CN110001765A - 一种具有冗余机构的车用线控转向装置及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有冗余机构的车用线控转向装置及其控制方法，该车用线控转向装置包括：转向操纵机构，转向执行机构，第一离合装置，第一离合装置设置在所述转向盘管柱后端，用于将转向操作机构与转向执行机构连接或断开；控制器，所述控制器控制转向操纵机构，转向执行机构。转向执行机构包括主电机、与所述主电机连接的齿条助力转向传动机构，辅电机、与所述辅电机连接的小齿轮电动助力传动机构，本发明通过转向执行机构与转向操纵机构的机械断开，以及转向执行机构的冗余设计来提高高等级自动驾驶用转向系统的可靠性，实现线控转向系统的高安全性设计。
Description
技术领域
本发明涉及一种车用线控转向装置及控制方法，具体涉及一种具有冗余机构的车用线控转向装置及控制方法，属于汽车转向系统领域。
背景技术
汽车转向系统经历了从简单的机械式转向系统、液压助力转向系统，发展到目前正在广泛使用的电液助力转向系统和电动助力转向系统。转向系统的电动化降低了系统的能耗、改善了转向性能。在此基础上，为了进一步提高车辆的操纵稳定性、主动安全性和驾驶员舒适性，汽车技术的发展已经越来越趋于智能化。转向系统的智能化为汽车安全、辅助驾驶和自动驾驶车辆提供了基础，是汽车底盘集成控制和智能汽车的重要组成部分。
线控转向系统与传统转向系统相比优势显著：转向盘不与转向器直接连接，车轮的抖动不会直接传递给驾驶员提高转向操纵舒适性；利用电信号控制车轮转向，更加便于和其它底盘系统进行集成控制；能实现主动转向控制，提高车辆操纵安全性；可以自由设计转向系统的角传递特性，通过设计理想的角传动比适应不同驾驶员的驾驶习惯等。当前线控转向系统是车辆研究的一个热点。
线控转向系统由于缺少可靠的机械连接，要避免故障发生时丧失转向能力、驾驶员丧失路感就必须采用容错技术，需要提供一种高安全性线控转向系统。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种具有冗余机构的车用线控转向装置及控制方法，提高转向安全性。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
具有冗余机构的车用线控转向装置，包括：
转向操纵机构，所述转向操纵机构包括路感电机、第一蜗轮蜗杆减速机构、转向管柱、与转向管柱连接的转向盘、及用于检测所述转向盘转矩转角的第一转矩转角传感器，所述路感电机通过所述蜗轮蜗杆减速机构与所述转向管柱连接；
转向执行机构，所述转向执行机构包括主电机、与所述主电机连接的第一传动机构、辅电机，与所述辅电机连接的第二传动机构，第二离合装置、第二转矩转角传感器及转向齿条；所述第二离合装置设在所述辅电机与所述第二传动机构间，用于所述辅电机与所述第二传动机构进行动力传递的连接或断开；所述第二转矩转角传感器设置在所述第二传动机构上，用于采集所述转向执行机构的转矩转角信号；所述第一传动机构与所述第二传动机构同时与所述转向齿条连接；
第一离合装置，所述第一离合装置设置在所述转向盘管柱后端，用于将所述转向盘管柱与所述第二传动机构连接或断开；
控制器，所述控制器与所述第一转矩转角传感器、所述第二转矩转角传感器、所述路感电机、所述主电机及所述辅电机连接。
进一步，所述第一传动机构为滚珠丝杠机构，所述主电机的输出端刚性连接第一同步带轮，所述滚珠丝杠机构的螺母上刚性连接第二同步带轮，所述第一同步带轮和第二同步带轮通过传动带连接，所述滚珠丝杠机构的螺母的自由度被限定为仅存在转动自由度；所述滚珠丝杠机构的丝杠加工在转向齿条上。
进一步，所述第二传动机构包括第二蜗轮蜗杆减速机构和齿轮齿条传动机构，所述辅电机的输出端与第二蜗轮蜗杆机构的输入端连接，所述第二离合器装置设置在所述辅电机的输出端；所述第二蜗轮蜗杆机构的输出端与所述齿轮齿条传动机构的齿轮传动连接；所述齿轮齿条传动机构的齿条加工在转向齿条上，所述转向齿条两端通过转向拉杆连接转向节臂。
进一步，所述齿轮齿条传动机构的齿轮为斜齿轮，所述齿轮齿条传动机构的齿条为斜齿条。
进一步，所述转向器力的传递部件包括转向齿条、及与所述转向齿条两端球铰接的转向拉杆且铰接处设置球铰套密封，两个所述转向拉杆的两端连接转向节臂。
进一步，两个所述转向拉杆的端部均设置转向臂铰，通过所述转向臂铰分别与两个所述转向臂铰接；所述转向臂铰前设置前轮前束调节螺母，用于调节前轮前束。
进一步，所述控制器包括路感控制器和执行控制器，均用于采集所述第一转矩转角传感器信号、所述第二转矩转角传感器信号、所述主电机电流信号、主电机控制器信号、辅电机控制器信号及汽车车速；
所述路感控制器控制所述路感电机给驾驶员提供阻力实现路感模拟或控制所述路感电机为所述转向管柱转向提供助力；
所述执行控制器控制所述主电机与所述辅电机的输出转矩。
本发明还提供一种具有冗余机构的车用线控转向装置的控制方法，根据所述控制器采集的所述主电机与所述辅电机的控制器信号确定线控转向装置进入下列模式：
(3)线控转向正常工作模式：所述第一离合器断开，由所述控制器控制所述路感电机给驾驶员提供阻力实现路感模拟；
(4)线控转向失效时工作模式：所述第一离合器闭合，由所述控制器控制所述路感电机为所述转向管柱转向提供助力；
所述线控转向正常工作模式下根据所述控制器采集所述第一转矩转角传感器信号、所述第二转矩转角传感器信号、所述路感电机电流信号及汽车车速确定线控转向装置进入下列模式：
(1)转向负载正常时工作模式：所述第二离合装置断开，由所述控制器控制根据输出电流控制所述主电机输出转矩；
(2)转向负载大时工作模式：所述第二离合装置闭合，由所述控制器根据输出电流控制所述主电机和所述辅电机同时输出转矩；
(3)主电机失效时工作模式：所述第二离合装置闭合，由所述控制器根据输出电流控制所述辅电机输出转矩。
进一步，所述控制器包括路感控制器和执行控制器；
所述转向负载正常时工作模式具体为：所述第一离合装置和所述第二离合装置断开，所述路感电机输出力矩通过所述第一蜗轮蜗杆减速机构为所述转向盘输入力矩提供阻力矩，所述第一转矩转角传感器检测所述阻力矩的力矩与转角，将信息传递到所述执行控制器，所述执行控制器控制输出电流作用于所述主电机，所述主电机通过所述同步带将动力传递到所述滚珠丝杠机构的螺母，所述转向齿条在所述滚珠丝杠机构的螺母的作用下轴向移动，带动所述转向节臂转动，完成转向；
所述转向负载大时工作模式具体为：所述第一离合装置断开，所述第二离合装置闭合，所述路感电机输出力矩通过所述第一蜗轮蜗杆减速机构为所述转向盘输入力矩提供阻力矩，所述第一转矩转角传感器检测所述阻力矩的力矩与转角，将信息传递到所述执行控制器，所述执行控制器控制输出电流作用于所述主电机，当作用于所述主电机的电流过大时，执行控制器控制输出电流同时作用于所述辅电机，所述辅电机的动力通过所述第二传动机构将动力传递到所述转向齿条，同时主电机的动力也传递到所述转向齿条，所述转向齿条带动转向节臂转动，完成转向；
所述主电机失效时工作模式具体为：所述第一离合装置断开，所述第二离合装置闭合，所述路感电机输出力矩通过所述第一蜗轮蜗杆减速机构为所述转向盘输入力矩提供阻力矩，所述第一转矩转角传感器检测所述阻力矩的力矩与转角，将信息传递到所述执行控制器，所述执行控制器控制输出电流作用于所述辅电机，所述辅电机的动力通过所述第二传动机构将动力传递到所述转向齿条，所述转向齿条带动所述转向节臂转动，完成转向。
进一步，所述控制器包括路感控制器和执行控制器；所述线控转向失效时工作模式：所述第一离合器闭合，当所述转向盘获得输入转向力矩及角度，所述第一转角转矩传感器采集所述输入转向盘的力矩及角度，并将信号传送至所述路感控制器，所述路感控制器根据所述信号控制所述路感电机转动，通过所述第一蜗轮蜗杆减速机构带动所述转向管柱转动继而为所述转向盘提供辅助力矩，辅助完成转向。
本发明的有益效果为，本发明具有EPS(电动转向系统)所具有的优点，能在各种行驶工况下提供合适的助力，改善汽车的转向特性，减轻汽车低速行驶时的转向操纵力，提高汽车高速行驶时的转向稳定性，进而提高汽车的主动安全性，且可通过设置不同的转向手力特性来满足不同使用对象的需要；且相比于EPS，本发明由于转向操纵机构与转向执行机构的通过第一离合器连接断开，可以实现更为舒适的转向路感；相比于主动转向助力，本发明无需增加机械结构即可完成主动转向。
其次，通过转向执行机构于转向操纵机构的机械断开，降低汽车底盘的综合开发成本；采用汽车线控转向系统后,不必考虑驾驶人右侧或左侧驾驶车辆的区别,从而大大降低了汽车底盘的开发成本；且有利于新能源汽车的发展，有利于分布式驱动电动汽车底盘的整体布置。
最后，线控转向系统通过对主电机的主动控制，可以自主完成转向动作，取消了转向器和转向柱的机械连接,占据空间减小,有利于提高汽车整车的主动安全性和碰撞安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明具有冗余机构的车用线控转向装置的结构原理图。
图2为本发明具有冗余机构的车用线控转向装置中转向执行机构结构示意图。
图3是图2中B-B面旋转剖视图。
图4是齿轮齿条传动机构剖视图；
图5为本发明具有冗余机构的车用线控转向装置中转向执行机构的控制原理框图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、第一转矩转角传感器；2、路感电机；3、第一蜗轮蜗杆减速机构；4、第一离合器装置；5、第二转矩转角传感器；6、第二离合器装置；7、第二蜗轮蜗杆减速机构；8、辅电机；9、齿轮齿条传动机构的斜齿轮；10、转向齿条；11、第一同步带轮；12、同步带；13、滚珠丝杠机构的螺母；14、主电机、15、转向器上壳体；16、齿轮齿条机构端盖；17、齿轮齿条传动机构的斜齿条；18、转向器下壳体；19、球铰套；20、球铰；21、前轮前束调节螺母；22、转向臂铰；23、滚轴丝杠机构的丝杠。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1至4所示，根据本发明实施例具有冗余机构的车用线控转向装置，包括：转向操纵机构，转向操纵机构包括路感电机2、第一蜗轮蜗杆减速机构3、转向管柱、与转向管柱连接的转向盘、及用于检测转向盘转矩转角的第一转矩转角传感器，路感电机2通过蜗轮蜗杆减速机构3与转向管柱连接；
转向执行机构，转向执行机构包括主电机14、与主电机14连接的第一传动机构、辅电机8，与辅电机8连接的第二传动机构，第二离合装置6、第二转矩转角传感器5及转向齿条10；第二离合装置6设在辅电机8与第二传动机构间，用于辅电机8与第二传动机构进行动力传递的连接或断开；第二转矩转角传感器5设置在第二传动机构上，用于采集转向执行机构的转矩转角信号；第一传动机构与第二传动机构同时与转向齿条10连接；
第一离合装置4，第一离合装置4设置在转向盘管柱后端，用于将转向盘管柱与第二传动机构连接或断开；
控制器，控制器与第一转矩转角传感器、第二转矩转角传感器、路感电机、主电机及辅电机连接。
控制器包括路感控制器和执行控制器，均用于采集第一转矩转角传感器信号、第二转矩转角传感器信号、路感电机电流信号、主电机控制器信号、辅电机控制器信号及汽车车速；
路感控制器控制路感电机给驾驶员提供阻力实现路感模拟或控制路感电机为转向管柱转向提供助力；
执行控制器控制主电机与辅电机的输出转矩。
具体地，第一传动机构为滚珠丝杠机构，主电机的输出端刚性连接第一同步带轮，滚珠丝杠机构的螺母上刚性连接第二同步带轮，第一同步带轮和第二同步带轮通过传动带连接，滚珠丝杠机构的螺母的自由度被限定为仅存在转动自由度，也就是说滚珠丝杠机构的螺母相对于整车位置固定；滚珠丝杠机构的丝杠结构加工在转向齿条10上。主电机为直流无刷电机，线控转向正常工作状态，采用转角控制方案，直流无刷电机输出转向力矩与转角，经同步带传动、滚珠丝杠机构传动将主电机力矩与转角转化为推拉力与位移传递到转向齿条上，同步带及第一同步带轮和第二同步带轮传动、滚珠丝杠机构传动两级放大传动保证了满足轻型货车的助力要求，增大了线控转向系统的应用范围，无刷直流电机内部的霍尔传感器实时检测电机转子位置，根据获得的位置信号控制电机功率主回路的MOSFET开关管的导通和关断，实现转子换向。
具体地，第二传动机构包括第二蜗轮蜗杆减速机构和齿轮齿条传动机构，辅电机的输出端与第二蜗轮蜗杆机构的输入端连接，第二离合器装置设置在辅电机的输出端；第二蜗轮蜗杆机构的输出端与齿轮齿条传动机构的齿轮传动连接；齿轮齿条传动机构的齿条结构加工在转向齿条10上，转向齿条两端通过转向拉杆连接转向节臂。辅电机可以采用直流有刷电机，在线控转向正常工作状态下，采用转矩控制方案，即当主电机电流较大时，根据控制器策略推算出辅电机所需要的目标电机输出力矩，由于电机的输出力矩和电流成正比，即换算成所要给电机的目标电流，目标电流与实际电流作比较，经过电流控制达到转矩控制需求。辅电机前端具有第二离合器装置，经蜗轮蜗杆减速机构将辅电机力矩传递到齿轮齿条传动机构的输入端，后经齿轮齿条传动机构转化为推力传递齿条上，在蜗轮上端，转向齿轮轴与转向器输入轴之间有第二转矩转角传感器，第二传感器包含有四路扭矩信号，四路转角信号算得两路实际转角，互为冗余。
在一些具体实施例中，齿轮齿条传动机构的齿轮为斜齿轮，齿轮齿条传动机构的齿条为斜齿条。第一传动机构和第二传动机构在转向齿条上左右布置，保证空间的合理分配；转向执行机构设置成整体式结构，转向齿条贯穿安装在转向器壳体内，转向器壳体可以设置成两段式，即包括左壳体和右壳体，滚珠丝杠机构处通过左壳体15与右壳体18的配合，保证滚柱丝杠机构的螺母13具有合理的安装位置，齿轮齿条机构处为保证具有合理的安装位置，通过在沿斜齿轮方向设置有通孔，由齿轮齿条机构端盖16配合孔密封，即斜齿轮的装配位，通过两边轴承和右壳体装配。
蜗轮蜗杆减速机构包括蜗杆，与蜗杆啮合的蜗轮及固定蜗轮的蜗轮轴，齿轮齿条传动机构包括斜齿轮9及固定斜齿轮的齿轮轴，齿轮轴与蜗轮轴一体连接，斜齿轮9与转向齿条10啮合。
在另一些具体实施例中，为保证整体结构没有运动干涉，转向器受力杆系包括转向齿条、及与转向齿条两端球铰接的转向拉杆且铰接处设置球铰套密封，保证两端转向拉杆可以转动，两个拉杆的两端连接转向节臂，第一传动机构和第二传动机构加工于转向齿条上。为保证前轮前束的可调节性，两个短轴的端部均设置转向臂铰，通过转向臂铰分别与两个转向臂铰接；转向臂铰前设置前轮前束调节螺母，用于调节前轮前束。
本发明路感控制器和执行控制器为由MCU1和MCU2组成的双芯片相互校验的冗余控制单元，该冗余控制单元接口以及接入整车can总线。
本发明具有冗余机构的车用线控转向装置的控制方法，根据控制器采集的主电机与辅电机的控制器信号确定线控转向装置进入下列模式：
(1)线控转向正常工作模式：第一离合器4断开，由控制器控制路感电机给驾驶员提供阻力实现路感模拟；
(2)线控转向失效时工作模式，也就是普通机械转向模式时：第一离合器闭合4，由控制器控制路感电机为转向管柱转向提供助力；
线控转向正常工作模式下根据控制器采集第一转矩转角传感器信号、第二转矩转角传感器信号、主电机电流信号及汽车车速确定线控转向装置进入下列模式：
1、转向负载正常时工作模式：第二离合装置6断开，由控制器控制根据输出电流控制主电机输出转矩；
2、转向负载大时工作模式：第二离合装置6闭合，由控制器根据输出电流控制主电机和辅电机同时输出转矩；
3、主电机失效时工作模式：第二离合装置6闭合，由控制器根据输出电流控制辅电机输出转矩。
线控转向正常工作模式下，当转向操控时，路感控制器接收转第一矩转角传感器获取的方向盘转矩转角信号、通过通讯模块获得整车车速信号、转角信号，以转向盘转角为输入，通过路感控制器计算获得转向盘回正力矩和路感电机目标电流，对路感电机目标电流和实际电流进行PID控制输出PWM电压信号到路感电机，路感电机最终提供合适的转向阻力矩给方向盘，使驾驶员获得舒适的路感。
具体地，控制器包括路感控制器和执行控制器；
转向负载正常时工作模式具体为：第一离合装置和第二离合装置断开，路感电机输出力矩通过第一蜗轮蜗杆减速机构为转向盘输入力矩提供阻力矩，第一转矩转角传感器检测阻力矩的力矩与转角，将信息传递到执行控制器，执行控制器控制输出电流作用于主电机，主电机通过同步带将动力传递到滚珠丝杠机构的螺母，转向齿条在滚珠丝杠机构的螺母的作用下轴向移动，带动转向节臂转动，完成转向；
转向负载大时工作模式具体为：第一离合装置断开，第二离合装置闭合，路感电机输出力矩通过第一蜗轮蜗杆减速机构为转向盘输入力矩提供阻力矩，第一转矩转角传感器检测阻力矩的力矩与转角，将信息传递到执行控制器，执行控制器控制输出电流作用于主电机，当作用于主电机的电流过大时，执行控制器控制输出电流同时作用于辅电机，辅电机的动力通过第二传动机构将动力传递到转向齿条，同时主电机的动力也传递到转向齿条，转向齿条通过转向拉杆带动转向节臂转动，完成转向；
主电机失效时工作模式具体为：第一离合装置断开，第二离合装置闭合，路感电机输出力矩通过第一蜗轮蜗杆减速机构为转向盘输入力矩提供阻力矩，第一转矩转角传感器检测阻力矩的力矩与转角，将信息传递到执行控制器，执行控制器控制输出电流作用于辅电机，辅电机的动力通过第二传动机构将动力传递到转向齿条，转向齿条通过转向拉杆带动转向节臂转动，完成转向。
具体地，控制器包括路感控制器和执行控制器；线控转向失效时工作模式：第一离合器闭合，当转向盘获得输入转向力矩及角度，第一转角转矩传感器采集输入转向盘的力矩及角度，并将信号传送至路感控制器，路感控制器根据信号控制路感电机转动，通过第一蜗轮蜗杆减速机构带动转向管柱转动继而为转向盘提供辅助力矩，辅助完成转向。
本发明具有冗余机构的车用线控转向装置，第一转矩转角传感器和第二转矩转角传感器获得两路扭矩信号和两路转角信号，当一路信号出错时仍能获得准确的转矩转角信息。
对主电机和冗余的辅电机进行控制，使转向系统能成功实现转向的基本功能，特别当一个电机出现故障时，另一个电机能完成转向任务。即当转向系统处于线控转向模式时，在正常工作状态下，作为主电机正常工作，大负载情况下作为辅电机的直流有刷电机提供辅助助力矩；当主电机出现故障时，作为辅电机实现冗余功能，即辅电机转变控制方案，从转矩控制方案切换到转角控制方案(即通过控制器对电机控制器程序控制，识别到主电机控制器或者电机故障后，由转矩助力模式，转换为转角控制模式，来伺服线控策略的转角信号)，通过冗余电机保证在无主电机工作时转向系统的正常运行。
本发明转向模式分为两种，即线控转向模式与机械转向模式；上述转向操纵机构与转向执行机构之间通过第一离合器装置连接，作为方向盘输入轴的转向管柱与转向执行机构连接的轴之间为第一离合器装置连接。在转向执行机构可以完成转向动作，即线控转向模式下，离合器断开。当转向执行只够无法完成转向动作，转向系统由线控转向模式切换到普通机械转向模式，此时，由于作为主电机的直流无刷电机与作为辅电机的主流有刷电机都无法正常工作，为提供转向助力矩，路感电机在路感控制器的控制下，提供转向助力功能。
控制单元的冗余：控制器包括路感控制器和执行控制器，分别可以由MCU1和MCU2组成双芯片相互校验的冗余控制单元，即通过检验MCU的输出，当一个MCU发生故障时，可以检测到错误，通过另一个MCU的保证控制单元输出的正确性。如图5所示，冗余控制单元的外围接口主要包括点火接口、FlexRay接口、电源芯片、电机驱动电路、离合器控制电路、转矩转角传感器的四路扭矩信号和四路转角信号。转向操纵模块与执行模块通过FlexRay总线进行通讯，FlexRay总线通过网关接入整车CAN总线，获取车辆车速、发动机转速、Ready信号，并输出转向相关信息。
本发明通过上述四种冗余方案，极大的提高了线控转向系统的安全性与容错性，提高了转向系统的安全指数，降低了转向系统的风险等级。基于冗余小齿轮与齿条助力型转向器的线控转向系统本发明可以作为无人驾驶车辆的转向系统。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
Claims (10)
1.一种具有冗余机构的车用线控转向装置，其特征在于，包括：
转向操纵机构，所述转向操纵机构包括路感电机、第一蜗轮蜗杆减速机构、转向管柱、与转向管柱连接的转向盘、及用于检测所述转向盘转矩转角的第一转矩转角传感器，所述路感电机通过所述蜗轮蜗杆减速机构与所述转向管柱连接；
转向执行机构，所述转向执行机构包括主电机、与所述主电机连接的第一传动机构、辅电机，与所述辅电机连接的第二传动机构，第二离合装置、第二转矩转角传感器及转向齿条；所述第二离合装置设在所述辅电机与所述第二传动机构间，用于所述辅电机与所述第二传动机构进行动力传递的连接或断开；所述第二转矩转角传感器设置在所述第二传动机构上，用于采集所述转向执行机构的转矩转角信号；所述第一传动机构与所述第二传动机构同时与所述转向齿条连接；
第一离合装置，所述第一离合装置设置在所述转向盘管柱后端，用于将所述转向盘管柱与所述第二传动机构连接或断开；
控制器，所述控制器与所述第一转矩转角传感器、所述第二转矩转角传感器、所述路感电机、所述主电机及所述辅电机连接。
2.根据权利要求1所述的一种具有冗余机构的车用线控转向装置，其特征在于，所述第一传动机构为滚珠丝杠机构，所述主电机的输出端刚性连接第一同步带轮，所述滚珠丝杠机构的螺母上刚性连接第二同步带轮，所述第一同步带轮和第二同步带轮通过传动带连接，所述滚珠丝杠机构的螺母的自由度被限定为仅存在转动自由度；所述滚珠丝杠机构的丝杠结构加工在所述转向齿条上。
3.根据权利要求1所述的一种具有冗余机构的车用线控转向装置，其特征在于，所述第二传动机构包括第二蜗轮蜗杆减速机构和齿轮齿条传动机构，所述辅电机的输出端与第二蜗轮蜗杆机构的输入端连接，所述第二离合器装置设置在所述辅电机的输出端；所述第二蜗轮蜗杆机构的输出端与所述齿轮齿条传动机构的齿轮刚性连接；所述齿轮齿条传动机构的齿条固定在转向齿条10上，所述转向齿条两端通过转向拉杆连接转向节臂。
4.根据权利要求3所述的一种具有冗余机构的车用线控转向装置，其特征在于，所述齿轮齿条传动机构的齿轮为斜齿轮，所述齿轮齿条传动机构的齿条为斜齿条。
5.根据权利要求3所述的一种具有冗余机构的车用线控转向装置，其特征在于，所述转向齿条包括中间轴、及与所述中间轴两端球铰接的短轴且铰接处设置球铰套密封，两个所述短轴的两端连接转向节臂。
6.根据权利要求5所述的一种具有冗余机构的车用线控转向装置，其特征在于，两个所述短轴的端部均设置转向臂铰，通过所述转向臂铰分别与两个所述转向臂铰接；所述转向臂铰前设置前轮前束调节螺母，用于调节前轮前束。
7.根据权利要求1至6任一项所述的一种具有冗余机构的车用线控转向装置，其特征在于，
所述控制器包括路感控制器和执行控制器，均用于采集所述第一转矩转角传感器信号、所述第二转矩转角传感器信号、所述主电机电流信号、主电机控制器信号、辅电机控制器信号及汽车车速；
所述路感控制器控制所述路感电机给驾驶员提供阻力实现路感模拟或控制所述路感电机为所述转向管柱转向提供助力；
所述执行控制器控制所述主电机与所述辅电机的输出转矩。
8.权利要求1-7任一项所述具有冗余机构的车用线控转向装置的控制方法，其特征在于，根据所述控制器采集的所述主电机与所述辅电机的控制器信号确定线控转向装置进入下列模式：
(1)线控转向正常工作模式：所述第一离合器断开，由所述控制器控制所述路感电机给驾驶员提供阻力实现路感模拟；
(2)线控转向失效时工作模式：所述第一离合器闭合，由所述控制器控制所述路感电机为所述转向管柱转向提供助力；
所述线控转向正常工作模式下根据所述控制器采集所述第一转矩转角传感器信号、所述第二转矩转角传感器信号、所述主电机电流信号及汽车车速确定线控转向装置进入下列模式：
转向负载正常时工作模式：所述第二离合装置断开，由所述控制器控制根据输出电流控制所述主电机输出转矩；
转向负载大时工作模式：所述第二离合装置闭合，由所述控制器根据输出电流控制所述主电机和所述辅电机同时输出转矩；
主电机失效时工作模式：所述第二离合装置闭合，由所述控制器根据输出电流控制所述辅电机输出转矩。
9.根据权利要求8所述的一种具有冗余机构的车用线控转向装置的控制方法，其特征在于，所述控制器包括路感控制器和执行控制器；
所述转向负载正常时工作模式具体为：所述第一离合装置和所述第二离合装置断开，所述路感电机输出力矩通过所述第一蜗轮蜗杆减速机构为所述转向盘输入力矩提供阻力矩，所述第一转矩转角传感器检测所述阻力矩的力矩与转角，将信息传递到所述执行控制器，所述执行控制器控制输出电流作用于所述主电机，所述主电机通过所述同步带将动力传递到所述滚珠丝杠机构的螺母，所述转向齿条在所述滚珠丝杠机构的螺母的作用下轴向移动，带动所述转向节臂转动，完成转向；
所述转向负载大时工作模式具体为：所述第一离合装置断开，所述第二离合装置闭合，所述路感电机输出力矩通过所述第一蜗轮蜗杆减速机构为所述转向盘输入力矩提供阻力矩，所述第一转矩转角传感器检测所述阻力矩的力矩与转角，将信息传递到所述执行控制器，所述执行控制器控制输出电流作用于所述主电机，当作用于所述主电机的电流过大时，执行控制器控制输出电流同时作用于所述辅电机，所述辅电机的动力通过所述第二传动机构将动力传递到所述转向齿条，同时主电机的动力传递到所述转向齿条，转向齿条通过转向拉杆带动转向节臂转动，完成转向；
所述主电机失效时工作模式具体为：所述第一离合装置断开，所述第二离合装置闭合，所述路感电机输出力矩通过所述第一蜗轮蜗杆减速机构为所述转向盘输入力矩提供阻力矩，所述第一转矩转角传感器检测所述阻力矩的力矩与转角，将信息传递到所述执行控制器，所述执行控制器控制输出电流作用于所述辅电机，所述辅电机的动力通过所述第二传动机构将动力传递到所述转向齿条，转向齿条通过转向拉杆带动转向节臂转动，完成转向。
10.根据权利要求8所述的一种具有冗余机构的车用线控转向装置的控制方法，其特征在于，所述控制器包括路感控制器和执行控制器；所述线控转向失效时工作模式：所述第一离合器闭合，当所述转向盘获得输入转向力矩及角度，所述第一转角转矩传感器采集所述输入转向盘的力矩及角度，并将信号传送至所述路感控制器，所述路感控制器根据所述信号控制所述路感电机转动，通过所述第一蜗轮蜗杆减速机构带动所述转向管柱转动继而为所述转向盘提供辅助力矩，辅助完成转向。
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