CN107867322B - 具有故障保护扭矩传感器通信的转向系统 - Google Patents

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Abstract

描述了在转向系统中提供故障保护辅助扭矩的技术方案。本发明提供一种具有故障保护扭矩传感器通信的转向系统及一种计算机实现方法。一种示例方法包括由第一控制器使用来自第一传感器的第一组扭矩传感器信号和来自第二传感器的第二组扭矩传感器信号确定第一辅助扭矩信号，第一传感器对应于第一控制器，第二传感器对应于第二控制器。方法还包括由第二控制器使用第一和第二组扭矩传感器信号确定第二辅助扭矩信号。另外，方法包括：由马达使用第一和第二辅助扭矩信号产生辅助扭矩；以及响应于第一控制器接收到指示所述第一扭矩传感器故障的诊断信号，由所述第一控制器仅使用第二组扭矩传感器信号确定第一辅助扭矩信号。

Description

具有故障保护扭矩传感器通信的转向系统
相关申请的交叉引用
本专利申请要求2016年9月28日提交的序列号为62/400,817的美国临时专利申请的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本申请一般地涉及车辆中电子控制单元(ECU)之间的通信，特别是在与车辆中的电动助力转向(EPS)系统相关联的一个或多个ECU与车辆中的其它ECU之间的通信。
背景技术
对自动驾驶辅助系统(ADAS)渐增的依赖使得车辆中各个子系统的一个或多个控制器彼此通信。例如，通信有助于子系统共享信息，从而有助于子系统自动地对其它子系统采取的动作做出反应。
此外，渐增的车辆安全性需求正在推动系统冗余以实现更高的安全级别。通过扩增车辆的控制系统而实现冗余，以达到具有冗余ECU和相应传感器的程度。这进而要求在两个或更多个ECU与多个传感器之间的鲁棒(robust)和故障保护(failsafe)的通信方法。对应于一个ECU的传感器的故障可能对整体系统性能具有不利影响，导致安全隐患。
因此，期望具有一种故障保护的通信系统，其有助于ECU基于来自多个传感器、甚至是与系统中其它ECU对应的那些传感器的传感器信号来确定信号。
发明内容
根据一个或多个实施例，一种用于自主驾驶辅助系统以提供故障保护辅助扭矩的计算机实现方法包括：由来自第一控制器的第一扭矩计算模块，基于来自第一扭矩传感器的第一组扭矩传感器信号和来自第二扭矩传感器的第二组扭矩传感器信号，确定第一辅助扭矩信号，所述第一扭矩传感器对应于所述第一控制器，所述第二扭矩传感器对应于第二控制器。方法还包括：由来自所述第二控制器的第二扭矩计算模块，基于来自所述第一扭矩传感器的所述第一组扭矩传感器信号和来自所述第二扭矩传感器的所述第二组扭矩传感器信号，确定第二辅助扭矩信号。方法还包括由马达基于所述第一辅助扭矩信号和所述第二辅助扭矩信号产生辅助扭矩。方法还包括响应于所述第一扭矩计算模块接收到指示所述第一扭矩传感器故障的诊断信号，由所述第一扭矩计算模块仅基于所述第二组扭矩传感器信号确定所述第一辅助扭矩信号。
根据一个或多个实施例，一种转向系统包括马达，基于一个或多个辅助扭矩指令产生辅助扭矩。转向系统还包括第一控制器和相应的第一扭矩传感器。转向系统还包括第二控制器和相应的第二扭矩传感器。所述第一控制器包括第一扭矩计算模块，所述第一扭矩计算模块被配置为基于来自所述第一扭矩传感器的第一组扭矩传感器信号和来自所述第二扭矩传感器的第二组扭矩传感器信号，确定第一辅助扭矩信号。所述第二控制器包括第二扭矩计算模块，所述第二扭矩计算模块被配置为：基于来自所述第一扭矩传感器的所述第一组扭矩传感器信号和来自所述第二扭矩传感器的所述第二组扭矩传感器信号，确定第二辅助扭矩信号。响应于接收到指示所述第二扭矩传感器故障的诊断信号，仅基于所述第一组扭矩传感器信号确定所述第二辅助扭矩信号。
根据一个或多个实施例，一种计算机程序产品包括具有计算机可执行指令的非暂态计算机可读介质，所述计算机可执行指令使得处理器执行指令以在转向系统中提供故障保护辅助转矩。转向系统包括马达，基于一个或多个辅助扭矩指令产生辅助扭矩。转向系统包括第一控制器和相应的第一扭矩传感器。转向系统包括第二控制器和相应的第二扭矩传感器。提供故障保护辅助扭矩包括由第一控制器的第一扭矩计算模块，基于来自第一扭矩传感器的第一组扭矩传感器信号和来自第二扭矩传感器的第二组扭矩传感器信号，确定第一辅助扭矩信号。另外，提供故障保护辅助扭矩包括由所述第二控制器的第二扭矩计算模块，基于来自所述第一扭矩传感器的所述第一组扭矩传感器信号和来自所述第二扭矩传感器的所述第二组扭矩传感器信号，确定第二辅助扭矩信号。另外，提供故障保护辅助扭矩包括响应于所述第二控制器接收到指示所述第二扭矩传感器故障的诊断信号，由所述第二扭矩计算模块仅基于所述第一组扭矩传感器信号确定所述第二辅助扭矩信号。
从以下结合附图的描述中，这些和其它优点和特征将变得更加明显。
附图说明
被认为是本发明的主题在说明书所附的权利要求中被特别指出并明确地要求保护。从以下结合附图的详细描述中，本发明的前述和其它特征以及优点是显而易见的，在附图中：
图1示出根据一个或多个实施例的包括转向系统的车辆。
图2描述根据一个或多个实施例的提供冗余故障保护操作的控制模块的方框图。
图3描述根据一个或多个实施例的提供故障保护扭矩感测和计算的控制模块的方框图。
图4示出根据一个或多个实施例的用于故障保护扭矩传感器信号通信和辅助扭矩计算的示例方法的流程图。
图5描述根据一个或多个实施例的丢失扭矩数据的示例时序图。
图6描述根据一个或多个实施例的实现频繁触发的示例时序图。
具体实施方式
本文所使用的术语模块和子模块指一个或多个处理电路，诸如专用集成电路(ASIC)、电子电路、执行一个或多个软件或固件程序的处理器(共享处理器、专用处理器或处理器组)和存储器、组合逻辑电路、和/或提供所述功能的其它合适组件。可以理解，下面描述的子模块可以被组合和/或进一步分割。
以下描述本质上仅仅是示例性的，并不意图限制本公开、应用或用途。应当理解，在整个附图中，相应的附图标记表示相似或相应的部件和特征。
现在参考图1，将参考具体实施例来描述本发明，但不限于此，示出车辆10的实施例，其中车辆10包括转向系统12，诸如电动助力转向(EPS)和/或驾驶员辅助系统。在各种实施例中，转向系统12包括耦接到转向轴16的方向盘14。在所示实施例中，转向系统12是电动助力转向(EPS)系统，其还包括转向辅助单元18，该转向辅助单元18耦接到转向系统12的转向轴16并且耦接到车辆10的连结杆20、22。例如，转向辅助单元18包括转向致动器马达19(例如，电机)和齿条与齿轮转向机构(未示出)，该齿条与齿轮转向机构可以通过转向轴16耦接到转向致动器马达和传动装置。在操作期间，当车辆操作者转动方向盘14时，转向辅助单元18的马达提供辅助以移动连结杆20、22，进而又分别移动被分别耦接到车辆10的道路车轮28、30的转向节24、26。
致动器马达19是直流(DC)电机或马达。在一个实施例中，马达19是有刷DC马达。有刷DC马达包括定子和转子。定子包括具有围绕换向器布置的多个周向间隔开的电刷的电刷壳体，每个电刷具有与换向器电接触的接触面。虽然这里描述的实施例被应用于永磁有刷DC马达，但是它们不限于此并且可以被应用于任何合适的DC电机。
如图1所示，车辆10还包括检测和测量转向系统12和/或车辆10的可观测状况的各种传感器。传感器基于可观测状况产生传感器信号。在所示示例中，传感器31和32是分别感测车轮28和30的转速的车轮速度传感器。传感器31和32基于此产生车轮速度信号。在其它示例中，除了传感器31和32之外或者替代传感器31和32，还可以提供其它车轮速度传感器。其它车轮速度传感器可以感测后轮34、36的转速并基于此产生传感器信号。可以理解的是，可以使用感测车轮移动的其它车轮传感器，例如车轮位置传感器，来代替车轮速度传感器。在这种情况下，可以基于车轮传感器信号来计算车轮速率和/或车辆速率或速度。在另一示例中，传感器33是感测施加在方向盘14上的扭矩的扭矩传感器。传感器33基于此产生扭矩信号。其它传感器包括用于检测与转向辅助单元18相关联的转向致动器马达或其它马达的位置(马达位置)和转速(马达速率或马达速度)的传感器。
控制模块40基于一个或多个传感器信号并且还基于本公开的转向控制系统和方法来控制转向系统12的操作。控制模块可以用作EPS系统的一部分以提供转向辅助扭矩，和/或可以用作可控制车辆转向(例如，用于停车辅助、紧急转向控制和/或自主或半自主转向控制)的驾驶员辅助系统。在一个或多个示例中，控制模块40有助于转向系统12实现线控转向系统，其中转向系统12未被机械地连接到车辆的一个或多个机械组件，诸如车轮；相反，转向系统12从一个或多个传感器和/或组件接收电控制信号，并且响应地产生扭矩和机动信号。此外，在这种情况下，方向盘包括角度传感器(未示出)，并且可以包括额外的伺服马达或致动器、以及相应的传感器(例如位置传感器(未示出))。转向系统12使用转向辅助单元18基于控制模块40接收到的方向盘的角度信号来控制连结杆20、26的横向移动。在这种情况下，转向轴16可能不存在，或可能具有离合器机构，其允许方向盘能够与转向系统或车辆的其余部分机械地脱离接合。线控转向系统可以具有闭环控制，用于转向辅助单元19的位置控制和方向盘单元14的扭矩控制。
可以由任何合适的控制系统和/或处理设备(诸如马达辅助单元18和/或控制模块40)执行本文描述的实施例的各个方面。在一个实施例中，控制模块40是或被包括为自主驾驶系统的一部分。
诸如控制模块40的处理或控制设备通过实施本文所述的技术方案来解决本文所描述的技术挑战。例如，转向系统12中的技术挑战在于，随着出现诸如自动驾驶员辅助系统(ADAS)和/或自主驾驶的较新的车辆技术，对诸如转向系统的故障保护运行汽车子系统的需求日益增加。例如，因为在这样的自动驾驶系统和场景中，不再像以前那样依赖于来自操作员/驾驶员的人为干预，所以诸如转向系统12的车辆子系统将实现冗余功能以提供故障保护操作。例如，即使在诸如扭矩传感器的数字传感器发生故障之后，转向系统12也将继续运行。
图2描述根据一个或多个实施例的提供冗余故障保护操作的控制模块40的方框图。所描述的示例控制模块40使用双(两)电子控制单元(ECU)架构来提供故障保护扭矩感测和辅助扭矩计算，然而，应当注意，在其它示例中，可以使用额外的ECU。除了其它组件，所描述的控制模块40还包括分别发送/接收来自第一扭矩传感器210和第二扭矩传感器220的通信信号的ECU1 215和ECU2 225。应当注意，这里描述的示例用于使用对应于转向系统12中每个ECU的扭矩传感器以冗余和故障保护方式提供扭矩计算，然而，在其它示例中，可以基于其它传感器信号实现本文所述的技术方案，以提供故障保护和冗余计算。
返回参考图2，在辅助扭矩计算示例中，ECU1 215和ECU2 225向马达19提供各自的扭矩指令，以产生辅助扭矩。由马达19产生的辅助扭矩帮助转向系统12的操作者使用比没有辅助扭矩时更小的力来操纵车辆10。在一个或多个示例中，马达19是接收来自ECU1 215的第一扭矩指令(Tcmd-I)和来自ECU2 225的第二扭矩指令(Tcmd-II)的双绕组马达。马达19产生的辅助扭矩基于所接收到的多个扭矩指令(在这种情况下是Tcmd-I和Tcmd-II)的总值。在一个或多个示例中，Tcmd-I和Tcmd-II可以一起被称为由控制模块40提供给马达19的辅助指令。
ECU1 215基于从第一扭矩传感器210接收到的一个或多个扭矩信号产生Tcmd-1，ECU2 225基于从第二扭矩传感器220接收到的一个或多个扭矩信号产生Tcmd-II。通常，当第一扭矩传感器210故障时，相应的ECU1 215不产生相应的Tcmd-I。但是，另一个ECU2 225仍然产生Tcmd-II。这可能得到基于辅助指令(在这种情况下，其仅包括Tcmd-II)的部分辅助扭矩。例如，如果Tcmd-I和Tcmd-II通常基本上彼此相等，则部分辅助扭矩可以是在两个扭矩传感器都运转时可以产生的辅助扭矩的50％。这种部分辅助扭矩可能不是所有车辆操纵所希望的，并且构成技术挑战。本文描述的技术方案解决了这样的技术挑战。
图3描述根据一个或多个实施例的提供故障保护扭矩感测和计算的控制模块40的方框图。所描述的控制模块40通过向两个ECU(ECU1 215和ECU2 225)发送各个扭矩传感器输出来解决技术挑战。利用这种配置，在一个扭矩传感器(例如第一扭矩传感器210)发生故障的情况下，使用来自运转的(第二)扭矩传感器的扭矩信号，两个ECU继续运行并产生各自的扭矩指令，从而保持完全的辅助。应当注意，尽管所描述的示例示出与两个ECU共享其输出的两个扭矩信号，但是在其它示例中，实施方式可以包括与控制模块40中的多个ECU共享各个输出的额外扭矩传感器，其中每个扭矩传感器分别对应于一个ECU。
在一个或多个示例中，扭矩传感器210包括两个扭矩信号通信端口，端口T1 312和端口T2 314。在一个或多个示例中，扭矩传感器210测量通过各个端口T1 312和端口T2 314转发到ECU1 215的两个扭矩值。扭矩传感器210测量两个扭矩值，以提供进一步的冗余，并且ECU1 215在从端口T1 312与T2 314接收到的两个值之间进行仲裁(arbitrate)，以确定来自扭矩传感器210的扭矩信号值。类似地，扭矩传感器220包括两个扭矩信号通信端口T3322和T4 324，以将由扭矩传感器220测量到的两个扭矩信号发送到ECU2 225。
由相应的ECU 215和225控制两个扭矩传感器210和220。例如，扭矩传感器210响应于从对应的ECU1 215接收到触发信号而经由端口312和314发送测量到的扭矩信号。在一个或多个示例中，触发可以是脉冲信号。类似地，扭矩传感器220响应于接收到来自ECU2 225的触发而经由端口322和324发送测量到的扭矩信号。
此外，描述了ECU 215和225的结构。可以看出，两个ECU 215和225包括类似的组件。ECU1 215包括扭矩测量驱动器外围设备(torque measurement driver peripheral，TMDP)330A和中央处理单元(CPU)340A。类似地，ECU2 225包括TMDP 330B和CPU 340B。
TMDP 330A控制发送触发信号并从第一扭矩传感器210接收扭矩信号。例如，当从第一扭矩传感器210接收到原始的Tbar扭矩传感器测量值时，TMDP 330A将其转换至ECU1215内的工程单位。在一个或多个示例中，TMDP 330A从扭矩传感器210接收SENT(发送)消息(即，原始数据)，并将其发送到ECU1 215的CPU 340A。
TMDP 330A分别经由TMDP 330A的端口Ta 332A和端口Tb 334A从第一扭矩传感器210的通信端口T1 312和T2 314接收扭矩传感器信号。此外，对于故障保护操作，TMDP 330A分别经由TMDP 330A的端口Tc 336A和端口Td 338A从第二扭矩传感器220的通信端口T3322和T4 324接收扭矩传感器信号。
此外，端口Ta 332A被设置为发送和接收模式，使得端口Ta 332A可以触发和接收来自第一扭矩传感器的原始信号(T1 312)。此外，端口Tb 334A被设置为发送和接收模式，以触发和接收来自第一扭矩传感器的原始信号(T2 314)。端口Tc 336A被设置为仅接收模式，因为它只能从第二扭矩传感器220接收原始信号(T3 322)，并且不触发第二扭矩传感器220发送信号T3 322。类似地，端口Td 338A被设置为仅接收模式，以仅接收而不触发来自第二扭矩传感器220的原始信号(T4 324)。TMDP 330A将在端口Ta-Td上接收到的信号转发到CPU 340A，用于计算第一扭矩指令。
另外，TMDP 330A从扭矩传感器的每个通信端口接收诊断信号。每个诊断信号是指示原始扭矩传感器信号的相应值是否有效(对应于TRUE值)的逻辑信号。在相应测量发生错误/故障的情况下，诊断信号通过指示FALSE逻辑信号值来表示测量不起作用/无效。端口T1312、T2 314、T3 322、T4 324中的每一个分别转发由端口Ta 332A、Tb 334A、Tc 336A和Td338A接收到的相应诊断信号。在一个或多个示例中，单个扭矩传感器的所有端口发送相同的诊断信号。例如，第一扭矩传感器210的端口，即端口T1 312和端口T2 314将公共诊断信号(Diag1)转发到端口Ta和Tb。类似地，第二扭矩传感器220的端口，即端口T3 322和端口T4324将公共诊断信号(Diag2)转发到端口Tc和Td。
在一个或多个示例中，CPU包括扭矩测量模块342A，其通过后处理数据将来自TMDP330A的原始扭矩数据转换为工程单位(HwNm)。转换后的扭矩信号值被转发到CPU 340A的扭矩计算模块344A。扭矩计算模块344A计算扭矩信号，该扭矩信号用于辅助计算模块346A计算第一辅助扭矩指令(Tcmd I)。在一个或多个示例中，辅助计算模块346A产生Tcmd I以补偿扭矩信号。当产生Tcmd I时，辅助计算模块346A可以使用额外的控制信号，诸如马达速率、车辆速度等。辅助计算模块346A可以使用基于观测者的模型等。辅助计算模块346A计算辅助扭矩指令Tcmd I并将其转发到马达19以产生相应的辅助扭矩。
到扭矩计算模块344A的输入信号包括来自第一传感器210(Ta、Tb)的第一组扭矩传感器信号、来自第二扭矩传感器220读数(Tc、Td)的第二组扭矩传感器信号。另外，TMDP向扭矩计算模块344A转发来自两个扭矩传感器的诊断信号，即Diag1和Diag2诊断信号。扭矩计算模块基于扭矩传感器信号和诊断信号计算用于辅助计算的扭矩信号。在一个或多个示例中，基于表1的逻辑计算扭矩信号。
表1
Figure GDA0002361362140000081
Figure GDA0002361362140000091
其中w是具有约束条件的权重因子：0<＝w<＝1，Tx＝(Ta+Tb)/2，Ty＝(Tc+Td)/2，权重因子是预定值，例如0.5、0.4、0.6等。
在第一种情况下，其中Diag1和Diag2均为TRUE，权重因子w可以假定值为0.5。这种情况是EPS系统12的默认操作模式，指示两个扭矩传感器运转并且产生有效的测量。在这种情况下，基于来自各个扭矩传感器的第一组扭矩信号和第二组扭矩信号计算扭矩信号。应当注意，使用w的计算方案是一个示例，并且在其它示例中，扭矩计算可以基于具有不同数量的加权因子的不同方程。
在Diag1指示第一扭矩传感器210运转但Diag2指示第二扭矩传感器220不运转的情况下，仅基于来自第一扭矩传感器的第一组扭矩信号计算扭矩信号。
在Diag1指示第一扭矩传感器210不运转且Diag2指示第二扭矩传感器220仍然运转的情况下，仅基于第二组扭矩信号计算扭矩信号。
在两个扭矩传感器都故障的情况下，扭矩计算使用最后已知的有效扭矩传感器信号值。
ECU2 225包括以与上述相同方式操作的与ECU1 215相同的组件。例如，ECU2 225包括具有端口Ta 332B、Tb 334B、Tc 336B和Td 338B的TMDP 330B。TMDP 330B的端口被连接为使得Ta 332B和Tb 334B分别从第二扭矩传感器220的端口T3 322和T4 324接收扭矩信号。类似于TMDP 330A，TMDP 330B的端口Ta 332B和Tb 334B被设置为发送和接收模式，以向第二扭矩传感器225发送触发。此外，端口Tc 336B和Td 338B以仅接收模式从第一扭矩传感器210的端口T1 312和T2 314接收扭矩信号。
此外，ECU2 225包括类似于CPU 340A的CPU 340B。CPU 340B还包括扭矩测量模块342B，其转换由TMDP 330B接收到的扭矩信号，并将后处理的扭矩信号转发到扭矩计算模块344B。扭矩计算模块344B计算第二扭矩信号，用于辅助计算模块346B产生并将第二扭矩辅助指令(Tcmd II)转发到马达19。
因此，即使在扭矩传感器发生故障的情况下，ECU仍继续产生辅助扭矩指令。此外，即使在单个扭矩传感器发生故障的情况下，对应的ECU也使用来自第二扭矩传感器的扭矩传感器信号产生辅助扭矩指令。因此，扭矩计算(在每个ECU中)的输出的噪声和测量变化的降低使得整体系统性能在噪声和振动方面得以改善。
因此，将来自系统中所有扭矩传感器的扭矩传感器信号提供给两个ECU，这有助于改进传统的装置/方法，例如在控制模块40中的所有ECU产生的扭矩指令基本上相等同的情况下，提供例如50％的辅助。
图4示出根据一个或多个实施例的用于故障保护扭矩传感器信号通信和辅助扭矩计算的示例方法的流程图。该流程图所示的示例方法使用如前所述的双ECU架构。然而，应当注意，在其它示例中，可以在具有多于两个ECU的系统的情况下使用该方法。
该方法包括在第一ECU1 215处从第一扭矩传感器210接收第一组扭矩信号和第一诊断信号，如方框412所示。响应于由ECU1 215发送触发信号到第一扭矩传感器210，接收第一组扭矩信号。由处于发送和接收模式的端口Ta 332A和Tb 334A接收第一组扭矩信号。
此外，第一ECU1 215从第二扭矩传感器220接收第二组扭矩信号和第二诊断信号，如方框414所示。响应于第二ECU2 225向第二扭矩传感器220发送触发信号，由处于仅接收模式的端口Tc 336A和Td 338A接收第二组扭矩信号。在一个或多个示例中，由于第一扭矩传感器210与第一ECU1 215相关联，因此从第一扭矩传感器210接收到的扭矩信号是用于ECU1 215的“主”扭矩信号，并且从第二扭矩传感器220接收的扭矩信号是用于ECU1 215的“次”扭矩信号。
根据如前所述(表1)的诊断信号，ECU1 215基于第一和/或第二组扭矩信号计算第一辅助扭矩指令(Tcmd I)，如方框416所示。
同时，该方法包括在第二ECU2 225处从第一扭矩传感器210接收第一组扭矩信号和第一诊断信号，如方框422所示。响应于第一ECU1 215向第一扭矩传感器210发送触发信号，由处于仅接收模式的端口Tc 336B和Td 338B接收第一组扭矩信号。
另外，如方框424所示，ECU2 225从第二扭矩传感器220接收第二组扭矩信号和第二诊断信号。响应于由ECU2 225发送触发信号到第二扭矩传感器220，接收第二组扭矩信号。由处于发送和接收模式的端口Ta 332B和Tb 334B接收第二组扭矩信号。在一个或多个示例中，由于第二扭矩传感器220与第二ECU2 225相关联，所以从第二扭矩传感器220接收到的扭矩信号是用于ECU2 225的“主”扭矩信号，并且从第一扭矩传感器210接收到的扭矩信号是用于ECU2 225的“次”扭矩信号。
如方框426所示，ECU2 225根据如先前所述(表1)的诊断信号，基于第一和/或第二组扭矩信号计算第二辅助扭矩指令(Tcmd II)。
该方法还包括由马达19接收第一辅助扭矩指令和第二辅助扭矩指令并基于这两个指令产生辅助扭矩，如方框430所示。
多个ECU和与ECU共用扭矩信号的扭矩传感器的这种配置带来技术挑战。例如，在图3所示的双ECU配置的情况下，由于来自与各个ECU即ECU1 215和ECU2 225相关联的两个扭矩传感器的测量到的扭矩信号的差异，所产生的每个扭矩指令可能不会基本相等。来自各个ECU的两个扭矩指令的这种差异可能导致转向系统12的性能下降，例如由扭矩指令的变化引起的噪声/振动。本文描述的技术方案还例如通过使用来自两个扭矩传感器的测量值在一定程度上减小扭矩指令计算变化，来解决这样的技术挑战。
此外，另一个技术挑战在于，由两个ECU使用的时钟频率的差异可能导致丢失来自扭矩传感器的消息。例如，如果ECU1 215以第一时钟频率运行，则第一扭矩传感器210以ECU1 215发送对扭矩信号值的请求的第一时钟频率产生扭矩信号。此外，如果ECU2 225以与第一ECU1 215不同的第二时钟频率运行，则第二扭矩传感器220基于ECU2 225发送对第二扭矩信号的请求的第二时钟频率产生第二扭矩信号。在一个或多个示例中，基于时钟频率，ECU1 215可能丢失由第二扭矩传感器220产生的扭矩信号消息，或者可替代地，ECU2225可能丢失由第一扭矩传感器210产生的扭矩信号消息。本文描述的技术方案通过动态地调整ECU的一个或多个组件的时钟频率来解决这样的技术挑战。在一个或多个示例中，可以基于来自扭矩传感器的诊断消息动态地调整时钟频率，该诊断消息指示扭矩传感器是否遇到故障/错误。
例如，假设TMDP 330A/B以与对应的CPU 340A/B的采样时间相同的周期(2ms)请求(发送触发)数据。然而，两个CPU 340A/B(和/或两个ECU 215和225)具有不同的参考时钟。同步两个CPU 340A/B(或ECU 215和225)的参考时钟通常是非常困难的。此外，如上所述，在每个ECU 215和225中，从另一ECU触发在Tc 336A/B和Td 338A/B处接收到的扭矩信号。因此，由于不同的参考时钟，发送到ECU 215/225的次扭矩信号可能不会被及时地接收，这可能导致ECU 215/225处的当前迭代循环丢失扭矩数据。
图5描述根据一个或多个实施例的丢失扭矩数据的示例时序图。在图5中，SENT(发送)盒的长度表示扭矩数据传输时间。所示的示例示出在2个ECU上以2ms触发的扭矩传感器的效果，然而应当注意，在其它示例中，使用不同的触发周期具有导致缺失扭矩数据的类似效果。只有在扭矩数据传输完成之后才发生ECU的“读”；否则，如所示的，当前循环扭矩数据丢失。
本文描述的技术方案可以通过延迟读取ECU1 215中的Tc 336A、Td 338A来解决该技术挑战。高于预定持续时间的延迟可以确保ECU1 215不丢失Tc 336A、Td 338A处的消息。对于端口Tc 336B和Td 338B，在ECU 225处可以实现类似的延迟。然而，这种延迟可能导致Ta 332A/B、Tb 334A/B与Tc 336A/B、Td 338A/B之间的滞后。
可替代地，本文描述的技术方案通过使用频繁触发方法来解决技术挑战。例如，ECU2 225以比CPU 330A/B的采样时间(Ts)更快的速率(例如Ts/4)触发T3 322、T4 324。在一个或多个示例中，由于正在使用的通信协议所施加的约束，触发率可能受到限制。在这种情况下，TMDP 330A/B每采样时间Ts存储多于一个(例如四个)的样本。存储的样本数量基于CPU 330A/B的采样时间与触发率之间的关系。因此，即使ECU1 215未及时接收到最近的样本，ECU1 215也仍可以获取先前的样本作为次扭矩信号。
图6描述根据一个或多个实施例的实现频繁触发的示例时序图。在所示示例中，CPU 340A/B的采样时间为2ms，TMDP 330A/B的触发率被加速到0.5ms。应当注意，在其它示例中，可以使用不同的采样时间和触发率。如图所示，由于在这种情况下频繁触发，所以ECU215/225接收次扭矩信号的最大延迟从2ms减小到0.5ms。因此，仅在少数情况下引入部分延迟。因此，该技术方案解决了前面提到的技术挑战。
返回参考图5，可以看出，当使用2ms触发时，次扭矩传感器丢失更大数量的当前循环消息。测试结果表明，在持续使用系统之后，例如在50秒之后，存在丢失消息的突然跳转，并且在大约12秒钟时间跨度内的跳转期间，丢失大约30％的消息。这是因为ECU1与ECU2的时钟未对准。对于使用Tc、Td进行Ta、Tb的验证/故障保护，可以认为这种当前循环丢失消息是不可接受的。然而，如图6所示，当使用0.5ms触发时，相比之下，在次扭矩传感器中丢失明显更少的消息。
因此，在一个或多个示例中，TMDP 330A/B使用一触发率来请求来自主扭矩传感器(对ECU1是第一扭矩传感器，对ECU2是第二扭矩传感器)的扭矩信号，该触发率不同于由CPU340A/B所使用的采样率(参考时钟)。在一个或多个示例中，触发率比参考时钟快，例如，快两倍、快四倍、或快任何其它倍数。
表2描述从扭矩传感器采样扭矩信号的速率被改变的示例情形，和/或基于一个扭矩传感器的故障来改变最终扭矩的计算的示例情形。
表2
Figure GDA0002361362140000131
本文描述的技术方案有助于各个扭矩传感器输出到例如动力转向系统中的多个ECU的通信。因此，即使在一个扭矩传感器故障之后，多个ECU仍可以起作用同时在转向系统中保持完全的辅助扭矩。因此，技术方案提供了对现有装置/方法的改进，提高例如50％的辅助。本文描述的技术方案在当没有检测到对扭矩传感器的诊断时，使用加权平均方法计算用于产生辅助扭矩指令的输出扭矩，该方法使用来自多个扭矩传感器的扭矩信号。在一扭矩传感器故障的情况下，本文所述的技术方案使用加权平均方法计算输出扭矩，而不用来自遭遇错误/故障的传感器的扭矩信号。
在双ECU架构的情况下，技术方案使用两个数字扭矩传感器(而不是四个)提供冗余，并因此提供成本节约。
本技术方案可以是在任何可能的技术细节级别整合的系统、方法和/或计算机程序产品。计算机程序产品可以包括其上具有计算机可读程序指令的计算机可读存储介质(或多种介质)，用于使处理器执行本技术方案的各个方面。
本文参照根据技术方案的实施例的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图和/或框图描述了本技术方案的各个方面。应当理解，流程图和/或框图的每个块以及流程图和/或框图中的块的组合可以由计算机可读程序指令来实现。
附图中的流程图和框图示出了根据本技术方案的各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现方式的架构、功能和操作。在这方面，流程图或框图中的每个块可以表示模块、段或指令的一部分，其包括用于实现指定逻辑功能的一个或多个可执行指令。在一些替代实施方案中，块中记载的功能可以不以图中所示的顺序发生。例如，实际上，连续示出的两个块可以基本上同时执行，或者有时可以以相反的顺序来执行这些块，这取决于所涉及的功能。还将注意到，框图和/或流程图的各个块以及框图和/或流程图中的块的组合可以由特殊目的的基于硬件的系统来实现，该特殊目的的基于硬件的系统执行指定的功能或动作，或者实施专用硬件和计算机指令的组合。
还将理解，执行指令的本文示例的任何模块、单元、组件、服务器、计算机、终端或设备可以包括或以其它方式访问计算机可读介质，诸如存储介质、计算机存储介质或数据存储装置(可移动和/或不可移动)，例如磁盘、光盘或磁带。计算机存储介质可以包括以任何方法或技术实现的易失性和非易失性、可移动和不可移动介质，用于存储诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其它数据的信息。这样的计算机存储介质可以是设备的一部分或可访问的或可连接到其上的。可以使用可由这种计算机可读介质存储或以其它方式保持的计算机可读/可执行指令来实现本文描述的任何应用或模块。
虽然已经结合仅仅有限数量的实施例详细描述了本发明技术方案，但是应当容易地理解，本发明技术方案不限于这些公开的实施例。相反，本发明技术方案可以被修改为包括此前未描述但与本发明技术方案的精神和范围相称的任何数量的变化、变更、替代或等同布置。另外，虽然已经描述了本发明技术方案的各种实施例，但是应当理解，本发明技术方案的各方面可以仅仅包括所描述实施例中的一些。因此，本发明技术方案不被视为受前述描述所限制。

Claims (15)

1.一种用于自主驾驶辅助系统以提供故障保护辅助扭矩的计算机实现方法，所述方法包括：
由来自第一控制器的第一扭矩计算模块，基于来自第一扭矩传感器的第一组扭矩传感器信号和来自第二扭矩传感器的第二组扭矩传感器信号，确定第一辅助扭矩信号，所述第一扭矩传感器对应于所述第一控制器，所述第二扭矩传感器对应于第二控制器；
由来自所述第二控制器的第二扭矩计算模块，基于来自所述第一扭矩传感器的所述第一组扭矩传感器信号和来自所述第二扭矩传感器的所述第二组扭矩传感器信号，确定第二辅助扭矩信号；
由马达基于所述第一辅助扭矩信号和所述第二辅助扭矩信号产生辅助扭矩；以及
响应于所述第一扭矩计算模块接收到指示所述第一扭矩传感器故障的诊断信号，由所述第一扭矩计算模块仅基于所述第二组扭矩传感器信号确定所述第一辅助扭矩信号。
2.根据权利要求1所述的计算机实现方法，其中所述第一扭矩传感器响应于接收到来自于所述第一控制器的第一扭矩测量驱动器外围设备的触发信号，将所述第一组扭矩传感器信号发送到所述第一控制器和所述第二控制器。
3.根据权利要求2所述的计算机实现方法，其中所述第一扭矩测量驱动器外围设备经由配置为仅接收模式的通信端口接收所述第二组扭矩传感器信号，以及经由配置为发送和接收模式的通信端口接收所述第一组扭矩传感器信号。
4.根据权利要求2所述的计算机实现方法，其中所述第一扭矩测量驱动器外围设备以与所述第一扭矩计算模块和所述第二扭矩计算模块使用的采样率不同的触发率触发所述第一扭矩传感器。
5.根据权利要求4所述的计算机实现方法，其中所述触发率比所述采样率快。
6.根据权利要求1所述的计算机实现方法，其中所述第二扭矩传感器响应于接收到来自于所述第二控制器的第二扭矩测量驱动器外围设备的触发信号，将所述第二组扭矩传感器信号发送到所述第一控制器和所述第二控制器。
7.根据权利要求6所述的计算机实现方法，其中所述第二扭矩测量驱动器外围设备经由配置为仅接收模式的通信端口接收所述第一组扭矩传感器信号。
8.根据权利要求1所述的计算机实现方法，其中所述马达是双绕组马达，其基于所述第一辅助扭矩信号和所述第二辅助扭矩信号产生所述辅助扭矩。
9.根据权利要求1所述的计算机实现方法，其中，基于所述第一组扭矩传感器信号和所述第二组扭矩传感器信号确定所述第一辅助扭矩信号还包括：
基于所述第一组扭矩传感器信号计算第一扭矩信号分量；
基于所述第二组扭矩传感器信号计算第二扭矩信号分量；以及
使用预定权重因子，将所述第一辅助扭矩信号确定为所述第一扭矩信号分量和所述第二扭矩信号分量的加权平均值。
10.一种转向系统，包括：
马达，基于一个或多个辅助扭矩指令产生辅助扭矩；
第一控制器和相应的第一扭矩传感器；以及
第二控制器和相应的第二扭矩传感器；
其中：
所述第一控制器包括第一扭矩计算模块，所述第一扭矩计算模块被配置为基于来自所述第一扭矩传感器的第一组扭矩传感器信号和来自所述第二扭矩传感器的第二组扭矩传感器信号，确定第一辅助扭矩信号；
所述第二控制器包括第二扭矩计算模块，所述第二扭矩计算模块被配置为：
基于来自所述第一扭矩传感器的所述第一组扭矩传感器信号和来自所述第二扭矩传感器的所述第二组扭矩传感器信号，确定第二辅助扭矩信号；以及
响应于接收到指示所述第二扭矩传感器故障的诊断信号，仅基于所述第一组扭矩传感器信号确定所述第二辅助扭矩信号。
11.根据权利要求10所述的系统，其中所述第一扭矩传感器响应于从所述第一控制器的第一扭矩测量驱动器外围设备接收到触发信号，将所述第一组扭矩传感器信号发送到所述第一控制器和所述第二控制器。
12.根据权利要求11所述的系统，其中所述第一扭矩测量驱动器外围设备经由配置为仅接收模式的通信端口接收所述第二组扭矩传感器信号，以及经由配置为发送和接收模式的通信端口接收所述第一组扭矩传感器信号。
13.根据权利要求11所述的系统，其中所述第一扭矩测量驱动器外围设备以与所述第一扭矩计算模块和所述第二扭矩计算模块使用的采样率不同的触发率触发所述第一扭矩传感器。
14.根据权利要求13所述的系统，其中所述触发率比所述采样率快。
15.根据权利要求10所述的系统，其中基于所述第一组扭矩传感器信号和所述第二组扭矩传感器信号确定所述第一辅助扭矩信号还包括：
基于所述第一组扭矩传感器信号计算第一扭矩信号分量；
基于所述第二组扭矩传感器信号计算第二扭矩信号分量；以及
使用预定权重因子，将所述第一辅助扭矩信号确定为所述第一扭矩信号分量和所述第二扭矩信号分量的加权平均值。
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