本發(fā)明涉及車輛電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，特別是涉及一種檢測方向盤轉(zhuǎn)角傳感器故障的系統(tǒng)及其方法。

背景技術(shù)：

目前汽車制造商多會(huì)于汽車方向盤安裝方向盤轉(zhuǎn)角傳感器(steeringanglesensor,sas)，用來量測駕駛者轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤的角度及角速度，該方向盤轉(zhuǎn)角傳感器除了用來獲得駕駛者轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤角度的信息外，進(jìn)一步將信息提供至中央控制單元，以作為車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)及轉(zhuǎn)向作動(dòng)的參考信息。

汽車的方向盤角度傳感器一般安裝在轉(zhuǎn)向柱管的轉(zhuǎn)向軸上，當(dāng)駕駛員轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤帶動(dòng)轉(zhuǎn)向軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，方向盤角度傳感器感測到轉(zhuǎn)向軸轉(zhuǎn)動(dòng)的方向以及轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，作為電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(electricpowersteering,eps)中的中央控制單元(electroniccontrolunit，ecu)的輸入信號之一，ecu根據(jù)輸入的轉(zhuǎn)矩和車速信號通過合理運(yùn)算獲得所需助力的大小和方向，并向電動(dòng)機(jī)發(fā)送控制信號，電動(dòng)機(jī)根據(jù)控制信號輸出相應(yīng)的轉(zhuǎn)矩，并經(jīng)由減速機(jī)構(gòu)和齒輪齒條傳遞到轉(zhuǎn)向橫拉桿，完成助力轉(zhuǎn)向。

eps的中央控制單元(ecu)獲取到這些信息之后，通過計(jì)算后判斷汽車可正常安全行駛和駕駛者操縱汽車轉(zhuǎn)向意圖的轉(zhuǎn)矩差距，然后，由ecu發(fā)出指令，調(diào)整電動(dòng)機(jī)的輔助力，從而修正汽車駕駛?cè)宿D(zhuǎn)向所需施力的輕重程度，提升汽車的行駛安全。

而eps必須設(shè)置方向盤轉(zhuǎn)角傳感器，方向盤轉(zhuǎn)角傳感器用于將方向盤轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)換為一個(gè)可以代表駕駛員期望的行駛方向的信號，eps通過計(jì)算方向盤轉(zhuǎn)角的大小和轉(zhuǎn)角變化速率來識(shí)別駕駛員的操作意圖，但是當(dāng)方向盤轉(zhuǎn)角傳感器突然發(fā)生損壞，esp的中央控制單元將無法確定駕駛員的操作汽車的轉(zhuǎn)向方向，而影響駕駛員操作方向盤的手感。

參閱美國專利號us8849498b2、us20080039996a1、cn100519301c，其主要技術(shù)是比較馬達(dá)旋轉(zhuǎn)方向和方向盤轉(zhuǎn)向角度方向是否一致，若為一致則表示方向盤角度訊號正常，若不一致，則再比較馬達(dá)旋轉(zhuǎn)方向和方向盤扭矩方向是否一致，若為一致則回到最上層再重新步驟流程，若不一致則判定方向盤轉(zhuǎn)向角度訊號失效，并將失效信息分享至其它控制模塊。

前述公開專利技術(shù)，雖然可以做到檢測方向盤轉(zhuǎn)向角度訊號是否正?；蚴?，但檢測的方式不論是比較馬達(dá)旋轉(zhuǎn)方向和方向盤轉(zhuǎn)向角度方向是否一致，或比較馬達(dá)旋轉(zhuǎn)方向和方向 盤扭矩方向是否一致，都是采用方向作為判定方向，然而僅依靠方向作為判定基準(zhǔn)，因變量過多并無法達(dá)到精確判定，容易造成判定失誤，且前述公開技術(shù)僅揭露如何判定方向盤轉(zhuǎn)向角度訊號失效，并無可以替代方向盤轉(zhuǎn)向角度訊號的技術(shù)手段，因此當(dāng)方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)角度訊號突然失效時(shí)會(huì)造成控制系統(tǒng)無法使用角度訊號而喪失其它功能，以及影響駕駛員操作方向盤的操作手感。

以及日本專利jp2014054890，其主要是利用方向盤轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)角、車輛橫擺率、橫向加速度這三種訊號判斷角度傳感器是否異常，若傳感器顯示異常，則在不同車速下，通過方向盤扭矩與角度訊號是否對應(yīng)在所設(shè)定的合理范圍值內(nèi)，并進(jìn)行錯(cuò)誤次數(shù)的計(jì)數(shù)，當(dāng)錯(cuò)誤次數(shù)達(dá)到預(yù)設(shè)的計(jì)數(shù)設(shè)定值，則判定方向盤角度訊號失效。

前述公開專利技術(shù)，同樣是揭露檢測方向盤轉(zhuǎn)向角度訊號是否正常或失效，但缺點(diǎn)是必需增加傳感器(車輛橫擺率、橫向加速度)，除提高成本外，并且在一般的車輛電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，車輛橫擺及橫向加速度等傳感器的信息通常是由外部訊號取得，在車輛行駛過程這兩種訊號實(shí)際上無法取得，導(dǎo)致無法達(dá)到檢測目的，除此之外前述公開技術(shù)同樣僅揭露如何判定方向盤轉(zhuǎn)向角度訊號失效，并無可以替代方向盤轉(zhuǎn)向角度訊號的技術(shù)手段，因此當(dāng)方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)角度訊號突然失效時(shí)會(huì)造成控制系統(tǒng)無法使用角度訊號而喪失其它功能，以及影響駕駛員操作方向盤的操作手感。

因此，如何改善當(dāng)方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)角度訊號失效時(shí)，不會(huì)連帶造成控制系統(tǒng)無法使用方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)角度訊號而喪失其它功能，以及影響駕駛員操作方向盤的操作手感即為本發(fā)明首要研發(fā)課題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種檢測方向盤轉(zhuǎn)角傳感器故障的系統(tǒng)及其方法，其主要目的是當(dāng)方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)角度訊號失效時(shí)，通過方向盤角度估測值作為替代訊號送至中央控制單元，避免因突然喪失該方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)角度訊號而影響方向盤的操作手感。

本發(fā)明提供一種檢測方向盤轉(zhuǎn)角傳感器故障之系統(tǒng)及其方法，其次要目的是讀取方向盤轉(zhuǎn)角傳感器的方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)角度訊號的初始值，并利用馬達(dá)旋轉(zhuǎn)位置解角器算出方向盤角度估測值。

為達(dá)前述目的，本發(fā)明提供的檢測方向盤轉(zhuǎn)角傳感器故障的系統(tǒng)及其方法，主要包括：方向盤轉(zhuǎn)角傳感器、馬達(dá)旋轉(zhuǎn)位置解角器及中央控制單元，通過該中央控制單元讀取該方向盤轉(zhuǎn)角傳感器的方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)角度訊號的初始值，并利用該馬達(dá)旋轉(zhuǎn)位置解角器算出方向盤角 度估測值，比較方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)角度訊號的實(shí)際值與該方向盤角度估測值兩者間的誤差值是否小于容許誤差值，如大于該容許誤差值則利用該方向盤角度估測值替代已失效的方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)角度訊號作為該中央控制單元進(jìn)行后續(xù)控制使用，以維持駕駛者的操作手感。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的車輛電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明的檢測方向盤轉(zhuǎn)角傳感器故障的系統(tǒng)方塊圖。

圖3為本發(fā)明的檢測方向盤轉(zhuǎn)角傳感器故障的方法流程圖。

圖4為本發(fā)明的一種馬達(dá)旋轉(zhuǎn)位置訊號變化圖。

圖5為本發(fā)明的另一種馬達(dá)旋轉(zhuǎn)位置訊號變化圖。

圖6為本發(fā)明的方向盤角度估測值與方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)角度訊號的實(shí)際值的關(guān)系曲線圖。

附圖中符號標(biāo)記說明：

1為方向盤；2為輪胎；10為方向盤轉(zhuǎn)角傳感器；20為中央控制單元；30為扭矩傳感器；40為車速傳感器；50為馬達(dá)；60為馬達(dá)旋轉(zhuǎn)位置解角器。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

如圖1所示，本發(fā)明公開一種檢測方向盤轉(zhuǎn)角傳感器故障的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：

方向盤轉(zhuǎn)角傳感器10，與車輛的方向盤1連結(jié)，用以取得方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)角度訊號并傳送至中央控制單元20；

扭矩傳感器30，與方向盤轉(zhuǎn)角傳感器10連結(jié)，用以偵側(cè)方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)的輸入軸與軸出軸間的相對位移訊號并傳送至中央控制單元20；

車速傳感器40，用以接受車速訊號并傳送至中央控制單元20；

馬達(dá)50，通過減速機(jī)構(gòu)3、車輛橫拉桿4與輪胎2連接，接受中央控制單元20所輸出的控制電流并提供平滑轉(zhuǎn)向的輔助動(dòng)力給予橫拉桿4帶動(dòng)輪胎2轉(zhuǎn)向；

馬達(dá)旋轉(zhuǎn)位置解角器60，輸出馬達(dá)旋轉(zhuǎn)位置訊號至中央控制單元20用以控制該馬達(dá)50；以及

中央控制單元20，讀取方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)角度訊號的初始值，并利用馬達(dá)旋轉(zhuǎn)位置訊號計(jì)算出 方向盤角度估測值。

于本發(fā)明的實(shí)施例，中央控制單元20檢測方向盤轉(zhuǎn)角傳感器10的方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)角度訊號是否異常，如方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)角度訊號檢測為正常者，中央控制單元20便讀取方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)角度訊號的初始值，以及馬達(dá)旋轉(zhuǎn)位置解角器60的馬達(dá)旋轉(zhuǎn)位置訊號，計(jì)算出方向盤角度估測值；

因此當(dāng)方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)角度訊號失效時(shí)，可通過該方向盤角度估測值作為替代訊號送至中央控制單元20，令中央控制單元20作為輔助補(bǔ)償邏輯的計(jì)算，避免因突然喪失該方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)角度訊號而影響方向盤的操作手感。

其中，方向盤角度估測值是由以下計(jì)算式得知：

上述計(jì)算式各參數(shù)的定義：θ：馬達(dá)旋轉(zhuǎn)位置解角器的訊號；θ_delay：馬達(dá)旋轉(zhuǎn)位置解角器延遲取樣時(shí)間的訊號；θ_init：馬達(dá)旋轉(zhuǎn)位置解角器的初值；θ_add：馬達(dá)旋轉(zhuǎn)位置解角器的變化量；p：位置解角器轉(zhuǎn)一圈(360度)的數(shù)值(ex:count＝3*4095)；sr：線角傳動(dòng)比；l：螺桿導(dǎo)程；gr：皮帶輪減速比；r：總減速比；angle_init：方向盤轉(zhuǎn)角傳感器的初值；angle_est：方向盤角度估測值；

于本發(fā)明第一實(shí)施例，如圖4所示，顯示馬達(dá)旋轉(zhuǎn)位置訊號θ_init變化至θ(遞增的情況，表示方向盤為正轉(zhuǎn))，經(jīng)過兩次溢位i＝2，代入符合i>0的計(jì)算式，計(jì)算馬達(dá)旋轉(zhuǎn)位置解角器的變化量θ_add。

另，于本發(fā)明第二實(shí)施例，如圖5所示，顯示馬達(dá)旋轉(zhuǎn)位置訊號θ_init變化至θ(遞減的情況，表示方向盤為逆轉(zhuǎn))，經(jīng)過兩次溢位i＝-2，代入符合i<0的計(jì)算式，即可計(jì)算馬達(dá)旋轉(zhuǎn) 位置解角器的變化量θ_add。

以及，參閱圖6所示，顯示方向盤角度估測值與方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)角度訊號的實(shí)際值經(jīng)上述計(jì)算式所得到的關(guān)系曲線圖。依據(jù)圖6，顯示出方向盤角度估測值為3112，方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)角度訊號的實(shí)際值為2997，如將其換算成兩者間角度值的差異僅約5度左右(3112-2997＝115，115*180/4095＝5.054)，由此可知方向盤角度估測值與方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)角度訊號的實(shí)際值之間的差異十分微小，因此當(dāng)該方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)角度訊號失效時(shí)，確實(shí)可通過該方向盤角度估測值作為替代訊號送至該中央控制單元20，令該中央控制單元20以作為輔助補(bǔ)償邏輯的計(jì)算，避免因突然喪失該方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)角度訊號而影響方向盤的操作手感。

再如圖2、3所示，本發(fā)明的一種檢測方向盤轉(zhuǎn)角傳感器故障的方法，其步驟為：

s1、檢測方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)角度訊號是否異常，如檢測結(jié)果異常直接進(jìn)入s7步驟，反之如檢測結(jié)果正常則進(jìn)入s2步驟；

s2、讀取該方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)角度訊號的初始值，并利用馬達(dá)旋轉(zhuǎn)位置訊號計(jì)算出方向盤角度估測值；

s3、比較方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)角度訊號的實(shí)際值與該方向盤角度估測值兩者間的誤差值是否小于容許誤差值(于本發(fā)明實(shí)施例，該容許誤差值為預(yù)設(shè)以±10度內(nèi)為最佳值)，如小于該容許誤差值則進(jìn)入s6步驟，如大于該容許誤差值，則進(jìn)入s4步驟；

s4、角度失效模式，進(jìn)入角度失效模式表示所述方向盤轉(zhuǎn)角傳感器的方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)角度訊號失效，進(jìn)入s5步驟；以及

s5、利用該方向盤角度估測值作為該方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)角度訊號的替代訊號，避免在駕駛過程因該方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)角度訊號失去訊號而影響方向盤的操作手感；

s6、一般模式，進(jìn)入一般模式是表示判斷出該方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)角度訊號的實(shí)際值與該方向盤角度估測值兩者間的誤差值小于該容許誤差值，繼續(xù)使用該方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)角度訊號的實(shí)際值；

s7、方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)角度訊號異常，是表示該方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)角度訊號在起始偵測時(shí)即出現(xiàn)異常，因此當(dāng)進(jìn)入此步驟時(shí)，車輛無法啟動(dòng)，避免在駕駛過程因該方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)角度訊號異常影響行駛安全。

換言之，本發(fā)明最主要的技術(shù)手段是通過方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)角度訊號的初始值，并利用馬達(dá)旋轉(zhuǎn)位置訊號計(jì)算出方向盤角度估測值，并比較方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)角度訊號的實(shí)際值與方向盤角度估測值兩者間的誤差值是否小于預(yù)設(shè)的容許誤差值(±10度內(nèi))，如小于則表示方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)角度訊號正常，反之若大于±10度，則否則表示方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)角度為訊號失效，下一步將方向盤角度估測值替代已失效的方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)角度訊號，以前述實(shí)施例中方向盤角度估測值angle_est不 論在遞增(方向盤正轉(zhuǎn))或是遞減(方向盤逆轉(zhuǎn))，并參考表三計(jì)算出方向盤角度估測值與方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)角度訊號的實(shí)際值之間的差異十分微小，因此利用該方向盤角度估測值為該方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)角度訊號的替代訊號給予中央控制單元20確實(shí)可以作為輔助補(bǔ)償邏輯的計(jì)算，避免因突然喪失該方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)角度訊號而影響方向盤的操作手感。

由此，本發(fā)明相較公知技術(shù)具有下列優(yōu)點(diǎn)：

一、本發(fā)明使用來監(jiān)控方向盤轉(zhuǎn)角原有的馬達(dá)旋轉(zhuǎn)位置解角器，屬于在一般的車輛電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中為控制馬達(dá)就必須使用的傳感器，并無額外增加傳感器成本的問題。

二、所計(jì)算出的方向盤角度估測值與方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)角度訊號的實(shí)際值差異十分微小，顯示本發(fā)明的方向盤角度估測值確實(shí)有一定精確度，因此當(dāng)方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)角度訊號因此當(dāng)號失效時(shí)，可以用來替代方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)角度訊使用，避免部分功能喪失的可能，且盡可能維持駕駛者的手感。

綜上所述，上述各實(shí)施例及附圖僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，皆應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。