[發明專利]用于電動力轉向系統的基于摩擦力的健康狀態指示器

有效

• 申請號: 201210091227.2
• 申請日: 2012-03-30
• 公開（公告）號: CN102730055A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發明（設計）人: Y.A.戈內姆
• 申請（專利權）人: 通用汽車環球科技運作有限責任公司
• 主分類號: B62D5/04
• 分類號: B62D5/04;B62D6/00;B62D119/00;B62D113/00
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 葛青

技術領域

本公開涉及用于確定電動力轉向系統的健康狀態的系統和方法。

背景技術

電動力轉向(EPS)是液壓動力轉向的直接替代，但是在操作過程中顯著地消耗更少的能量。液壓動力轉向使用機械扭矩傳感器來測量由駕駛員施加至方向盤的扭矩。扭矩傳感器被聯接至閥，而該閥引導液壓流體以放大被施加的扭矩。EPS以類似的方式工作，但是電子扭矩傳感器被用于測量方向盤扭矩，且電馬達被用于施加附加扭矩給轉向齒條。任一系統的故障可使得車輛相對難于轉向。

當用于具有內燃發動機和一個或多個電牽引馬達的混合動力車輛上時，EPS能力可特別具有吸引力。混合動力車輛通常以電動車輛模式(EV)運行至閾值車輛速度。發動機在EV模式(一個或多個)下關閉。由此，通常由發動機扭矩提供的機械動力被中斷，其排除了使用發動機驅動流體泵的傳統液壓動力轉向系統的使用。

發明內容

這里公開了一種用于確定具有輪胎和控制器的車輛中的轉向柱安裝式電動力轉向(EPS)系統的健康狀態(SOH)的方法。使用車載控制器執行本方法，通過使用輪胎動力學模型估計第一自回正扭矩(SAT)值最終確定EPS系統的SOH值。輪胎動力學模型包括在轉向操作過程中作用在車輛的輪胎上的側向力的線性區域中的模擬動力學。該方法包括使用控制器的擴張狀態觀察器和EPS系統的名義參數估計第二SAT值，然后計算第一和第二SAT值之間的差值。計算的差值的趨勢或進展在校準時間間隔上被利用控制器監視以由此確定SOH值。該方法包括利用SOH值自動執行適當的控制動作。

用于車輛的EPS系統包括方向盤、扭矩傳感器、角度傳感器、齒條和小齒輪組件、轉向馬達和具有擴張狀態觀察器的控制器，該轉向馬達以一扭矩水平傳遞可變馬達輔助扭矩給齒條和小齒輪組件，該扭矩水平部分地基于分別來自轉向角度和扭矩傳感器的轉向角度和轉向扭矩。控制器被配置為轉向上述方法。

當結合附圖時，從下面的用于執行如所附權利要求限定的本發明的一些最佳方式和其它實施例的具體描述可容易地明白本發明的上述特征和優點，以及其它特征和優點。

附圖說明

圖1是車輛的示意圖，其具有轉向柱安裝式電動力轉向(EPS)系統和配置為用于確定EPS系統的健康狀態(SOH)值的控制器。

圖2是模擬的轉向柱安裝式EPS系統的示意圖。

圖3是可由本控制器使用的示例性輪胎動力學模型的示意圖。

圖4是用于控制器的示例性擴張狀態觀察器部分的示意性流程圖；以及

圖5是描述用于確定圖1和2中所示的EPS系統的SOH值的本方法的實施例的流程圖。

具體實施方式

參考附圖，其中相同的參考標號對應于多個附圖中相同或類似的部件，以圖1開始，車輛10包括轉向柱安裝式電動力轉向(EPS)系統20和控制器50。控制器50被示意性地示出為單個單元，但是控制器50的各個元件可被分布于多個特定用途控制器或電控制單元(ECUs)，例如馬達控制單元、轉向控制單元等。

本控制器50被配置用于確定EPS系統20的健康狀態(SOH)值。如這里使用的，術語“SOH”值表示描述EPS系統20的相對于校準的、正常運轉的標準的相對健康性的數值。控制器50還被配置用于執行控制動作，該控制動作對于確定的SOH值是適當的，例如通過記錄診斷碼和/或經由顯示器17(例如顯示屏、指示器燈、圖標等)顯示信息給車輛10的駕駛員。

車輛10包括方向盤12。方向盤12響應于駕駛員轉向輸入而旋轉，其在圖1中由雙箭頭19共同表示。方向盤12被操作地連接至轉向柱14，而該轉向柱被連接至轉向機構16。在一個實施例中，轉向機構16是齒條和小齒輪組件，盡管其他轉向組件可被根據設計使用。例如通過移動一組前橋(未示出)上的輪胎拉桿18，轉向組件16最終將前輪胎25相對于路面27取向，且其為本領域技術人員熟知。

扭矩傳感器23和可選的轉向角度傳感器21可被相對于轉向柱14定位。扭矩傳感器23測量和傳輸扭矩傳感器信號(箭頭123)至控制器50。類似地，轉向角度傳感器21測量和傳輸轉向角度信號(箭頭121)至控制器50。控制器50處理信號121、123以及附加車輛運行數據(箭頭11)，例如車速、質量等，和確定轉向馬達32執行本轉向操作所需的轉向輔助量。控制器50經由馬達控制信號(箭頭13)與轉向馬達32通信。通過產生和經由減速齒輪組33(見圖2)傳送馬達扭矩(箭頭15)且傳送至轉向機構16，轉向馬達32響應該馬達控制信號(箭頭13)。