CN102849107A - 转向角度传感器失效侦测系统 - Google Patents

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Abstract

本发明关于一种转向角度传感器失效侦测系统，更明确的，本发明关于一种能正确侦测一转向角度传感器失效的转向角度传感器失效侦测系统，该转向角度传感器失效是由于一速度减速器的滑动所导致的。

Description

转向角度传感器失效侦测系统
技术领域
本发明涉及一种转向角度传感器失效侦测系统。
背景技术
与现有惯用技术一样，车用转向装置意指一种允许驾驶员可以根据他/她自己的意向改变车辆行驶方向的装置。转向装置协助该驾驶员选择性地改变车辆前轮在转弯时的转动中心，让车辆行驶于驾驶员要求的方向上。
动力转向装置(power steering apparatus)是一种当驾驶员操作车辆转向盘时，使用推进器(booster)协助驾驶员操作车辆转向盘的力量，以使驾驶员能够用较少的力量改变车辆的行进方向。
现有电动助力转向装置(electric power steering apparatus)在车辆高速驾驶时，使车辆转向盘沉重地被操作，但是在车辆低速驾驶时，使车辆转向盘轻微地被操作。转向角度传感器用于确保电动助力转向装置如上述的操作。因此，对于能正确侦测转向角度传感器是否正常操作的转向角度传感器失效侦测系统有越来越高的需求。
发明内容
为了解决现有技术的问题，本发明提供一种转向角度传感器失效侦测系统，其能正确侦测由于一速度减速器的滑动所导致的转向角度传感器失效。
根据本发明一方面是提供一种转向角度传感器失效侦测系统，包括：一转向角度传感器，构成以输出一对应于车辆转向盘的转动角度的转向角度信号；一马达位置传感器，构成以感测一马达转子的位置并输出一位置感测信号；一车轮速度传感器，构成以输出一关于车辆车轮速度的车轮速度信号；以及一电子控制单元，当该转向角度信号的值与该位置感测信号的值的差异大于一第一参考值，构成以比较该位置感测信号的值与一基于该车轮速度信号所计算的转向角度，当该位置感测信号的值与基于该车轮速度信号所计算的该转向角度的差异等于或小于一第二参考值，比较该转向角度信号的值与基于该车轮速度信号所计算的该转向角度，以及当该转向角度信号的值与基于该车轮速度信号所计算的该转向角度的差异大于一第三参考值，输出一转向角度传感器失效信号。
该电子控制单元可以基于相对的前车轮之间或相对的后车轮之间的车轮速度差异来计算一车辆的转弯半径。
在计算该转向角度信号的值与该位置感测信号的值的差异之前，该电子控制单元可以将该马达位置传感器初使化。
可以执行该马达位置传感器的初使化是与该转向角度传感器所输出的该转向角度信号的值有关。
当该位置感测信号的值与基于该车轮速度信号所计算的转向角度的差异大于该第二参考值，该电子控制单元可以降低利用该马达位置传感器的性能。
根据上述本发明，可以通过使用基于该车轮速度信号所计算的转向角度、该转向角度传感器输出的转向角度与该马达位置传感器输出的位置感测信号来正确判断马达位置传感器是否失效。
附图说明
为让本发明的上述内容、目的、特征及优点能更明显易懂，下文特举较佳技术方案，并配合所附图式，作详细说明如下：
图1显示一种根据本发明示范实施例的转向角度传感器失效侦测系统；以及
图2显示本发明示范实施例的转向角度传感器失效侦测系统的操作流程图。
具体实施方式
以下将参照所附图式详细说明本发明的技术内容。下列描述及各图是采用相同的编号标示相同的元件。下列本发明的描述中，现有附加功能及架构的详细描述不多加赘述而并不会使本发明不明确。
此外，用于描述本发明元件的每一较佳实施例，如第一、第二、A、B、(a)、(b)或相似者，并非是用于界定相关元件的本质、状态或顺序，而仅是用于分辨其它的元件。需注意的是，如果本说明书描述一元件是“连接”、“耦合”或“接合”至另一元件，则一第三元件可以“连接”、“耦合”及“接合”于该第一元件及第二元件之间，纵然该第一元件是可以直接连接、装配或接合于第二元件。
以下将参照附图详细描述根据本发明示范实施例的转向角度传感器失效侦测系统。
图1显示一种根据本发明示范实施例的转向角度传感器失效侦测系统(steering angle sensor failure detection system)，如图1所示，根据本发明示范实施例的转向角度传感器失效侦测系统包括一转向角度传感器110、一马达位置传感器120、一车轮速度传感器130以及一电子控制单元140。
转向角度传感器110输出一对应于转向盘102转动角度的转向角度信号，于该示范实施例中，各种形式的转向角度传感器可以作为转向角度传感器110。举例来说，一种光学装置形式的转向角度传感器可以作为转向角度传感器110，当使用这种光学装置形式的转向角度传感器而转向盘102在转动时，转向角度传感器110的狭缝板(slip plate)会转动，且转向角度传感器110输出一电压变化作为转向角度信号，其中所述电压变化是发生在该狭缝板通过或阻挡来自于光学装置的光时。
马达位置传感器120感测马达转子的位置并输出一位置感测信号。举例来说，马达位置传感器120可以包括一种称为分解器(resolver)的变压器，当马达主轴与转子转动且马达线圈连接到分解器的初级侧(primary side)时，马达位置传感器120可以基于依靠分解器的磁耦合系数而出现在分解器的二次侧(secondaryside)的正弦波相位，输出一位置感测信号。
车轮速度传感器130输出与车辆的车轮速度有关的车轮速度信号。在该示范实施例中，各种形式的车轮速度传感器可以作为车轮速度传感器130。举例来说，车轮速度传感器130可以通过计算车辆的车轮在转动时，每一特定长度的时间所产生的车轮脉波(wheel pulses)数量，输出一车轮速度感测。在该实施例中，车轮速度传感器130可以安装在邻近前车轮及/或后车轮每一个相对的车轮的位置。举例来说，为了测量相对的前车轮的车轮速度，车轮速度传感器130可以靠近每一个相对的前车轮。
当电子控制单元140依靠施加在转向盘102的转向力矩与车辆速度而输出一电流控制信号给一马达驱动单元113时，马达驱动单元113供给一对应于该电流控制信号的电流给马达108。马达108输出一对应于该转向力矩与该车辆速度的辅助转向力。辅助转向力经由与马达主轴连接的速度减速器(speed reducer)104被传送到齿轮(pinion)105a。同时，当驾驶员操作转向盘102时，齿轮105a的转动力通过施加在转向轴103的转向力矩被转换成一齿条轴(rack shaft)105b的一轴向直线力(axial rectilinear)，并经由一支撑杆(support rod)106改变车轮107的行进方向。因此，由于来自于马达108的辅助转向力与根据驾驶员操作产生的转向力矩是供给到齿轮105a，所以马达108会协助驾驶员在操作转向盘102时所需的转向力。
当转向角度信号的值与位置感测信号的值的差异大于一第一参考值，电子控制单元140比较位置感测信号的值与基于车轮速度信号所计算的转向角度。当所述位置感测信号与基于车轮速度信号所计算的转向角度的差异等于或小于一第二参考值，电子控制单元140比较转向角度信号的值与基于车轮速度信号所计算的转向角度。当所述转向角度信号的值与基于车轮速度信号所计算的转向角度的差异大于一第三参考角度，电子控制单元140输出一转向角度传感器失效信号。
速度减速器104经由一蜗轮(worm wheel)或一传送带(belt)传送辅助转向力，其中当一过度的辅助转向力从马达108施加到速度减速器104时，速度减速器104设计为滑动的。因此，由于滑动或由于转向角度传感器110的失效可以导致转向角度信号的值与位置感测信号的值的差异大于第一参考值。因此，该实施例的转向角度传感器失效侦测系统可以通过比较位置感测信号的值与基于车轮速度信号所计算的转向角度来确定转向角度传感器110的失效。
在该实施例中，转向角度可以基于车轮速度信号计算，也就是说，相对的前车轮之间或相对的后车轮之间的车轮速度差异是依靠车辆的转弯半径(turning radius)而变化。举例来说，假设车辆以一特定速度A转弯，当转弯半径增加时，相对的车轮之间的车轮速度差异降低。然而，假设车辆以相同速度A转弯，当车辆的转弯半径降低时，相对的车轮之间的车轮速度差异增加。根据该实施例的电子控制单元140可以基于车轮速度差异计算转向角度。
若位置感测信号的值与基于车轮速度信号所计算的转向角度的差异大于第二参考值，电子控制单元140可以判断发生滑动。此外，若位置感测信号的值与基于车轮速度信号所计算的转向角度的差异等于或小于第二参考值，电子控制单元140比较转向角度信号的值与基于车轮速度信号所计算的转向角度，且当转向角度信号的值与基于车轮速度信号所计算的转向角度的差异大于第三参考角度，输出转向角度传感器失效信号。
在这方式中，根据本实施例的转向角度传感器失效侦测系统可以通过使用基于车轮速度信号所计算的转向角度判断滑动的发生或转向角度传感器110的失效。
在计算转向角度信号的值与位置感测信号的值的差异之前，电子控制单元140将马达位置传感器120初使化，执行马达位置传感器120的初使化是基于转向角度传感器110输出的转向角度信号的值，也就是说，与滑动或诸如此类影响马达位置传感器120相比，转向角度传感器110通过直接侦测根据驾驶员操作的转向盘102的转动角度，而能提供一可靠的参考转向角度。电子控制单元140通过调整位置感测信号的值为转向角度信号的值来将马达位置传感器120初使化，接着电子控制单元140根据转向盘102的转动计算转向角度信号的值与位置感测信号的值的差异。
同时，若由于滑动使得位置感测信号的值与基于车轮速度信号所计算的转向角度的差异大于第二参考值，电子控制单元140可以降低利用马达位置传感器120的性能(performance)。举例来说，电子控制单元140可以降低一主动返回功能(active returnfunction)的性能以导引转向盘102移动到一中间位置，以及一软性停止功能(soft stop function)以控制马达或降低在转向盘最大转动角度附近时的马达电流。
接着参照图2描述根据本发明示范实施例的转向角度传感器失效侦测系统的操作。
图2显示本发明示范实施例的转向角度传感器失效侦测系统的操作流程图。
电子控制单元140接收分别来自于转向角度传感器110、马达位置传感器120以及车轮速度传感器130的转向角度信号、位置感测信号以及车轮速度信号(S210)。
电子控制单元140将与转向角度传感器110有关的马达位置传感器120初使化(S220)。
电子控制单元140判断转向角度信号的值与位置感测信号的值是否大于第一参考值(S230)。
当转向角度信号的值与位置感测信号的值大于第一参考值时，电子控制单元140判断位置感测信号的值与基于车轮速度信号所计算的转向角度的差异是否大于第二参考值(S240)。
当位置感测信号的值与基于车轮速度信号所计算的转向角度的差异等于或小于第二参考值时，电子控制单元140判断转向角度信号的值与基于车轮速度信号所计算的转向角度的差异是否大于第三参考值(S250)。
当转向角度信号的值与基于车轮速度信号所计算的转向角度的差异大于第三参考值时，电子控制单元140输出转向角度传感器110的失效信号(S260)。
同时，当步骤S240中位置感测信号的值与基于车轮速度信号所计算的转向角度的差异大于第二参考值时，电子控制单元140降低利用马达位置传感器的性能(S270)。
纵有一实施例将本发明的所有上述构件整合成单一单元或是被耦合及操作于单一单元上，仍无法用于限制本发明，也就是说，所有构件中的一个或多个可以选择性的耦合及操作于一个或数个单元中。此外，虽然所有构件能够以一独立的硬件实现，部分或所有构件可以选择性的彼此组合，使其由具有至少一个程序模块的计算机程序予以实现，以执行结合于至少一硬件之部分或全部功能。对熟知本发明技术领域之通常技术者而言能容易地理解构成计算机程序的程序码或程序码区段。所述计算机程序可储存于计算机可读存储媒体，为计算机所读取及执行用以实现本发明之实施例。存储媒体可以磁记录媒体、光学记录媒体、载波媒体或其它类似之装置为例。
此外，如“包括”及“具有”的用语含意是可以存在一个或多个相关构件，除非有特别的反面说法，否则包括一个或多个相关构件的含意是成立的。所有包含一或多技术或科学用语的术语含意相同于与同一技术领域者了解的含意，除非没有以其它方式界定。一常用术语如由字典定义者将构成一相关描述的含意，而非构成想象中的或超出正常的含意，除非本发明已明确界定。
为了举例说明，虽然已描述本发明的一较佳实施例，那些相同技术领域者将能了解是各种可能性的修改、附加以及替代，仍未脱离如本权利要求揭露的本发明精神及范围。因此，本发明揭露的技术方案趋向表现本发明的技术创意范畴，而非限制本发明要求的权利范围。本发明的权利范围是构筑于本权利要求的基础上，因此所有被该权利要求范围含盖的技术创意皆属于本发明所有。

Claims (5)

1.一种转向角度传感器失效侦测系统，其特征在于，包括：
一转向角度传感器，构成以输出一对应于车辆转向盘的转动角度的转向角度信号；
一马达位置传感器，构成以感测一马达转子的位置并输出一位置感测信号；
一车轮速度传感器，构成以输出一关于车辆车轮速度的车轮速度信号；以及
一电子控制单元，当该转向角度信号的值与该位置感测信号的值的差异大于一第一参考值，构成以比较该位置感测信号的值与一基于该车轮速度信号所计算的转向角度，当该位置感测信号的值与基于该车轮速度信号所计算的该转向角度的差异等于或小于一第二参考值，比较该转向角度信号的值与基于该车轮速度信号所计算的该转向角度，以及当该转向角度信号的值与基于该车轮速度信号所计算的该转向角度的差异大于一第三参考值，输出一转向角度传感器失效信号。
2.根据权利要求1所述的转向角度传感器失效侦测系统，其特征在于，该电子控制单元是基于相对的前车轮之间或相对的后车轮之间的车轮速度差异来计算一车辆的转弯半径。
3.根据权利要求1所述的转向角度传感器失效侦测系统，其特征在于，在计算该转向角度信号的值与该位置感测信号的值的差异之前，该电子控制单元将该马达位置传感器初使化。
4.根据权利要求3所述的转向角度传感器失效侦测系统，其特征在于，执行该马达位置传感器的初使化与该转向角度传感器所输出的该转向角度信号的值有关。
5.根据权利要求1所述的转向角度传感器失效侦测系统，其特征在于，当该位置感测信号的值与基于该车轮速度信号所计算的转向角度的差异大于该第二参考值，该电子控制单元降低利用该马达位置传感器的性能。
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