于已經(jīng)輸入的轉(zhuǎn)向扭矩和轉(zhuǎn)向角度的絕對量確定車輛是直線運動還是轉(zhuǎn)彎。

故障確定模塊在車輛直線運動時將轉(zhuǎn)向扭矩與電動機扭矩相乘以獲得計算值，對一段時間的計算值進行積分以獲得積分值，并且在積分值是第一閾值以上并且同時MDPS的電動機扭矩不成比例地增加至第二閾值以上時確定出現(xiàn)MDPS故障。

故障確定模塊在橫擺角速度變化率是第三閾值以上時確定自轉(zhuǎn)向狀態(tài)，并且在橫擺角速度變化率小于第三閾值時確定無轉(zhuǎn)向狀態(tài)。

橫擺角速度變化率檢測模塊使用車輛速度和轉(zhuǎn)向角度估計橫擺角速度變化率。

在另一方面中，本發(fā)明提供一種電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的故障安全性的控制方法，該控制方法包括：基于方向盤的轉(zhuǎn)向角度、方向盤的轉(zhuǎn)向扭矩和車輛的車輛速度確定車輛是直線運動還是轉(zhuǎn)彎；如果直線運動/轉(zhuǎn)彎確定模塊確定車輛直線運動，則使用駕駛員的轉(zhuǎn)向扭矩和MDPS的電動機扭矩確定是否出現(xiàn)MDPS故障；并且如果確定出現(xiàn)MDPS故障，則通過檢測橫擺角速度變化率確定MDPS故障的類型。

控制方法進一步包括使用電動機安全性狀態(tài)轉(zhuǎn)換控制單元根據(jù)故障確定和故障類型確定的確定結(jié)果關(guān)閉MDPS電動機。

當車輛速度是預定值以上時，基于轉(zhuǎn)向扭矩和轉(zhuǎn)向角度的絕對量確定車輛是直線運動還是轉(zhuǎn)彎。

故障確定包括：在車輛直線運動時將轉(zhuǎn)向扭矩與電動機扭矩相乘以獲得計算值；對一段時間的計算值進行積分以獲得積分值；并且當積分值是第一閾值以上并且同時MDPS的電動機扭矩不成比例地增加至第二閾值以上時，確定出現(xiàn)MDPS故障。

在故障類型確定中，在橫擺角速度變化率是第三閾值以上時確定自轉(zhuǎn)向狀態(tài)，并且在橫擺角速度變化率小于第三閾值時確定無轉(zhuǎn)向狀態(tài)。

使用基于車輛速度和轉(zhuǎn)向角度信號計算橫擺角速度變化率，其中V_X表示車輛速度，L表示軸距，K_us表示轉(zhuǎn)向不足常數(shù)(under steer constant)，g表示重力加速度，并且δ_f表示轉(zhuǎn)向角度。

本發(fā)明的其它方面和優(yōu)選實施方式將在下文中進行討論。

應(yīng)當理解，本文中所使用的術(shù)語“車輛(vehicle)”或“車輛的(vehicular)”或其他類似術(shù)語包括廣義的機動車輛，諸如包括運動型多用途車輛(SUV)、公共汽車、卡車、各種商用車輛的載客車輛；包括各種小船、海船的船只；航天器等；并且包括混合動力交通工具(hybrid vehicle)、電動交通工具、插入式混合動力電動交通工具(plug-in hybrid electric vehicle)、氫動力交通工具和其他可替代燃料交通工具(例如，源自除了石油之外的資源的燃料)。如本文中提及的，混合動力車輛是具有兩個或多個動力源的車輛，例如，汽油動力和電動車輛。

本發(fā)明的方法和裝置具有其他的特征和優(yōu)點，這些其他的特征和優(yōu)點將通過結(jié)合在本文中的附圖和下文的具體實施方式部分而變得顯而易見或者將在附圖和具體實施方式部分中進行更詳細地闡述，并且這些附圖和具體實施方式部分一起用于解釋本發(fā)明的一些原理。

附圖說明

現(xiàn)在將參考由附圖所示出的本發(fā)明的示例性實施方式詳細描述本發(fā)明的上述及其他特征，在本文中給出的附圖僅僅通過示意方式給出，因此不限制本發(fā)明，并且其中：

圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的MDPS的故障安全性的示例性控制系統(tǒng)的示意圖；

圖2、圖3和圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的MDPS的故障安全性的示例性控制方法的流程圖；

圖5是示出根據(jù)MDPS的故障的自轉(zhuǎn)向情況和無轉(zhuǎn)向情況的示意圖；以及

圖6是示出根據(jù)本發(fā)明的用于MDPS的故障安全性的控制方法中的MDPS故障確定時間點的曲線圖。

應(yīng)理解的是，附圖不一定按比例繪出，而是呈現(xiàn)本文中所公開的本發(fā)明的各個優(yōu)選特征的略微簡化的表示。本文所公開的包括諸如特定的尺寸、方向、位置以及形狀的本發(fā)明的各個優(yōu)選特征由具體的預期應(yīng)用和使用環(huán)境來部分確定。

在圖中，貫穿附圖的幾幅圖，參考標號指代本發(fā)明的相同或等同的部分。

具體實施方式

現(xiàn)在將詳細參照本發(fā)明的各個實施方式，本發(fā)明的實例在附圖中示出并且在下文中進行描述。盡管將將結(jié)合示例性實施方式對本發(fā)明進行描述，然而應(yīng)當理解的是，本說明書并不旨在將本發(fā)明局限于那些示例性實施方式。相反地，本發(fā)明不僅涵蓋示例性實施方式而且涵蓋包含在由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的各種可替代物、修改、等同物以及其他實施方式。

圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明的某些實施方式的針對MDPS的故障安全性的控制系統(tǒng)的示意圖。圖2至圖4是示出了根據(jù)本發(fā)明的某些實施方式的針對MDPS的故障安全性的控制方法的流程圖。

首先，當轉(zhuǎn)向角度和轉(zhuǎn)向扭矩以及車輛速度被輸入至直線運動/轉(zhuǎn)彎確定模塊10時，直線運動/轉(zhuǎn)彎確定模塊10確定輸入的車輛速度是否是預定值以上(S101)，并且使用該轉(zhuǎn)向角度和轉(zhuǎn)向扭矩確定車輛是直線移動還是轉(zhuǎn)彎(S102)。

就是說，當來自車輛的車輛速度傳感器的車輛速度信號、來自轉(zhuǎn)向角度檢測傳感器(用于檢測通過駕駛員的操縱方向盤的轉(zhuǎn)向角度)的轉(zhuǎn)向角度信號、以及來自轉(zhuǎn)向扭矩檢測傳感器(檢測用于通過駕駛員的操縱方向盤的轉(zhuǎn)向扭矩)的轉(zhuǎn)向扭矩信號輸入至直線運動/轉(zhuǎn)彎確定模塊10時，直線運動/轉(zhuǎn)彎確定模塊10首先確定車輛速度是否是預定值以上，并且當車輛速度是預定值以上時，基于轉(zhuǎn)向扭矩和轉(zhuǎn)向角度的絕對量來確定車輛是直線運動還是轉(zhuǎn)彎。

例如，當方向盤處于中位狀態(tài)(neutral state)(零轉(zhuǎn)向角度)和轉(zhuǎn)向扭矩是零的狀態(tài)兩者時，車輛的狀態(tài)確定為直線運動，而當轉(zhuǎn)向角度和轉(zhuǎn)向扭矩具有(+)或(-)值時，車輛的狀態(tài)確定為轉(zhuǎn)彎。

然后，當直線運動/轉(zhuǎn)彎確定模塊10將車輛的狀態(tài)確定為直線運動時，在故障確定模塊30中進行使用駕駛員的轉(zhuǎn)向扭矩和MDPS的電動機扭矩首先確定MDPS是否出故障的步驟(S103)。

參照圖3，為了首先確定MDPS的故障，故障確定模塊30將在車輛的直線運動狀態(tài)下來自轉(zhuǎn)向扭矩檢測傳感器的轉(zhuǎn)向扭矩乘以來自電動機扭矩傳感器的電動機扭矩(S103-1)，并且積分計算值(S103-2)，其中，電動機扭矩傳感器用于檢測MDPS電動機的扭矩。

然后，因為轉(zhuǎn)向扭矩和電動機扭矩彼此成比例，所以確定通過將轉(zhuǎn)向扭矩和電動機扭矩相乘并積分獲得的累積積分值是否是閾值以上(S103-3)。

同時，確定電動機扭矩的量值是否立即增加至閾值以上(103-4)。

因此，當通過將轉(zhuǎn)向扭矩與電動機扭矩相乘獲得的累積積分值是閾值以上并且與轉(zhuǎn)向扭矩相比電動機扭矩的量值立即增加至閾值以上而不是成比例增加時，則確定MDPS故障(S103-5)。

同時，如在圖6中示出的，圖6示出隨時間積分通過將轉(zhuǎn)向扭矩與電動機扭矩相乘獲得的值的實例，當累積積分值的范圍是預定值以上時，則可以確定MDPS出故障。

然后，當故障確定模塊30確認MDPS出故障時，故障類型確定模塊40其次使用橫擺角速度變化率確定MDPS故障的類型(S104)。

確定MDPS故障的類型是檢測在MDPS故障狀態(tài)下可能發(fā)生交通事故的情況，并且例如，可以通過檢測自轉(zhuǎn)向情況和無轉(zhuǎn)向情況采取應(yīng)對MDPS故障情況的更穩(wěn)定的后續(xù)措施。

另外，自轉(zhuǎn)向指的是在車輛直線行駛時，在沒有駕駛員輸入的情況下由于MDPS發(fā)生故障而在電動機中產(chǎn)生MDPS的高扭矩從而導致車輛無意地偏離當前行進路線的現(xiàn)象，并且無轉(zhuǎn)向指的是在車輛直線行駛時，由于MDPS發(fā)生故障而使得盡管駕駛員輸入轉(zhuǎn)向但由于MDPS的電動機扭矩反向時，轉(zhuǎn)向本身不可能實現(xiàn)的情況。

因此，如果故障確定模塊30確認MDPS發(fā)生故障，則橫擺角速度變化率檢測模塊20接收車輛速度和轉(zhuǎn)向角度，使用等式1估計橫擺角速度變化率，并且將結(jié)果發(fā)送至故障類型確定模塊40。

等式1：

在等式1中，V_X表示車輛速度，L表示軸距，K_us表示轉(zhuǎn)向不足常數(shù)(under steer constant)，g表示重力加速度(9.81m/s²)，并且δ_f表示轉(zhuǎn)向角度。

隨后，故障類型確定模塊40其次使用來自橫擺角速度變化率檢測模塊20的橫擺角速度變化率確定MDPS故障的類型，并且故障類型確定模塊40在橫擺角速度變化率是閾值以上(即，過高)時確定自轉(zhuǎn)向狀態(tài)(S104-1)，并且在橫擺角速度變化率小于閾值(即，過低)時確定無轉(zhuǎn)向狀態(tài)(S104-2)。

就是說，當橫擺角速度變化率是閾值以上時，可以確定自轉(zhuǎn)向狀態(tài)，因為假定車輛無意地從當前行進路線偏離，并且當橫擺角速度變化率小于閾值，即，過低時，盡管駕駛員輸入轉(zhuǎn)向，但可以確定轉(zhuǎn)向本身是不可能實現(xiàn)的無轉(zhuǎn)向狀態(tài)。

最后，根據(jù)故障確定模塊30和故障類型確定模塊40的確定結(jié)果，電動機安全性狀態(tài)轉(zhuǎn)換控制單元50進行控制以關(guān)閉MDPS電動機。

就是說，當故障確定模塊30確定MDPS出故障并且故障類型確定模塊40確定MDPS故障的類型時，為安全起見，電動機安全性狀態(tài)轉(zhuǎn)換控制單元50進行控制以關(guān)閉MDPS電動機。

以這種方法，因為MDPS故障可以首先確定并且MDPS故障的類型(例如，自轉(zhuǎn)向或無轉(zhuǎn)向情況)可以被其次檢測出是由于MDPS故障而可能出現(xiàn)的問題情況，所以車輛的問題情況(MDPS故障的類型)可以通過車輛狀態(tài)監(jiān)控功能以現(xiàn)象方式檢測出，并且檢測結(jié)果可以用于增加MDPS故障的檢測覆蓋度并且同時有效確保MDPS功能的穩(wěn)定性。

通過上述問題解決方案，本發(fā)明提供以下效果。

第一，可以在考慮到車輛的總體狀態(tài)信息的情況下，首先確定MDPS故障并且隨后MDPS故障的類型(例如，自轉(zhuǎn)向或無轉(zhuǎn)向情況)被檢測出，而無需單獨添加傳感器。

第二，因為可以確定MDPS故障并且可以確定由于MDPS故障導致的自轉(zhuǎn)向和無轉(zhuǎn)向事故情況，所以可以針對MDPS故障采取更穩(wěn)定的后續(xù)措施(例如，關(guān)閉MDPS電動機)并且因此，可以確保MDPS的功能穩(wěn)定性。

出于說明和描述的目的，已經(jīng)呈現(xiàn)了本發(fā)明的具體示例性實施方式的上述描述。本發(fā)明具體示例性實施方式并不旨在窮盡本發(fā)明或者將本發(fā)明局限于公開的精確形式，并且顯而易見的是根據(jù)上述教導可進行多種修改和變形。所選擇并描述的示例性實施方式是為了解釋本發(fā)明的某些原理及其實際應(yīng)用，從而使本領(lǐng)域內(nèi)的其他技術(shù)人員能夠做出并利用本發(fā)明的各個示例性實施方式及其各種替換和修改。本發(fā)明的范圍旨在通過這里所附的權(quán)利要求及它們的等同物來限定。