本公開涉及電機驅(qū)動動力系統(tǒng)(Motor Drive Power System，MDPS，電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng))的故障檢測裝置。更具體地，本公開涉及通過監(jiān)測車輛的整體狀況確定MDPS的故障及故障類型的檢測裝置和檢測方法。

背景技術(shù)：

由于車載部件數(shù)字化，有關(guān)車輛的功能安全性的關(guān)注有所增加，并且有關(guān)車輛的功能安全性的國際標準ISO26262吸引了車輛相關(guān)的制造商的注意。

關(guān)于電機驅(qū)動動力系統(tǒng)(MDPS)，已經(jīng)做出了更多的努力以提供滿足ISO26262的轉(zhuǎn)向裝置。由于在MDPS中可能出現(xiàn)限制，存在轉(zhuǎn)向過度和方向錯誤。轉(zhuǎn)向過度指的是與轉(zhuǎn)向角度相比車身過度轉(zhuǎn)彎的現(xiàn)象，并且表示當后輪因向外滑動失去抓地力時會出現(xiàn)的現(xiàn)象。此外，方向錯誤指的是車身在與方向盤的轉(zhuǎn)向角度不同的方向上行駛的現(xiàn)象，并且表示車輛在不同于駕駛員要求的轉(zhuǎn)彎方向上行駛的現(xiàn)象。

圖1和圖2示出了在車輛轉(zhuǎn)彎期間的轉(zhuǎn)向過度和方向錯誤。

在附圖中，車輛開始行駛，并且開始轉(zhuǎn)彎。此外，當在MDPS中發(fā)生故障時，車輛不能正常拐彎，并且在異常路線上行駛。

因此，當在行駛期間MDPS中發(fā)生故障時，車輛不能根據(jù)用戶的要求轉(zhuǎn)彎并且向道路內(nèi)或向道路外打轉(zhuǎn)。

作為相關(guān)技術(shù)，韓國專利申請?zhí)?0-2012-0092310(在下文中，是指文獻1)公開了一種即使當車輛的后輪轉(zhuǎn)向裝置發(fā)生故障時通過使用車輛的前輪轉(zhuǎn)向裝置使車輛的前輪在與后輪相同的方向上轉(zhuǎn)向而確保車輛的直線性的技術(shù)。

然而，由于在文獻1中未公開在早期階段檢測到車輛的電子轉(zhuǎn)向裝置故障并且阻斷電流施加于電機以使得能夠手動操作轉(zhuǎn)向裝置的技術(shù)，當轉(zhuǎn)向裝置發(fā)生故障時不能保持車輛的駕駛性能。

此外，并未提供由于MDPS的故障需要重置并且重新運轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向裝置，以及防止發(fā)生故障的方法。

在此背景技術(shù)部分中所公開的信息僅是用于增強對本發(fā)明的總體背景的理解，并且不應當被視為對該信息構(gòu)成本領(lǐng)域技術(shù)人員已經(jīng)知曉的現(xiàn)有技術(shù)的承認或任何形式的啟示。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的各個方面旨在提供一種早期檢測電機驅(qū)動動力系統(tǒng)(MDPS)的故障的裝置和方法并且提供一種在不向MDPS添加單獨的功能的情況下通過維象地確定車輛的整體狀況并且確定MDPS是否出故障能夠執(zhí)行自動防故障功能的技術(shù)。

本發(fā)明的各個方面旨在提供一種當MDPS中出故障時通過阻斷電流施加于MDPS的電機使得能夠手動操作MDPS的方法。

本發(fā)明的各個方面旨在提供一種當所述MDPS出故障時通過重置并且重新啟動所述MDPS防止故障發(fā)生的方法。

在一個方面中，本發(fā)明提供一種電機驅(qū)動動力系統(tǒng)(MDPS)的故障檢測方法，包括：確定當車輛轉(zhuǎn)彎時車輛速度是否等于或大于第一預設(shè)值；執(zhí)行轉(zhuǎn)向扭矩和電機扭矩的乘法運算，并且當車輛速度等于或大于第一預設(shè)值時確定預設(shè)時間內(nèi)的積分計算的積累值是否等于或大于第二預設(shè)值；確定電機扭矩是否等于或大于第三預設(shè)值；根據(jù)車輛速度和轉(zhuǎn)向角度確定偏航角速度變化率(yaw rate change rate，橫擺角速度變化率)并且確定偏航角速度變化率是否等于或大于第四預設(shè)值；以及當積累值等于或大于第二預設(shè)值時、當電機扭矩等于或大于第三預設(shè)值時、并且當偏航角速度變化率等于或大于第四預設(shè)值時，確定MDPS出故障，以及當積累值不等于或不大于第二預設(shè)值時、當電機扭矩不等于或不大于第三預設(shè)值時，或者當偏航角速度變化率不等于或不大于第四預設(shè)值時，確定MDPS正常運轉(zhuǎn)。

在一個示例性實施方式中，當確定MDPS出故障時，故障檢測方法可以進一步包括確定故障類型，其中，確定故障類型包括：確定轉(zhuǎn)向角度和偏航角速度變化率的符號是否彼此相同；以及當轉(zhuǎn)向角度和偏航角速度變化率的符號彼此相同時，確定MDPS的故障是轉(zhuǎn)向過度，當轉(zhuǎn)向角度和偏航角速度變化率的符號彼此不相同時，確定MDPS的故障是方向錯誤。

在另一個示例性實施方式中，當確定MDPS出故障時，故障檢測方法可以進一步包括阻斷施加于MDPS的電機的電流。

在又一個示例性實施方式中，在阻斷施加于電機的電流之后，故障檢測方法可以進一步包括重置并且重新啟動MDPS。

在又一個示例性實施方式中，連續(xù)重復確定過程。

還在又一個示例性實施方式中，在車輛速度是否等于或大于第一預設(shè)值的確定中，故障檢測方法可以包括使用轉(zhuǎn)向角度的輸入和轉(zhuǎn)向扭矩確定車輛轉(zhuǎn)彎。

在另一示例性實施方式中，通過基于轉(zhuǎn)向角度的輸入和車輛速度估計偏航角速度、差分所估計的偏航角速度并且使用低通濾波器來計算偏航角速度變化率。

在另一方面中，本發(fā)明提供一種電機驅(qū)動動力系統(tǒng)(MDPS)的故障檢測裝置，包括：先決條件判定模塊，根據(jù)車輛的轉(zhuǎn)向扭矩和轉(zhuǎn)向角度的輸入判定車輛是否轉(zhuǎn)彎，并且當車輛速度等于或大于第一預設(shè)值時，發(fā)送判定MDPS是否出故障的命令；以及故障判定模塊，接收來自先決條件判定模塊的判定MDPS是否出故障的命令以判定MDPS是否出故障，其中，故障判定模塊包括：基于積分的檢測模塊，執(zhí)行轉(zhuǎn)向扭矩和電機扭矩的乘法運算并且確定預設(shè)時間內(nèi)的積分計算的積累值是否等于或大于第二預設(shè)值；基于電機扭矩的檢測模塊，確定電機扭矩是否等于或大于第三預設(shè)值；以及基于偏航角速度變化率的檢測模塊，根據(jù)車輛速度和轉(zhuǎn)向角度確定偏航角速度變化率并且確定偏航角速度變化率是否等于或大于第四預設(shè)值，并且當全部滿足基于積分的檢測模塊、基于電機扭矩的檢測模塊、以及基于偏航角速度變化率的檢測模塊的條件時，確定MDPS出故障。

在一個示例性實施方式中，當故障判定模塊判定MDPS出故障時，故障檢測裝置可以進一步包括故障類型判定模塊，故障類型判定模塊判定轉(zhuǎn)向角度和偏航角速度變化率的符號是否彼此相同；當轉(zhuǎn)向角度和偏航角速度變化率的符號彼此相同時，判定MDPS的故障為轉(zhuǎn)向過度；并且當轉(zhuǎn)向角度和偏航角速度變化率的符號彼此不相同時，判定MDPS的故障為方向錯誤。

在另一個示例性實施方式中，當故障判定模塊判定MDPS出故障時，故障檢測裝置可以進一步包括：電機控制模塊，阻斷施加于MDPS的電機的電流。

在又一個示例性實施方式中，當電機控制模塊阻斷施加于MDPS的電機的電流時，故障檢測裝置可以重置并且重新啟動MDPS。

在又一示例性實施方式中，通過基于轉(zhuǎn)向角度的輸入和車輛速度估計偏航角速度、并且通過差分所估計的偏航角速度以應用于低通濾波器來計算偏航角速度變化率。

本發(fā)明示例性實施例的其它方面在下文討論。

本發(fā)明的方法和裝置具有其他的特征和優(yōu)點，這些其他的特征和優(yōu)點將通過結(jié)合在本文中的附圖和下文的具體實施方式部分而變得顯而易見或者將在附圖和具體實施方式部分中進行更詳細地闡述，并且這些附圖和具體實施方式部分一起用于解釋本發(fā)明的一些原理。

附圖說明

圖1是示出了當在電機驅(qū)動動力系統(tǒng)(MDPS)中發(fā)生故障時車輛的轉(zhuǎn)向過度模擬條件的示圖，

圖2是示出了當MDPS中發(fā)生故障時車輛的方向錯誤模擬條件的示圖，

圖3是示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實施方式的MDPS的故障檢測裝置的框圖，

圖4是示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實施方式的構(gòu)成故障判定模塊的模塊的框圖，

圖5是示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實施方式的MDPS的故障檢測方法的流程圖，

圖6是示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實施方式的使用MDPS的故障檢測方法確定故障的流程圖，以及

圖7是示出了當確定MDPS出故障時確定故障類型的過程的流程圖。

附圖中闡述的參考標號包括如下文進一步討論的以下元件的引用：

應理解的是，附圖無需按比例繪制，而是呈現(xiàn)了說明本發(fā)明的基本原理的各種特征的略微簡化表示。在此公開的包括諸如特定尺寸、定向、位置以及形狀的本發(fā)明的具體設(shè)計特征將部分地由具體預期應用和使用環(huán)境來確定。

在圖中，貫穿附圖的幾幅圖，參考標號指代本發(fā)明的相同或等同的部件。

具體實施方式

現(xiàn)在將更詳細地參照本發(fā)明的各種實施方式，在附圖中示出了且在下文中描述了其實例。盡管本發(fā)明將與示例性實施方式相結(jié)合進行描述，但是將被理解的是，本說明并非旨在將本發(fā)明限制為那些示例性實施方式。相反，本發(fā)明旨在不僅涵蓋示例性實施方式，而且涵蓋可包括在如由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的各種替換、修改、等同物以及其他實施方式。

應當理解，本文中所使用的術(shù)語“車輛”或“用車輛運載的(vehicular)”或其他類似術(shù)語包括一般的機動車輛，諸如包括運動型多用途車輛(SUV)、公共汽車、卡車、各種商用車輛的載客車輛；包括各種船只和艦船的船舶；航天器等；并且包括混合動力車輛、電動車輛、插電混合動力車輛、氫動力車輛、和其他替代燃料車輛(例如，來源于除石油以外的資源的燃料)。如本文中提及，混合動力車輛是具有至少兩種動力源的車輛，例如，汽油動力和電動車輛。

本發(fā)明的上述和其它特征在下文討論。

在下文中，將參考附圖詳細地描述本發(fā)明的示例性實施方式。本發(fā)明的實施方式可以改成各種形式，并且本發(fā)明的范圍不應當限于以下示例性實施方式。提供這些實施方式以向本領(lǐng)域普通技術(shù)人員更完整地說明本發(fā)明。

當在車輛行駛期間操作電機驅(qū)動動力系統(tǒng)(MDPS)的方向盤時，可以根據(jù)方向盤的角度變化或者扭矩變化驅(qū)動MDPS內(nèi)部的電機，并且因此能夠改變車輛的行駛方向。在MDPS中，當駕駛員操作駕駛員的手緊握的方向盤時，扭矩傳感器可以感測駕駛員的操作，并且電子控制單元(ECU)向MDPS內(nèi)部的電機發(fā)出與方向盤的轉(zhuǎn)向方向和扭矩對應的命令。因此，電機可以操作以移動車輛前輪的軸，并且因此可以改變車輛的行駛方向。

然而，作為與車輛行駛有著直接關(guān)系的部件的MDPS可能與安全性有直接關(guān)系。近年來，關(guān)于車輛的功能安全性的國際標準ISO26262受到關(guān)注。

本發(fā)明可以提供分析MDPS的功能和故障并且早期檢測MDPS的故障以防止意外的技術(shù)，該技術(shù)滿足國際標準。

因此，本發(fā)明提供MDPS的故障檢測裝置和檢測方法，并且涉及使用電機執(zhí)行與方向盤對應的前輪軸的運動的MDPS。

圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實施方式的在MDPS中發(fā)生故障時車輛的轉(zhuǎn)向過度模擬的示圖。

如在圖1中示出的，當駕駛員試圖使車輛轉(zhuǎn)彎時，在與駕駛員的轉(zhuǎn)向方向相同的方向上可能產(chǎn)生電機扭矩，并且與轉(zhuǎn)向角度相比，車身可能會過度轉(zhuǎn)彎。

在轉(zhuǎn)向過度的情況下，由于駕駛員的轉(zhuǎn)向裝置的旋轉(zhuǎn)扭矩被恒定地保持并且在與駕駛員的轉(zhuǎn)向方向相同的方向上產(chǎn)生電機扭矩，可能在相同的方向上產(chǎn)生駕駛員的轉(zhuǎn)向扭矩和電機扭矩。

圖2示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實施方式的在MDPS中發(fā)生故障時車輛的方向錯誤模擬。

與轉(zhuǎn)向過度的情況不同，在與駕駛員的轉(zhuǎn)向方向相反的方向上產(chǎn)生電機扭矩，可以在彼此相反的方向上產(chǎn)生駕駛員的轉(zhuǎn)向扭矩和電機扭矩。

圖3是示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實施方式的MDPS的故障檢測裝置的示圖。

根據(jù)本發(fā)明示例性實施方式在確定故障之前，先決條件判定模塊10可被配置為判定車輛是否轉(zhuǎn)彎并且將車輛速度與預設(shè)值進行比較以判定實際的車輛速度是否大于該預設(shè)值。

可以根據(jù)車輛速度、轉(zhuǎn)向角度、以及轉(zhuǎn)向扭矩執(zhí)行檢測邏輯來確定車輛的轉(zhuǎn)彎行駛。此外，當確定車輛執(zhí)行轉(zhuǎn)彎行駛時，確定車輛速度是否等于或大于第一預設(shè)值。當轉(zhuǎn)彎行駛的車輛的車輛速度等于或大于第一預設(shè)值時，可以發(fā)送故障判定命令。

如上所述，可以通過確定車輛的MDPS的故障檢測需要更敏感地工作所處的速度點隨機選擇第一預設(shè)值。由于低速行駛可忽視的MDPS的故障會嚴重影響高速行駛的行駛安全性，可以通過調(diào)節(jié)第一預設(shè)值確定故障檢測靈敏度。

圖4是示出了故障判定模塊11的配置的框圖。

接收車輛的故障判定命令并且判定車輛故障的故障判定模塊11可以包括基于積分的檢測模塊21、基于電機扭矩的檢測模塊22、以及基于偏航角速度變化率的檢測模塊23。基于積分的檢測模塊21可以執(zhí)行轉(zhuǎn)向扭矩和電機扭矩的乘法運算以確定預設(shè)時間內(nèi)累計的積累值是否等于或大于第二預設(shè)值?；陔姍C扭矩的檢測模塊22可以確定電機扭矩是否等于或大于第三預設(shè)值?；谄浇撬俣茸兓实臋z測模塊23可以根據(jù)車輛速度和轉(zhuǎn)向角度確定偏航角速度變化率是否等于或大于第四預設(shè)值。

如上所述，首先，故障判定模塊11可以包括基于積分的檢測模塊21。通常，當MDPS正常運轉(zhuǎn)時，轉(zhuǎn)向扭矩和電機扭矩可具有彼此相反的符號。然而，當MDPS出故障時，轉(zhuǎn)向扭矩和電機扭矩可具有相同的符號。

因此，可以計算轉(zhuǎn)向扭矩和電機扭矩的乘積，并且可以累計預設(shè)時間內(nèi)所計算的轉(zhuǎn)向扭矩和電機扭矩的乘積以計算積累值。因此，由于基于積分的檢測模塊21可以執(zhí)行累計電機扭矩和轉(zhuǎn)向扭矩的乘積，可以容易設(shè)置檢測時間。

在這個實施方式中，可以確定所計算的積累值是否等于或大于第二預設(shè)值。當所計算的積累值是否等于或大于第二預設(shè)值時，可以確定MDPS出故障。

通過將某個時間內(nèi)累計的積累值與第二預設(shè)值進行比較確定MDPS的故障的原因可能是因為在MDPS的運轉(zhuǎn)期間即使車輛暫時在錯誤路線上行駛當MDPS立即返回至正常狀態(tài)時，沒必要采取措施，諸如，通過確定MDPS出故障阻斷到電機的電流。

然而，當積累值等于或大于第二預設(shè)值時，由于MDPS的故障，車輛在故障路線上持續(xù)行駛長達某個時間，需要進行測量。因此，可以確定MDPS出故障，并且可以通過電機控制模塊13執(zhí)行自動防故障處理，諸如，阻斷到電機的電流。

其次，故障判定模塊11可以進一步包括基于電機扭矩的檢測模塊22。當電機扭矩等于或大于第三預設(shè)值時，可以確定MDPS出故障。

如上所述，當電機扭矩等于或小于第三預設(shè)值時，即使當車輛的MDPS出故障時，根據(jù)駕駛員要求的行駛方向與車輛的轉(zhuǎn)彎方向之間的差值是微小的。因此，不需要執(zhí)行單獨的自動防故障處理，并且當MDPS的電機扭矩等于或大于第三預設(shè)值，可以確定MDPS出故障。

第三，故障判定模塊11可以進一步包括基于偏航角速度變化率的檢測模塊23。根據(jù)本發(fā)明示例性實施方式的基于積分的檢測模塊21可以不使用偏航角速度傳感器，并且可以通過偏航角速度變化率計算模塊14根據(jù)轉(zhuǎn)向角度和車輛速度估計并且使用偏航角速度值。

因此，本發(fā)明可以不通過偏航角速度傳感器使用車輛的控制系統(tǒng)的信息。相反，可以通過所估計的偏航角速度執(zhí)行根據(jù)諸如車輛的轉(zhuǎn)向角度和車輛速度的因素估計偏航角速度并且計算偏航角速度變化率的過程。當所計算的偏航角速度變化率等于或大于第四預設(shè)值時，可以確定MDPS出故障。如上所述，偏航角速度變化率計算模塊14可以根據(jù)諸如輸入到車輛中的轉(zhuǎn)向角度和車輛速度的因素估計偏航角速度。當計算所估計的偏航角速度變化率時，能夠唯象地確定車輛的整體狀況。即，當使用偏航角速度傳感器確定MDPS的故障時，由于偏航角速度傳感器本身的延遲很難會立即感測到故障。因此，在這個實施方式中，由于基于轉(zhuǎn)向角度和車輛速度估計偏航角速度值，可以根據(jù)車輛的行駛狀態(tài)迅速感測到MDPS是否出故障。

可以根據(jù)以下等式1估計計算變化的偏航角速度所需的所估計的偏航角速度。

這里，Vx表示車輛速度，L表示輪距，Kus表示轉(zhuǎn)向不足常數(shù)，g表示重力，以及δf表示轉(zhuǎn)向角度。

如上所述，在檢測車輛的MDPS的故障中，當滿足有關(guān)基于積分的檢測模塊21、基于電機扭矩的檢測模塊22、以及基于角速度變化率的檢測模塊23的所有條件時，可以確定MDPS出故障。

圖5是示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實施方式的MDPS的故障檢測方法的流程圖。

根據(jù)MDPS的故障檢測方法，可以接收車輛速度(S110)，然后可以確定車輛轉(zhuǎn)彎(S120)。在車輛轉(zhuǎn)彎的確定中，可以使用所輸入的轉(zhuǎn)向角度和轉(zhuǎn)向扭矩。當確定車輛轉(zhuǎn)彎時，可以確定車輛速度是否等于或大于第一預設(shè)值(S130)。當車輛速度等于或大于第一預設(shè)值時，可以確定MDPS是否出故障(S140)。此外，可以通過故障類型判定模塊12判定故障類型(S150)，并且當車輛速度小于第一預設(shè)值時，可以完成邏輯。

當通過MDPS是否出故障的確定而確定MDPS出故障時，可以應用自動防故障邏輯以在發(fā)生故障時執(zhí)行安全狀態(tài)模式，并且可以切斷施加于電機的電流(S160)。由于重置并且重新啟動未被提供電流的電機，還可以確保MDPS正確地運轉(zhuǎn)。

在圖6中，在故障判定的執(zhí)行中，可以執(zhí)行轉(zhuǎn)向扭矩和電機扭矩的乘法運算(S210)，并且可以通過累計預設(shè)時間內(nèi)的計算值計算積累值(S220)。此后，可以確定積累值是否等于或大于第二預設(shè)值(S230)?？梢酝ㄟ^基于積分的檢測模塊21執(zhí)行累計。

此外，同時利用積分計算處理，可以確定電機扭矩等于或大于第三預設(shè)值(S240)，并且可以根據(jù)車輛速度和轉(zhuǎn)向角度確定偏航角速度變化率以確定偏航角速度變化率是否等于或大于第四預設(shè)值(S250)。

可通過基于電機扭矩的檢測模塊22執(zhí)行電機扭矩的計算并且可以通過基于角速度變化率的檢測模塊23執(zhí)行根據(jù)車輛速度和轉(zhuǎn)向角度確定偏航角速度變化率。

此外，可以估計車輛的偏航角速度以計算偏航角速度變化率，并且可以根據(jù)車輛速度和轉(zhuǎn)向角度估計偏航角速度。可以通過偏航角速度變化率計算模塊14執(zhí)行偏航角速度變化率。

如上所述，當電機扭矩條件、通過電機扭矩和轉(zhuǎn)向扭矩的乘法運算的積分積累值條件、以及偏航角速度變化率條件全部滿足時(S260)，可以確定MDPS出故障(S270)。

圖7是示出了當確定MDPS出故障時確定故障類型的過程的流程圖。

如在圖7中示出的，可以確定MDPS是否出故障(S310)。當確定MDPS出故障時，可以計算轉(zhuǎn)向角度和偏航角速度變化率的乘積，并且可以確定計算值的符號(S320)。

當計算值的符號為正時，可以確定MDPS的故障是轉(zhuǎn)向過度(S330)。另一方面，當計算值的符號為負時，可以確定MDPS的故障是方向錯誤(S340)。

然而，當確定MDPS沒有出故障時，可以推遲MDPS故障類型的判定。

如上所述，根據(jù)本發(fā)明示例性實施方式的MDPS的故障檢測裝置和方法具有以下效果。

第一，可以通過有效地檢測MDPS的故障處理緊急狀況。

第二，本發(fā)明具有在不向MDPS添加單獨的功能的情況下通過唯象地確定車輛的整體狀況并且確定MDPS是否出故障執(zhí)行自動防故障功能的效果。

第三，當檢測到MDPS的故障時通過阻斷施加于MDPS的電機的電流可以手動操作MDPS。

第四，當檢測到MDPS的故障時，通過阻斷施加于MDPS的電機的電流并且同時重置并重新啟動MDPS，MDPS可以正確地運轉(zhuǎn)。

為了便于所附權(quán)利要求中的說明和準確限定，參考如圖中所顯示的這些特征的位置，使用術(shù)語“上部”、“下部”、“內(nèi)部”和“外部”來描述示例性實施方式的特征。

已出于例證和描述的目的呈現(xiàn)了本發(fā)明的具體示例性實施方式的前文描述。它們并非旨在是窮盡的或者將本發(fā)明限制為所公開的精確形式，并且顯然地，根據(jù)上述教導，許多變形和修改也是可能的。選擇并描述示例性實施方式是為了解釋本發(fā)明的某些原理及其實際應用，從而使本領(lǐng)域的其他技術(shù)人員能夠做出并利用本發(fā)明的各個示例性實施方式及其各種替代和修改。旨在由所附權(quán)利要求及其等同物來限定本發(fā)明的范圍。