车辆电子助力转向控制系统故障容错时间间隔确定方法和装置与流程

1.本发明主要涉及车辆行车安全领域，尤其涉及一种车辆电子助力转向控制系统故障容错时间间隔确定方法、装置和计算机可读介质。


背景技术：

2.故障容错时间间隔(fault tolerant time interval，ftti)是在车辆的电子/电气系统安全机制未被激活情况下，从车辆的组成系统或零部件及组件内部故障发生到可能发生危害事件的最短时间间隔。在推导车辆安全需求时，ftti作为重要的时间参数来设计各个需求时间限制，并在系统设计阶段由相关的安全措施实现。ftti的制定不仅需要充分考虑故障发生后驾驶员对车辆的可控性(驾驶人通过及时的操作以避免伤害的能力)，而且还要考虑不同的车型及危害场景，因此目前尚无较通用的ftti(故障容错时间间隔)确认方法。


技术实现要素：

3.本发明要解决的技术问题是提供一种车辆电子助力转向电子助力转向系统故障容错时间间隔确定方法、装置和计算机可读介质，实现车辆电子助力转向电子助力转向系统故障容错时间间隔的便捷和有效获取，提供车辆安全设计时参数的可用性。
4.为解决上述技术问题，本发明提供了一种车辆电子助力转向电子助力转向系统的故障容错时间间隔确定方法，其特征在于，包括：基于整车基本参数、转向系统参数、制动系统参数和轮胎参数建立车辆模型；根据道路的宽度、路面横向斜坡度、圆曲线半径参数和路面附着系数参数建立道路模型，所述道路模型包括曲线路段，所述曲线路段的弯曲度被配置为根据表征曲线路段的不同的圆曲线半径参数进行调整；基于设计行驶速度、行驶方向、预瞄时间参数和操纵方式设置参数建立车辆驾驶模型；获取所述车辆模型从进入所述曲线路段行驶，到车辆行驶的转向角最大时刻的第一时长；在所述车辆模型进入曲线路段行驶第一时长的时刻，注入所述车辆电子助力转向控制系统的响应故障参数，并获取所述车辆模型偏移出所述道路模型中当前行驶车道的时刻点以及从所述车辆模型进入所述曲线路段开始经过的第二时长；基于所述第二时长和第一时长的值，得到所述车辆电子助力转向控制系统的故障容错时间间隔。
5.在本发明的一实施例中，注入所述车辆电子助力转向控制系统的相应故障参数包括失去侧向运动控制能力故障和非预期侧向运动控制能力故障对应的故障参数；所述侧向为与所述曲线路段所需的转向方向趋向相同的方向，所述反向为与所述曲线路段所需的转向方向趋向相反的方向。
6.在本发明的一实施例中，所述失去侧向运动控制能力故障包括在或车辆的转向角处于侧向最大值时的失去侧向运动控制能力故障。
7.在本发明的一实施例中，所述非预期侧向运动控制能力故障包括车辆的转向角处
于侧向最大值时非预期地减小至零度或车辆的转向角处于侧向最大值时非预期地变为反向最大值。
8.在本发明的一实施例中，所述操纵方式设置参数包括离合器切换设置和/或档位切换设置。
9.在本发明的一实施例中，所述预瞄时间包括基于设定行驶速度在所述曲线路段行驶时，从注意到路况至做出操纵动作的时刻之间间隔的时长。
10.在本发明的一实施例中，所述路面附着系数包括第一设置值和第二设置值；所述第一设置值与路面干燥情形对应，所述第二设置值与路面潮湿情形对应。
11.在本发明的一实施例中，基于所述第二时长和第一时长的值，得到所述车辆电子助力转向控制系统的故障容错时间间隔包括：将所述第二时长与第一时长的差值，作为所述车辆电子助力转向控制系统的故障容错时间间隔。
12.在本发明的一实施例中，所述曲线路段被配置为根据不同的表征曲线路段的圆曲线半径参数进行调整。
13.在本发明的一实施例中，路面横向斜坡度对应的路面倾斜方向与曲线路段的弯曲和向心方向对应。
14.在本发明的一实施例中，所述整车基本参数包括车辆的尺寸、重量、轴距、轮距和/或质心高度。
15.在本发明的一实施例中，所述转向系统参数包括传动比；所述制动系统参数包括表征轮缸压力和制动力矩关系的制动曲线。
16.在本发明的一实施例中，所述轮胎参数包括规格型号、轮胎半径、最大负载、滚动阻力系数和轮胎宽度。
17.本发明还提供一种车辆电子助力转向控制系统的故障容错时间间隔确定装置，包括：存储器，用于存储可由处理器执行的指令；以及处理器，用于执行所述指令以实现如前任一项所述的方法。
18.本发明还提供一种存储有计算机程序代码的计算机可读介质，所述计算机程序代码在由处理器执行时实现如前任一项所述的方法。
19.与现有技术相比，本发明具有以下优点：本技术的技术方案，考虑不同路面附着系数以及曲线路段几何参数对车辆电子助力转向控制系统的故障容错时间间隔数值的影响，提高所获取的故障容错时间间隔参数的适配度，并实现较佳的车辆电子助力转向控制系统的故障容错时间间隔的获取方式，提高所获取的车辆电子助力转向控制系统的故障容错时间间隔参数的可参考性。
附图说明
20.附图是为提供对本技术进一步的理解，它们被收录并构成本技术的一部分，附图示出了本技术的实施例，并与本说明书一起起到解释本技术原理的作用。
21.附图中：
22.图1是本技术一实施例的车辆电子助力转向控制系统的故障容错时间间隔确定方法流程图。
23.图2是本技术一实施例的道路模型的曲线路段示意图。
24.图3是本技术一实施例的道路模型的曲线路段的车道剖面示意图。
25.图4是本技术一实施例示出的车辆电子助力转向控制系统的故障容错时间间隔确定装置的组成示意图。
具体实施方式
26.为了更清楚地说明本技术的实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本技术应用于其他类似情景。除非从语言环境中显而易见或另做说明，图中相同标号代表相同结构或操作。
27.如本技术和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其他的步骤或元素。
28.除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本技术的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。
29.在本技术的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
30.本技术中使用了流程图用来说明根据本技术的实施例的系统所执行的操作。应当理解的是，前面或下面操作不一定按照顺序来精确地执行。相反，可以按照倒序或同时处理各种步骤。同时，或将其他操作添加到这些过程中，或从这些过程移除某一步或数步操作。
31.本技术的实施例描述一种车辆电子助力转向控制系统的故障容错时间间隔确定方法、装置和计算机可读介质。
32.图1是本技术一实施例的车辆电子助力转向控制系统的故障容错时间间隔确定方法流程图。参考图1，车辆的电子助力转向控制系统(或称为电子电子助力转向控制系统)的故障容错时间间隔确定方法包括，步骤101，基于整车基本参数、转向系统参数、制动系统参数和轮胎参数建立车辆模型；步骤102，根据道路的宽度、路面横向斜坡度、圆曲线半径参数和路面附着系数参数建立道路模型，道路模型包括曲线路段，所述曲线路段的弯曲度被配置为根据表征曲线路段的不同的圆曲线半径参数进行调整；步骤103，基于设计行驶速度、行驶方向、预瞄时间参数和操纵方式设置参数建立车辆驾驶模型；步骤104，获取车辆模型从进入曲线路段行驶，到车辆行驶的转向角最大时刻的第一时长；步骤105，在车辆模型进入曲线路段行驶第一时长的时刻，注入车辆电子助力转向控制系统的响应故障参数，并获取车辆模型偏移出道路模型中当前行驶车道的时刻点以及从车辆模型进入曲线路段开始经过的第二时长；步骤106，基于第二时长和第一时长的值，得到车辆电子助力转向控制系统的故障容错时间间隔。
33.图2是本技术一实施例的道路模型的曲线路段示意图。图3是本技术一实施例的道路模型的曲线路段的车道剖面示意图。参考图2和图3，曲线路段201包括车道210和车道211。车辆模型221的当前行驶车道为车道210。断续线212是车道210与车道211的分隔线。虚线213表征车道210的中心线。参考图2和图3，曲线路段201的所需的转向方向为x。曲线路段的弯曲和向心方向为c。
34.步骤102中，路面横向斜坡度对应的路面倾斜方向与曲线路段的弯曲和向心方向c对应。路面横向斜坡度(或称为
‘
道路超高’)例如通过车道宽度s和车道的剖面在垂直方向的高度h的比值来表征，具体例如为2％、4％、6％、8％或10％。路面附着系数包括第一设置值和第二设置值。曲线路段例如被配置为根据不同的表征曲线路段的圆曲线半径参数进行调整。圆曲线半径参数例如为200m(米)、300m、350m、440m或500m等。第一设置值与路面干燥情形对应，第二设置值与路面潮湿情形对应。例如，第一设置值为0.6，第二设置值为0.4；第一设置值为0.7，第二设置值为0.5。曲线路段被配置为根据不同的表征曲线路段的圆曲线半径参数进行调整。步骤103中，车辆操纵方式设置参数包括离合器切换设置和/或档位切换设置，例如车辆的操纵方式设置为离合器自动切换，档位自动切换。预瞄时间包括，基于设定行驶速度在曲线路段行驶时，从注意到路况至做出操纵动作的时刻之间间隔的时长。
35.在一些实施例中，注入车辆电子助力转向控制系统的相应故障参数包括失去侧向运动控制能力故障和非预期侧向运动控制能力故障对应的故障参数。侧向为与曲线路段所需的转向方向趋向相同的方向，反向为与曲线路段所需的转向方向趋向相反的方向。参考图2，侧向例如为与曲线路段所需的转向方向x趋向相同的方向y1，反向例如为与曲线路段所需的转向方向x趋向相反的方向y2。
36.失去侧向运动控制能力故障包括在或车辆的转向角处于侧向最大值时的失去侧向运动控制能力故障。在车辆的转向角处于侧向最大值时的失去侧向运动控制能力故障也可称为最大角度卡滞。车辆的转向角为零度即指车辆前轮不发生偏转。车辆的转向角处于最大值即指车辆前轮向左或者向右(在图2中向左例如可对应于方向y1(或称为侧向)，向右例如可对应于方向y2(或称为反向))转到极限位置与前轮未发生转向时位置所形成的角度。非预期侧向运动控制能力故障包括车辆的转向角处于侧向最大值时非预期地减小至零度或车辆的转向角处于侧向最大值时非预期地变为反向最大值。车辆模型偏移出道路模型中当前行驶车道的时刻点的计算，例如取自车辆模型的偏移量g大于等于车道210的宽度w1与车辆模型221的宽度w2的差值的一半，即g≥(w1-w2)/2。
37.在步骤106中，基于第二时长和第一时长的值，得到车辆电子助力转向控制系统的故障容错时间间隔包括：将第二时长b毫秒(ms)与第一时长a毫秒(ms)的差值(b-a)毫秒(ms)，作为车辆电子助力转向控制系统的故障容错时间间隔。在另一实施中，将第二时长与第一时长的差值与调整系数k1的乘积，作为车辆电子助力转向控制系统的故障容错时间间隔。
38.如下的表一、表二和表三例如分别为车辆的转向角处于侧向最大值时非预期地减小至零度在车辆的转向角处于最大值时的失去侧向运动控制能力故障(或称为最大角度卡滞)和车辆的转向角处于侧向最大值时非预期地变为反向最大值情形下的车辆电子助力转向控制系统的故障容错时间间隔的数值。
39.表一
[0040][0041][0042]
表二
[0043][0044][0045]
表三
[0046][0047][0048]
本技术的车辆电子助力转向控制系统的故障容错时间间隔确定方法，综合考虑不同路面附着系数(可对应于不同的天气条件)以及曲线路段几何参数对车辆电子助力转向控制系统的故障容错时间间隔数值的影响，提高所获取的故障容错时间间隔参数的适配度，并实现较佳的车辆电子助力转向控制系统的故障容错时间间隔的获取方式，提高所获取的车辆电子助力转向控制系统的故障容错时间间隔参数的参考价值。
[0049]
本技术还提供一种车辆电子助力转向控制系统的故障容错时间间隔确定装置，包括：存储器，用于存储可由处理器执行的指令；以及处理器，用于执行指令以实现如前的方
法。
[0050]
图4示出了根据本技术一实施例示出的车辆电子助力转向控制系统的故障容错时间间隔确定装置的组成示意图。车辆电子助力转向控制系统的故障容错时间间隔确定装置400可包括内部通信总线401、处理器(processor)402、只读存储器(rom)403、随机存取存储器(ram)404、以及通信端口405。车辆电子助力转向控制系统的故障容错时间间隔确定装置400通过通信端口连接网络，并可与其他设备连接。内部通信总线401可以实现车辆电子助力转向控制系统的故障容错时间间隔确定装置400组件间的数据通信。处理器402可以进行判断和发出提示。在一些实施例中，处理器402可以由一个或多个处理器组成。通信端口405可以实现从网络发送和接受信息及数据。车辆电子助力转向控制系统的故障容错时间间隔确定装置400还可以包括不同形式的程序储存单元以及数据储存单元，例如只读存储器(rom)403和随机存取存储器(ram)404，能够存储计算机处理和/或通信使用的各种数据文件，以及处理器402所执行的可能的程序指令。处理器执行这些指令以实现方法的主要部分。处理器处理的结果可通过通信端口传给用户设备，在用户界面上显示。
[0051]
上述的车辆电子助力转向控制系统的故障容错时间间隔确定装置400可以实施为计算机程序，保存在存储器中，并可记载到处理器402中执行，以实施本技术的车辆电子助力转向控制系统的故障容错时间间隔确定方法。
[0052]
本技术还提供了一种存储有计算机程序代码的计算机可读介质，计算机程序代码在由处理器执行时实现如上的车辆电子助力转向控制系统的故障容错时间间隔确定方法。
[0053]
本技术的一些方面可以完全由硬件执行、可以完全由软件(包括固件、常驻软件、微码等)执行、也可以由硬件和软件组合执行，例如脚本程序和相应的运行平台。以上硬件或软件均可被称为“数据块”、“模块”、“引擎”、“单元”、“组件”或“系统”。处理器可以是一个或多个专用集成电路(asic)、数字信号处理器(dsp)、数字信号处理器件(dapd)、可编程逻辑器件(pld)、现场可编程门阵列(fpga)、处理器、控制器、微控制器、微处理器或者其组合。此外，本技术的各方面可能表现为位于一个或多个计算机可读介质中的计算机产品，该产品包括计算机可读程序编码。例如，计算机可读介质可包括，但不限于，磁性存储设备(例如，硬盘、软盘、磁带
……
)、光盘(例如，压缩盘cd、数字多功能盘dvd
……
)、智能卡以及闪存设备(例如，卡、棒、键驱动器
……
)。
[0054]
计算机可读介质可能包含一个内含有计算机程序编码的传播数据信号，例如在基带上或作为载波的一部分。该传播信号可能有多种表现形式，包括电磁形式、光形式等等、或合适的组合形式。计算机可读介质可以是除计算机可读存储介质之外的任何计算机可读介质，该介质可以通过连接至一个指令执行系统、装置或设备以实现通讯、传播或传输供使用的程序。位于计算机可读介质上的程序编码可以通过任何合适的介质进行传播，包括无线电、电缆、光纤电缆、射频信号、或类似介质、或任何上述介质的组合。
[0055]
同理，应当注意的是，为了简化本技术披露的表述，从而帮助对一个或多个发明实施例的理解，前文对本技术实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本技术对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。
[0056]
虽然本技术已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本技术，在没有脱离本技术精神的情况下还可作
出各种等效的变化或替换，因此，只要在本技术的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本技术的权利要求书的范围内。

技术特征：
1.一种车辆电子助力转向控制系统的故障容错时间间隔确定方法，其特征在于，包括：基于整车基本参数、转向系统参数、制动系统参数和轮胎参数建立车辆模型；根据道路的宽度、路面横向斜坡度、圆曲线半径参数和路面附着系数参数建立道路模型，所述道路模型包括曲线路段，所述曲线路段的弯曲度被配置为根据表征曲线路段的不同的圆曲线半径参数进行调整；基于设计行驶速度、行驶方向、预瞄时间参数和操纵方式设置参数建立车辆驾驶模型；获取所述车辆模型从进入所述曲线路段行驶，到车辆行驶的转向角最大时刻的第一时长；在所述车辆模型进入曲线路段行驶第一时长的时刻，注入所述车辆电子助力转向控制系统的响应故障参数，并获取所述车辆模型偏移出所述道路模型中当前行驶车道的时刻点以及从所述车辆模型进入所述曲线路段开始经过的第二时长；基于所述第二时长和第一时长的值，得到所述车辆电子助力转向控制系统的故障容错时间间隔。2.根据权利要求1所述的车辆电子助力转向控制系统的故障容错时间间隔确定方法，其特征在于，注入所述车辆电子助力转向控制系统的相应故障参数包括失去侧向运动控制能力故障和非预期侧向运动控制能力故障对应的故障参数；所述侧向为与所述曲线路段所需的转向方向趋向相同的方向，所述反向为与所述曲线路段所需的转向方向趋向相反的方向。3.根据权利要求2所述的车辆电子助力转向控制系统的故障容错时间间隔确定方法，其特征在于，所述失去侧向运动控制能力故障包括在车辆的转向角处于侧向最大值时的失去侧向运动控制能力故障。4.根据权利要求2所述的车辆电子助力转向控制系统的故障容错时间间隔确定方法，其特征在于，所述非预期侧向运动控制能力故障包括车辆的转向角处于侧向最大值时非预期地减小至零度或车辆的转向角处于侧向最大值时非预期地变为反向最大值。5.根据权利要求1所述的车辆电子助力转向控制系统的故障容错时间间隔确定方法，其特征在于，所述操纵方式设置参数包括离合器切换设置和/或档位切换设置。6.根据权利要求1所述的车辆电子助力转向控制系统的故障容错时间间隔确定方法，其特征在于，所述预瞄时间包括基于设定行驶速度在所述曲线路段行驶时，从注意到路况至做出操纵动作的时刻之间间隔的时长。7.根据权利要求1所述的车辆电子助力转向控制系统的故障容错时间间隔确定方法，其特征在于，所述路面附着系数包括第一设置值和第二设置值；所述第一设置值与路面干燥情形对应，所述第二设置值与路面潮湿情形对应。8.根据权利要求1所述的车辆电子助力转向控制系统的故障容错时间间隔确定方法，其特征在于，基于所述第二时长和第一时长的值，得到所述车辆电子助力转向控制系统的故障容错时间间隔包括：将所述第二时长与第一时长的差值，作为所述车辆电子助力转向控制系统的故障容错时间间隔。9.根据权利要求1所述的车辆电子助力转向控制系统的故障容错时间间隔确定方法，其特征在于，路面横向斜坡度对应的路面倾斜方向与曲线路段的弯曲和向心方向对应。
10.根据权利要求1所述的车辆电子助力转向控制系统的故障容错时间间隔确定方法，其特征在于，所述整车基本参数包括车辆的尺寸、重量、轴距、轮距和/或质心高度。11.根据权利要求1所述的车辆电子助力转向控制系统的故障容错时间间隔确定方法，其特征在于，所述转向系统参数包括传动比；所述制动系统参数包括表征轮缸压力和制动力矩关系的制动曲线。12.根据权利要求1所述的车辆电子助力转向控制系统的故障容错时间间隔确定方法，所述轮胎参数包括规格型号、轮胎半径、最大负载、滚动阻力系数和轮胎宽度。13.一种车辆电子助力转向控制系统的故障容错时间间隔确定装置，包括：存储器，用于存储可由处理器执行的指令；以及处理器，用于执行所述指令以实现如权利要求1-12任一项所述的方法。14.一种存储有计算机程序代码的计算机可读介质，所述计算机程序代码在由处理器执行时实现如权利要求1-12任一项所述的方法。

技术总结
本发明提供一种车辆电子助力转向控制系统的故障容错时间间隔确定方法、装置和计算机可读介质，所述方法包括：基于整车基本参数，转向系统参数，制动系统参数，轮胎参数建立车辆模型；根据道路的宽度、路面横向斜坡度、圆曲线半径参数和路面附着系数参数建立道路模型；基于设计行驶速度、行驶方向、预瞄时间参数和操纵方式设置参数建立车辆驾驶模型；获取车辆模型从进入曲线路段行驶的第一时长；在车辆模型进入曲线路段行驶第一时长的时刻，注入车辆电子助力转向控制系统的响应故障参数，并获取车辆模型偏移出当前行驶车道的时刻点以及从进入曲线路段开始的第二时长；基于第二时长和第一时长值，得到车辆电子助力转向控制系统故障容错时间间隔。容错时间间隔。容错时间间隔。


技术研发人员：请求不公布姓名
受保护的技术使用者：合众新能源汽车股份有限公司
技术研发日：2023.03.21
技术公布日：2023/6/27