電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)及處理電子控制單元的故障安全的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)以及一種處理電子控制單元的故障安全(fail-safe)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著汽車技術(shù)的快速進步，對于各種以駕駛員的便利為目的的裝置進行了技術(shù)開發(fā)。
[0003]在此其中，一電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在駕駛員操作車輛方向盤時通過驅(qū)動一電動機(electric motor)以提供一轉(zhuǎn)向助力，從而減少駕駛員的轉(zhuǎn)向負擔。
[0004]為了控制電動機，電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的電子控制單元(electronic controlunit,簡稱E⑶)應該會接收到來自一扭矩傳感器的一轉(zhuǎn)向扭矩信號(steering torquesignal)，亦即通過測量用戶所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)向扭矩而產(chǎn)生的一信號，以操作方向盤。
[0005]所述扭矩傳感器是指一種用于將根據(jù)駕駛員的轉(zhuǎn)向意圖所產(chǎn)生的方向盤轉(zhuǎn)向扭矩轉(zhuǎn)換為電信號的裝置。所述扭矩傳感器安裝在所述電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)內(nèi)，以便于測量所述方向盤的扭矩。
[0006]在現(xiàn)有電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，一種用于防止扭矩傳感器發(fā)生故障的故障安全方法是當所述扭矩傳感器發(fā)生故障時，停止所述電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的運行，接著，例如將所述電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)切換至一手動模式。
[0007]然而，當所述扭矩傳感器發(fā)生故障而使得所述電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)切換至手動模式時，轉(zhuǎn)向助力瞬間消失，其會導致駕駛員的轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性劣化。
[0008]尤其特別地，在低速行駛的情況下會存有一問題:當轉(zhuǎn)向助力消失時，將會成為駕駛員負擔的轉(zhuǎn)向力急劇地增加。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]在這樣的背景下，本發(fā)明的一目的在于提供一電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)及方法，其中，當扭矩傳感器發(fā)生故障時，通過使用轉(zhuǎn)向角度信息和電機旋轉(zhuǎn)角度信息以估計所述電動機的目標角速度，并且通過一電機驅(qū)動電流以產(chǎn)生一轉(zhuǎn)向助力，從而使得一當前電機角速度收斂于(converge to)所估計的目標角速度。
[0010]為了達到上述目的，本發(fā)明的一方面在于提供一種電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括:一扭矩傳感器，所述扭矩傳感器用于檢測一方向盤的的一轉(zhuǎn)向扭矩值；一轉(zhuǎn)向角度傳感器，所述轉(zhuǎn)向角度傳感器用于檢測所述方向盤的一轉(zhuǎn)向角度值；一電機位置傳感器，所述電機位置傳感器用于檢測一電機旋轉(zhuǎn)角度值，所述電機旋轉(zhuǎn)角度值為一電動機的傳動軸(driving shaft)的旋轉(zhuǎn)角度；以及一電子控制單元，一電子控制單元，在所述扭矩傳感器正常時，所述電子控制單元被配置為通過使用所述轉(zhuǎn)向扭矩值以產(chǎn)生一第一轉(zhuǎn)向輔助電流，用于控制所述電動機的驅(qū)動力；在所述扭矩傳感器發(fā)生故障時，所述電子控制單元被配置為通過使用所述轉(zhuǎn)向角度值及所述電機旋轉(zhuǎn)角度值以估計所述電動機的一目標電機角速度，并且產(chǎn)生一第二轉(zhuǎn)向輔助電流，以便使得所述電動機的當前電機角速度收斂于所述目標電機角速度。
[0011 ] 本發(fā)明的另一方面在于提供一種處理電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)內(nèi)電子控制單元的故障安全的方法。所述方法包括:一基本控制執(zhí)行步驟，通過使用一扭矩傳感器所檢測到的轉(zhuǎn)向扭矩值以產(chǎn)生一第一轉(zhuǎn)向輔助電流；一傳感器故障檢測步驟，在執(zhí)行所述基本控制步驟的同時檢測所述扭矩傳感器是否發(fā)生故障；一目標電機角速度估計步驟，通過使用一方向盤的轉(zhuǎn)向角度值和一電動機的電機旋轉(zhuǎn)角度值以估計所述電動機的一目標電機角速度；以及一故障安全控制步驟，計算所述電動機的一當前電機角速度并產(chǎn)生一第二轉(zhuǎn)向輔助電流以至使得所述當前電機角速度收斂于所述目標電機角速度。
[0012]如上所述，根據(jù)本發(fā)明的實施例，當所述扭矩傳感器發(fā)生故障時，所述電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)并不像現(xiàn)有一樣切換至手動模式，而是通過控制所述電動機的電機角速度以提供轉(zhuǎn)向助力。因此，當所述扭矩傳感器發(fā)生故障時，本發(fā)明能夠防止轉(zhuǎn)向助力瞬間消失。
[0013]另外，在本發(fā)明中，當所述扭矩傳感器發(fā)生故障時，例如通過使用一電機角速度以控制所述電動機的電機角速度而處理故障安全，其中所述電機角速度為電機旋轉(zhuǎn)角度的差值(differential value)。因此，所述電機旋轉(zhuǎn)角度可以被控制，這樣，目標旋轉(zhuǎn)角度不會發(fā)生過沖(overshoot)，其可以防止因電機旋轉(zhuǎn)角度的過沖所引起的自動轉(zhuǎn)向的發(fā)生。
【附圖說明】
[0014]結(jié)合參考以下的附圖和詳細說明將更好地理解本發(fā)明的上述和其他的目的、特性和優(yōu)勢，其中:
圖1是繪示了根據(jù)本發(fā)明一實施例的一電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的配置的框圖；
圖2是繪示了根據(jù)本發(fā)明所述實施例的包含在所述電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)內(nèi)的一電子控制單元的配置的框圖；
圖3是描述了當根據(jù)本發(fā)明所述實施例中的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)內(nèi)的扭矩傳感器發(fā)生故障時，通過所述電子控制單元所執(zhí)行的一故障安全控制的效果示意圖；以及
圖4是繪示了當根據(jù)本發(fā)明所述實施例中的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)內(nèi)的扭矩傳感器發(fā)生故障時，通過電子控制單元所執(zhí)行的一故障安全處理過程的流程示意圖。
【具體實施方式】
[0015]以下，本發(fā)明的實施例將參照附圖來具體描述。在描述本發(fā)明的組件時，可以使用術(shù)語，例如第一、第二、A、B、(a)、(b)等類似詞。這些術(shù)語僅是為了將一結(jié)構(gòu)組件與其他結(jié)構(gòu)組件區(qū)別出來，并且一相應結(jié)構(gòu)組件的屬性、次序、順序等不應受限于該術(shù)語。應當指出，當在說明書中描述一個組件與另一個組件“連接” “耦接” “接合”時，只是說明第一個組件直接地與第二個組件“連接” “耦接” “接合”，第三個組件可能與第一個組件或第二組件“連接” “耦接” “接合”。
[0016]圖1是繪示了根據(jù)本發(fā)明一實施例的一電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的配置的框圖。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的一實施例，一電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)100包括:一扭矩傳感器110、一轉(zhuǎn)向角度傳感器120、一電機位置傳感器130、一電子控制單兀140以及一電動機150。
[0018]所述扭矩傳感器110檢測一方向盤的一轉(zhuǎn)向扭矩值。換句話說，根據(jù)方向盤的旋轉(zhuǎn)而使一轉(zhuǎn)向柱(圖中未不)的輸入軸和輸出軸發(fā)生相對旋轉(zhuǎn)位移，所述扭矩傳感器110檢測一轉(zhuǎn)向扭矩，并且產(chǎn)生一作為電信號的轉(zhuǎn)向扭矩信號，以及將所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)向扭矩信號傳送至如后文所述的電子控制單元140。
[0019]所述轉(zhuǎn)向角度傳感器120設置在所述轉(zhuǎn)向柱的輸入軸處(圖中未示)，這樣能夠檢測一轉(zhuǎn)向角度值，并且將所檢測到的轉(zhuǎn)向角度值傳送至如后文所述的電子控制單元140，其中所述轉(zhuǎn)向角度值為通過駕駛員操作而旋轉(zhuǎn)方向盤的一旋轉(zhuǎn)角度。
[0020]所述電機位置傳感器130檢測所述電動機150的旋轉(zhuǎn)位置，例如電機旋轉(zhuǎn)角度值，并且將所檢測到電機旋轉(zhuǎn)角度值傳送至如后文所述的電子控制單元140，其中所述電機旋轉(zhuǎn)角度值是指所述電動機150的電機軸的旋轉(zhuǎn)角度。
[0021]所述電子控制單元140從包括所述扭矩傳感器110和所述轉(zhuǎn)向角度傳感器120的多個傳感器接收到用于一轉(zhuǎn)向控制所需要的信息，并且基于所接收到的信息以產(chǎn)生一轉(zhuǎn)向輔助電流，于是控制所述電動機150的驅(qū)動力。
[0022]在本