探究SBW功能安全目標和安全手段

功能安全目標這個題目其實有點大，下面假設讀者對EPS的功能安全有了一定的了解，只是淺嘗輒止的談一談SBW跟EPS相比，有哪些新的變化。導入線控轉向以后（暫且只考慮L2這個階段的SBW，L3以上無論是SBW還是EPS，其功能安全目標都與L2有重大的區別），有如下兩個新的Hazard必須考慮：

轉向器側的執行機構不能正確地將車輪轉動到目標轉角

其產生的原因可能多種多樣，如轉向管柱角度傳感器故障、齒條位置傳感器故障、轉向電機故障、轉向控制控制器故障等

相應的安全手段：在對應的故障發生的情況下，如果轉向器側的執行機構能夠正常工作控制電機輸出力矩，那么安全措施為將離合器吸和，由轉向器側的執行機構執行EPS備份功能，整套系統轉等效于一套PEPS或REPS；

如果轉向器側的執行機構不能控制電機輸出力矩，其安全措施為將吸合離吸和，由轉向管柱側控制器執行EPS備份功能，整個系統等效于一套C-EPS。

如果發生更嚴重的故障，兩套執行機構都不能正確控制電機，那就只能切換為機械轉向了。

轉向管柱側的力矩反饋機構不能正確的提供力矩反饋，導致駕駛員誤動作。

其原因可能是用來進行整車行駛狀態估計的信號丟失或不正確，轉向管柱側電機及控制器本身的故障等等

其安全手段為，將離合器吸和，由轉向器側的執行機構執行EPS備份功能，整套系統轉變成一套PEPS或REPS。

架構

既然是Conception Design，暫且先不考慮控制策略在嵌入式控制器的實現，用一個快速控制原型（RCP）來實現其功能。

電機及GearBox總成兩組：轉向器側電機需求基本同EPS，轉向管柱側電機如果不實現其EPS備份功能的話，因為只要提供一個給駕駛員手力0-5Nm的力矩反饋，而駕駛員轉動方向盤的極限速度也就1000°/s(約170rpm),因此可以選擇比EPS功率更小的電機和更小的GearBox減速比。

電機控制器兩個：只接受RCP發過來的電機扭矩指令，執行力矩閉環

AS兩個：管柱和轉向器上各一個

軟件功能分配

VehicleDynamic模型：主要根據車速、輪速、橫擺角速度、齒條力矩、輪胎偏轉角等等在車上可以測量到的關鍵信號，使用若干個狀態觀測器來獲取諸如齒條力、質心側偏角、輪胎滑移角等不能夠通過直接測量得到但是控制策略又需要的關鍵信號。

其簡化實現方法為使用BicycleModel和簡化的轉向器模型，在Stanford大學Paul Yih的發表于AVEC 2004（Advanced vehicle control）的論文《Steer-by-Wire forVehicleState Estimation and Control》有詳細公式推導及實現過程。

目標位置計算：線控轉向中，齒條目標轉角與方向盤轉角不是簡單的比例對應關系，其一可以實現可變轉向比的主動轉向功能；另外，根據Vehicle Dynamic模型計算的動力學參數，判斷車輛是否處于UnderSteer或Oversteer狀態，進而調整目標轉向角，起到DSR的作用。

反饋力矩計算：根據VehicleDynamic模型及轉向管柱模型，控制伺服電機提供一個力反饋給駕駛員。這一部分要求在轉向管柱與轉向器沒有真實物理連接的情況下模擬出真實的手感（中間位置感、轉向力建立梯度、況信息回饋等等），無論是策略設計還是參數標定，無疑都是技術難度最大也需要花功夫的。