本發(fā)明屬于整車，具體涉及一種一種用于監(jiān)測車輛線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)異常狀態(tài)的方法及裝置。

背景技術(shù)：

1、隨著汽車自動駕駛功能的快速發(fā)展，尤其是具有線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(sbw/eps)的車輛的普及，駕駛員和乘客有效識別轉(zhuǎn)向系統(tǒng)異常的難度逐漸增加。這一現(xiàn)象的根本原因在于線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)缺乏傳統(tǒng)機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中可感知的物理反饋(如路感和方向盤的手感)，使得駕駛員難以直接感知到轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的異常。為了增強下一代轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的可靠性和用戶信賴度，車輛系統(tǒng)除了依賴電控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(如eps、sbw)自帶的傳感器和ecu校驗系統(tǒng)外，還需要提供一種額外的異常狀態(tài)識別功能，以便更有效地識別轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可能存在的故障，提升安全性。

2、現(xiàn)有的線控轉(zhuǎn)向技術(shù)主要依賴sbw系統(tǒng)本身的高冗余特性，通過對ecu以及電機中的關(guān)鍵元器件進(jìn)行雙重備份來確保功能安全。在這種技術(shù)中，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的異常識別主要通過扭矩傳感器(tas)的信號校驗，如扭矩信號t1和t2的自校驗系統(tǒng)、電機位置的mr磁感應(yīng)芯片校驗等。如果出現(xiàn)電信號異常，系統(tǒng)將通過sbw的功能降級處理保持車輛的相對安全，并通過儀表盤警示燈或其他報警系統(tǒng)提醒駕駛員存在故障。然而，這種現(xiàn)有預(yù)警機制的局限性在于它主要針對的是電子原件失效故障，例如傳感器故障、電機故障等，但對于一些物理性故障(如卡滯、異物進(jìn)入、轉(zhuǎn)動部件變形、裂痕等)無法有效識別和預(yù)警。

3、具體來說，現(xiàn)有系統(tǒng)的預(yù)警模式僅能針對電信號異常產(chǎn)生警報，并且這些警報僅限于在扭矩傳感器和電機控制單元能夠識別的電信號發(fā)生異常時才會觸發(fā)。這使得現(xiàn)有系統(tǒng)在識別轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的物理故障(如部件磨損、異物干擾、物理變形等)時存在一定的盲點。傳統(tǒng)機械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，駕駛員通過方向盤能感覺到來自路面的反饋力(如路感)，從而在一定程度上判斷轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的健康狀態(tài)。但在沒有機械連接的線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，這一反饋機制被移除，駕駛員缺乏物理反饋，導(dǎo)致無法實時判斷轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是否出現(xiàn)異常。

4、此外，第二種現(xiàn)有技術(shù)方案是基于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的扭矩信號和角度信號自校驗的基礎(chǔ)上，增加加速度傳感器(如三向振動加速度傳感儀)來檢測轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的異常狀態(tài)。該方法通過記錄車輛操控過程中轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的加速度信號，判斷是否存在一定程度的失效風(fēng)險。然而，這種方法的主要難點在于其魯棒性不足，尤其是在不同車速、不同路面條件和不同駕駛方式下，振動波形的變化極大地影響了故障判斷的準(zhǔn)確性。在不同車速下，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)接收到的振動波形和力學(xué)反饋會隨車速、轉(zhuǎn)向角度和轉(zhuǎn)向速度的變化而變化，導(dǎo)致在高車速下對異常的識別難度增大，現(xiàn)有算法難以滿足高魯棒性的要求。

5、同時，振動加速度傳感器體積較大，且由于布置空間有限，車前艙環(huán)境的熱害和電磁干擾(emc)也對傳感器信號的采集精度產(chǎn)生了影響。這些因素導(dǎo)致了加速度傳感器的信號容易失真，從而影響系統(tǒng)對振動和聲學(xué)異常的準(zhǔn)確識別。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的就是為了解決上述背景技術(shù)存在的不足，提供一種用于監(jiān)測車輛線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)異常狀態(tài)的方法及裝置，有效放大異常信號，增強對轉(zhuǎn)向系統(tǒng)物理故障的檢測能力。與此同時，通過優(yōu)化信號采集和處理算法，本發(fā)明可以實現(xiàn)更加準(zhǔn)確、可靠的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)異常狀態(tài)識別，提高系統(tǒng)在各種駕駛條件下的魯棒性，最終增強車輛的行駛安全性和駕駛員對下一代線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的信賴。

2、本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種用于監(jiān)測車輛線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)異常狀態(tài)的方法，包括以下步驟：

3、在線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的故障預(yù)定異常狀態(tài)下，觸發(fā)異常信號增強單元放大異常信號；

4、檢測線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的振動異常和聲學(xué)異常；

5、根據(jù)檢測結(jié)果判斷線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是否發(fā)生故障。

6、上述技術(shù)方案中，所述異常信號增強單元包括支撐結(jié)構(gòu)和nvh增強元件；所述nvh增強元件與線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的機械部件接觸，通過摩擦或碰撞放大線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的振動或聲學(xué)異常信號；所述支撐結(jié)構(gòu)，用于支撐所述nvh增強元件，并在發(fā)生故障時與線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的機械部件產(chǎn)生交互。

7、上述技術(shù)方案中，所述支撐結(jié)構(gòu)、nvh增強元件和/或兩者之間的連接區(qū)域采用水溶性的或者觸水改變活性的材料。

8、上述技術(shù)方案中，當(dāng)線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進(jìn)水或濕氣超標(biāo)時，所述支撐結(jié)構(gòu)和nvh增強元件部分地或完全地分離；nvh增強元件與線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的機械部件接觸，產(chǎn)生顫動、刮擦或敲擊。

9、上述技術(shù)方案中，所述支撐結(jié)構(gòu)或nvh增強元件在線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向部件負(fù)載高于特定的極限閾值時發(fā)生塑性變型。

10、上述技術(shù)方案中，在線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向部件應(yīng)力負(fù)載高于特定的極限閾值時，所述支撐結(jié)構(gòu)和nvh增強元件部分地或完全地分離；nvh增強元件與線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的機械部件接觸，產(chǎn)生顫動、刮擦或敲擊。

11、上述技術(shù)方案中，所述支撐結(jié)構(gòu)、nvh增強元件和/或兩者之間的連接區(qū)域采用熱敏感的材料，所述支撐結(jié)構(gòu)或nvh增強元件在線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向部件溫度負(fù)載高于特定的極限閾值發(fā)生塑性變型。

12、上述技術(shù)方案中，當(dāng)線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向部件溫度負(fù)載高于特定的極限閾值時，所述支撐結(jié)構(gòu)和nvh增強元件部分地或完全地分離；nvh增強元件與線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的機械部件接觸，產(chǎn)生顫動、刮擦或敲擊。

13、上述技術(shù)方案中，通過固體聲學(xué)傳感器檢測聲學(xué)異常；通過加速度傳感器檢測振動異常；通過轉(zhuǎn)子位置傳感器來輔助檢測故障。

14、上述技術(shù)方案中，還包括以下步驟：根據(jù)故障判斷結(jié)果生成報警信號或觸發(fā)系統(tǒng)降級處理。

15、本發(fā)明還提供了一種用于監(jiān)測車輛線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)異常狀態(tài)的裝置，用于實現(xiàn)上述技術(shù)方案所述的方法，包括：

16、異常信號增強單元，用于在線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的故障預(yù)定異常狀態(tài)下觸發(fā)放大異常信號；

17、檢測單元，用于檢測線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的振動異常和聲學(xué)異常；

18、信號處理單元，用于根據(jù)檢測結(jié)果判斷線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是否發(fā)生故障。

19、本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明通過在轉(zhuǎn)向系統(tǒng)出現(xiàn)預(yù)定故障時觸發(fā)異常信號增強單元，可以有效放大故障引起的異常信號。通過檢測振動異常和聲學(xué)異常，可以更敏感地識別轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的潛在問題，特別是對于傳統(tǒng)方法難以識別的物理故障，增強了故障檢測的準(zhǔn)確性和及時性。

20、進(jìn)一步地，本發(fā)明的nvh增強元件與轉(zhuǎn)向系統(tǒng)機械部件的交互機制，通過摩擦或碰撞放大異常信號。這種物理交互作用可以有效放大振動或聲學(xué)信號，幫助后續(xù)的傳感器(如加速度傳感器、聲學(xué)傳感器等)更容易捕捉到這些微弱的故障信號。支撐結(jié)構(gòu)的作用確保了nvh增強元件的穩(wěn)定性和功能。

21、進(jìn)一步地，本發(fā)明采用水溶性或觸水改變活性的材料，能夠在濕氣或水分進(jìn)入轉(zhuǎn)向系統(tǒng)時引起物理變化(如膨脹、溶解或變形)，觸發(fā)nvh增強元件與機械部件的分離或交互，從而放大由水分引起的故障。該設(shè)計有助于在轉(zhuǎn)向系統(tǒng)受潮或濕氣過大時提供可靠的信號增強作用，進(jìn)一步提高故障檢測的準(zhǔn)確性。

22、進(jìn)一步地，本發(fā)明當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)水或濕氣超標(biāo)時，nvh增強元件與支撐結(jié)構(gòu)的分離觸發(fā)物理碰撞或摩擦，產(chǎn)生振動或聲學(xué)異常信號。這種信號能夠被加速度傳感器或聲學(xué)傳感器檢測到，進(jìn)而通過后續(xù)處理分析判斷是否存在由于濕氣或進(jìn)水引起的故障。這種設(shè)計確保了在惡劣環(huán)境下，系統(tǒng)依然能夠有效檢測到故障，提升系統(tǒng)的魯棒性。

23、進(jìn)一步地，本發(fā)明當(dāng)轉(zhuǎn)向部件的負(fù)載超過設(shè)定的閾值時，塑性變型確保nvh增強元件或支撐結(jié)構(gòu)發(fā)生物理形變，從而觸發(fā)異常信號放大。這種設(shè)計能夠在過載情況下有效放大故障信號，幫助系統(tǒng)及時識別潛在問題并采取保護(hù)措施，有助于防止系統(tǒng)損壞并提高安全性。

24、進(jìn)一步地，本發(fā)明在轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的負(fù)載超出閾值時，支撐結(jié)構(gòu)和nvh增強元件的分離有助于產(chǎn)生機械碰撞或摩擦，從而放大故障信號。此時，系統(tǒng)能夠更加靈敏地檢測到由于過載或機械應(yīng)力過大而引起的故障，尤其是機械部件出現(xiàn)變形或松動時，增加了系統(tǒng)對過載故障的識別能力。

25、進(jìn)一步地，本發(fā)明采用熱敏感材料的設(shè)計，使得nvh增強元件能夠在高溫環(huán)境下發(fā)生物理變化(如塑性變型)。這可以觸發(fā)nvh增強元件與機械部件的交互，放大由于溫度過高導(dǎo)致的故障信號，從而有效檢測轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的溫度過載問題，提升系統(tǒng)的故障檢測能力。

26、進(jìn)一步地，本發(fā)明當(dāng)轉(zhuǎn)向部件溫度過高時，熱敏感材料引發(fā)的變形可以導(dǎo)致nvh增強元件與機械部件的分離或碰撞，從而產(chǎn)生振動或聲學(xué)異常信號。該信號有助于識別溫度過載引起的故障，確保系統(tǒng)能夠及時檢測到溫度異常，并觸發(fā)報警或保護(hù)措施。

27、進(jìn)一步地，本發(fā)明通過聲學(xué)傳感器和加速度傳感器的協(xié)同工作，可以分別檢測轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的聲學(xué)異常和振動異常，從而提供更全面的故障檢測能力。轉(zhuǎn)子位置傳感器作為輔助傳感器，可以精確監(jiān)測轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)狀態(tài)，提供更多的故障信息，進(jìn)一步提高系統(tǒng)對故障的識別準(zhǔn)確性。

28、進(jìn)一步地，本發(fā)明通過將故障檢測結(jié)果與報警信號生成機制結(jié)合，可以及時通知駕駛員或自動采取相應(yīng)的安全措施(如系統(tǒng)降級)，確保在轉(zhuǎn)向系統(tǒng)發(fā)生故障時，駕駛員能迅速采取行動或系統(tǒng)能夠自行調(diào)整，提升駕駛安全性。