一种防止失去助力的方法、系统、存储介质及车辆与流程

本发明涉及转向系统，具体的说是一种防止失去助力的方法、系统、存储介质及车辆。

背景技术：

1、随着gb17675的颁布实施，功能安全变成了汽车行业的强制标准。电动助力转向系统之所以出现就是为了通过电机给驾驶员提供一定的辅助，来减轻驾驶员的负荷，提升驾驶舒适性。但是初期的电动助力转向系统主要是从功能方面进行考虑，并未从安全方面做太多的研究，目前市面上大部分的电动助力转向产品针对防止失去助力的安全目标的功能安全等级在asilb及以下，已经无法满足当下消费者对安全方面的需求。

2、电动助力转向产品的基础助力计算模块通常是qm等级的，当基础助力计算模块发生系统性故障时，系统并不能察觉，此时可能会发生非预期的助力、转向系统卡滞或者丢失助力，导致车辆偏离车道或者失去横向控制功能，如果此时正在高速上进行变道操作，可能导致严重的事故发生，存在很大的潜在风险；也有另外一些转向系统增加了一些探测机制，但是当系统发现上述系统性失效之后会采取直接关闭整个系统的方式，此时电机提供的助力会全部取消，助力会突然消失，驾驶员需要及时反映并且用手力进行补偿来控制车辆。如果此时正在环山路上驾驶，若驾驶员未及时介入，亦或驾驶员的手力不足以控制车辆，会对驾驶员的生命产生巨大的威胁。

技术实现思路

1、本发明为克服现有技术的不足，提供一种防止失去助力的方法、系统、存储介质及车辆，满足功能安全asild等级的要求，即使基础助力计算模块、电机扭矩限制模块计算的请求扭矩发生系统性故障，也不会违背防止意外执行器功能、防止卡滞和防止失去助力的安全目标，把电机扭矩限制在驾驶员可控的安全范围内，确保系统是安全可控的，并且是可用的。

2、为实现上述目的，设计一种防止失去助力的方法，包括失去助力探测模块、防止失去助力扭矩补偿模块、防止失去助力扭矩补偿监控模块、防止失去助力扭矩补偿故障处理模块、请求电机扭矩计算模块，其特征在于：

3、所述的失去助力探测模块包含以下步骤：

4、(11)监测扭杆扭矩处理模块计算得出的扭杆扭矩信号是否超过助力丢失的扭杆扭矩阈值；

5、(12)监测电机扭矩限制模块处理得到的验证电机扭矩信号是否小于助力丢失的电机扭矩阈值；

6、(13)如果(11)和(12)的两个条件同时满足，认为发生失去助力，否则认为没有发生失去助力；

7、所述的防止失去助力扭矩补偿模块包含以下步骤：

8、(21)根据当前的扭杆扭矩信号查表a得到目标电机扭矩信号；

9、(22)目标扭杆扭矩信号作为期望值，并实测的扭杆扭矩信号作为反馈值，采用pid算法计算得到补偿扭矩的绝对值，目标扭杆扭矩信号为标定量，根据需要进行标定；(23)如果当前扭杆扭矩超过助力丢失的扭杆扭矩阈值并且验证电机扭矩信号小于助力丢失的电机扭矩阈值时，对步骤(22)中的pid算法计算得到的积分部分的值限制到最大允许的电机扭矩范围之内；

10、(24)根据电机转子加速度查表b得到电机转子加速度因子，与步骤(22)中得到的补偿扭矩的绝对值相乘，表b中电机转子加速度因子的值与电机转子加速度成反比关系，表b为标定量，具体数值可以根据需要进行标定；

11、(25)将步骤(22)中得到的补偿扭矩的绝对值进行限制，限制的下限是验证电机扭矩值，限制的上限是根据此时的扭杆扭矩信号查表a得到的目标电机扭矩与验证电机扭矩值的和；

12、(26)将步骤(22)中得到的补偿扭矩的绝对值乘以扭杆扭矩的符号，再乘以系统的减速机构的符号，得到补偿扭矩，然后调用冗余存储处理模块将补偿扭矩进行冗余存储；

13、所述的防止失去助力扭矩补偿监控模块包含以下步骤：

14、(31)检查防止失去助力扭矩补偿模块计算得到的补偿扭矩是否大于等于验证电机扭矩值，并且小于等于根据此时的扭杆扭矩信号查表a得到的目标电机扭矩与验证电机扭矩值的和；

15、(32)检查防止失去助力扭矩补偿模块计算得到的补偿扭矩的符号是否等于扭杆扭矩的符号乘以系统的减速机构的符号；

16、(33)如果步骤(31)和(32)两个检查有任意一个没有通过，认为防止失去助力扭矩补偿模块计算得到的补偿扭矩出现错误；否则认为防止失去助力扭矩补偿模块计算得到的补偿扭矩是正确的；

17、所述的防止失去助力扭矩补偿故障处理模块的步骤：如果防止失去助力扭矩补偿监控模块检测到错误，防止失去助力扭矩补偿故障处理模块会将表a中最大的目标电机扭矩作为补偿扭矩的绝对值，然后乘以扭杆扭矩的符号，再乘以系统的减速机构的符号，得到补偿扭矩；

18、请求电机扭矩计算模块对步骤(26)计算得到的补偿扭矩与电机扭矩限制模块处理得到的验证电机扭矩信号求和，得到请求电机扭矩，然后调用冗余存储处理模块将请求电机扭矩进行冗余存储。

19、所述的电机扭矩阈值由查表a得到，表a的x轴为扭杆扭矩，y轴为电机扭矩，表a为标定量，x轴和y轴的具体数值根据需要进行标定。

20、所述的扭杆扭矩阈值的范围为5～8nm。

21、所述的pid算法公式：u(t)＝kp*e(t)+ki*∫e(t)dt+kd*de(t)/dt，其中，e(t)为当前的控制误差值，e(t)＝目标扭杆扭矩信号-扭杆扭矩，u(t)为防止失去助力的补偿扭矩，kp、ki、kd为比例、积分、微分参数，根据实际调试情况进行确定。

22、一种运用防止失去助力方法的系统，其特征在于：通过对系统可能发生的失去助力进行探测，当探测到发生失去助力时，会计算出一个补偿扭矩，来弥补失去的助力，并且会对补偿扭矩进行安全监控，确保其不会违背防止意外执行器功能、防止卡滞和防止失去助力的安全目标。

23、一种运用防止失去助力方法的系统，包括扭矩传感器、角度传感器、控制器、电机、电机位置传感器、机械装置，其特征在于：

24、所述的扭矩传感器用于采集扭杆扭矩，经过处理可以得到扭杆扭矩和驾驶员手力矩；所述的角度传感器用于采集小齿轮转角，经过处理可以得到小齿轮转角和方向盘转角；

25、所述的控制器包含处理器和存储器，存储器内存储计算机可执行的程序，处理器执行存储器内计算机可执行的程序；

26、所述的电机驱动机械装置运动；

27、所述的电机位置传感器采集电机的执行信息。

28、一种可读存储介质，包括执行防止失去助力的方法，其特征在于：通过执行防止失去助力的方法，实时探测系统是否发生失去助力，当探测到发生失去助力时，会计算出一个补偿扭矩，来弥补失去的助力，并且会对补偿扭矩进行安全监控，确保其不会违背防止意外执行器功能、防止卡滞和防止失去助力的安全目标。

29、所述的可读存储介质上存储有计算机可执行的程序，计算机可执行的程序被处理器执行防止失去助力方法的步骤。

30、一种车辆，包括运用防止失去助力方法的系统、执行防止失去助力方法的可读存储介质，其特征在于：通过系统，执行可读存储介质上存储的计算机可执行的程序，实现防止失去助力的方法，探测系统是否发生失去助力，当探测到发生失去助力时，会计算出一个补偿扭矩，来弥补失去的助力，并且会对补偿扭矩进行安全监控，确保其不会违背防止意外执行器功能、防止卡滞和防止失去助力的安全目标。

31、本发明同现有技术相比，提供一种防止失去助力的方法、系统、存储介质及车辆，满足功能安全asild等级的要求，即使基础助力计算模块、电机扭矩限制模块计算的请求扭矩发生系统性故障，也不会违背防止意外执行器功能、防止卡滞和防止失去助力的安全目标，把电机扭矩限制在驾驶员可控的安全范围内，确保系统是安全可控的，并且是可用的。

32、本发明的方法可以对是否出现失去助力进行探测，当探测到发生失去助力时，会计算出一个补偿扭矩，来弥补失去的助力，保证系统的可用性，同时也可以确保不会违背防止意外执行器功能、防止卡滞和防止失去助力的安全目标；该方法可以达到功能安全asild等级的要求，既保证了电动助力转向系统最基础最核心的基础助力功能的可用性，也满足了消费者对安全方面的需求。