CN116476910A - 一种电动助力转向控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动助力转向控制系统及控制方法，该系统包括：所述系统包括：两个相互独立控制的助力转向控制子系统，两个所述助力转向控制子系统均电性连接至双绕组电机，所述助力转向控制子系统包括依次通讯连接的扭矩、角度传感器、控制器、驱动器以及电机位置信息采集传感器，当其中一个所述助力转向控制子系统满足停用条件时，另一个所述助力转向控制子系统控制所述驱动器以驱动所述电机工作完成助力。本发明解决了现有技术中的电动助力控制系统安全性低的问题。

Description

一种电动助力转向控制系统及方法

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，特别涉及一种电动助力转向控制系统及方法。

背景技术

电动助力转向控制系统(EPS)主要包括传感器、控制器和执行器三大部件。具体的，传感器将采集到的信号经过相应处理后输人到控制器，控制器运行内部控制算法，向执行器发出指令，控制执行器的动作，其工作原理为，在操纵方向盘时，转矩传感器根据输人转向力矩的大小，产生出相应的电压信号，由此电动式动力系统就可以检测出操纵力的大小，同时，根据车速传感器产生的脉冲信号又可测出车速，再控制电动机的电流，形成适当的转向助力。

随着EPS在智能辅助驾驶系统中的作为执行器的作用越来越重要，EPS控制器失效带来的风险也被逐步重视起来，如何降低EPS控制器失效概率成为EPS的重点发展方向。

现有技术中，大部分的EPS系统采用单一的控制方案，而在EPS系统出现故障时，并没有好的备选的控制系统对助力转向进行控制，而导致安全性低的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种电动助力转向控制系统及控制方法，旨在解决现有技术中电动助力转向控制系统安全性低的问题。

本发明实施例是这样实现的：

一种电动助力转向控制系统，所述系统包括：两个相互独立控制的助力转向控制子系统，两个所述助力转向控制子系统均电性连接至双绕组电机，所述助力转向控制子系统包括依次通讯连接的扭矩、角度传感器、控制器、驱动器以及电机位置信息采集传感器，当其中一个所述助力转向控制子系统满足停用条件时，另一个所述助力转向控制子系统控制所述驱动器以驱动所述电机工作完成助力。

进一步的，上述电动助力转向控制系统，其中，两个所述控制器相互通讯连接，所述控制器分别与驱动器和电机位置信息采集传感器通讯连接，所述控制器和驱动器均与整车控制连接。

本发明的另一个目的在于提供一种电动助力转向控制系统控制方法，用于对上述的电动助力转向控制系统进行控制，所述控制方法包括：

当检测到其中一个所述助力转向控制子系统中的元器件发生故障时，确定发生故障的目标元器件；

当确定所述目标元器件为可替代控制元器件时，通过另一个所述助力转向控制子系统中的元器件进行替代以完成所述助力转向控制子系统的控制工作；

其中，所述可替代控制元器件为驱动器和转矩传感器中的任意一种。

进一步的，上述电动助力转向控制系统控制方法，其中，所述当确定所述目标元器件为可替代控制元器件时，通过另一个所述助力转向控制子系统中的元器件进行替代以完成所述助力转向控制子系统的控制工作的步骤之后还包括：

当确定所述目标元器件为非替代控制元器件时，则通过另一个所述助力转向控制子系统直接进行控制工作；

其中，所述非可替代控制元器件为控制器和电机位置信息采集传感器中的任意一种。

进一步的，上述电动助力转向控制系统控制方法，其中，所述当确定所述目标元器件为非替代控制元器件时，则通过另一个所述助力转向控制子系统直接进行控制工作的步骤之后还包括：

控制未失效的所述助力转向控制子系统对失效的所述助力转向控制子系统进行实时监测，并采集失效的所述助力转向控制子系统的状态信息；

根据所述状态信息从预设数据库中查找出对应的处理措施，并将所述处理措施推送给用户。

进一步的，上述电动助力转向控制系统控制方法，其中，所述方法还包括：

采集所述元器件的失效次数并对所述元器件的失效次数进行统计，根据统计结果确定所述助力转向控制子系统的控制策略；

当检测到需要进行助力转向系统控制时，通过所述控制策略对所述助力转向控制子系统进行控制。

进一步的，上述电动助力转向控制系统控制方法，其中，所述采集所述元器件的失效次数并对所述元器件的失效次数进行统计，根据统计结果确定所述助力转向控制子系统的控制策略的步骤包括：

确定预设时间段内出现失效次数统计最多的元器件，并将所述元器件列为易损元器件；

在下一预设时间段内，通过另一可替代元器件对所述易损元器件进行替代使用，以对所述易损元器件使用频次进行降低。

进一步的，上述电动助力转向控制系统控制方法，其中，所述确定预设时间段内出现失效次数统计最多的元器件，并将所述元器件列为易损元器件的步骤之后还包括：

根据所述元器件的失效次数以及对应的失效时间段，确定对应的失效次数时间比；

根据所述失效次数时间比确定下一预设时间段内的可能失效时间点，并在临近所述可能失效时间点对所述易损元器件进行替代使用，以对所述易损元器件使用频次进行降低。

本发明通过设置两个相互独立控制的助力转向控制子系统，两个助力转向控制子系统均电性连接至双绕组电机，助力转向控制子系统包括依次通讯连接的扭矩、角度传感器、控制器、驱动器以及电机位置信息采集传感器，当其中一个助力转向控制子系统满足停用条件时，另一个助力转向控制子系统控制驱动器以驱动电机工作完成助力，采用双独立回路的传感器，配合双独立控制器，配合双独立驱动器，分别驱动两路电机绕组，当其中某一电器元件失效时，仅其中一路驱动路径失效，不至于使整个电动助力控制单元完全失效。解决了现有技术中的电动助力转向控制系统安全性低的问题。

附图说明

图1为本发明第一实施例中提出的电动助力转向控制系统框架图；

图2为本发明第二实施例中提出的电动助力转向控制方法的流程图。

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的若干实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列类型的任意的和所有的组合。

以下将结合具体实施例和附图来详细说明如何在提升电动助力转向系统的安全性。

实施例一

请参阅图1，所示为本发明第一实施例中的提出的电动助力转向系统，所述系统包括，两个相互独立控制的助力转向控制子系统，其中：

两个助力转向控制子系统均电性连接至双绕组电机6，助力转向控制子系统包括依次通讯连接的扭矩、角度传感器2、控制器(MCU)3、驱动器4以及电机位置信息采集传感器5，两个助力转向控制子系统中的扭矩、角度传感器5输出独立的两路信号，分别采集输入的力矩和角度的大小，产生出相应的电压信号，由此电动式动力系统就可以检测出操纵力的大小，从而分配对应的助力转向，控制器设计为独立的两个MCU，两个MCU之间可通过高速通讯协议内部交互信息，互相监控另一方MCU系统状态，驱动器4为双独立的MOS驱动器，接收独立控制器4的控制信号及整车的独立电源供电，电机位置信息采集(rps)传感器5设计为可输出两路独立的电机位置信息，双绕组电机6实现电机可以分别被两套控制系统控制并将电机扭矩合并后输出给机械转向系统，需要说明的是，两个独立的助力子系统分别为整车转向提供50％助力能力，两套系统合作实现100％助力能力，当其中一个助力转向控制子系统满足停用条件时，另一个助力转向控制子系统控制驱动器4以驱动电机工作完成助力，其中，停用条件包括助力转向控制子系统失效或者主动停用助力转向控制子系统。

进一步的，两个控制器3相互通讯连接，控制器3分别与驱动器4和电机位置信息采集传感器5通讯连接，控制器3和驱动器4均与整车1控制连接，示例性的，当整车一路CAN信号处于失效时，该路MCU可通过另一MCU获取整车CAN信号，该MCU所在助力系统仍可正常提供助力；当一路扭矩、角度传感器2失效时，该路MCU可通过另一MCU获取另一路传感器信号，该MCU所在助力系统仍可正常提供助力；当一路电机位置信息采集传感器5失效时，该路MCU可通过另一MCU获取另一路电机位置信息采集传感器5信号，该MCU所在助力系统仍可正常提供助力；当一路MCU失效时，或MOS驱动器4失效时，仅该元器件所在的独立助力系统失效，另一助力系统扔可提供最少50％助力能力；未失效MCU可通过监控失效一路的MCU系统状态，为整车提供预警信息。

综上，本发明上述实施例当中的电动助力转向控制系统，通过设置两个相互独立控制的助力转向控制子系统，两个助力转向控制子系统均电性连接至双绕组电机6，助力转向控制子系统包括依次通讯连接的扭矩、角度传感器2、控制器3、驱动器4以及电机位置信息采集传感器5，当其中一个助力转向控制子系统满足停用条件时，另一个助力转向控制子系统控制驱动器4以驱动电机工作完成助力，采用双独立回路的传感器，配合双独立控制器3，配合双独立驱动器4，分别驱动两路电机绕组，当其中某一电器元件失效时，仅其中一路驱动路径失效，不至于使整个电动助力控制单元完全失效。解决了现有技术中的电动助力转向控制系统安全性低的问题。

实施例二

请参阅图2，所示为本发明第二实施例提出的一种电动助力转向系统的控制方法，用于对实施例一中所述的电动助力转向控制系统进行控制，包括步骤S10～S10～S11：

步骤S10，当检测到其中一个所述助力转向控制子系统中的元器件发生故障时，确定发生故障的目标元器件。

其中，当其中一个助力转向控制子系统发生故障时，可以从中确定发生故障的目标元器件，从而选择对应的替代控制方式，以保证电动助力转向控制系统的稳定控制。

步骤S11，当确定所述目标元器件为可替代控制元器件时，通过另一个所述助力转向控制子系统中的元器件进行替代以完成所述助力转向控制子系统的控制工作.

其中，可替代控制元器件为驱动器和转矩传感器中的任意一种，示例性的，当一路传感器失效时，该路MCU可通过另一MCU获取另一路传感器信号，该MCU所在助力系统仍可正常提供助力，当一路RPS传感器失效时，该路MCU可通过另一MCU获取另一路RPS传感器信号，该MCU所在助力系统仍可正常提供助力。

另外，在本发明一些可选的实施例当中，所述当确定所述目标元器件为可替代控制元器件时，通过另一个所述助力转向控制子系统中的元器件进行替代以完成所述助力转向控制子系统的控制工作的步骤之后还包括：

当确定所述目标元器件为非替代控制元器件时，则通过另一个所述助力转向控制子系统直接进行控制工作；

其中，所述非可替代控制元器件为控制器和电机位置信息采集传感器中的任意一种。

示例性的，当一路MCU失效时，或MOS驱动器失效时，仅该元器件所在的独立助力系统失效，另一助力系统扔可提供最少50％助力能力；未失效MCU可通过监控失效一路的MCU系统状态，为整车提供预警信息。

进一步的，在本发明一些可选的实施例当中，所述当确定所述目标元器件为非替代控制元器件时，则通过另一个所述助力转向控制子系统直接进行控制工作的步骤之后还包括：

控制未失效的所述助力转向控制子系统对失效的所述助力转向控制子系统进行实时监测，并采集失效的所述助力转向控制子系统的状态信息；

根据所述状态信息从预设数据库中查找出对应的处理措施，并将所述处理措施推送给用户。

由于EPS的控制器设计为独立的两个MCU，两个MCU之间可通过高速通讯协议内部交互信息，互相监控另一方MCU系统状态，驾驶员或驾驶辅助系统根据未失效MCU识别失效EPS信息，可制定并执行应对单路助力失效后的处理措施，有效降低因非冗余架构的EPS失效后失去全部助力能力，导致整车在行驶过程中可能出现的安全隐患。

更进一步的，在本发明一些可选的实施例当中，所述方法还包括：

采集所述元器件的失效次数并对所述元器件的失效次数进行统计，根据统计结果确定所述助力转向控制子系统的控制策略；

当检测到需要进行助力转向系统控制时，通过所述控制策略对所述助力转向控制子系统进行控制。

其中，为了对助力转向系统进行合理的控制，在实际当中，对元器件的失效次数进行统计，从而确定对应的控制策略，并通过该控制策略进行助力转向控制子系统的控制。

具体的，作为本发明其中一种实施方式：

确定预设时间段内出现失效次数统计最多的元器件，并将所述元器件列为易损元器件；

在下一预设时间段内，通过另一可替代元器件对所述易损元器件进行替代使用，以对所述易损元器件使用频次进行降低。

可以理解的，可以通过采集失效次数最多的元器件，例如，其中一个助力转向控制子系统中的元器件最容易失效，可以暂时将该元器件定为易损元器件，并在下一预设时间段内，通过另一可替代元器件对所述易损元器件进行替代使用，以对所述易损元器件使用频次进行降低，以提升元器件的适用寿命。

更具体的，作为本发明实施例的另一种控制实施方式：

根据所述元器件的失效次数以及对应的失效时间段，确定对应的失效次数时间比；

根据所述失效次数时间比确定下一预设时间段内的可能失效时间点，并在临近所述可能失效时间点对所述易损元器件进行替代使用，以对所述易损元器件使用频次进行降低。

其中，在本实施例当中，采取的策略为在易损元器件可能失效之前进行替代使用，保证易损元器件的平常使用时间的前提下，也能及时的在易损元器件损坏之前做好备选措施。

综上，本发明上述实施例当中的电动助力转向控制系统控制方法，通过设置两个相互独立控制的助力转向控制子系统，两个助力转向控制子系统均电性连接至双绕组电机，助力转向控制子系统包括依次通讯连接的扭矩、角度传感器、控制器、驱动器以及电机位置信息采集传感器，当其中一个助力转向控制子系统满足停用条件时，另一个助力转向控制子系统控制驱动器以驱动电机工作完成助力，采用双独立回路的传感器，配合双独立控制器，配合双独立驱动器，分别驱动两路电机绕组，当其中某一电器元件失效时，仅其中一路驱动路径失效，不至于使整个电动助力控制单元完全失效。解决了现有技术中的电动助力转向控制系统安全性低的问题。

以上各个实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

本领域技术人员可以理解，在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何存储介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，“存储介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。

存储介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，存储介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或它们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种电动助力转向控制系统，其特征在于，所述系统包括：两个相互独立控制的助力转向控制子系统，两个所述助力转向控制子系统均电性连接至双绕组电机，所述助力转向控制子系统包括依次通讯连接的扭矩、角度传感器、控制器、驱动器以及电机位置信息采集传感器，当其中一个所述助力转向控制子系统满足停用条件时，另一个所述助力转向控制子系统控制所述驱动器以驱动所述电机工作完成助力。

2.根据权利要求1所述的电动助力转向控制系统，其特征在于，两个所述控制器相互通讯连接，所述控制器分别与驱动器和电机位置信息采集传感器通讯连接，所述控制器和驱动器均与整车控制连接。

3.一种电动助力转向控制系统控制方法，其特征在于，用于对权利要求1至2中任一项所述的电动助力转向控制系统进行控制，所述控制方法包括：

当检测到其中一个所述助力转向控制子系统中的元器件发生故障时，确定发生故障的目标元器件；

当确定所述目标元器件为可替代控制元器件时，通过另一个所述助力转向控制子系统中的元器件进行替代以完成所述助力转向控制子系统的控制工作；

其中，所述可替代控制元器件为驱动器和转矩传感器中的任意一种。

4.根据权利要求3所述的电动助力转向控制系统控制方法，其特征在于，所述当确定所述目标元器件为可替代控制元器件时，通过另一个所述助力转向控制子系统中的元器件进行替代以完成所述助力转向控制子系统的控制工作的步骤之后还包括：

当确定所述目标元器件为非替代控制元器件时，则通过另一个所述助力转向控制子系统直接进行控制工作；

其中，所述非可替代控制元器件为控制器和电机位置信息采集传感器中的任意一种。

5.根据权利要求4所述的电动助力转向控制系统控制方法，其特征在于，所述当确定所述目标元器件为非替代控制元器件时，则通过另一个所述助力转向控制子系统直接进行控制工作的步骤之后还包括：

控制未失效的所述助力转向控制子系统对失效的所述助力转向控制子系统进行实时监测，并采集失效的所述助力转向控制子系统的状态信息；

根据所述状态信息从预设数据库中查找出对应的处理措施，并将所述处理措施推送给用户。

6.根据权利要求3所述的电动助力转向控制系统控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

采集所述元器件的失效次数并对所述元器件的失效次数进行统计，根据统计结果确定所述助力转向控制子系统的控制策略；

当检测到需要进行助力转向系统控制时，通过所述控制策略对所述助力转向控制子系统进行控制。

7.根据权利要求6所述的电动助力转向控制系统控制方法，其特征在于，所述采集所述元器件的失效次数并对所述元器件的失效次数进行统计，根据统计结果确定所述助力转向控制子系统的控制策略的步骤包括：

确定预设时间段内出现失效次数统计最多的元器件，并将所述元器件列为易损元器件；

在下一预设时间段内，通过另一可替代元器件对所述易损元器件进行替代使用，以对所述易损元器件使用频次进行降低。

8.根据权利要求7所述的电动助力转向控制系统控制方法，其特征在于，所述确定预设时间段内出现失效次数统计最多的元器件，并将所述元器件列为易损元器件的步骤之后还包括：

根据所述元器件的失效次数以及对应的失效时间段，确定对应的失效次数时间比；

根据所述失效次数时间比确定下一预设时间段内的可能失效时间点，并在临近所述可能失效时间点对所述易损元器件进行替代使用，以对所述易损元器件使用频次进行降低。