[发明专利]用于电动力转向系统的基于摩擦力的健康状态指示器

说明书

技术领域

本公开涉及用于确定电动力转向系统的健康状态的系统和方法。

背景技术

电动力转向(EPS)是液压动力转向的直接替代，但是在操作过程中显著地消耗更少的能量。液压动力转向使用机械扭矩传感器来测量由驾驶员施加至方向盘的扭矩。扭矩传感器被联接至阀，而该阀引导液压流体以放大被施加的扭矩。EPS以类似的方式工作，但是电子扭矩传感器被用于测量方向盘扭矩，且电马达被用于施加附加扭矩给转向齿条。任一系统的故障可使得车辆相对难于转向。

当用于具有内燃发动机和一个或多个电牵引马达的混合动力车辆上时，EPS能力可特别具有吸引力。混合动力车辆通常以电动车辆模式(EV)运行至阈值车辆速度。发动机在EV模式(一个或多个)下关闭。由此，通常由发动机扭矩提供的机械动力被中断，其排除了使用发动机驱动流体泵的传统液压动力转向系统的使用。

发明内容

这里公开了一种用于确定具有轮胎和控制器的车辆中的转向柱安装式电动力转向(EPS)系统的健康状态(SOH)的方法。使用车载控制器执行本方法，通过使用轮胎动力学模型估计第一自回正扭矩(SAT)值最终确定EPS系统的SOH值。轮胎动力学模型包括在转向操作过程中作用在车辆的轮胎上的侧向力的线性区域中的模拟动力学。该方法包括使用控制器的扩张状态观察器和EPS系统的名义参数估计第二SAT值，然后计算第一和第二SAT值之间的差值。计算的差值的趋势或进展在校准时间间隔上被利用控制器监视以由此确定SOH值。该方法包括利用SOH值自动执行适当的控制动作。

用于车辆的EPS系统包括方向盘、扭矩传感器、角度传感器、齿条和小齿轮组件、转向马达和具有扩张状态观察器的控制器，该转向马达以一扭矩水平传递可变马达辅助扭矩给齿条和小齿轮组件，该扭矩水平部分地基于分别来自转向角度和扭矩传感器的转向角度和转向扭矩。控制器被配置为转向上述方法。

当结合附图时，从下面的用于执行如所附权利要求限定的本发明的一些最佳方式和其它实施例的具体描述可容易地明白本发明的上述特征和优点，以及其它特征和优点。

附图说明

图1是车辆的示意图，其具有转向柱安装式电动力转向(EPS)系统和配置为用于确定EPS系统的健康状态(SOH)值的控制器。

图2是模拟的转向柱安装式EPS系统的示意图。

图3是可由本控制器使用的示例性轮胎动力学模型的示意图。

图4是用于控制器的示例性扩张状态观察器部分的示意性流程图；以及

图5是描述用于确定图1和2中所示的EPS系统的SOH值的本方法的实施例的流程图。

具体实施方式

参考附图，其中相同的参考标号对应于多个附图中相同或类似的部件，以图1开始，车辆10包括转向柱安装式电动力转向(EPS)系统20和控制器50。控制器50被示意性地示出为单个单元，但是控制器50的各个元件可被分布于多个特定用途控制器或电控制单元(ECUs)，例如马达控制单元、转向控制单元等。

本控制器50被配置用于确定EPS系统20的健康状态(SOH)值。如这里使用的，术语“SOH”值表示描述EPS系统20的相对于校准的、正常运转的标准的相对健康性的数值。控制器50还被配置用于执行控制动作，该控制动作对于确定的SOH值是适当的，例如通过记录诊断码和/或经由显示器17(例如显示屏、指示器灯、图标等)显示信息给车辆10的驾驶员。

车辆10包括方向盘12。方向盘12响应于驾驶员转向输入而旋转，其在图1中由双箭头19共同表示。方向盘12被操作地连接至转向柱14，而该转向柱被连接至转向机构16。在一个实施例中，转向机构16是齿条和小齿轮组件，尽管其他转向组件可被根据设计使用。例如通过移动一组前桥(未示出)上的轮胎拉杆18，转向组件16最终将前轮胎25相对于路面27取向，且其为本领域技术人员熟知。

扭矩传感器23和可选的转向角度传感器21可被相对于转向柱14定位。扭矩传感器23测量和传输扭矩传感器信号(箭头123)至控制器50。类似地，转向角度传感器21测量和传输转向角度信号(箭头121)至控制器50。控制器50处理信号121、123以及附加车辆运行数据(箭头11)，例如车速、质量等，和确定转向马达32执行本转向操作所需的转向辅助量。控制器50经由马达控制信号(箭头13)与转向马达32通信。通过产生和经由减速齿轮组33(见图2)传送马达扭矩(箭头15)且传送至转向机构16，转向马达32响应该马达控制信号(箭头13)。