电动助力转向系统中的驾驶员警告的制作方法

本专利申请是2017年10月17日提交的第15/785,917号美国专利申请的部分继续申请，其全部内容通过引用并入本文。

本申请总体上涉及电动助力转向系统(eps)，并且具体地涉及经由eps提供驾驶员警告。

背景技术：

现代eps中的安全要求需要高级故障监测(包括预测和诊断)，以确保eps的硬件和软件组件的安全操作。在改进的诊断中，越来越需要在eps将要发生故障状态时提供警告，或者一旦发生故障就即刻提供警告。通过在现代eps中包含容错控制，已经开发的向驾驶员提供警报的典型方式包括减少eps所提供的辅助，使得对于驾驶员来说感觉eps很沉重并且在某种程度上提醒驾驶员要对eps进行维修。

技术实现要素：

描述了一个或多个使用转向系统提供驾驶员警告的实施例。一种示例性转向系统包括向马达发送命令的马达控制系统。转向系统还包括故障监测系统，其通过监测转向系统的一个或多个部件来设置故障指示标记。转向系统还包括驾驶员警告反馈系统，其基于并响应于故障指示标记被设置而生成警告注入信号。此外，马达控制系统通过使用警告注入信号修改到马达的命令来生成驾驶员反馈并将修改后的命令发送到马达。

一种使用转向系统中的马达控制回路来提供驾驶员警告反馈的示例性方法包括生成要发送到马达以产生转矩的命令。该方法还包括接收指示标记，该指示标记指示出转向系统的一个或多个部件中的故障。该方法还包括基于并响应于故障指示标记被设置而生成警告注入信号。该方法还包括通过用警告注入信号修改命令来生成驾驶员反馈，并将修改后的命令发送到马达。

此外，根据一个或多个实施例，一种驾驶员警告反馈系统包括故障监测和仲裁模块，其监测故障指示标记并确定响应于故障指示标记被设置所提供的驾驶员反馈的类型，所述故障指示标记指示出转向系统的一个或多个部件的运行中的故障。驾驶员警告反馈系统还包括注入信号计算模块，其基于要提供的驾驶员反馈的类型来计算警告注入信号，该计算包括确定警告注入信号的频率、相位和幅度。注入信号计算模块还将警告注入信号发送到转向系统的马达控制系统，从而将警告注入信号叠加在发送到转向系统的马达的命令上，以生成驾驶员反馈。

此外，根据一个或多个实施例，描述了一种警告系统，其包括将第一命令发送到第一致动器中的第一马达的第一马达控制系统。警告系统还包括向第二致动器中的第二马达发送第二命令的第二马达控制系统。此外，警告系统包括故障监测系统，其通过监测第一和第二马达控制系统的一个或多个部件来设置故障指示标记，并响应于故障指示标记被设置而生成警告注入信号。第一致动器通过使用警告注入信号修改第一命令并将修改后的第一命令发送到第一马达来使用第一马达产生第一可听噪声。第二致动器通过使用警告注入信号修改第二命令并将修改后的第二命令发送到第二马达来产生第二可听噪声。

从以下结合附图的描述，这些和其他优点和特征将变得更加明显。

附图说明

在说明书结尾处的权利要求中特别指出并清楚地要求保护本发明的主题。通过以下结合附图的详细描述，本公开的前述和其他特征以及优点将变得清晰，其中：

图1描绘了根据一个或多个实施例的eps系统；

图2描绘了根据一个或多个实施例的具有示例性驾驶员警告模块的eps系统的框图；

图3描绘了根据一个或多个实施例的示例性驾驶员警告系统的一部分的框图；

图4示出了根据一个或多个实施例的提供驾驶员警告反馈的示例方法的流程图；

图5是根据一个或多个实施例的线控转向(sbw)转向系统的示例性实施例；

图6描绘了根据一个或多个实施例的包括驾驶员警告系统的线控转向系统的框图和操作流程；

图7描绘了根据一个或多个实施例的具有用于手握式方向盘致动器和车轮致动器的单独的故障监测系统的框图；以及

图8描绘了根据一个或多个实施例的用于在线控转向系统中生成驾驶员反馈/警告的方法的流程图。

具体实施方式

如本文所使用的，术语模块和子模块指的是一个或多个处理电路(例如专用集成电路(asic)、电子电路)、执行一个或多个软件或固件程序的处理器(共享的、专用的或群组的)和存储器、组合逻辑电路和/或提供所述功能的其他合适组件。可以理解，下面描述的子模块可以进行组合和/或被进一步划分。

现在参考附图，其中将参考特定实施例描述技术方案，而不是对技术方案进行限制。图1是适合于实施所公开实施例的电动助力转向系统(eps)40的示例性实施例。转向机构36是齿条齿轮式系统(rack-and-piniontypesystem)，并且包括位于壳体50内的齿条(未示出)和位于齿轮壳体52下方的小齿轮(也未示出)。随着操作者输入(在下文中表示为转动方向盘26(例如手握式方向盘等))，上转向轴29转动，并且通过万向接头34连接到上转向轴29的下转向轴51转动小齿轮。小齿轮的旋转使齿条移动，齿条移动拉杆38(仅示出一个)，继而移动转向节39(仅示出一个)，转向节39转动可转向轮44(仅示出一个)。

通过大致用附图标记24表示并且包括控制器16和电机46的控制装置提供电动助力转向辅助，电机46可以是永磁同步马达、永磁直流马达、开关磁阻马达或者任何其他类型的马达，在下文中表示为马达46。控制器16由车辆电源10通过线路12供电。控制器16从车辆速率传感器17接收表示车辆速率的车辆速度信号14。通过位置传感器32测量转向角(位置传感器32可以是光学编码型传感器、可变电阻型传感器或任何其他合适类型的位置传感器)，并且向控制器16提供位置信号20。可以使用转速计或任何其他设备测量马达速率，并作为马达速率信号21传输到控制器16。可以对表示为ωm的马达速率进行测量、计算或执行二者的组合。例如，马达速率ωm可以被计算为由位置传感器32在规定的时间间隔内测量的马达位置θ的变化。例如，可以根据等式ωm＝δθ/δt将马达速度ωm确定为马达位置θ的导数，其中δt是采样时间，δθ是采样间隔期间的位置变化。或者，可以从马达位置导出马达速率作为位置的时间变化率。应当理解，存在许多用于执行导数功能的众所周知的方法。

当方向盘26转动时，转矩传感器28感测由车辆操作者施加到方向盘26的转矩。转矩传感器28可包括扭杆(未示出)和可变电阻型传感器(也未示出)，其相对于扭杆上的扭转量向控制器16输出可变转矩信号18。虽然这是一种转矩传感器，但是与已知信号处理技术一起使用的任何其他合适的转矩感测设备都可以用。响应于各种输入，控制器向电动马达46发送命令22，电动马达46通过蜗杆47和蜗轮48向转向系统提供转矩辅助，从而为车辆转向提供转矩辅助。

应当注意，尽管通过参考用于电动转向应用的马达控制来描述所公开的实施例，但是应当理解，这些参考仅是说明性的，并且所公开的实施例可以应用于采用电动马达的任何马达控制应用，例如转向、阀控制等。此外，本文的参考和描述可适用于许多形式的参数传感器，包括但不限于转矩、位置、速度等。还应注意，本文对于电机的引用包括但不限于马达，以下为了简洁和简单起见，将在非限制性的情况下仅引用马达。

在如图所示的控制系统24中，控制器16利用转矩、位置和速度等来计算传送所需输出功率的命令。控制器16设置成与马达控制系统的各种系统和传感器进行通信。控制器16接收来自每个系统传感器的信号，量化所接收的信息，并响应于此而提供输出命令信号，在本示例中，例如，提供到马达46。控制器16被配置为从逆变器(未示出，可以可选地与控制器16结合并且在本文中称为控制器16)产生必要的电压，使得当施加到马达46时，产生期望的转矩或位置。因为这些电压与马达46的位置和速度以及期望的转矩有关，所以确定了转子的位置和/或速度以及由操作者施加的转矩。位置编码器连接到转向轴51以检测角位置θ。编码器可以基于光学检测、磁场变化或其他方法来感测旋转位置。典型的位置传感器包括电位计、旋转变压器、同步器、编码器等，以及包括前述中的至少一个的组合。位置编码器输出表示转向轴51的角位置的位置信号20，从而输出马达46的角位置。

期望的转矩可以由一个或多个转矩传感器28确定，转矩传感器28传输指示所施加转矩的转矩信号18。一个或多个示例性实施例包括这样的转矩传感器28和从其中得到的转矩信号18，因为它们可以响应于柔性扭杆、t形杆、弹簧或被配置为提供响应的类似装置(未示出)，所述响应指示所施加的转矩。

在一个或多个示例中，温度传感器23位于电机46处。优选地，温度传感器23被配置为直接测量马达46的感测部分的温度。温度传感器23将温度信号25传输到控制器16，以便于本文规定的处理和补偿。典型的温度传感器包括热电偶、热敏电阻、恒温器等，以及包括至少一个前述传感器的组合，其在适当放置时提供与特定温度成比例的可校准信号。

位置信号20、速率信号21和转矩信号18等被施加到控制器16。控制器16处理所有输入信号以生成与每个信号对应的值，从而产生可用于本文所述算法中的处理的转子位置值、马达速度值和转矩值。诸如上述的测量信号也根据需要而被共同线性化、补偿和滤波，以增强特性或消除所获取信号的不期望特性。例如，信号可以被线性化，以提高处理速度或者解决信号的大动态范围。另外，可以采用基于补偿和滤波的频率或时间来消除噪声或避免不期望的光谱特性。

为了执行规定的功能和期望的处理，以及因此导致的计算(例如，马达参数的识别、控制算法等)，控制器16可以包括但不限于，处理器、计算机、dsp、存储器、存储装置、寄存器、定时、中断、通信接口和输入/输出信号接口等，以及包含至少一种前述的组合。例如，控制器16可以包括输入信号处理和滤波，以实现来自通信接口的此类信号的准确采样和转换或获取。控制器16的附加特征和其中的某些过程在本文稍后详细讨论。

在一个或多个示例中，本文描述的技术方案有助于使用eps系统的电驱动部分(更具体地，马达控制回路(包括电流(转矩)控制系统和电动马达以及各种传感器))，以便当故障即将发生(预测)或已经发生(诊断)且eps40仍在运行时向驾驶员提供警告。可以通过以不同方式向驾驶员提供反馈来提供警告，包括触觉反馈、声学反馈等或其组合。此外，因为故障安全状况可能潜在地持续一段时间(例如，当驾驶员决定在高于预定阈值的持续时间内依然以降低的辅助保持运行，这可能在一个点火周期内或多个周期内)，所以本文描述的技术解决方案还有助于实现时变警告机制，其中警告反馈的量随时间变化。根据本文描述的技术方案的警告系统可以以相同的方式实现，而与马达控制系统的配置(即，反馈或前馈控制)无关。因此，本文描述的技术方案解决了使用eps向驾驶员提供主动反馈以指示eps的诊断和/或预测状况的技术难题。因此，本文描述的技术方案通过提供这样的主动反馈通知系统来促进对典型eps的改进。

图2描绘了根据一个或多个实施例的eps的框图。eps40的控制器16包括转向控制模块210，其基于一个或多个控制信号(例如手握式方向盘转矩和马达速率等)产生马达转矩命令。转向控制可以使用任何算法来确定转矩命令。在一个或多个示例中，控制器16还包括功率限制模块220，其基于预定限制(该预定限制可以是可配置的)来修改马达转矩命令。在一个或多个示例中，预定限制由控制器16实时计算；或者，预定限制是预先配置的值。将修改的转矩命令作为输入转矩命令提供给马达控制系统230。

一旦接收到输入转矩命令，马达控制系统230就产生相应的电压命令以发送到逆变器260，使得逆变器260将电压施加到马达46以产生期望的转矩(te)。产生的转矩被施加到机械系统36，例如，以操纵车轮44。在一个或多个示例中，产生的转矩包括辅助转矩，其大大增加了驾驶员在驾驶员输入26处施加的手握式方向盘转矩。

另外，控制器16包括故障监测系统240，其监测eps40的一个或多个组件，包括硬件和软件组件。例如，故障监测系统240(例如使用一个或多个传感器)监测机械部件，并将一个或多个传感器值与使用eps40的机电模型计算的估计值进行比较。如果测量值超过预定阈值的估计值，则故障监测系统240认为已经发生(诊断)或即将发生(预测)故障状况。

在一个或多个示例中，故障监测系统240生成标记，该标记指示即将发生的故障(以下称为预测标记p)，或者发生了故障(称为诊断标记d)。标记可以是二进制值，例如软件标记。此外，在一个或多个示例中，故障监测系统240监测eps40中的多个组件，因此p和d可以是指示多个组件的状态的矩阵值。本文描述的技术方案有助于向驾驶员提供警告/反馈，而与哪个特定部件导致要设置故障标记无关，和/或与故障监测系统240如何检测到故障状况无关。

通常，响应于来自故障监测系统的p和d标记中的一个标志被设置，控制器16要么使eps40关断(这可以包括断开电压源，关闭栅极驱动器(并因此关闭逆变器)和禁用eps40内的各种功能(例如软件组件))，要么通过改变特定功能或进行调整来修改eps40的系统行为。例如，当要改变系统行为时，假设电流传感器故障，则故障监测系统240启动转矩命令修改并且将马达控制系统230从反馈控制模式转换到前馈控制模式。

除了系统行为修改之外，本文描述的技术方案有助于信号注入和命令修改，从而提供驾驶员警告反馈。在一个或多个示例中，注入的信号叠加在由控制器16的一个或多个组件计算的基础信号上。基础信号和命令是控制信号和命令，例如由控制器16的一个或多个组件生成的转矩命令、电流命令和电压命令。在一个或多个示例中，基础命令可以由警告注入信号代替。

例如，如图2所示，控制器包括驾驶员警告系统250，其从故障监测系统240接收标记d和p并生成信号注入和/或命令修改。

图3描绘了根据一个或多个实施例的示例性驾驶员警告系统的框图。如图所示，驾驶员警告系统250包括故障监测和仲裁(fma)模块310、注入信号计算模块330和故障持续时间监测模块340以及其他组件。

fma模块310评估由故障监测系统240设置的标记的类型，并确定要为驾驶员注入的警告信号。通过确定警告信号，fma模块310确定为驾驶员生成的警告反馈的类型。驾驶员警告反馈可以是触觉、声学或两者的组合。此外，可以基于由故障监测系统240检测到的故障的特定标志来确定驾驶员警告反馈。例如，标志可以是故障监测系统240的诊断和预测标记的状态。可替代地或另外，故障监测系统240例如在fma模块310发出请求时将标志作为单独的信号发送到fma模块310。

基于要生成的警告反馈的类型，注入信号计算模块330计算注入信号并将其发送到控制器16中的对应模块/位置。注入信号计算模块330接收不同的控制信号，例如位置、马达速率、车速等，它们用于确定不同的警告注入信号。例如，注入信号计算模块330计算脉动注入信号以修改转矩命令、电流命令和/或电压命令。脉动信号可以是固定频率信号或者是位置和(或)速率的函数，例如，频率等于马达速率的整数倍的正弦信号。作为另一个示例，正弦信号的频率可以等于位置信号的整数倍，即马达基频的谐波。

例如，对于转矩命令信号注入，注入信号计算模块330生成具有固定或变化(基于规则的(orderbased))频率的警告指示转矩信号(twi*)。在一个或多个示例中，注入信号计算模块330根据eps40中的一个或多个控制信号(例如马达速率、车辆速度、加速度、桥电压等)产生警告指示转矩信号。

此外，对于电流命令信号注入，注入信号计算模块330生成警告指示电流信号(iwi*)，其是在电流命令中注入的直流脉动分量(directpulsatingcomponent)。

此外，对于电压命令信号注入，注入信号计算模块330生成具有固定或变化(基于规则的)频率的警告指示电压信号(vwi*)。在一个或多个示例中，注入信号计算模块330生成具有抖动频率的警告指示电压信号，该抖动频率是围绕马达46控制回路的预定切换频率的时变频率。可替代地或另外，在一个或多个示例中，注入信号计算模块330生成具有控制回路的固定频率的警告指示电压信号。

此外，在一个或多个示例中，注入信号计算模块330生成对应多个命令的多个警告注入信号，例如，不同信号的组合(例如同步的转矩和电压注入信号)。不同的注入信号可以是恒定值信号或使用固定或变化(基于规则的)频率产生的周期性变化信号。在一个或多个示例中，注入信号的组合以协调的方式馈送到控制回路中以生成驾驶员警告反馈。

此外，在一个或多个示例中，注入信号计算模块330生成模拟传感器错误的注入信号，这导致系统行为修改。例如，传感器错误注入信号包括电流、位置、电压和/或温度信号的增益或偏移误差，或eps40中使用的任何其他传感器信号，例如转向控制210、马达控制230或控制器16的任何其他部件使用的那些信号。在旋转变压器型位置传感器(正弦-余弦传感器)的情况下，还可以模拟正弦和余弦信号之间的正交误差。换句话说，通过计算要被注入到传感器信号中的恒定值或脉动信号，注入信号计算模块330操纵由控制器16(或任何其他组件)接收的一个或多个传感器信号以创建传感器错误状况。在一个或多个示例中，错误信号注入被作为传感器信号中的谐波注入来执行。

在马达控制回路将用于电流、转矩和/或电压命令的警告注入信号作为干扰而拒绝的情况下，通过在传感器信号中注入错误脉动，可以以这种方式修改传感器信号。例如，电压信号对于马达控制电流回路来说是干扰信号，并且当采用高带宽反馈电流控制回路时，这些信号可能被控制回路(部分地)拒绝。对于较低频率的电压信号尤其如此。

在一个或多个示例中，注入的信号模拟一个或多个硬件组件(例如逆变器或栅极驱动器)中的错误状况。响应于被引入且进一步被故障监测系统240检测到的模拟错误，生成驾驶员警告反馈。例如，错误状况模拟可以包括将电压命令生成模块的电压输出中的一个设置为零或者模拟逆变器的一个相臂的下fet短路等。在其他示例中可以进行其他错误模拟。

注入到基础命令中的警告信号使得驾驶员警告反馈是触觉的、声学的或两者的组合。用于警告信号注入的脉动频率确定出警告反馈是触觉的、声学的、还是组合。例如，对于转矩和电流命令，由于低带宽控制回路实现和控制回路带宽限制，转矩或电流命令用于生成触觉反馈。可替代地或另外地，电压注入用于声学反馈，因为与转矩和电流命令相比，可以在电压命令中直接注入相对较高的频率。此外，注入机构(例如eps40中的信号传输路径)也可以部分地导致使用一种类型的信号注入来生成触觉和/或声音警告反馈。

再参考图3，故障持续时间模块320确定故障正在发生的持续时间。例如，故障持续时间模块320使用非易失性存储器保存/恢复特征来跟踪故障是否正在在多个点火周期中发生、故障已经持续的英里数、eps40在故障正在发生的情况下所运行的时间量、以及与正在发生的故障相关联的其他此类属性。故障持续时间模块320可以进一步跟踪已经提供的与正在发生的故障相关的驾驶员反馈的次数。因此，基于跟踪的信息，故障持续时间模块320修改注入信号幅度。可替代地或另外地，故障持续时间模块320修改注入信号，以便爆发式地提供注入信号，即间歇注入。

图4示出了根据一个或多个实施例的提供驾驶员警告反馈的示例性方法的流程图。该方法包括利用eps40检测故障状况，如框405所示。故障监测系统240检测故障状况，故障状况可以是诊断或预测状况。故障监测系统240相应地设置诊断和/或预测标记。驾驶员警告系统250监测故障状况标记并生成驾驶员警告反馈以作为响应。

生成驾驶员警告反馈包括fma模块310确定要生成的警告反馈的类型，如框410所示。例如，fma模块310可以将警告反馈的类型确定为触觉反馈、声学反馈或其组合。可以基于所设置的标记的类型来确定警告反馈的类型。替代地或另外地，可以基于故障状况的类型来确定类型。

基于要生成的驾驶员警告反馈，注入计算模块320计算警告注入信号，如框420所示。在一个或多个示例中，警告注入信号是周期性信号。计算警告注入信号包括确定信号的幅度和频率。例如，用于生成声学驾驶员警告反馈的警告注入信号不同于用于生成转矩驾驶员警告反馈的警告注入信号。在一个或多个示例中，注入信号计算模块320基于eps40的一个或多个控制信号(例如马达速率、手握式方向盘速率、马达位置、车辆速度或任何其他控制信号)计算幅度、相位和频率。在一个或多个示例中，警告注入信号可以不是周期性频率，而是具有零频率的恒定信号。

此外，该方法包括确定故障状况的持续时间是否超过预定阈值，如框430所示。预定阈值可以是可配置的值，其可以在一个或多个示例中被实时计算，例如，基于eps40中的附加故障状况/变化。如果未超过预定阈值，则不修改计算的警告注入信号，并且将警告注入信号发送到马达控制回路以生成触觉/声学驾驶员警告反馈，如框450所示。

如果超过持续时间，则故障持续时间监测模块330调节警告注入信号，如框440所示。例如，如果在多个点火周期内已经存在故障状况，则相应调节驾驶员警告反馈的强度，例如，增加强度。通过调节警告注入信号的幅度、相位和/或频率来调节强度。例如，取决于故障状况的严重性(它可以是预定的且可以通过查找表访问)，改变提供驾驶员警告反馈的频率。替代地或另外地，基于严重性改变幅度。可替代地或另外，基于严重性改变相位。在一个或多个示例中，改变所有三个参数(幅度、频率和相位)或其组合。

然后将修改后的警告注入信号传送到马达控制回路中以生成触觉/声学驾驶员警告反馈，如框450所示。警告注入信号的传送位置以被修改的命令的类型为基础。例如，如果正在修改转矩命令，则警告注入信号被注入到混合模块(例如加法器)，其接收转矩命令并将警告注入信号叠加到基础转矩命令上。然后将修改的转矩命令提供给马达控制系统，以使用马达46生成修正的转矩。可替代地或另外，如果正在修改电流命令，则通过混合模块将警告注入信号叠加到电流命令上，然后，修改的电流命令用于生成转矩。替代地或另外地，通过叠加警告注入信号来修改电压命令，并且由马达控制系统使用由此修改后的电压命令以从马达46生成对应的转矩。此外，作为叠加或混合的替代，包括转矩、电流和电压的原始控制信号可以一起被警告信号值替换。

马达的转矩生成向驾驶员提供了触觉和/或声学反馈，因为修改后的命令改变了所提供的辅助转矩和/或由马达46生成的声音。

因此，本文所述的技术方案有助于在故障状况下(如通过诊断和预测监测所确定的)使用eps系统中的马达控制回路警告驾驶员。本文描述的技术方案有助于利用正在使用eps的一个或多个部件创建辅助转矩的控制信号来产生驾驶员警告反馈。本文描述的技术方案有助于生成声学和触觉驾驶员反馈警告。此外，技术方案有助于随时间改变反馈的类型和量。由于作为代替，使用eps的电动致动器以促进向驾驶员提供主动反馈，本文描述的技术方案因而改进了向用户使用被动反馈的典型驾驶员反馈系统。

图5是根据一个或多个实施例的线控转向(sbw)系统的示例性实施例。应当理解，所示和所述的sbw系统40可以用在自动或半自动车辆或更传统的车辆中。

sbw系统40包括手握式方向盘致动器(hwa)510和车轮致动器(rwa)520。

hwa510包括一个或多个机械部件512，例如手握式方向盘26(方向盘)、转向柱、通过齿轮机构或直接驱动系统附接到转向柱的马达/逆变器。hwa510还包括控制机械部件512的操作的微控制器514。微控制器514经由一个或多个机械部件512接收和/或产生转矩。

rwa包括一个或多个机械部件522，例如通过滚珠螺母/滚珠螺钉(齿轮)装置耦合到马达/逆变器的转向齿条和/或小齿轮，并且齿条通过拉杆连接到车辆车轮44/轮胎。rwa520还包括控制机械部件522的操作的微控制器524。微控制器524经由一个或多个机械部件522接收和/或产生转矩。

微控制器512和524通过允许发送/接收信号的电连接进行耦合。如本文所提到的，控制器可以包括hwa控制器512和rwa控制器522的组合或任何一个特定微控制器。

在一个或多个示例中，控制器512和522通过can接口(或其他类似的数字通信协议)彼此通信。通过使用rwa520的机械部件522来执行装配有sbw系统40的车辆5100的引导。rwa520接收驾驶员对方向盘26的旋转的电子通信信号。驾驶员控制方向盘26以定向控制车辆5100。来自hwa510的角度被发送到rwa520，rwa520执行位置控制以控制齿条行程以引导车轮44。然而，由于方向盘26和车轮44之间缺乏机械连接，驾驶员没有转矩反馈的道路感觉(与前面描述的eps中的情况不同)。

在一个或多个示例中，耦合到转向柱和方向盘26的hwa510模拟驾驶员对道路的感觉。hwa510可以以转矩的形式将触觉反馈施加到方向盘26。hwa510接收来自rwa520的齿条力信号，以为驾驶员产生适当的转矩感觉。或者，手握式方向盘角度和车辆速度也可用于为驾驶员产生期望的转矩感。

本文描述的技术方案有助于使用sbw系统40的电驱动部分，更具体地为马达控制回路，以在故障即将发生(预测)或已经发生(诊断)并且系统40仍在运行时向驾驶员发出警告。可以通过以不同方式向驾驶员提供反馈来提供警告，包括触觉反馈、声学反馈或两者的组合。此外，由于故障安全状况可能会持续很长一段时间(例如，如果驾驶员决定即使减少辅助也在长时间内继续运行)，这可能在一个点火周期内或多个周期内，还描述了时间变化的警告机制，其中警告反馈的量随时间变化。

当代sbw系统的安全要求需要先进的故障监测，包括预测和诊断，以确保硬件和软件的安全运行。通过改进的诊断，越来越需要在系统接近故障状态时或一旦发生故障即刻提供警告。作为电动助力转向(eps)系统的携带技术，在sbw系统中使用对驾驶员进行警报的典型方式，例如使用手握式方向盘致动器(hwa)增加驾驶员转矩反馈，使得系统感觉很重，并且一定程度上提醒驾驶员要对转向系统进行维修。

本文的技术方案通过使用hwa510向驾驶员提供触觉和声学反馈来进一步改善提供的驾驶员反馈。然而，由于sbw系统40中存在两个致动器，即hwa510以及rwa520，本文描述的技术解决方案促进了可以实施的附加方案，以在故障即将发生(预测)或者已经发生(诊断)并且sbw系统40仍然在运行时提供驾驶员警告，具有更高的灵活性。

根据一个或多个实施例，本文描述的技术方案有助于使用hwa510，更具体地，hwa510内的马达控制系统，以通过其与驾驶员的直接连接来提供声学反馈、触觉反馈或两者。本文描述的技术方案还有助于使用rwa520使用马达驱动器提供声学反馈，以及通过车辆底盘的振动向驾驶员提供触觉反馈。此外，因为故障安全状况可能持续很长一段时间(例如，当驾驶员决定即使减少辅助也在长时间内继续运行)，这可能在一个点火周期内或多个周期内，还描述了时间变化的警告机制，其中警告反馈的量随时间变化。应当注意，根据本文描述的技术方案的一个或多个实施例的警告系统可以以相同的方式实现，而不管马达控制系统的配置如何(即，反馈或前馈控制)。

图6描绘了根据一个或多个实施例的包括驾驶员警告系统250的sbw系统40中的框图和操作流程。hwa510包括逆变器613，其将电压(vhm)施加到马达614以产生对应的手握式方向盘致动器马达转矩(the)，其是手握式方向盘致动器马达614的马达电磁转矩。手握式方向盘致动器马达转矩施加到sbw系统40的机械系统/部件615，例如手握式方向盘26、一个或多个齿轮等，以将手握式方向盘26定位在位置(θh)。在图6中，()是从驾驶员接收的手握式方向盘转矩作为输入，而带有后缀“h”的剩余值表示手握式方向盘致动器/马达转矩值。

逆变器613基于来自马达控制系统612的电压命令(vhb)施加电压。马达控制系统612基于由手握式方向盘致动器马达转矩命令发生器611生成的输入转矩命令(thb)生成输入电压命令。手握式方向盘致动器马达转矩命令发生器611基于由参考转矩发生器610提供的参考转矩生成输入转矩命令，参考转矩又基于由齿条力观察器630在rwa520处测量的齿条力以及其它参数。

在一个或多个示例中，输入电压命令(vhb)由驾驶员警告系统250通过注入第一注入信号(vhw)来修改，以生成由逆变器613接收的修改后的输入电压命令()。修改可以包括使用加法器或任何其他混合技术来混合输入电压命令和第一注入信号。在这种情况下，第一注入信号是电压注入信号。

替代地或另外地，输入转矩命令(thb)由驾驶员警告系统250通过注入第一注入信号(thw)来修改，以生成由马达控制系统612接收的修改后的输入转矩命令()。该修改可以包括使用加法器或任何其他混合技术来混合输入转矩命令和第一注入信号。在这种情况下，第一注入信号是转矩注入信号。

此外，基于方向盘26的位置(θh)，位置命令生成器620生成用于车轮位置控制器621的输入位置命令()。车轮位置控制器621生成输入转矩命令()以提供给rwa520的马达控制系统622。马达控制系统622又生成对应的输入电压命令()，逆变器623将其转换成rwa520的马达624的输入电压(vrm)。马达624产生转矩(tre)，该转矩施加到车辆650的一个或多个机械系统/部件625，其中sbw系统40是其一部分。部件625包括车轮44，其可以对应地定位(θr)。由齿条力观察器630监测部件625的位置/位移，以产生参考转矩()，其由hwa510用于产生如本文所述的手握式方向盘转矩和位置。

在一个或多个示例中，输入电压命令()由驾驶员警告系统250通过注入第二注入信号(vrw)来修改，以产生由逆变器623接收的修改后的输入电压()。修改可以包括使用加法器或任何其他混合技术来混合输入电压命令和第二注入信号。在这种情况下，第二注入信号是电压注入信号。

替代地或另外地，输入转矩命令()由驾驶员警告系统250通过注入第二注入信号(trw)来修改，以生成由马达控制系统622接收的修改后的输入转矩命令()。该修改可以包括使用加法器或任何其他混合技术来混合输入转矩命令和第二注入信号。在这种情况下，第二注入信号是转矩注入信号。

驾驶员警告系统250基于故障监测系统240的输出生成注入信号。如本文所述，故障监测系统240生成诊断标记(d)和预测标记(p)。(参见图3)。

应当注意，在hwa510和rwa520两者中，来自驾驶员警告系统250的注入信号可以是用于修改相应马达控制系统612/622生成用于操作相应马达614/624的电流命令的电流注入信号。

由驾驶员警告系统250生成的注入信号通过修改对hwa510和rwa520的电驱动(马达控制)系统612/622的输入命令来提供驾驶员警告。注入的信号叠加在由各种功能计算的基础信号上。如前所述，驾驶员警告反馈可以是触觉、声学或两者的组合。

通常，转矩、电流和电压脉动命令信号注入可以由驾驶员警告系统250执行。转矩命令注入可以是固定的或变化的(基于顺序的)频率，并且可以是其他信号的函数，包括速度、加速度、桥电压等。此外，可以执行电流命令中的直接脉动分量注入而不是转矩到电流命令转换。电压命令注入可以是固定的或变化的(基于顺序的)频率。另外，可以注入控制回路的具有抖动频率(在标称开关频率附近的时变频率)的电压信号。或者，控制回路的低固定频率也可用于产生音调噪声。在一个或多个示例中，可以以协调的方式注入转矩、电流和电压命令的组合以同时产生声学和触觉反馈。

可替代地或另外地，为了提供驾驶员警告，执行传感器错误注入，其包括在电流、位置、电压或温度传感器中注入增益、偏移或谐波错误。例如，在命令注入可能被控制回路(在hwa510/rwa520中)作为干扰注入的情况下使用传感器错误注入。

在一个或多个示例中，注入信号包括用于触觉反馈的转矩或电流命令，这是由于它们的低带宽控制回路实现(控制回路带宽限制)和有限的机械设备响应性。此外，电压注入命令用于提供声学反馈，因为可以在电压命令中直接注入更高的频率(与电流/转矩命令相比)。

注意，虽然注入信号或命令被指定为转矩、电流或电压，但是引起触觉和声学特征(或变化)的实际物理信号是转子轴上的扭转力矩和施加在定子上的径向力，两者均由电马达内的电磁场产生。例如，当注入频率非常高的电压时，它会导致定子上的径向力变化，导致定子振动，从而导致其周围空气中的压力变化，最终导致声学噪声，其可以通过sbw系统以及车辆中的不同传输路径传播。由于定子的物理运动(在径向方向上)，该径向振动还可以导致触觉反馈。最后，转子轴上的扭转转矩主要产生触觉反馈，有时还可能导致声学噪声，这取决于变化的频率。

本文描述的技术方案相应地便于使用rwa520向驾驶员提供警告，即使rwa520没有直接连接到驾驶员也是如此，例如通过车辆650的直接振动(因为rwa520直接连接到车辆650)。

如图6所示，分别用于hwa510和rwa520的第一和第二注入信号是基于向驾驶员警告系统250提供d和p标记的公共故障监测系统240生成的。或者，sbw系统40使用用于hwa510和rwa520的单独的故障监测系统。

图7描绘了根据一个或多个实施例的具有用于hwa510和rwa520的单独的故障监测系统的框图。hwa故障监测系统710监测hwa510的操作并检测操作中的故障的发生。hwa故障监测系统710生成对应的一组输出标记dh和ph。驾驶员警告系统250包括对应的hwa驾驶员警告系统715，其接收标记dh和ph以基于标记值确定要生成的驾驶员反馈。

单独的rwa故障监测系统720基本上与hwa故障监测系统710同时监测rwa520的操作并检测操作中的故障的发生。rwa故障监测系统720生成对应的一组输出标记dr和pr。驾驶员警告系统250包括对应的rwa驾驶员警告系统725，其接收标记dr和pr以基于标记值确定要生成的驾驶员反馈。

驾驶员警告系统250还包括驾驶员警告协调模块(dwcm)750，其接收由hwa驾驶员警告系统715和rwa驾驶员警告系统725生成的输出作为输入。dwcm750基于输入生成一个或多个注入信号。例如，dwcm750确定仅经由hwa510、仅经由rwa520还是使用两者的组合来生成驾驶员反馈。此外，dwcm750确定为hwa510和rwa520中的每一个生成什么注入信号。例如，如前所述，注入信号可以是电压信号、电流信号和转矩信号中的一个或组合。

在一个或多个示例中，触觉警告反馈可以仅由hwa510生成，并且声学警告部分地由hwa510和rwa520一起生成。这种警告生成共享由dwcm750以协调的方式执行。dwcm750仲裁并确定两个致动器如何共享和应用警告信号(例如，通过监测两个模块的操作条件)。应当注意，dwcm750可以驻留在hwa510或rwa520子系统中，或者可以是单独的系统。

图8描绘了根据一个或多个实施例的用于在sbw系统中生成驾驶员反馈/警告的方法的流程图。该方法包括在805处由手握式方向盘故障监测系统710检测hwa510中的故障。该方法还包括在807处由手握式方向盘故障监测系统710检测rwa520中的故障。在一个或多个示例中，hwa故障检测和rwa故障检测可以同时发生。如本文所述执行故障检测(例如，参见图4)。在一个或多个示例中，故障检测导致设置一个或多个故障指示标记，例如诊断标记和预测标记。

该方法还包括在810处响应于hwa510和/或rwa520中检测到的故障而确定要生成的驾驶员反馈的类型。例如，反馈的类型可包括触觉反馈、声学反馈等中的一个或更多。可以使用本文描述的一种或多种技术来确定要提供的反馈的类型。

如果要提供经由hwa510的反馈，则该方法包括在820和822处生成第一注入信号。例如，驾驶员警告系统250生成第一注入信号以修改用于hwa510内的马达回路的输入命令的幅度、频率或任何其他属性，如本文所述。第一注入信号可以是转矩信号、电流信号或电压信号或其组合。根据第一注入信号的类型，在824处将第一注入信号传送到hwa510的马达回路以修改对应的输入命令。修改输入命令使得hwa510的马达614能够为驾驶员产生触觉/声学反馈。

此外，如果要提供经由rwa520的反馈，则该方法包括在830和832处生成第二注入信号。例如，驾驶员警告系统250生成第二注入信号以修改用于rwa520内的马达回路的输入命令的幅度、频率、或者任何其他属性，如本文所述。第二注入信号可以是转矩信号、电流信号或电压信号或其组合。根据第二注入信号的类型，在834处，将第二注入信号传送到rwa520的马达回路以修改对应的输入命令。修改输入命令使得rwa520的马达624能够为驾驶员产生触觉/声学反馈。

在一个或多个示例中，传送第一注入信号和第二注入信号包括在850处分别协调由手握式方向盘致动器驾驶员警告系统715和车轮致动器驾驶员警告系统725生成的两个注入信号以确定驾驶员反馈。例如，协调可以包括如果注入信号是相同类型的，在注入信号之间进行仲裁，并且在两者中选择更大的值。例如，考虑手握式方向盘致动器驾驶员警告系统715生成第一警告注入信号，并且车轮致动器驾驶员警告系统725生成第二警告注入信号，两者都包括电压修改命令。比如，两个修改命令分别具有值v1和v2，并且都被注入hwa510(或rwa520)。在一个或多个示例中，协调可以包括选择v1和v2中具有较大值的注入信号以注入hwa510(或rwa520)。协调可以包括以任何其他方式选择注入信号，例如，选择较小的值、计算均值、两个信号的加权平均值、或任何其他技术或其组合。

因此，本文描述的技术方案促进了多种机制，用于在通过诊断和预测监测模块确定的故障状况下使用sbw系统的hwa和rwa子系统中的马达控制回路警告驾驶员。

根据一个或多个实施例，转向系统包括第一马达控制系统，其将第一命令发送到手握式方向盘致动器中的第一马达。转向系统还包括第二马达控制系统，其向车轮致动器中的第二马达发送第二命令。转向系统还包括故障监测系统，其通过监测转向系统的一个或多个部件来设置故障指示标记。转向系统还包括驾驶员警告系统，其响应于故障指示标记被设置而生成警告注入信号。手握式方向盘致动器通过使用警告注入信号修改第一命令并将修改后的第一命令发送到第一马达来生成第一驾驶员反馈。此外，车轮致动器通过使用警告注入信号修改第二命令并将修改后的第二命令发送到第二马达来生成第二驾驶员反馈。

在一个或多个示例中，被修改的第二命令是电压命令。在一个或多个示例中，被修改的第一命令是转矩命令。转向系统，其中被修改的第二个命令是电流命令。转向系统，其中被修改的第二命令是由故障监测系统进行的传感器信号模拟的结果。

在一个或多个示例中，警告注入信号包括第一注入信号和第二注入信号，并且驾驶员警告系统包括基于在手握式方向盘致动器中检测到的故障生成第一注入信号的手握式方向盘驾驶员警告系统，以及基于在车轮致动器中检测到的故障生成第二注入信号的车轮驾驶员警告系统。在一个或多个示例中，驾驶员警告系统还包括：驾驶员警告协调模块，其仲裁第一注入信号和第二注入信号以生成警告注入信号。

在一个或多个示例中，手握式方向盘驾驶员警告系统和车轮驾驶员警告系统中的每一个包括故障持续时间模块，其监测被设置的故障指示的持续时间，其中基于持续时间确定警告注入信号。在一个或多个示例中，手握式方向盘驾驶员警告系统和车轮驾驶员警告系统中的每一个包括故障监测和仲裁模块，其基于故障指示标记确定驾驶员反馈的类型。在一个或多个示例中，手握式方向盘驾驶员警告系统和车轮驾驶员警告系统中的每一个包括注入信号计算模块，其基于要提供的驾驶员反馈的类型来计算警告注入信号，该计算包括确定警告注入信号的频率、相位和幅度。

在一个或多个示例中，故障监测系统包括检测手握式方向盘致动器的操作中的故障的手握式方向盘驾驶员警告系统；以及检测手握式方向盘致动器操作故障的车轮故障监测系统。警告注入信号包括多个注入信号，用于手握式方向盘致动器的第一命令的第一注入信号，以及用于车轮致动器的第二命令的第二注入信号。

根据一个或多个实施例，一种用于使用线控转向系统提供驾驶员警告反馈的方法包括：接收指示标记，该指示标记指示转向系统的一个或多个部件中的故障。该方法还包括基于设置的故障指示标记生成警告注入信号。该方法还包括通过手握式方向盘致动器通过用警告注入信号修改第一输入命令并且将修改后的第一输入命令发送到手握式方向盘致动器的第一马达来生成第一驾驶员反馈。该方法还包括通过车轮致动器通过用警告注入信号修改第二输入命令并将修改后的第二输入命令发送到车轮致动器的第二马达来生成第二驾驶员反馈。

根据一个或多个实施例，驾驶员警告反馈系统包括手握式方向盘故障监测系统，其被配置为监测指示手握式方向盘致动器的一个或多个部件的操作中的故障的第一故障指示标记。驾驶员警告反馈系统还包括手握式方向盘致动器驾驶员警告系统，其被配置为基于设置的第一故障指示标记经由手握式方向盘致动器生成第一驾驶员反馈。驾驶员警告反馈系统还包括车轮故障监测系统，其被配置为监测指示车轮致动器的一个或多个部件的操作中的故障的第二故障指示标记。驾驶员警告反馈系统还包括车轮致动器驾驶员警告系统，其被配置为基于设置的第二故障指示标记经由车轮致动器生成第二驾驶员反馈。驾驶员警告反馈系统还包括驾驶员警告协调模块，其被配置为基于第一驾驶员反馈和第二驾驶员反馈计算警告注入信号，并发送警告注入信号以修改发送至马达的命令以生成驾驶员警告。

应当注意，尽管本文中的技术方案被描述为在车辆的环境中使用警告系统为驾驶员产生反馈，例如通过使用转向系统，但是本文的技术方案可以用作使用一个或多个马达产生可听声音的警告系统。警告系统包括如本文所述的致动器和故障监测系统，致动器包括用于产生可听声音/噪声作为警告通知的组件和马达的相应集合。警告系统相应地产生可听噪声，而不使用扬声器或其他这样的典型设备来产生声音警告/反馈。

本技术解决方案可以是任何可能的技术细节整合程度下的系统、方法和/或计算机程序产品。计算机程序产品可以包括计算机可读存储介质(或媒介)，其上具有计算机可读程序指令，用于使处理器执行本技术方案的各方面。

本文参考根据技术方案实施例的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图和/或框图来描述本技术方案的各方面。将理解，流程图和/或框图的每个框以及流程图和/或框图中的框的组合可以由计算机可读程序指令实现。

附图中的流程图和框图示出了根据本技术方案的各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实施方式的架构、功能和操作。就此而言，流程图或框图中的每个框可以表示模块、段或部分指令，其包括用于实现指定的逻辑功能的一个或多个可执行指令。在一些替代实施方式中，框中提到的功能可以不按图中所示的顺序发生。例如，事实上，连续示出的两个方框可以基本上同时执行，或者这些方框有时可以以相反的顺序执行，这取决于所涉及的功能。还应注意，框图和/或流程图的每个框以及框图和/或流程图中的框的组合可以由执行特定功能或动作或者执行专用硬件和计算机指令的组合的专用硬件型系统来实现。

还应当理解，本文示例的执行指令的任何模块、单元、组件、服务器、计算机、终端或设备可以包括或以其他方式访问计算机可读介质，诸如存储介质、计算机存储介质或数据存储设备(可移动和/或不可移动)，例如磁盘、光盘或磁带。计算机存储介质可以包括以用于存储信息(例如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术实现的易失性和非易失性、可移动和不可移动介质。这种计算机存储介质可以是设备的一部分，也可以是可对其进行访问或连接的。本文描述的任何应用或模块可以使用可以由这类计算机可读介质存储或以其他方式容纳的计算机可读/可执行指令来实现。

虽然仅结合有限数量的实施例详细描述了技术方案，但应容易理解，技术方案不限于这些公开的实施例。相反，可以修改技术方案以包含此前未描述但与技术方案的精神和范围相当的任何数量的变型、改变、替换或等同布置。另外，虽然已经描述了技术方案的各种实施例，但是应该理解，技术方案的各方面可以仅包括所描述的实施例中的一些实施例。因此，技术方案不应被视为受前述描述的限制。