CN110588769B - 一种线控转向系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种线控转向系统及其控制方法，包括转向盘、第一转向柱、第一转矩转角传感器、路感反馈单元、电子控制单元、第二转向柱、电机助力单元、液压助力单元和循环球式液压助力转向器，电机助力单元包括第一电机转向助力单元和第二电机转向助力单元，液压助力单元包括电动液压泵、油箱、电磁换向阀和油管，转向盘连接第一转向柱输入端，第一转矩转角传感器套设在第一转向柱上，路感反馈单元连接第一转向柱输出端，电机助力单元连接第二转向柱输入端，并通过第二转向柱与循环球式液压助力转向器连接，电动液压泵、油箱、电磁换向阀依次连接，第一转矩转角传感器、路感反馈单元、电机助力单元、电动液压泵和电磁换向阀与电子控制单元连接。

Description

一种线控转向系统及其控制方法

技术领域

本申请涉及线控转向领域，具体而言，涉及一种线控转向系统及其控制方法。

背景技术

由于安装空间及成本限制，用于线控转向系统的电机往往功率较小，因此现有的线控转向系统大多数面向前轴质量较轻的乘用车进行设计。对于客车和载重货车等前轴负荷较大的商用车而言，仅通过电机可以提供的转向力矩较为有限，主要还是通过液压来提供转向力矩，但现有的液压系统存在能耗较大且响应速度慢等缺点。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种线控转向系统及其控制方法，用以解决现有商用车采用液压系统存在能耗较大且响应速度慢的问题。

第一方面：本发明实施例提供一种线控转向系统，所述系统包括转向盘、第一转向柱、第一转矩转角传感器、路感反馈单元、电子控制单元、第二转向柱、电机助力单元、液压助力单元以及循环球式液压助力转向器，所述电机助力单元包括第一电机转向助力单元和第二电机转向助力单元，所述液压助力单元包括电动液压泵、油箱、电磁换向阀和油管，所述转向盘连接所述第一转向柱的力矩输入端，所述第一转矩转角传感器套设在所述第一转向柱上，所述路感反馈单元连接所述第一转向柱的力矩输出端，所述第一电机转向助力单元和第二电机转向助力单元连接在所述第二转向柱的力矩输入端，并通过所述第二转向柱与所述转向器连接，所述电动液压泵、油箱以及电磁换向阀依次连接，所述第一转矩转角传感器、路感反馈单元、第一电机转向助力单元、第二电机转向助力单元、电动液压泵以及电磁换向阀与所述电子控制单元电连接；所述第一转矩转角传感器，用于采集转向盘的转角和转矩，并将所述转角和转矩传输给所述电子控制单元；所述电子控制单元，用于根据所述转角和转矩计算反馈给所述转向盘的力矩以及转向所需助力，并根据所述反馈给所述转向盘的力矩控制所述路感反馈单元进行力矩反馈；根据所述转向所需助力控制所述第一电机转向助力单元电机输出转矩、第二电机转向助力单元电机输出转矩、所述电动液压泵电机转速以及电磁换向阀开度，以控制所述电机助力单元传递给所述循环球式液压助力转向器的力矩以及所述液压助力单元中液压油流入所述循环球式液压助力转向器的流量；所述循环球式液压助力转向器，用于根据电机助力单元传输的力矩和流入的液压油流量形成转向助力，进而带动汽车车轮转动。

在上述设计的线控转向系统中，通过电子控制单元控制路感反馈单元反馈汽车路感，并通过计算出的转向助力同时控制电机助力单元的电机助力输出以及液压助力单元的液压助力输出，转向助力由液压助力和电动助力共同作为支撑，使得商用车的转向助力能够得到充分满足，同时，两个电机转向助力单元也能补偿液压助力带来的波动，实现车辆平稳、安全的转向；并且在第一电机转向助力单元和第二转向助力单元的基础上能够实现电机助力的安全冗余功能，使得现有商用车能够实现纯线控转向实现高速响应的基础上，该线控转向系统还可以提供较大的转向助力满足商用车的助力需求，并且设有两个助力单元的电机助力单元在其中一个助力单元故障时，另一个助力单元可以及时作为备用助力补充，安全冗余功能，极大的解决了解决现有商用车采用液压系统存在能耗较大且响应速度慢的问题，使得采用上述设计的线控转向系统的商用车具有较高的安全性、响应速度、能耗低以及较大转向力矩的优点。

在第一方面可选的实施方式中，所述系统还包括第二转矩转角传感器，所述第二转矩转角传感器套设在所述第二转向柱上，并设置在所述电机助力单元和所述循环球式液压助力转向器之间，所述第二转矩转角传感器与所述电子控制单元电连接。

在上述设计的实施方式中，电子控制单元通过第二转矩转角传感器采集的转矩和转角来判断电机助力单元输出的力矩是否满足所需助力大小要求，使得电机助力单元输出的力矩更加具有保障性。

在第一方面可选的实施方式中，所述第一电机转向助力单元包括第一电机和第一减速机构，所述第二电机转向助力单元包括第二电机和第二减速机构，所述第一电机和第一减速机构连接，所述第二电机和所述第二减速机构连接，所述第一电机和第二电机与所述电子控制单元连接，所述第一减速机构和第二减速机构连接所述第二转向柱的力矩输入端。

在上述设计的实施方式中，通过多种工作方式工作的双电机助力单元，使得设计的线控转向系统更加安全，并且转向助力能够得到充分支持。

在第一方面可选的实施方式中，所述路感反馈单元包括路感电机和第三减速机构，所述第三减速机构连接所述第一转向柱的力矩输出端，所述路感电机分别与所述电子控制单元和所述第三减速机构连接。

在上述设计的实施方式中，通过电子控制单元控制路感电机反馈车辆路感，切断了传统商用车路感通过机械连接提供路感带来的效率低、路感差的问题，使得路感的提供效率更高，效果更好。

在第一方面可选的实施方式中，所述第一减速机构、第二减速机构以及第三减速机构为蜗轮蜗杆减速机构。

第二方面：本发明实施例提供一种线控转向控制方法，所述方法包括：根据车辆的当前车速、转向盘转角、转向盘转矩以及侧向加速度查找对应的转向盘路感力矩并计算当前转向所需总助力；控制路感电机将所述反馈力矩反馈给转向盘；判断所述当前转向所需总助力是否小于预设的助力下阈值大小，若是，则判断电机助力单元中的第一电机是否正常工作，所述电机助力单元包括第一电机和第二电机；若是，则判断所述第一电机的输出转矩是否满足所述当前转向所需总助力；若是，则根据所述当前转向所需总助力控制所述第一电机的输出转矩。

在上述设计的线控转向控制方法中，通过车辆的当前运行参数确定反馈力矩和所需转向总助力，进而通过路感电机将反馈力矩反馈给驾驶员，并且基于所需转向总助力的大小确定当前转向系统的工作模式，使得转向系统的响应速度更快，并且工作模式是基于所需转向总助力大小来决定的，提高了转向时资源的合理利用率。

在第二方面的可选实施方式中，在所述判断所述当前转向所需总助力是否小于预设的助力下阈值大小之后，所述方法还包括：若所述当前转向所需总助力不小于预设的助力下阈值大小，则判断液压助力单元是否正常工作；若是，则根据预设的比例将所述当前转向所需总助力分解为第一助力和第二助力，根据所述第一助力控制所述电动液压泵的转速和所述电磁换向阀的开度；判断所述第一电机的输出转矩是否满足所述第二助力；若是，则根据所述第二助力控制所述第一电机的输出转矩。

在上述设计的实施方式中，在所需转向助力较大时，则结合液压助力单元和电机助力单元作为助力支撑，并且将所需助力进行合理分配，使得对汽车转向助力的提供更加稳定可靠充足的同时，各助力单元相互分担压力，减少系统的损耗。

在第二方面的可选实施方式中，在所述判断所述第一电机的输出转矩是否满足所述第二助力之后，所述方法还包括：若所述第一电机的输出转矩不满足所述第二助力，则驱动所述第一电机和第二电机同时工作。

在第二方面的可选实施方式中，在所述判断所述第一电机的输出转矩是否满足所述当前转向所需的总助力之后，所述方法还包括：若所述第一电机的输出转矩不满足所述当前转向所需的总助力，则驱动所述第一电机和第二电机同时工作。

在第二方面的可选实施方式中，在判断所述第一电机是否正常工作之后，所述方法还包括：若所述第一电机无法正常工作，则驱动所述第二电机工作，并根据所述当前转向所需的总助力控制所述第二电机的输出转矩。

在上述设计的实施方式中，第一电机和第二电机互为安全冗余，当一个发生故障后或提供的助力不足时，及时切换另一个为转向提供转向助力或作为助力补充，极大地提高了转向的安全性和可靠性。

第三方面：本申请提供一种线控转向控制装置，所述装置包括：计算模块，用于根据车辆的当前车速、转向盘转角、转向盘转矩以及侧向加速度查找对应的方向盘路感力矩并计算当前转向所需总助力；控制模块，用于控制路感电机将所述反馈力矩反馈给转向盘；判断模块，用于判断所述当前转向所需总助力是否小于预设的助力下阈值大小，并在判断当前转向所需总助力小于预设的助力下阈值大小之后，判断电机助力单元中的第一电机是否正常工作，所述电机助力单元包括第一电机和第二电机；以及，在判断第一电机是正常工作之后，判断所述第一电机的输出转矩是否满足所述当前转向所需的总助力；所述控制模块，还用于在判断模块判断第一电机的输出转矩满足所述当前转向所需的总助力之后，根据所述当前转向所需的总助力控制所述第一电机的输出转矩。

在上述设计的实施方式中，通过车辆的当前运行参数确定反馈力矩和所需转向总助力，进而通过路感电机将反馈力矩反馈给驾驶员，并且基于所需转向总助力的大小确定当前转向系统的工作模式，使得转向系统的响应速度更快，并且工作模式是基于所需转向总助力大小来决定的，提高了转向时资源的合理利用率。

在第三方面的可选实施方式中，所述判断模块，还用于在判断当前转向所需总助力不小于预设的助力下阈值大小之后，判断液压助力单元是否正常工作；分解模块，用于在所述判断模块判断液压助力单元正常工作之后，根据预设的比例将所述当前转向所需总助力分解为第一助力和第二助力，根据所述第一助力控制所述电动液压泵的转速和所述电磁换向阀的开度；所述判断模块，还用于判断所述第一电机的输出转矩是否满足所述第二助力；所述控制模块，还用于在所述判断模块判断第一电机的输出转矩满足所述第二助力之后，根据第二助力控制第一电机的输出转矩。

在第三方面的可选实施方式中，在本实施例的可选实施方式中，所述控制模块，还用于在所述判断模块判断所述第一电机的输出转矩不满足所述第二助力之后，驱动所述第一电机和第二电机同时工作。

在本实施例的可选实施方式中，所述控制模块，还用于在所述判断模块判断所述第一电机的输出转矩不满足所述当前转向所需的总助力之后，驱动所述第一电机和所述第二电机同时工作。

第四方面：本申请还提供了一种电子设备，包括：处理器、与处理器连接的存储器，所述存储器存储有计算机程序，当所述计算设备运行时，处理器执行该计算机程序，以执行时执行第二方面、第二方面的任一可选的实现方式中的所述方法。

第五方面：本申请提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行第二方面、第二方面的任一可选的实现方式中的所述方法。

第六方面：本申请提供了一种计算机程序产品，所述计算机程序产品在计算机上运行时，使得计算机执行第二方面、第二方面的任一可选的实现方式中的所述方法。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请第一实施例提供的线控转向系统第一结构示意图；

图2为本申请第一实施例提供的线控转向系统第二结构示意图；

图3为本申请第二实施例提供的线控转向控制方法第一流程示意图；

图4为本申请第二实施例提供的线控转向控制方法第二流程示意图；

图5为本申请第二实施例提供的线控转向控制方法整体流程示意图；

图6为本申请第三实施例提供的线控转向控制装置结构示意图；

图7为本申请第四实施例提供电子设备结构示意图。

图标：10-转向盘；20-第一转向柱；30-第一转矩转角传感器；40-路感反馈单元；401-路感电机；402-第三减速机构；50-电子控制单元；60-第二转向柱；70-电机助力单元；701-第一电机转向助力单元；7011-第一电机；7012-第一减速机构；702-第二电机转向助力单元；7021-第二电机；7022-第二减速机构；80-液压助力单元；801-电动液压泵；802-油箱；803-电磁换向阀；804-油管；90-循环球式液压助力转向器；91-第二转矩转角传感器；300-计算模块；302-控制模块；304-判断模块；306-分解模块；4-电子设备；41-处理器；42-存储器；43-通信总线。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。

第一实施例

如图1所示，本申请提供一种线控转向系统，该系统包括转向盘10、第一转向柱20、第一转矩转角传感器30、路感反馈单元40、电子控制单元50、第二转向柱60、电机助力单元70、液压助力单元80以及循环球式液压助力转向器90，该电机助力单元70包括第一电机转向助力单元701和第二电机转向助力单元702，该液压助力单元80包括电动液压泵801、油箱802、电磁换向阀803和油管804；该转向盘10连接第一转向柱20的力矩输入端，该第一转矩转角传感器30套设在第一转向柱20上，该路感反馈单元40连接该第一转向柱20的力矩输出端，该第一电机转向助力单元701和第二电机转向助力单元702连接在第二转向柱60的力矩输入端，并通过该第二转向柱60与该循环球式液压助力转向器90连接，电动液压泵801、油箱802以及电磁换向阀803依次连接，第一转矩转角传感器30、路感反馈单元40、第一电机转向助力单元701、第二电机转向助力单元702、电动液压泵801以及电磁换向阀803与电子控制单元50电连接。

其中，上述的第一转矩转角传感器30可分别包含转矩传感器以及转角传感器两种传感器，也可以为两种传感器的集成；该循环球式液压助力转向器90包括循环钢球、螺杆、螺母、齿扇、摇臂以及摇臂轴等零件组成，工作原理与传统的循环球式液压助力转向器相同。

驾驶员在利用上述设计的线控转向系统进行转向时，驾驶员转动转向盘10，通过第一转向柱20与转向盘10连接的第一转矩转角传感器30此时采集该转向盘10的转矩和转角，并将采集的转向盘10的转矩和转角传输给电子控制单元50，电子控制单元50根据转向盘10的转矩和转角以及其他参数信息查找对应的反馈力矩，该反馈力矩表示为反馈给转向盘10的力矩，将该反馈力矩通过路感反馈单元40进行路感反馈。其中，路感是在转向过程中，转向系统把车辆运动状态和路面状态信息反馈给驾驶员的一种现象；反馈力矩的具体过程是，反馈力矩通过路感反馈单元40、第一转向柱20反馈给转向盘10，给驾驶员提供路感，并且通过转矩和转角以及其他参数信息查找对应的反馈力矩可以通过转矩和转角以及其他参数信息与预先存储的反馈力矩的映射关系来进行查找，预先存储的反馈力矩可以存储在电子控制单元50的存储单元中。

在电子控制单元50生成反馈力矩的同时，还会根据第一转矩转角传感器30采集的转向盘10的转矩和转角以及其他参数信息(例如车速和侧向加速度)计算当前转向所需的助力大小，根据当前转向所需的助力大小控制第一电机转向助力单元701的电机输出转矩、第二电机转向助力单元702的电机输出转矩、电动液压泵801的电机转速以及电磁换向阀803的开度，进而控制电机助力单元70传递给循环球式液压助力转向器90的力矩以及液压助力单元80中液压油流入循环球式液压助力转向器90的流量，最终由循环球式液压助力转向器90根据电机助力单元70传输的力矩以及流入的液压油流量形成转向助力，进而带动与之连接的汽车车轮转动。

在上述设计的系统中，正常工作时，电子控制单元会基于计算出的转向力矩大小来首先确定助力是单独由电机助力单元70来提供还是液压助力单元80和电机助力单元70共同提供，例如，当计算出的力矩大小小于一定阈值时，则由电机助力单元70单独提供。其中，电机助力单元70电动助力的提供是通过电子控制单元50控制第一电机转向助力单元701的电机输出转矩和第二电机转向助力单元702的电机输出转矩实现的，具体的控制方式有以下几种：电子控制单元50控制第一电机转向助力单元701单独工作；电子控制单元50控制第二电机转向助力单元702单独工作；以及，电子控制单元50控制第一电机转向助力单元701和第二电机转向助力单元702同时工作。这是由于在不同类型的转向时，汽车需要的转向助力是不同的，即电子控制单元50计算出的所需转向助力不同。例如，当汽车高速行驶需要较小转向助力时，电子控制单元50计算出的转向所需助力较小，由单独的第一电机转向助力单元701或第二电机转向助力单元702输出产生的力矩足够时，则控制第一电机转向助力单元701或第二电机转向助力单元702单独工作，并且在单独工作的过程中，若其中一个电机助力单元发生故障，电子控制单元50可以及时切换电机助力单元70的工作状态，将发生故障的其中一个电机助力单元切断，由另一个电机助力单元进行工作，来实现助力输出的安全冗余。另外，当车辆在原地转向或低速行驶时转向，汽车所需转向助力较大时，当电子控制单元50计算出的转向所需助力较大，由单独的第一电机转向助力单元701或第二电机转向助力单元702输出产生的力矩不够时，则控制第一电机转向助力单元701和第二电机转向助力单元702同时工作，以此来输出足够大的输出力矩。

当由两者共同提供助力时，液压助力单元80为转向提供大部分助力，电机助力单元70提供剩余部分的助力，在液压助力单元80提供转向助力时，电子控制单元50基于转向助力精确控制电动液压泵801的电机转速和电磁换向阀803的开度，进而产生精确的液压助力来实现汽车转向；在电机助力单元70提供电动助力时，还会依据前述所说的控制方式来进行具体的控制。

由图1中可知，循环球式液压助力转向器90还与汽车车轮连接，将产生的转向助力通过与之连接的转向摇臂和转向梯形臂传输给汽车车轮。

在上述设计的线控转向系统中，通过电子控制单元控制路感反馈单元反馈汽车路感，并通过计算出的转向助力同时控制电机助力单元的电机助力输出以及液压助力单元的液压助力输出，转向助力由液压助力和电动助力共同作为支撑，使得商用车的转向助力能够得到充分满足，同时，两个电机转向助力单元也能补偿液压助力带来的波动，实现车辆平稳、安全的转向；并且在第一电机转向助力单元和第二转向助力单元的基础上能够实现电机助力的安全冗余功能，使得现有商用车能够实现纯线控转向实现高速响应的基础上，该线控转向系统还可以提供较大的转向助力满足商用车的助力需求，并且设有两个助力单元的电机助力单元在其中一个助力单元故障时，另一个助力单元可以及时作为备用助力补充，安全冗余功能，极大的解决了解决现有商用车采用液压系统存在能耗较大且响应速度慢的问题，使得采用上述设计的线控转向系统的商用车具有较高的安全性、响应速度、能耗低以及较大转向力矩的优点。

在本实施例的可选实施方式中，如图2所示，该第一电机转向助力单元701包括第一电机7011和第一减速机构7012，该第二电机转向助力单元702包括第二电机7021和第二减速机构7022，该第一电机7011和第一减速机构7012连接，该第二电机7021和第二减速机构7022连接，第一电机7011和第二电机7021与电子控制单元50连接，第一减速机构7012和第二减速机构7022连接第二转向柱60的力矩输入端。其中，该第一减速机构7012和第二减速机构7022可分别为蜗轮蜗杆减速机构，电机和蜗轮蜗杆减速机构通过联轴器连接，在工作时，电子控制单元50计算出所需转向助力大小之后，将所需转向助力大小转换成控制电机的运行电流，进而控制电机的输出转矩，电机产生输出转矩后将该输出转矩传输给蜗轮蜗杆减速机构，蜗轮蜗杆减速机构进行减速增扭，将输出转矩通过第二转向柱60传输给循环球式液压助力转向器90，进而使得循环球式液压助力转向器90带动汽车车轮转动。

另外，这里需要说明一点的是，电机助力单元70包含的第一电机转向助力单元701和第二电机转向助力单元702也可以为具有两套独立供电的双绕组直流电机或永磁同步电机来实现，双绕组按工作优先顺序分为主、副另两个绕组，在需要较小助力时，由主绕组输出功率，在主绕组发生故障时，触发安全冗余功能切换为副绕组单独工作以保证功率持续输出；在需要较大助力时，主绕组和副绕组同时工作。

在上述设计的实施方式中，通过多种工作方式工作的双电机助力单元，使得设计的线控转向系统更加安全，并且转向助力能够得到充分支持。

在本实施例的可选实施方式中，如图2所示，路感反馈单元40包括路感电机401和第三减速机构402，第三减速机构402连接第一转向柱的力矩输出端，路感电机401分别与电子控制单元50和第三减速机构402连接。

在电子控制单元50查找得到对应的反馈力矩大小之后，可基于该反馈力矩大小控制该路感电机401的输出电流，进而控制该路感电机401的输出转矩，该路感电机401将输出转矩传输给第三减速机构402，该第三减速机构402也可以为蜗轮蜗杆减速机构，涡轮蜗杆减速机构进行减速增扭，进而将反馈力矩通过第一转向柱20反馈给转向盘10。

在上述设计的实施方式中，通过电子控制单元控制路感电机反馈车辆路感，切断了传统商用车路感通过机械连接提供路感带来的效率低、路感差的问题，使得路感的提供效率更高，效果更好。

在本实施例的可选实施方式中，该系统还包括第二转矩转角传感器91，该第二转矩转角传感器91套设在第二转向柱60上，并设置在电机助力单元70和循环球式液压助力转向器90之间，第二转矩转角传感器91与电子控制单元50电连接。其中，第二转矩转角传感器91用于采集电机助力单元70输出的转矩和转速，并将电机助力单元70输出的转矩和转速反馈给电子控制单元50，电子控制单元50接收到之后以此来确定电机助力单元70输出的助力是否能够达到需求助力。

在上述设计的实施方式中，电子控制单元50通过第二转矩转角传感器91采集的转矩和转角来判断电机助力单元70输出的力矩是否满足所需助力大小要求，使得电机助力单元70输出的力矩更加具有保障性。

第二实施例

如图3所示，本申请提供一种线控转向控制方法，该方法可应用于前述第一实施例中的电子控制单元，该方法具体包括如下步骤：

步骤S200：根据车辆的当前车速、转向盘转角、转向盘转矩以及侧向加速度查找对应的转向盘路感力矩并计算当前转向所需总助力。

步骤S202：控制路感电机将转向盘路感力矩反馈给转向盘，并判断当前转向所需总助力是否小于预设的助力大小，若是，则转到步骤S204，若否，则转到步骤S2050。

步骤S204：判断电机助力单元中的第一电机是否正常工作，该电机助力单元包括第一电机和第二电机，若是，则转到步骤S206，若否，则转到步骤S2070。

步骤S206：判断第一电机的输出转矩是否满足当前转向所需总助力，若是，则转到步骤S208，若否，则转到步骤S2090。

步骤S208：根据当前转向所需总助力控制该第一电机的输出转矩。

在步骤S200中，车辆的当前车速可由全球定位系统GPS测量后获得或由轮速传感器采集后获得；车辆的侧向加速度由安装在实车上的侧向加速度传感器采集获得；车辆的转向盘转角和转矩由车辆转向系统中与转向盘连接的转角传感器和转矩传感器采集获得，上述步骤的执行主体(电子控制单元)分别与这些传感器电连接，传感器采集到数据之后传输给电子控制单元。

步骤S200中的根据车辆的当前车速、转向盘转角、转向盘转矩以及侧向加速度查找对应的反馈力矩，表达的含义是，在电子控制单元的存储单元中预存有车速、转向盘转角、转向盘转矩以及侧向加速度与反馈力矩的映射表，电子控制单元通过获得的车速、转向盘转角、转向盘转矩以及侧向加速度即可找到映射到的反馈力矩，具体的可以依据嵌入的线控转向路感特性曲线数据来确定反馈力矩的大小；计算转向所需助力大小是通过比例积分控制计算得到。

在步骤S202中，控制路感电机将反馈力矩反馈给转向盘，以使转向盘给驾驶员提供路感；同时，判断当前转向所需总助力是否小于预设的助力大小中的预设的助力大小可为预先设置的助力力矩下限，如果所需转向总助力力矩较小，为保证转向助力的响应速度，此时，所需的转向总助力可全部由电机来实现，该助力力矩下限可根据第一电机和第二电机的输出总力矩来进行相应的设置。

在步骤S202判断当前转向所需总助力小于预设的助力大小之后，执行步骤S204，判断电机助力单元中的第一电机是否正常工作，其中，判断其正常工作的方式可判断其是否可被驱动，驱动后是否满足相应的电流，进而输出相应的输出转矩，如果能，则判断其能够正常工作。

在步骤S204判断电机助力单元中第一电机能够正常工作之后，执行步骤S206，判断第一电机的输出转矩是否满足当前转向所需总助力，其中，第一电机的输出转矩是否满足当前转向所需总助力可理解为第一电机在输出最大的输出转矩时，其输出转矩对应的转向助力能够满足当前转向所需总助力的要求，若果能满足，则表示第一电机的输出转矩满足当前转向所需总助力。

在步骤S206判断第一电机的输出转矩满足当前转向所需总助力之后，执行步骤S208，根据当前转向所需总助力控制该第一电机的输出转矩，其具体可为：电子控制单元基于所需的转向总助力确定该第一电机需要输出的输出转矩，通过控制输入该第一电机的电流进而控制该第一电机的输出转矩，以此来达到基于当前转向所需总助力来精确控制第一电机的输出转矩。

在上述设计的线控转向控制方法中，通过车辆的当前运行参数确定反馈力矩和所需转向总助力，进而通过路感电机将反馈力矩反馈给驾驶员，并且基于所需转向总助力的大小确定当前转向系统的工作模式，使得转向系统的响应速度更快，并且工作模式是基于所需转向总助力大小来决定的，提高了转向时资源的合理利用率。

在本实施例的可选实施方式中，在步骤S202判断当前转向所需总助力不小于预设的助力之后，由前述所说，转到步骤S2050，其中，步骤S2050如图4和图6所示，具体如下：

步骤S2050：判断液压助力单元是否正常工作，该液压助力单元包括电动液压泵和电磁换向阀，若是，则转到步骤S2052；若否，则跳转到步骤S204。

步骤S2052：根据预设的比例将当前转向所需总助力分解为第一助力和第二助力，根据第一助力控制电动液压泵的转速和电磁换向阀的开度，并在第一电机正常工作的前提下，判断第一电机的输出转矩是否满足第二助力，若满足，则转到步骤S2054，若不满足，则转到步骤S2056。

步骤S2054：根据第二助力控制第一电机的输出转矩。

步骤S2056：驱动第一电机和第二电机同时工作。

在步骤S2050中判断液压助力电源是否正常工作可为电子控制单元向液压助力单元中的电动液压泵和电磁换向阀发送控制信息，看其是否根据控制信息产生相应的操作，若产生相应的操作，则判断其能够正常工作。

在步骤S2050判断液压助力单元能够正常工作后，执行步骤S2052，根据预设的比例将当前转向所需总助力分解为第一助力和第二助力，其中，第一助力可为液压助力单元所需要提供的助力，第二助力可为电机助力单元需要提供的助力，预设的比例可为3:2的比例来进行助力分配。在分配得到第一助力后，电子控制单元基于第一助力控制液压助力单元中的电动液压泵的转速和电磁换向阀的开度，来控制液压助力单元提供的转向助力大小，进而使得其最终产生的转向助力大小与第一助力完全相等或近似相等。同时，基于得到的第二助力，判断是否通过第一电机的输出转矩就能够满足，若能够满足，则执行步骤S2054，基于第二助力控制第一电机的输出转矩，若不能够满足，则执行步骤S2056，驱动第一电机和第二电机同时工作，其中，驱动第一电机和第二电机同时工作之前，电子控制单元可以将第二助力进行再次分配，按照预设的比例将第二助力分配给第一电机和第二电机。

在本实施例的可选实施方式中，在步骤S2052中的判断第一电机的输出转矩是否满足第二助力之前，还可以先判断第一电机是否能够正常工作，若能够正常工作，则继续执行步骤S2052中的判断第一电机的输出转矩是否满足第二助力的步骤；在步骤S2056驱动第一电机和第二电机同时工作之前，还可以执行步骤S2055判断第二电机是否能够正常工作，如果能够正常工作，才执行步骤S2056进而驱动第一电机和第二电机同时工作。

在上述设计的实施方式中，在所需转向助力较大时，则结合液压助力单元和电机助力单元作为助力支撑，并且将所需助力进行合理分配，使得对汽车转向助力的提供更加稳定可靠充足的同时，各助力单元相互分担压力，减少系统的损耗。

在本实施例的可选实施方式中，如图3所示，在步骤S204判断电机助力单元中的第一电机不能正常工作之后，前述已经提到，转到步骤S2070，其中，步骤S2070具体如下：

步骤S2070：驱动第二电机工作，并根据当前转向所需的总助力控制第二电机的输出转矩。

在上述步骤中，当电机助力单元中的第一电机不能正常工作或发生故障后，电子控制单元切换为第二电机来进行所需总助力输出，并根据当前所需总助力来控制第二电机的输出转矩，使得第一电机和第二电机或为安全冗余，在一个发生故障后，另一个及时切换为转向提供转向助力，极大地提高了转向的安全性和可靠性。

在本实施例的可选实施方式中，如图3所示，在步骤S206判断第一电机的输出转矩不满足当前转向所需总助力之后，前述所说转到步骤S2090，其中，步骤S2090具体步骤如下：

步骤S2090：驱动第一电机和第二电机同时工作。

在步骤S2090中驱动第一电机和第二电机同时工作与前述步骤S2056类似，但又有所不同，在此步骤中是将转向所需总助力分配给第一电机和第二电机，而步骤S2056是将分配后的第二助力进一步分配给第一电机和第二电机。

第三实施例

图6出示了本申请提供的线控转向控制装置的示意性结构框图，应理解，该装置与上述图3至图6中的方法实施例对应，能够执行第二实施例中的方法涉及的步骤，该装置具体的功能可以参见上文中的描述，为避免重复，此处适当省略详细描述。该装置包括至少一个能以软件或固件(firmware)的形式存储于存储器中或固化在装置的操作系统(operating system，OS)中的软件功能模块。具体地，该装置包括：计算模块300，用于根据车辆的当前车速、转向盘转角、转向盘转矩以及侧向加速度查找对应的反馈力矩并计算当前转向所需总助力；控制模块302，用于控制路感电机将反馈力矩反馈给转向盘；判断模块304，用于判断当前转向所需总助力是否小于预设的助力大小，并在判断当前转向所需总助力小于预设的助力大小之后，判断电机助力单元中的第一电机是否正常工作，电机助力单元包括第一电机和第二电机；以及，在判断第一电机是正常工作之后，判断第一电机的输出转矩是否满足当前转向所需的总助力；控制模块302，还用于在判断模块判断第一电机的输出转矩满足当前转向所需的总助力之后，根据当前转向所需的总助力控制所述第一电机的输出转矩。

在上述设计的线控转向控制装置中，通过车辆的当前运行参数确定反馈力矩和所需转向总助力，进而通过路感电机将反馈力矩反馈给驾驶员，并且基于所需转向总助力的大小确定当前转向系统的工作模式，使得转向系统的响应速度更快，并且工作模式是基于所需转向总助力大小来决定的，提高了转向时资源的合理利用率。

在本实施例的可选实施方式中，判断模块304，还用于在判断当前转向所需总助力不小于预设的助力大小之后，判断液压助力单元是否正常工作；分解模块306，用于在判断模块304判断液压助力单元正常工作之后，根据预设的比例将当前转向所需总助力分解为第一助力和第二助力，根据第一助力控制所述电动液压泵的转速和所述电磁换向阀的开度；判断模块304，还用于判断第一电机的输出转矩是否满足第二助力；控制模块302，还用于在判断模块304判断第一电机的输出转矩满足所述第二助力之后，根据第二助力控制第一电机的输出转矩。

在本实施例的可选实施方式中，控制模块302，还用于在判断模块304判断第一电机的输出转矩不满足第二助力之后，驱动第一电机和第二电机同时工作。

在本实施例的可选实施方式中，控制模块302，还用于在判断模块判断第一电机的输出转矩不满足当前转向所需的总助力之后，驱动第一电机和第二电机同时工作。

第四实施例

如图7所示，本申请提供一种电子设备4，包括：处理器41和存储器42，处理器41和存储器42通过通信总线43和/或其他形式的连接机构(未标出)互连并相互通讯，存储器42存储有处理器41可执行的计算机程序，当计算设备运行时，处理器41执行该计算机程序，以执行时第二实施例中的控制方法中的任一步骤，例如执行步骤S200：根据车辆的当前车速、转向盘转角、转向盘转矩以及侧向加速度查找对应的反馈力矩并计算当前转向所需总助力；执行步骤S202：控制路感电机将反馈力矩反馈给转向盘，并判断当前转向所需总助力是否小于预设的助力大小，若是，则转到步骤S204，若否，则转到步骤S2050；执行步骤S204：判断电机助力单元中的第一电机是否正常工作，该电机助力单元包括第一电机和第二电机，若是，则转到步骤S206，若否，则转到步骤S2070；执行步骤S206：判断第一电机的输出转矩是否满足当前转向所需总助力，若是，则转到步骤S208，若否，则转到步骤S2090；以及，执行步骤S208：根据当前转向所需总助力控制该第一电机的输出转矩。

本申请提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行第二实施例、第二实施例的任一可选的实现方式中的方法。

其中，存储介质可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory,简称SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory,简称EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(Erasable Programmable Read Only Memory,简称EPROM)，可编程只读存储器(Programmable Red-Only Memory,简称PROM)，只读存储器(Read-OnlyMemory,简称ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。

本申请提供一种计算机程序产品，该计算机程序产品在计算机上运行时，使得计算机执行第二实施例、第二实施例的任一可选的实现方式中的所述方法。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。

再者，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种线控转向系统，其特征在于，所述系统包括转向盘、第一转向柱、第一转矩转角传感器、路感反馈单元、电子控制单元、第二转向柱、电机助力单元、液压助力单元以及循环球式液压助力转向器，所述电机助力单元包括第一电机转向助力单元和第二电机转向助力单元，所述液压助力单元包括电动液压泵、油箱、电磁换向阀和油管，所述转向盘连接所述第一转向柱的力矩输入端，所述第一转矩转角传感器套设在所述第一转向柱上，所述路感反馈单元连接所述第一转向柱的力矩输出端，所述第一电机转向助力单元和第二电机转向助力单元连接在所述第二转向柱的力矩输入端，并通过所述第二转向柱与所述循环球式液压助力转向器连接，所述电动液压泵、油箱以及电磁换向阀依次连接，所述第一转矩转角传感器、路感反馈单元、第一电机转向助力单元、第二电机转向助力单元、电动液压泵以及电磁换向阀与所述电子控制单元电连接；所述第一电机转向助力单元包括第一电机和第一减速机构，所述第二电机转向助力单元包括第二电机和第二减速机构，所述第一电机和第一减速机构连接，所述第二电机和所述第二减速机构连接，所述第一电机和第二电机与所述电子控制单元连接，所述第一减速机构和第二减速机构连接所述第二转向柱的力矩输入端；

所述第一转矩转角传感器，用于采集转向盘的转角和转矩，并将所述转角和转矩传输给所述电子控制单元；

所述电子控制单元，用于根据所述转角和转矩计算反馈给所述转向盘的力矩以及转向所需助力，并根据所述反馈给所述转向盘的力矩控制所述路感反馈单元进行力矩反馈；根据所述转向所需助力控制所述第一电机转向助力单元电机输出转矩、第二电机转向助力单元电机输出转矩、所述电动液压泵电机转速以及电磁换向阀开度，以控制所述电机助力单元传递给所述循环球式液压助力转向器的力矩以及所述液压助力单元中液压油流入所述循环球式液压助力转向器的流量；具体用于判断所述转向所需助力是否小于预设的助力下阈值大小，若是，则判断所述第一电机是否正常工作，若是，则判断所述第一电机的输出转矩是否满足所述转向所需助力；若是，则根据所述转向所需助力控制所述第一电机的输出转矩；其中，在所述判断所述转向所需助力是否小于预设的助力下阈值大小之后，还包括：若所述转向所需助力不小于预设的助力下阈值大小，则判断液压助力单元是否正常工作；若是，则根据预设的比例将所述转向所需助力分解为第一助力和第二助力，根据所述第一助力控制所述电动液压泵的转速和所述电磁换向阀的开度；判断所述第一电机的输出转矩是否满足所述第二助力；若是，则根据所述第二助力控制所述第一电机的输出转矩；

所述循环球式液压助力转向器，用于根据电机助力单元传输的力矩和流入的液压油流量形成转向助力，进而带动汽车车轮转动。

2.根据权利要求1所述系统，其特征在于，所述系统还包括第二转矩转角传感器，所述第二转矩转角传感器套设在所述第二转向柱上，并设置在所述电机助力单元和所述循环球式液压助力转向器之间，所述第二转矩转角传感器与所述电子控制单元电连接。

3.根据权利要求1所述系统，其特征在于，所述路感反馈单元包括路感电机和第三减速机构，所述第三减速机构连接所述第一转向柱的力矩输出端，所述路感电机分别与所述电子控制单元和所述第三减速机构连接。

4.根据权利要求3所述系统，其特征在于，所述第一减速机构、第二减速机构以及第三减速机构为蜗轮蜗杆减速机构。

5.一种线控转向控制方法，其特征在于，所述方法包括：

根据车辆的当前车速、转向盘转角、转向盘转矩以及侧向加速度查找对应的转向盘路感力矩并计算当前转向所需总助力；

控制路感电机将所述转向盘路感力矩反馈给转向盘；

判断所述当前转向所需总助力是否小于预设的助力下阈值大小，若是，则判断助力单元中的第一电机是否正常工作，所述助力单元包括第一电机和第二电机；

若是，则判断所述第一电机的输出转矩是否满足所述当前转向所需的总助力；

若是，则根据所述当前转向所需的总助力控制所述第一电机的输出转矩；其中，在所述判断所述当前转向所需总助力是否小于预设的助力下阈值大小之后，所述方法还包括：

若所述当前转向所需总助力不小于预设的助力下阈值大小，则判断液压助力单元是否正常工作，所述液压助力单元包括电动液压泵和电磁换向阀；

若是，则根据预设的比例将所述当前转向所需总助力分解为第一助力和第二助力，根据所述第一助力控制所述电动液压泵的转速和所述电磁换向阀的开度；

判断所述第一电机的输出转矩是否满足所述第二助力；

若是，则根据所述第二助力控制所述第一电机的输出转矩。

6.根据权利要求5所述方法，其特征在于，在所述判断所述第一电机的输出转矩是否满足所述第二助力之后，所述方法还包括：

若所述第一电机的输出转矩不满足所述第二助力，则驱动所述第一电机和第二电机同时工作。

7.根据权利要求5所述方法，其特征在于，在所述判断所述第一电机的输出转矩是否满足所述当前转向所需的总助力之后，所述方法还包括：

若所述第一电机的输出转矩不满足所述当前转向所需的总助力，则驱动所述第一电机和第二电机同时工作。

8.根据权利要求5所述方法，其特征在于，在判断所述第一电机是否正常工作之后，所述方法还包括：

若所述第一电机无法正常工作，则驱动所述第二电机工作，并根据所述当前转向所需的总助力控制所述第二电机的输出转矩。

Images