CN110626337B - 一种无人驾驶商用车转向安全冗余系统及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本公开提供了一种无人驾驶商用车转向安全冗余系统，包括：无人驾驶控制器；EPS控制器，电气连接至所述无人驾驶控制器；发动机油泵装置，连接至储油罐，包括发动机及其相连的第一油泵；电机油泵装置，连接至储油罐，包括油泵电机及其相连的第二油泵；二位三通电控电磁阀，电气连接至所述EPS控制器，所述第一油泵及第二油泵分别连接至所述二位三通电控电磁阀的输入；液压机构，包括电磁控制阀及执行机构；电机转向装置，电气连接至所述无人驾驶控制器及EPS控制器，能够与液压机构输出耦合，提供转向力矩。通过从液压动力源、转向力矩输出、转向控制器三个方面增加安全冗余度，为无人驾驶商用车辆的转向安全提供了有力的保障。

Description

一种无人驾驶商用车转向安全冗余系统及控制方法
技术领域
本公开涉及无人驾驶领域，尤其涉及一种无人驾驶商用车转向安全冗余系统及控制方法。
背景技术
无人驾驶技术的关注核心之一为安全性能，对于无人驾驶商用车而言，其转向系统关系到车辆的横向控制的安全性能，属于核心安全子系统之一。目前商用车转向系统一般采用电控液压的方式，通过电控单元控制液压系统从而操作各个转向执行机构实现车辆的转向，其主要由传感器、电磁控制阀、电控单元和液压油缸，液压油泵等组成，集成的系统统称为EHPS(Electronic Hydrostatic Power Steering)。
随着无人驾驶技术的发展，商用车的无人驾驶也越来越被普遍认可是无人驾驶技术最先落地的场景，对于需要实现ASIL(Automotive Safety Integration Level)D安全等级(分为A、B、C、D等级，D等级为最高等级)的L4级无人驾驶商用车而言，其转向系统的安全冗余是必须要进行深入考虑和设计的任务。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本公开提供了一种无人驾驶商用车转向安全冗余系统及控制方法，以至少部分解决以上所提出的技术问题。
(二)技术方案
根据本公开的一个方面，提供了一种无人驾驶商用车转向安全冗余系统，包括：
无人驾驶控制器，用于产生控制车辆进行无人驾驶的控制信号；
EPS控制器，电气连接至所述无人驾驶控制器，用于根据所述控制信号控制液压机构或电机转向装置输出转向力矩；
发动机油泵装置，连接至储油罐，包括发动机及其相连的第一油泵；
电机油泵装置，连接至储油罐，包括油泵电机及其相连的第二油泵；
二位三通电控电磁阀，电气连接至所述EPS控制器，所述第一油泵及第二油泵分别通过所述第一单向阀和第二单向阀连接至所述二位三通电控电磁阀的输入；
液压机构，包括电磁控制阀及执行机构，所述电磁控制阀电气连接至所述EPS控制器，所述二位三通电控电磁阀的输出通过所述电磁控制阀连接至所述执行机构；
电机转向装置，电气连接至所述无人驾驶控制器及EPS控制器，能够与液压机构输出耦合，提供转向力矩。
在一些实施例中，所述的无人驾驶商用车转向安全冗余系统，还包括：
三通阀，所述三通阀的入口连接储油罐，两个出口分别连接第一油泵及第二油泵。
在一些实施例中，所述的无人驾驶商用车转向安全冗余系统还包括：
第一流量传感器，连接于所述第一油泵与所述第一单向阀之间；
第二流量传感器，连接于所述第二油泵与所述第二单向阀之间。
在一些实施例中，所述的无人驾驶商用车转向安全冗余系统，还包括：
转向连杆，所述转向连杆的第一端与方向盘连接，所述电机转向装置安装于所述转向连杆上；
转向横杆，连接于两个车轮之间，所述转向连杆的第二端通过齿轮齿条与所述转向横杆连接。
在一些实施例中，所述电机转向装置包括：
扭矩电机，安装于所述转向连杆上，通过继电器控制隔离装置与所述无人驾驶控制器及所述EPS控制器连接，其额定输出扭矩能够实现车辆转向；
扭矩传感器及转角传感器，安装于所述转向连杆上，用于检测转向连杆的扭矩及转角。
根据本公开的另一个方面，通过了一种无人驾驶商用车转向安全冗余系统的控制方法，包括：
S100，启动无人驾驶商用车转向安全冗余系统；
S200，判断EPS控制器、VCU、发动机油泵装置、电机油泵装置及二位三通电磁阀的状态；若存在故障则根据不同的故障状态选择对应的控制策略；
S300，根据所述控制策略控制车辆转向。
在一些实施例中，所述步骤S200包括：
若发动机油泵装置故障，EPS控制器、VCU、电机油泵装置及二位三通电磁阀正常，则提供液压动力源冗余选择，由电机油泵装置启动给转向系统提供液压，输出扭矩。
在一些实施例中，所述提供液压动力源冗余选择包括：
平台或者规划层发送车辆的预期轨迹路径；
无人驾驶控制器通过所述车辆的预期轨迹路径计算获得当前车辆的转角和需要的转向速度，并通过VCU发送给EPS控制器；同时，无人驾驶控制器控制启动电机油泵装置；
EPS控制器控制液压机构，电机油泵装置为转向系统提供液压动力，液压执行机构输出转向力矩，实现车辆的转向。
在一些实施例中，所述步骤S200还包括：
若发动机油泵装置、电机油泵装置均故障，或二位三通电磁阀故障，EPS控制器、VCU正常，则提供转向力矩输出冗余选择，通过电机转向装置输出转向力矩。
在一些实施例中，所述提供转向力矩输出冗余选择包括：
无人驾驶控制器启动电机转向装置，同时无人驾驶控制器发送指令控制EPS控制器控制模式进行切换，从液压控制模式转换为电控控制模式，通过EPS控制器控制电机转向装置，实现车辆的转向；或
无人驾驶控制器启动电机转向装置，同时无人驾驶控制器发送指令控制EPS控制器退出，无人驾驶控制器直接控制电机转向装置，输出转向力矩。
在一些实施例中，所述步骤S200还包括：
若EPS控制器或VCU故障，则无人驾驶控制器直接启动并且控制电机转向装置，输出转向力矩。
在一些实施例中，所述方法包括：
平台或者规划层发送车辆的预期轨迹路径；
无人驾驶控制器通过所述车辆的预期轨迹路径计算获得当前车辆的转角和需要的转向速度；
判断EPS控制器或VCU是否掉线或失效，若两者均未掉线或失效，则转至下一步；若两者中任一个掉线或失效，则无人驾驶控制器启动并控制电机转向装置，输出转向力矩，实现车辆转向；
无人驾驶控制器将所述当前车辆的转角和需要的转向速度通过VCU发送给EPS控制器；EPS控制器控制液压机构输出转向力矩，实现车辆的转向。
根据本公开的另一个方面，提供了一种商用车，包括如前所述的无人驾驶商用车转向安全冗余系统。
(三)有益效果
从上述技术方案可以看出，本公开无人驾驶商用车转向安全冗余系统及控制方法至少具有以下有益效果其中之一：
(1)通过在发动机油泵装置的基础上增加电机油泵装置，在发动机油泵装置系统失效时候，能够通过电机油泵装置保证转向系统的液压供应，增加了转向系统液压动力源的安全冗余性；
(2)通过在转向连杆上增加电机转向装置，在液压转向系统发生故障失效时，能够及时切换到电机转向装置控制转向，确保了液压转向系统失效时车辆的转向能力，增加了转向系统转向力矩输出的安全冗余度；
(3)安装的电机转向装置，还能在EPS或者VCU控制失效等的极端工况下，通过无人驾驶控制器直接控制转向，从而保证了车辆的转向性能，增加了转向系统转向控制的安全冗余度；
(4)通过本公开所述方法和装置，在传统转向系统基础上，从液压动力源、转向力矩输出、转向控制器三个转向控制的核心部分增加了安全冗余度，从而大大提升了系统的安全冗余度，为无人驾驶商用车辆的转向安全提供了更加有力的保障。
附图说明
图1为本公开实施例无人驾驶商用车转向安全冗余系统的结构示意图。
图2为本公开实施例无人驾驶商用车转向安全冗余系统的控制方法的流程图。
图3a、3b、3c为本实施例的控制方法在三种不同故障状态下对应的控制策略。
图4为传统的线控转向控制方法流程图。
图5为本公开实施例电机油泵工作转向控制方法流程图。
图6a、6b为本公开实施例电机转向装置转向控制方法流程图。
图7为本公开实施例EPS/VCU掉线/失效转向控制方法流程图。
【附图中本公开实施例主要元件符号说明】
1、ADCU控制器； 2、EPS控制器
3、发动机油泵装置；
301、发动机； 302、第一油泵
4、电机油泵装置
401、油泵电机； 402、第二油泵
5、储油罐； 6、三通阀
7、第一流量传感器； 8、第二流量传感器
9、第一单向阀； 10、第二单向阀
11、二位三通电控电磁阀； 12、第三单向阀
13、电磁控制阀； 14、主活塞缸；
15、副活塞缸； 16、车轮
17、继电器控制隔离装置
18、电机转向装置
1801、扭矩电机； 1802、扭矩传感器
1803、转角传感器
19、转向连杆； 20、方向盘
21、转向拉杆； 22、转向横杆
具体实施方式
为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。
本公开某些实施例于后方将参照所附附图做更全面性地描述，其中一些但并非全部的实施例将被示出。实际上，本公开的各种实施例可以由许多不同形式实现，而不应被解释为限于此处所阐述的实施例；相对地，提供这些实施例使得本公开满足适用的法律要求。
在本公开的一个示例性实施例中，提供了一种无人驾驶商用车转向安全冗余系统。传统无人驾驶商用车转向系统的工作原理为：无人驾驶控制器，例如ADCU(AutomaticDriving Control Unit)控制器输出目标转角，EPS(Electronic Power Steering)控制器接收到目标转角后，通过控制电磁控制阀，使液压油流入主副转向器活塞缸推动活塞杆移动，从而推动转向连杆机构实现车轮的转向。液压油的动力唯一来源为发动机，即发动机带动油泵工作，为液压系统提供动力。本公开在传统转向系统基础上，从液压动力源、转向力矩输出、转向控制器三个转向控制的核心部分增加了安全冗余度，从而大大提升了系统的安全冗余度，为无人驾驶商用车辆的转向安全提供了更加有力的保障。
图1为本公开实施例无人驾驶商用车转向安全冗余系统的结构示意图。如图1所示，本公开无人驾驶商用车转向安全冗余系统主要包括ADCU控制器1、EPS控制器2、发动机油泵装置3、电机油泵装置4、二位三通电控电磁阀11、电机转向装置18等。
与传统无人驾驶商用车纯液压转向系统相比，本实施例的转向安全冗余系统增加了电机油泵装置4、二位三通电控电磁阀11、电机转向装置18。其中，电机油泵装置4与发动机油泵装置3并联安装，并通过二位三通电磁阀11进行汇总，可以同时为转向系统提供液压动力。电机转向装置18则安装在转向连杆19上，通过转向连杆19直接连接在转向横杆22上，可以与液压转向执行机构的输出进行耦合，为转向提供转向力矩。
具体地，请参见图1，本实施例转向安全冗余系统的油路包括：储油罐5通过三通阀6连接到发动机油泵装置3及电机油泵装置4。其中，发动机油泵装置3包括发动机301及其相连的第一油泵302；电机油泵装置4包括油泵电机401及其相连的第二油泵402，所述三通阀入口连接储油罐5，两个出口分别连接第一油泵302及第二油泵402，所述第一油泵302依次连接第一流量传感器7和第一单向阀9，所述第二油泵402依次连接第二流量传感器8和第二单向阀10。第一单向阀9与第二单向阀10连接二位三通电控电磁阀11，二位三通电控电磁阀11连接电磁控制阀13，液压油流入主活塞缸14及副主活塞缸15推动活塞杆移动，通过带动与所述主活塞缸14及副主活塞缸15活塞杆分别连接的转向拉杆21，实现车辆转向。此外，第三单向阀12连接于储油罐5与液压机构之间，形成从液压机构到储油罐5的单向回油通路。
通过在发动机油泵装置的基础上增加电机油泵装置，在发动机油泵装置系统失效时候，能够通过电机油泵装置保证转向系统的液压供应，增加了转向系统液压动力源的安全冗余性。
请再参见图1，本实施例转向安全冗余系统的控制路包括：ADCU控制器1连接到油泵电机401及EPS控制器2，ADCU控制器1及EPS控制器2通过继电器控制隔离装置17连接到电机转向装置18，同时，EPS控制器1还连接到二位三通电控电磁阀11及电磁控制阀13。其中，所述电机转向装置18包括扭矩电机1801、扭矩传感器1802及转角传感器1803。所述扭矩电机1801、扭矩传感器1802及转角传感器1803安装在转向连杆19上。扭矩电机1801通过继电器控制隔离装置17与所述无人驾驶控制器及所述EPS控制器2连接，其额定输出扭矩能够实现车辆转向。转向连杆19一端连接方向盘20，另一端通过齿轮齿条结构连接到转向横杆22，所述转向横杆22两端连接车轮16，控制车轮转向。
通过在转向连杆上增加电机转向装置，在液压转向系统发生故障失效时，能够及时切换到电机转向装置控制转向，确保了液压转向系统失效时车辆的转向能力，增加了转向系统转向力矩输出的安全冗余度，还能在EPS或整车控制器(VCU，Vehicle ControlUnit)控制失效等的极端工况下，通过ADCU直接控制转向，从而保证了车辆的转向性能。
本实施例的转向安全冗余系统通过上图1中的方式进行连接，同时通过一定的策略进行控制，以提升无人驾驶商用车转向系统的安全冗余度，最大化保证无人驾驶转向系统的可靠性和安全性。
在本公开第二个实施例中，提供了一种无人驾驶商用车转向安全冗余系统的控制方法。图2为本公开实施例无人驾驶商用车转向安全冗余系统的控制方法的流程图。如图2所示，本公开无人驾驶商用车转向安全冗余系统的控制方法包括：
S100，启动无人驾驶商用车转向安全冗余系统；
S200，判断EPS控制器、整车控制器、发动机油泵装置、电机油泵装置及二位三通电磁阀的状态；若存在故障则根据不同的故障状态选择对应的控制策略；
S300，根据所述控制策略控制车辆转向。
在所述步骤S200中，若判断EPS控制器、整车控制器、发动机油泵装置、电机油泵装置及二位三通电磁阀都正常，则采用发动机油泵装置液压动力源输出扭矩；若上述部件存在故障，则采用相应的控制策略进行处理。本实施例中，所述步骤S200的不同的故障状态包括三种情况。图3a、3b、3c为本实施例三种不同故障状态下对应的控制策略。
第一种故障状态S201如图3a所示，若发动机油泵装置故障，EPS控制器、VCU、电机油泵装置及二位三通电磁阀正常，则向安全冗余系统提供液压动力源冗余选择，由电机油泵装置启动给转向系统提供液压，输出扭矩。
优选地，若EPS控制器、VCU、发动机油泵装置、电机油泵装置及二位三通电磁阀均正常，则可以由发动机油泵主供油，并在特定情况下，采用电机油泵参与供油，从而降低能耗。
图4为传统的线控转向控制流程示意图。如图4所示，ADCU控制器通过平台或者决策层发送的轨迹路径，计算获得当前车辆的转角和需要的转向速度通过VCU发送给EPS控制器，EPS控制器控制液压机构，发动机油泵输出液压，从而输出转向扭矩，实现车辆的转向。从该流程中可以看出，一旦发送机油泵装置失效，或者发送机不能为油泵提供动力，则整个转向系统将会失去动力源而丧失自动转向能力而发生危险。
本实施例中，如图3a所示，当转向控制启动后，ADCU会实时监视发送机油泵系统的状态，当检测到发送机熄火、发送机发生故障无法输出动力或者发动机油泵发生故障失效时，ADCU将控制启动电动油泵装置，为转向系统提供液压动力，此时转向系统的工作流程图如图5所示，包括：
S2011，平台或者规划层发送车辆的预期轨迹路径；
S2012，ADCU控制器通过所述车辆的预期轨迹路径计算获得当前车辆的转角和需要的转向速度，并通过VCU发送给EPS控制器；同时，ADCU控制启动电动油泵装置；
S2013，EPS控制器控制液压机构，电机油泵为转向系统提供液压动力，液压执行机构输出转向力矩，实现车辆的转向。
优选地，所述流程还包括：
S2014，车辆转向后，将转向角信号反馈至EPS控制器，返回步骤S2023。
本实施例的控制方法中，通过在发动机油泵装置系统失效时，采用电机油泵装置保证转向系统的液压供应，增加了转向系统液压动力源的安全冗余性。
第二种故障状态S202如图3b所示，若发动机油泵装置、电机油泵装置均故障，或二位三通电磁阀故障，EPS控制器、VCU正常，则提供转向力矩输出冗余选择，通过电机转向装置输出转向力矩。
请再参见图1，在无人驾驶转向过程中，安全冗余转向系统的EPS控制器通过控制二位三通电磁阀和电磁控制阀，控制液压油流入活塞缸内，通过液压油推动控制活塞的移动从而推动转向拉杆，使车辆转向。从图1中可以看出，如果只增加电机油泵提供液压动力源冗余选择，一旦发动机油泵装置和电机油泵装置均发生故障而失效，或者二位三通电磁阀发生故障(如堵塞)失效时，则转向系统将会失去转向力矩而丧失转向能力。
当上述情况发生时候，如果车辆正好处于高速行驶的状态，则很大可能性会发生危险。为了解决此问题，增加了电机转向装置，电机转向装置安装在转向连杆上，可以直接作用于转向拉杆输出转向力矩。在此种情况下，ADCU将会直接启动电机转向装置提供转向力矩。
图6a、6b为本实施例电机转向装置转向控制流程图。如图所示，控制方式主要有两种：
(1)如图6a所示，ADCU启动电机转向装置，同时ADCU发送指令控制EPS控制模式进行切换，从原来的液压控制模式转换为电控控制模式，从而通过EPS控制电机转向装置，实现车辆的转向；
(2)如图6b所示，ADCU启动电机转向装置，同时ADCU发送指令控制EPS退出，ADCU直接控制电机转向装置，输出转向力矩。ADCU与EPS对于电机的控制通过继电器控制隔离装置进行切换，避免切换时候的电流等冲击。
以上两种控制方式均可以自有选择，当ADCU控制器算法开发人员有能力直接开发电控转向机构的控制算法，则可以直接选择第二种方式。
通过上述控制方法，在液压转向系统发生故障失效时，能够及时切换到电机转向装置控制转向，确保了液压转向系统失效时车辆的转向能力，增加了转向系统转向力矩输出的安全冗余度。
第三种故障状态S203如图3c所示，若EPS控制器或VCU故障，则ADCU直接启动并且控制电机转向装置，输出转向力矩。
在传统车实际行驶过程中，如果EPS通讯掉线或者EPS发生严重故障而突然失效时，由于EPS是控制转向的唯一控制器，在此种情况下，如果VCU具备相关则诊断功能，那么VCU可能会直接控制退出无人驾驶控制状态，并且进行紧急制动停车。但是，此时由于EPS的掉线或者失效，车辆完全丧失了转向能力，如果此时紧急制动，并且方向盘角度不为0时，很可能造成车辆的甩尾或者侧翻而发生危险；或者因为VCU的掉线或者失效，由于ADCU发送的转向控制指令需要通过VCU发送给EPS控制，此时EPS将无法接收到转向控制指令，车辆亦会失去转向能力而发生危险。
当上述情况发生时，ADCU将会直接启动并且控制电动转向装置，由于电机具有相应快，灵敏度高，控制精度高的特点，能够快速地接入转向，保证车辆的转向能力，避免此种极端工况下危险的发生。此时转向系统的工作流程如图7所示，包括：
S2031，平台或者规划层发送车辆的预期轨迹路径；
S2032，ADCU控制器通过所述车辆的预期轨迹路径计算获得当前车辆的转角和需要的转向速度；
S2033，判断EPS控制器或VCU是否掉线或失效，若两者均未掉线或失效，则转至步骤S2034；若两者中任一个掉线或失效，则转至步骤S2035；
S2034，ADCU控制器将所述当前车辆的转角和需要的转向速度通过VCU发送给EPS控制器；EPS控制器控制液压机构输出转向力矩，实现车辆的转向；
S2035，ADCU启动并控制电机转向装置，输出转向力矩，实现车辆转向。
优选地，所述流程还包括：
S2036，车辆转向后，将转向角信号反馈至EPS控制器，返回步骤S2034。
通过上述方法，能够在EPS或者VCU控制失效等的极端工况下，通过ADCU直接控制转向，从而保证了车辆的转向性能，增加了转向系统转向控制的安全冗余度。
为了达到简要说明的目的，上述实施例1中任何可作相同应用的技术特征叙述皆并于此，无需再重复相同叙述。
本公开的无人驾驶商用车转向安全冗余系统在传统转向系统基础上，从液压动力源、转向力矩输出、转向控制器三个转向控制的核心部分增加了安全冗余度，从而大大提升了系统的安全冗余度，为无人驾驶商用车辆的转向安全提供了更加有力的保障。
至此，已经结合附图对本公开实施例进行了详细描述。需要说明的是，在附图或说明书正文中，未绘示或描述的实现方式，均为所属技术领域中普通技术人员所知的形式，并未进行详细说明。此外，上述对各元件和方法的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式，本领域普通技术人员可对其进行简单地更改或替换。
还需要说明的是，实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本公开的保护范围。贯穿附图，相同的元素由相同或相近的附图标记来表示。在可能导致对本公开的理解造成混淆时，将省略常规结构或构造。
并且图中各部件的形状和尺寸不反映真实大小和比例，而仅示意本公开实施例的内容。另外，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。
除非有所知名为相反之意，本说明书及所附权利要求中的数值参数是近似值，能够根据通过本公开的内容所得的所需特性改变。具体而言，所有使用于说明书及权利要求中表示组成的含量、反应条件等等的数字，应理解为在所有情况中是受到「约」的用语所修饰。一般情况下，其表达的含义是指包含由特定数量在一些实施例中±10％的变化、在一些实施例中±5％的变化、在一些实施例中±1％的变化、在一些实施例中±0.5％的变化。
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此外，除非特别描述或必须依序发生的步骤，上述步骤的顺序并无限制于以上所列，且可根据所需设计而变化或重新安排。并且上述实施例可基于设计及可靠度的考虑，彼此混合搭配使用或与其他实施例混合搭配使用，即不同实施例中的技术特征可以自由组合形成更多的实施例。
在此提供的算法和显示不与任何特定计算机、虚拟系统或者其它设备固有相关。各种通用系统也可以与基于在此的示教一起使用。根据上面的描述，构造这类系统所要求的结构是显而易见的。此外，本公开也不针对任何特定编程语言。应当明白，可以利用各种编程语言实现在此描述的本公开的内容，并且上面对特定语言所做的描述是为了披露本公开的最佳实施方式。
本公开可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。本公开的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本领域的技术人员应当理解，可以在实践中使用微处理器或者数字信号处理器(DSP)来实现根据本公开实施例的相关设备中的一些或者全部部件的一些或者全部功能。本公开还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的设备或者装置程序(例如，计算机程序和计算机程序产品)。这样的实现本公开的程序可以存储在计算机可读介质上，或者可以具有一个或者多个信号的形式。这样的信号可以从因特网网站上下载得到，或者在载体信号上提供，或者以任何其他形式提供。
本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。并且，在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。
类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个公开方面中的一个或多个，在上面对本公开的示例性实施例的描述中，本公开的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本公开要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，公开方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本公开的单独实施例。
以上所述的具体实施例，对本公开的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本公开的具体实施例而已，并不用于限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种无人驾驶商用车转向安全冗余系统，其特征在于，包括：
无人驾驶控制器，用于产生控制车辆进行无人驾驶的控制信号；
EPS控制器(2)，电气连接至所述无人驾驶控制器，用于根据所述控制信号控制液压机构或电机转向装置(18)输出转向力矩；
发动机油泵装置(3)，连接至储油罐(5)，包括发动机(301)及其相连的第一油泵(302)；
电机油泵装置(4)，连接至储油罐(5)，包括油泵电机(401)及其相连的第二油泵(402)；
二位三通电控电磁阀(11)，电气连接至所述EPS控制器(2)，所述第一油泵(302)及第二油泵(402)分别通过第一单向阀(9)和第二单向阀(10)连接至所述二位三通电控电磁阀(11)的输入；
液压机构，包括电磁控制阀(13)及执行机构，所述电磁控制阀(13)电气连接至所述EPS控制器(2)，所述二位三通电控电磁阀(11)的输出通过所述电磁控制阀(13)连接至所述执行机构；
电机转向装置(18)，电气连接至所述无人驾驶控制器及EPS控制器(2)，能够与液压机构输出耦合，提供转向力矩。
2.根据权利要求1所述的无人驾驶商用车转向安全冗余系统，其特征在于，还包括：
三通阀(6)，所述三通阀(6)的入口连接储油罐(5)，两个出口分别连接第一油泵(302)及第二油泵(402)。
3.根据权利要求1所述的无人驾驶商用车转向安全冗余系统，其特征在于，还包括：
第一流量传感器(7)，连接于所述第一油泵(302)与所述第一单向阀(9)之间；
第二流量传感器(8)，连接于所述第二油泵(402)与所述第二单向阀(10)之间。
4.根据权利要求1所述的无人驾驶商用车转向安全冗余系统，其特征在于，还包括：
转向连杆(19)，所述转向连杆(19)的第一端与方向盘(20)连接，所述电机转向装置(18)安装于所述转向连杆(19)上；
转向横杆(22)，连接于两个车轮(16)之间，所述转向连杆(19)的第二端通过齿轮齿条与所述转向横杆(22)连接。
5.根据权利要求4所述的无人驾驶商用车转向安全冗余系统，其特征在于，所述电机转向装置(18)包括：
扭矩电机(1801)，安装于所述转向连杆(19)上，通过继电器控制隔离装置(17)与所述无人驾驶控制器及所述EPS控制器(2)连接，其额定输出扭矩能够实现车辆转向；
扭矩传感器(1802)及转角传感器(1803)，安装于所述转向连杆(19)上，用于检测转向连杆(19)的扭矩及转角。
6.一种如权利要求1-5任一项所述的无人驾驶商用车转向安全冗余系统的控制方法，其特征在于，包括：
S100，启动无人驾驶商用车转向安全冗余系统；
S200，判断EPS控制器、VCU、发动机油泵装置、电机油泵装置及二位三通电磁阀的状态；若存在故障，则根据不同的故障状态选择对应的控制策略；
S300，根据所述控制策略控制车辆转向。
7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述步骤S200包括：
若发动机油泵装置故障，EPS控制器、VCU、电机油泵装置及二位三通电磁阀正常，则提供液压动力源冗余选择，由电机油泵装置启动给转向系统提供液压，输出转向力矩。
8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，所述提供液压动力源冗余选择包括：
平台或者规划层发送车辆的预期轨迹路径；
无人驾驶控制器通过所述车辆的预期轨迹路径计算获得当前车辆的转角和需要的转向速度，并通过VCU发送给EPS控制器；同时，无人驾驶控制器控制启动电机油泵装置；
EPS控制器控制液压机构，电机油泵装置为转向系统提供液压动力，液压执行机构输出转向力矩，实现车辆的转向。
9.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述步骤S200还包括：
若发动机油泵装置、电机油泵装置均故障，或二位三通电磁阀故障，EPS控制器、VCU正常，则提供转向力矩输出冗余选择，通过电机转向装置输出转向力矩。
10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，所述提供转向力矩输出冗余选择包括：
无人驾驶控制器启动电机转向装置，同时无人驾驶控制器发送指令控制EPS控制器控制模式进行切换，从液压控制模式转换为电控控制模式，通过EPS控制器控制电机转向装置，实现车辆的转向；或
无人驾驶控制器启动电机转向装置，同时无人驾驶控制器发送指令控制EPS控制器退出，无人驾驶控制器直接控制电机转向装置，输出转向力矩。
11.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述步骤S200还包括：
若EPS控制器或VCU故障，则无人驾驶控制器直接启动并且控制电机转向装置，输出转向力矩。
12.根据权利要求11所述的控制方法，其特征在于，所述方法包括：
平台或者规划层发送车辆的预期轨迹路径；
无人驾驶控制器通过所述车辆的预期轨迹路径计算获得当前车辆的转角和需要的转向速度；
判断EPS控制器或VCU是否掉线或失效，若两者中任一个掉线或失效，则无人驾驶控制器启动并控制电机转向装置，输出转向力矩，实现车辆转向；若两者均未掉线或失效，则转至下一步；
无人驾驶控制器将所述当前车辆的转角和需要的转向速度通过VCU发送给EPS控制器；EPS控制器控制液压机构输出转向力矩，实现车辆的转向。
13.一种商用车，包括如权利要求1-5任一项所述的无人驾驶商用车转向安全冗余系统。
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Denomination of invention: Steering safety redundancy system and control method for unmanned commercial vehicle

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