《房车时代》

电动助力转向传感器故障的容错控制策略研究
摘要
电动助力转向系统（EPS）是现代乘用车核心底盘电控系统，其依靠扭矩传感器、车速传感器、转角传感器等核心感知元件获取驾驶意图与车辆运行状态，进而实现精准助力控制。传感器作为EPS系统的信息输入端，其失效、漂移、信号缺失等故障会直接导致转向沉重、助力异常、方向盘抖动、车辆跑偏等问题，严重威胁行车安全。为解决电动助力转向传感器故障引发的系统稳定性失效问题，本文首先阐述EPS系统工作原理，分析核心传感器典型故障模式与失效机理，设计一种基于信号冗余重构与模糊PID自适应调节的容错控制策略，通过搭建MATLAB/Simulink仿真模型，对传感器单故障、多故障工况进行模拟验证。结果表明，该容错控制策略可有效识别传感器故障信号，实时重构有效控制参数，抑制故障带来的助力扭矩波动，保障EPS系统在传感器异常工况下的稳定运行，提升车辆转向安全性与可靠性，可为车载电控系统容错控制技术优化提供理论参考。
关键词：电动助力转向；传感器故障；容错控制；信号重构；PID控制
1 绪论
1.1 研究背景与意义
随着汽车电动化、智能化技术的快速迭代，传统液压助力转向系统逐步被电动助力转向系统取代。EPS系统具备能耗低、响应快、助力可调、集成度高等优势，广泛应用于家用乘用车、新能源汽车及轻型商用车。EPS系统摒弃了液压管路、助力泵等机械液压结构，完全依靠电控单元采集传感器信号，驱动助力电机输出对应助力扭矩，辅助驾驶员完成转向操作。
传感器是EPS系统的“感知神经”，扭矩传感器、方向盘转角传感器、车速传感器的信号精度与稳定性直接决定转向助力的准确性。在车辆长期行驶过程中，路面振动、高低温环境、电气老化、线路干扰等因素，极易造成传感器信号漂移、断连、噪声干扰、输出异常等故障。当传感器发生故障且无容错机制时，EPS电控单元无法获取准确的驾驶意图与车辆状态，会触发系统降级保护，出现助力失效、转向卡滞、助力忽大忽小等问题，在高速行驶、弯道行驶等工况下极易引发交通事故。
因此，研究电动助力转向传感器故障的容错控制策略，通过技术手段实现故障识别、信号重构与控制参数自适应修正，在传感器异常时维持EPS系统正常工作，避免系统彻底失效，对提升汽车底盘电控系统可靠性、保障行车安全具有重要的工程应用价值与理论研究意义。