车辆转向故障分析系统、方法及介质与流程

1.本技术涉及汽车自动驾驶技术领域，特别是涉及一种车辆转向故障分析系统、方法及介质。


背景技术：

2.随着驾乘人员对汽车性能的要求越来越高，市场竞争也愈发激烈，汽车朝着智能化、高集成、高算力和高复杂度的方向发展。
3.电子助力转向系统(eps)是车载电子电气系统的重要组成部分，是智能汽车主动转向的执行系统，eps系统的性能直接影响到汽车的操纵稳定性、安全性和舒适性。如何对eps的故障进行系统分析，并为eps系统的设计工作提供设计依据，以提高开发效率，成为亟待解决的问题。


技术实现要素：

4.基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种车辆转向故障分析系统、方法及介质，以解决目前eps系统开发因缺少设计依据而导致开发效率低下的问题。
5.本技术一方面提供了一种车辆转向故障分析系统，包括传感器模块及分析模块，其中，所述传感器模块用于获取所述车辆的转向信息；所述分析模块与所述传感器模块连接，用于对所述转向信息进行分析，以判断车辆的转向故障风险等级。
6.于上述实施例所述的车辆转向故障分析系统中，通过设置传感器模块以检测车辆的转向信息，比如，通过转矩传感器或转角传感器，检测车辆方向盘的转矩或转角信息，再通过分析模块对车辆的转向信息进行分析，判断是否出现了转向故障以及故障类别，并为转向故障划定对应的风险等级，所述车辆转向故障分析系统结构简单，能够方便的收集各类车辆转向故障并给予相应的风险等级划分，以此为车辆eps系统设计工作提供设计依据，提升开发设计效率。
7.在其中一个实施例中，所述传感器模块包括转矩传感器或转角传感器。
8.在其中一个实施例中，所述转向信息包括方向盘扭矩信号、方向盘转角信号及转向助力电机返回信号中至少一种。
9.在其中一个实施例中，所述转向故障包括自主转向故障、转向死锁故障、突发转向故障及电机无助力故障中至少一种。
10.本技术第二方面提供了一种车辆转向故障分析方法，包括：
11.获取车辆的转向信息；所述转向信息包括方向盘扭矩信号、方向盘转角信号及转向助力电机返回信号中至少一种；
12.根据所述转向信息，判断转向故障风险等级。
13.于上述实施例所述的车辆转向故障分析方法中，首先通过获取车辆的转向信息，比如方向盘扭矩信号、方向盘转角信号或转向助力电机返回信号中至少一种，以掌握车辆的实时转向状态，通过与预设参数进行对比分析，判断是否存在转向故障，并划定对应的故
障风险等级，为后续的设计工作提供设计依据。
14.在其中一个实施例中，所述判断车辆的转向故障风险等级的步骤包括：
15.若行车电脑未向转向助力电机发送转向控制信号时，检测到方向盘转角大于预设转角，判断发生了自主转向故障，对应的转向故障风险等级为第一预设风险等级。
16.在其中一个实施例中，所述判断车辆的转向故障风险等级的步骤还包括：
17.若行车电脑向转向助力电机发送转向控制信号时，检测到方向盘扭矩小于第一预设扭矩，判断发生了转向死锁故障，对应的转向故障风险等级为第二预设风险等级。
18.在其中一个实施例中，所述判断车辆的转向故障风险等级的步骤还包括：
19.若行车电脑退出安全运行状态，且未向转向助力电机发送转向控制信号时，检测到方向盘扭矩大于第二预设扭矩，判断发生了突发转向故障，对应的转向故障风险等级为第三预设风险等级。
20.在其中一个实施例中，所述判断车辆的转向故障风险等级的步骤还包括：
21.若行车电脑向转向助力电机发送转向控制信号时，未收到转向助力电机返回信号，判断发生了电机无助力故障，对应的转向故障风险等级为第四预设风险等级。
22.本技术第三方面提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现前述任一项实施例所述的方法的步骤。
附图说明
23.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
24.图1为本技术提供的一实施例中车辆转向故障分析系统的结构示意图；
25.图2为本技术提供的一实施例中车辆转向故障分析方法的流程示意图。
具体实施方式
26.为了便于理解本技术，下面将参照相关附图对本技术进行更全面的描述。附图中给出了本技术的实施例。但是，本技术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本技术的公开内容更加透彻全面。
27.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技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本技术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，不是旨在于限制本技术。
28.可以理解，本技术所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。
29.需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件时，它可以是直接连接到另一个元件，或者通过居中元件连接另一个元件。此外，以下实施例中的“连接”，如果被连接的对象之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。
30.在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特
征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。
31.随着驾乘人员对汽车性能的要求越来越高，市场竞争也愈发激烈，汽车朝着智能化、高集成、高算力和高复杂度的方向发展。
32.电子助力转向系统(eps)是汽车转向系统的发展方向，该系统由电动助力机直接提供转向助力，省去了液压动力转向系统所必需的动力转向油泵、软管、液压油、传送带和装于发动机上的皮带轮，既节省能量，又保护了环境。eps是车载电子电气系统的重要组成部分，是智能汽车主动转向的执行系统，eps系统的性能直接影响到汽车的操纵稳定性、安全性和舒适性。如何对eps的故障进行系统分析，并为eps系统的设计工作提供设计依据，以提高开发效率，成为亟待解决的问题。
33.基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种车辆转向故障分析系统、方法及介质，以解决目前eps系统开发因缺少设计依据而导致开发效率低下的问题。
34.在本技术的一个实施例中，如图1所示，提供了一种车辆转向故障分析系统，包括传感器模块100及分析模块200，其中，传感器模块100用于获取车辆的转向信息；分析模块200与传感器模块100连接，用于对转向信息进行分析，以判断转向故障风险等级。
35.于上述实施例的车辆转向故障分析系统中，通过设置传感器模块100以检测车辆的转向信息，比如，通过转矩传感器或转角传感器，检测车辆方向盘的转矩或转角信息，再通过分析模块200对车辆的转向信息进行分析，判断是否出现了转向故障以及故障类别，并为转向故障划定对应的风险等级，上述车辆转向故障分析系统结构简单，能够方便的收集各类车辆转向故障并给予相应的风险等级划分，以此为车辆eps系统设计工作提供设计依据，提升开发设计效率。
36.作为示例，传感器模块100包括转矩传感器或转角传感器，比如，转矩传感器可以采用应变式转矩传感器、磁电式转矩传感器、光纤式转矩传感器或光电式转矩传感器中一种或多种，转角传感器可以采用机械齿轮传感器或光电传感器。当转动方向盘时，转矩/转角传感器开始工作，把由方向盘输入扭矩产生的相对转角变成电信号传给电子控制单元(ecu)，ecu根据转矩传感器和车速传感器的信号决定转向助力电机的旋转方向和助力电流的大小，控制转向助力电机进行转向助力。
37.作为示例，转向信息包括方向盘扭矩信号、方向盘转角信号及转向助力电机返回信号中至少一种。方向盘扭矩是控制方向盘转动的动力来源，通过监测方向盘扭矩以监控方向盘获取的转向动力，转向助力电机根据转向控制信号产生转向扭矩，控制方向盘转动，转向助力电机的工作状态通过返回信号反馈回行车电脑，以实时监控转向助力电机的工作状态。
38.作为示例，转向故障包括自主转向故障、转向死锁故障、突发转向故障及电机无助力故障中至少一种。
39.具体地，在自动驾驶模式下，当行车电脑未向转向助力电机发送转向控制信号时，转角传感器检测到方向盘产生了一定的转角，判断发生了自主转向故障；当行车电脑向转向助力电机发送转向控制信号时，检测到方向盘扭矩小于预设扭矩，判断发生了转向死锁故障；当行车电脑退出安全运行状态，且未向转向助力电机发送转向控制信号时，检测到方向盘扭矩大于预设扭矩，判断发生了突发转向故障；当行车电脑向转向助力电机发送转向
控制信号时，未收到转向助力电机返回信号，判断发生了电机无助力故障。
40.在本技术的一个实施例中，如图2所示，还提供了一种车辆转向故障分析方法，包括：
41.步骤22，获取车辆的转向信息；
42.其中，所述转向信息包括方向盘扭矩信号、方向盘转角信号及转向助力电机返回信号中至少一种。
43.步骤24，根据所述转向信息，判断转向故障风险等级。
44.于上述实施例所述的车辆转向故障分析方法中，首先通过获取车辆的转向信息，比如方向盘扭矩信号、方向盘转角信号或转向助力电机返回信号中至少一种，以掌握车辆的实时转向状态，通过与预设参数进行对比分析，判断是否存在转向故障，并划定对应的故障风险等级，为后续的设计工作提供设计依据。
45.作为示例，步骤24中判断转向故障风险等级包括：
46.步骤242，若行车电脑未向转向助力电机发送转向控制信号时，检测到方向盘转角大于预设转角，判断发生了自主转向故障，对应的转向故障风险等级为第一预设风险等级。
47.具体地，在智能汽车进入自动驾驶模式时，如果行车电脑没有发出转向指令，而方向盘自动转向并产生了一定的转角，比如，转角大于1度时，则判断发生了自主转向故障，这种故障将使车辆转向偏离司机意图，在正常行驶过程中尤其是在高速路况下，这种扭矩产生的意外转向会给驾乘人员带来重大安全风险，是在设计阶段必须避免的故障类型，可能源于传感器或电子控制单元(ecu)的故障。由此故障产生的风险划定为第一预设风险等级，比如，按照汽车安全完整性等级(asil)划分，可以将该种类型的风险划定为等级asil-d。
48.作为示例，步骤24中判断车辆的转向故障风险等级还包括：
49.步骤244，若行车电脑向转向助力电机发送转向控制信号时，检测到方向盘扭矩小于第一预设扭矩，判断发生了转向死锁故障，对应的转向故障风险等级为第二预设风险等级。
50.具体地，在智能汽车进入自动驾驶模式时，如果行车电脑向转向助力电机发送转向控制信号，检测到方向盘扭矩小于第一预设扭矩，比如，方向盘扭矩小于5nm时，判断发生了转向死锁故障。这种类型的故障可能源于电控单元ecu的故障，或电机及转向系统的机械故障，在正常行驶过程中尤其是在高速时，转向死锁故障会给驾乘人员的人身安全带来重大风险。由此故障产生的风险划定为第二预设风险等级，需要说明的是，第二预设风险等级可以与第一预设风险等级相同，也可以不同，比如，按照汽车安全完整性等级(asil)划分，也可以将该种类型的风险划定为等级asil-d。
51.作为示例，步骤24中判断车辆的转向故障风险等级还包括：
52.步骤246，若行车电脑退出安全运行状态，且未向转向助力电机发送转向控制信号时，检测到方向盘扭矩大于第二预设扭矩，判断发生了突发转向故障，对应的转向故障风险等级为第三预设风险等级。
53.具体地，在智能汽车行驶过程中，由于电气故障，eps系统错误地从安全运行状态退出，在没有任何告警的情况下，转向助力电机可能发生重新对转向系统施加意外的扭矩的情况，通过转矩传感器检测到方向盘扭矩大于第二预设扭矩，比如，检测到方向盘的扭矩大于5nm时，判断发生了突发转向故障，在这种故障模式下，驾乘人员将无法按照人为意愿
控制方向盘转向，给正常行驶中的车辆造成较大的风险，由此导致的风险划定为第三预设风险等级，需要说明的是，第三预设风险等级可以与第一预设风险等级、第二预设风险等级均相同，也可以均不箱同，比如，按照汽车安全完整性等级(asil)划分，可以将该种类型的风险划定为等级asil-a。
54.作为示例，步骤24中判断车辆的转向故障风险等级还包括：
55.步骤248，若行车电脑向转向助力电机发送转向控制信号时，未收到转向助力电机返回信号，判断发生了电机无助力故障，对应的转向故障风险等级为第四预设风险等级。
56.具体地，车辆在正常行驶过程中，当行车电脑向转向助力电机发送转向控制信号时，无法检测到转向助力电机返回信号，使行车电脑对转向助力电机失去控制，在这种情况下，由于存在机械转向系统，方向盘转向助力的缺失并不会导致车辆失控，驾乘人员可以根据现场实际情况，控制车辆启用“跛行回家”的行车模式，比如可以降低车速等方式实现。该种故障情况下导致的风险等级较低，甚至没有风险，可以将其设定为第四预设风险等级，比如，按照汽车安全完整性等级(asil)划分，可以将该种类型的风险划定为等级qm，该种类型故障的风险等级为安全。
57.综上所述，经过故障分析和风险评估后，上述四种转向故障中，风险等级相对较高的是自主转向故障和转向死锁故障，设计人员能够方便的通过其对应的风险等级指导设计工作，并对上述两种类型故障进行重点改进，以避免出现重大的安全事故隐患，而突发转向故障及电机无助力故障由于故障风险等级较低，可以采取适当改进的设计措施，从而保证设计工作有的放矢，提高设计工作效率。在一些实施例中，可以提出对应的eps系统的功能安全需求，比如，第一，确保获取到正确的方向盘转角，第二，助力电机能够正常工作，第三，eps控制器能够正确处理数据，第四，can通讯能正常传输数据，等等。设计人员可以参照以上安全需求标准，对应消除上述四种转向故障中的风险因素。
58.本技术第三方面提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现前述任一项实施例所述的方法的步骤，比如，车辆转向故障分析方法的步骤如下：
59.步骤22，获取车辆的转向信息；
60.步骤242，若行车电脑未向转向助力电机发送转向控制信号时，检测到方向盘转角大于预设转角，判断发生了自主转向故障，对应的转向故障风险等级为第一预设风险等级；
61.步骤244，若行车电脑向转向助力电机发送转向控制信号时，检测到方向盘扭矩小于第一预设扭矩，判断发生了转向死锁故障，对应的转向故障风险等级为第二预设风险等级；
62.步骤246，若行车电脑退出安全运行状态，且未向转向助力电机发送转向控制信号时，检测到方向盘扭矩大于第二预设扭矩，判断发生了突发转向故障，对应的转向故障风险等级为第三预设风险等级；
63.步骤248，若行车电脑向转向助力电机发送转向控制信号时，未收到转向助力电机返回信号，判断发生了电机无助力故障，对应的转向故障风险等级为第四预设风险等级。
64.本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，
本技术所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器(read-only memory，rom)、磁带、软盘、闪存或光存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器(random access memory，ram)或外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，ram可以是多种形式，比如静态随机存取存储器(static random access memory，sram)或动态随机存取存储器(dynamic random access memory，dram)等。
65.在本说明书的描述中，参考术语“有些实施例”、“其他实施例”、“理想实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特征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描述不一定指的是相同的实施例或示例。
66.以上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。
67.以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，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，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。