CN110877635B - 电动转向设备及电动转向设备的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电动转向设备及电动转向设备的控制方法。电机包括第一电机和第二电机，第一电机提供移动齿条的动力，第二电机提供与第一电机同步地移动齿条的动力。传感器包括扭矩角度传感器和角度传感器，扭矩角度传感器响应于对方向盘的操纵来检测扭矩值和转向角度，角度传感器检测扇形轴的转动角度。控制器响应于对方向盘的操纵来控制电机、通过比较转向角度和转动角度来计算电机的补偿转动量、并根据补偿转动量控制电机的转动量。控制车轮的转动量，从而准确地反映驾驶员在驾驶过程中的实际意图。

Description

电动转向设备及电动转向设备的控制方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年9月5日提交的申请号为10-2018-0105945的韩国专利申请以及于2018年9月6日提交的申请号为10-2018-0106602的韩国专利申请的优先权，它们的全部内容通过引用并入本文用于如本文充分阐述的所有目的。

技术领域

实施例涉及一种控制包括双电机的电机的驱动的电动转向设备以及电动转向设备的控制方法，其中电机设置在电动转向设备中。

背景技术

通常，车辆的转向设备是一种使驾驶员按照预期改变车辆行驶方向的设备。电动助力转向设备是一种辅助驾驶员改变车辆行驶方向的设备。当驾驶员操纵或转动车辆的方向盘时，电动助力转向设备利用助力器增加驾驶员操纵方向盘的动力，使得驾驶员可以更容易地用更小的力改变车辆的行驶方向。

另外，由于大型商用车辆的长度或重量大于一般汽车(或乘用车辆)的长度或重量，因此需要能够承受高功率和高负荷的强度。传统上，通常采用液压动力转向设备。近年来，随着各种驾驶员辅助系统的引入，驾驶员辅助系统和电动助力转向设备已逐渐应用于大型商用车辆。

因此，对于安装在大型商用车辆上的电动转向设备的驱动和控制，越来越需要一种能够控制电机的控制方法，以能够准确地反映驾驶员在转向中的意图。

发明内容

各个方面提供了一种电动转向设备及其控制方法，其根据通过比较转向角度和操纵方向盘时的扇形轴的转动角度计算出的补偿转动量，通过控制电机的转动量可以控制车辆车轮的转动量，以便准确地反映驾驶员在驾驶过程中的实际意图。

还提供了一种电动转向设备及其控制方法，其利用设置在扇形轴上的角度传感器，根据扇形轴的实际转动量计算电机的补偿转动量，可以更精确地控制车辆车轮的转动量。

还提供了一种电动转向设备及其控制方法，其根据车辆的行驶状态，通过选择性地控制设置在电动转向设备中的双电机可以提供适合于该情况的辅助转向动力。

还提供了一种电动转向设备及其控制方法，其根据方向盘的转动中心和由驾驶员握住的区域，通过控制设置在电动转向设备中的双电机可以控制根据方向盘的安装位置提供的辅助转向动力。

还提供了一种电动转向设备及其控制方法，可以通过驱动两个双电机来提供所需的辅助转向动力，使得大型商用车辆根据车辆的行驶状态能够在需要快速改变车道的情况下更快速地改变车道。

根据一方面，一种电动转向设备可以包括：电机，包括第一电机和第二电机，第一电机提供移动齿条的动力，第二电机提供与第一电机同步地移动齿条的动力；传感器包括扭矩角度传感器和角度传感器，扭矩角度传感器响应于对方向盘的操纵来检测扭矩值和转向角度，角度传感器检测扇形轴的转动角度；以及控制器，响应于对方向盘的操纵来控制电机，其中控制器通过比较转向角度和转动角度来计算电机的补偿转动量，并根据补偿转动量控制电机的转动量。

根据另一方面，提供了一种车辆的电动转向设备的控制方法。该方法可以包括：响应于对方向盘的操纵来控制电机；响应于对方向盘的操纵来检测扭矩值和转向角度；检测扇形轴的转动角度；通过比较转向角度和转动角度来计算电机的补偿转动量；并且根据补偿转动量控制电机的转动量。

根据另一方面，一种电动转向设备可包括：电机，包括第一电机和第二电机，第一电机提供移动齿条的动力，第二电机提供与第一电机同步地移动齿条的动力；传感器，包括车速传感器、转向角度传感器和前传感器，车速传感器获得主车辆的车速，转向角度传感器获得由于对方向盘的操纵而产生的转向角速度，前传感器获得到前方车辆的距离；以及控制器，控制第一电机的操作和第二电机的操作，使得车辆车轮随着对方向盘的操纵而转向，其中控制器根据从车速、转向角速度、到前方车辆的距离或其组合中选择的至少一个在正常模式下驱动第一电机，以及在紧急模式下驱动第一电机和第二电机。

根据另一方面，提供了一种车辆的电动转向设备的控制方法。该控制方法可以包括：在正常模式下驱动第一电机，使得车辆车轮随着对方向盘的操纵而转向，第一电机提供移动齿条的动力；获得主车辆的速度、由于对方向盘的操纵而产生的转向角速度、以及到前方车辆的距离；根据从车速、转向角速度、到前方车辆的距离或其组合中选择的至少一个来确定是否进入紧急模式；以及如果确定进入紧急模式，则在紧急模式下驱动第一电机和第二电机。

根据示例性实施例，在电动转向设备及其控制方法中，根据通过比较转向角度和由于操纵方向盘时的扇形轴的转动角度计算的补偿转动量，通过控制电机的转动量来控制车辆车轮的转动量可以准确地反映驾驶员在驾驶过程中的实际意图。

另外，在电动转向设备及其控制方法中，利用设置在扇形轴上的角度传感器，根据扇形轴的实际转动量，通过计算电机的补偿转动量可以更精确地控制车辆车轮的转动量。

另外，在电动转向设备及其控制方法中，根据车辆的行驶状态，通过选择性地控制设置在电动转向设备中的双电机可以提供适合于该情况的辅助转向动力。

另外，在电动转向设备及其控制方法中，根据方向盘的转动中心和由驾驶员握住的区域，通过控制设置在电动转向设备中的双电机可以控制根据方向盘的安装位置提供的辅助转向动力的大小。

另外，在电动转向设备及其控制方法中，可以通过驱动两个双电机来提供所需的辅助转向动力，使得大型商用车辆根据车辆的行驶状态能够在需要快速改变车道的情况下更快速地改变车道。

附图说明

通过以下结合附图的详细描述，将更清楚地理解本公开的上述和其他目的、特征和优点，其中：

图1是示出根据本公开的实施例的电动转向设备的框图；

图2是示出根据本公开的电动转向设备的操作的示意图；

图3是示出根据本公开的电动转向设备的蜗杆齿轮(worm gear)和蜗轮的齿轮联接结构的透视图；

图4至图6是示出根据本公开的设置在扇形轴上的角度传感器的详细视图；

图7是示出根据本公开的控制电动转向设备的方法的流程图；

图8是示出根据本公开的控制电机的转动量的方法的流程图；

图9是示出根据本公开另一实施例的电动转向设备的框图；

图10至图14是示出根据本公开另一实施例的对电动转向设备的双电机的控制的曲线图；

图15至图18是示出根据本公开另一实施例的根据方向盘的转动中心对双电机的控制的示图；

图19是示出根据本公开另一实施例的电动转向设备的控制方法的流程图；

图20是示出根据本公开另一实施例的计算所需额外的辅助转向动力的方法的流程图；

图21是示出根据本公开的确定电动转向设备的操作模式的方法的流程图；以及

图22是示出根据本公开另一实施例的根据方向盘的转动中心的电动转向设备的控制方法的流程图。

具体实施方式

在下文中，将参照所附说明性附图详细描述本公开的一些实施例。在用附图标记表示附图的元件时，相同的元件将由相同的附图标记表示，尽管它们在不同的附图中示出。此外，在本公开的以下描述中，在由此使得本公开的主题可能变得相当不清楚的情况下，将省略对本文中并入的已知功能和配置的详细描述。

另外，当描述本公开的组件时，本文可以使用诸如第一、第二、A、B、(a)、(b)等的术语。这些术语中的每一个都不用于限定相应的组件的本质、顺序或序列，而仅用于将相应的组件与其他组件区分开。在描述某一结构元件“连接到”、“联接到”另一结构元件或与另一构件“接触”的情况下，应解释为，另一结构元件可以“连接到”、“联接到”该结构元件或与该结构元件“接触”以及某一结构元件与另一结构元件直接连接或直接接触。

除非另有说明，否则本文使用的包括技术术语和科学术语的所有术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常所理解的相同的含义。将进一步理解的是，诸如在常用字典中定义的那些的术语应当被解释为具有与其在相关领域和本公开的背景下的含义一致的含义，并且将不被解释为理想化或过于形式化的意义，除非本文中明确地如此定义。本文所使用的术语是根据本公开的实施例中的功能定义的，但是可能会根据用户或操作者的意图以及实践而有所不同。因此，术语应基于整个说明书中的描述来定义。

在本公开中，术语“补偿转动量”表示电机转动的转动量，以补偿驾驶员预期的转向量与车辆车轮的实际转向量之间的差异。

尽管在假设电动转向设备设置有双电机的情况下将本公开应用于大型商用车辆可能更有效，但是本公开不限于此。除了不适用的情况之外，本公开可以等效地应用于其他车辆，例如汽车。

通常，大型商用车辆具有比汽车(或乘用车辆)更大的转向比。转向比可以由方向盘的运动角度相对于车辆车轮的运动角度的比来表示。当转向比增加时，转动方向盘所需的动力可能会减小，但是车辆车轮的转向可能是迟钝的或沉重的。通常，大型商用车辆的转向比设定在20：1至36：1的范围内，该范围大于汽车的转向比15：1至20：1的范围。另外，由于大型商用车辆的方向盘半径较大，因此在相同半径内，商用车辆需要的转向量比汽车的转向量更大。因此，在为避免前方障碍物而突然转向的情况下，大型商用车辆可能比汽车更不利。

为了补偿大型商用车辆的这种特性，本公开可以提供一种包括双电机的电动转向设备，使得在需要快速转向的紧急模式下可以更快速地执行避让制动和车道变换。尽管本公开可以更有效地应用于大型商用车辆，但是本公开不限于此。除了本公开不适用的一些情况之外，本公开可以基本相同的方式应用于其他车辆。

在本公开中，术语“正常模式”表示在典型情况下的操作模式，其中在车辆转向期间所需的辅助转向动力可由设置在电动转向设备中的双电机的一个电机提供。另外，术语“紧急模式”表示在车辆转向期间除了在正常模式下提供的辅助转向动力之外还需要额外的辅助转向动力的情况下的操作模式。也就是说，当驾驶员将方向盘转动相同的程度时，车辆车轮在“紧急模式”下可能会比在“正常模式”下转动的更远。

在下文中，将参照附图描述根据本公开的实施例的电动转向设备及其控制方法。

图1是示出根据本公开的实施例的电动转向设备的框图。

参照图1，根据本公开的电动转向设备100包括电机110、传感器130和控制器150。电机110包括第一电机111和第二电机113，第一电机111提供移动齿条的动力，第二电机113提供与第一电机111同步地移动齿条的动力。传感器130包括扭矩角度传感器131和角度传感器133，扭矩角度传感器131响应于对方向盘的操纵或转动来检测扭矩值和转向角度，角度传感器133检测扇形轴的转动角度。控制器150响应于对方向盘的操纵来控制电机。控制器150通过比较转向角度和转动角度来计算电机的补偿转动量，并根据补偿转动量控制电机的转动量。

电机110可包括第一电机111和第二电机113，以在驾驶员操纵车辆的方向盘时提供辅助转向动力。

第一电机111可以提供将齿条移动到驾驶员可按其意图操纵车辆的位置所需的辅助转向动力。当驾驶员操纵或转动方向盘时，检测方向盘的转向角度，并且可以在控制器的控制下驱动第一电机111，以提供基于检测到的转向角度计算出的辅助转向动力。

第二电机113可以提供将齿条移动到驾驶员可按其意图操纵车辆的位置所需的辅助转向动力。当驾驶员操纵方向盘时，检测方向盘的转向角度，并且可以在控制器的控制下驱动第二电机113，以提供基于检测到的转向角度计算出的辅助转向动力。

在实施例中，第二电机113可以与第一电机111同步地驱动。第一电机111和第二电机113可以输出动力以使电动转向设备100中的单个蜗轮转动。因此，第一电机111和第二电机113可以彼此同步地操作。

另外，可以选择性地操作第一电机111和第二电机113中的一个。另外，第一电机111和第二电机113可以沿相同方向或不同方向转动。

传感器130可包括扭矩角度传感器(TAS)131和角度传感器(AS)133，扭矩角度传感器(TAS)131响应于方向盘的操纵来检测扭矩值和转向角度，角度传感器(AS)133检测扇形轴的转动角度。

在方向盘和第一减速器之间的位置，扭矩角度传感器131可以连接到转向轴，以响应于转向轴的扭转和转动来检测扭矩值和转向角度。扭矩角度传感器131可以将如上检测到的关于扭矩值和转向角度的信息提供给控制器150。在实施例中，传感器130可以包括转向角度传感器(SAS)，以代替扭矩角度传感器或单独提供。在这种情况下，转向角度传感器检测到的转向角度可以提供给控制器150。

角度传感器133可以设置在扇形轴上以检测扇形轴的转动角度，扇形轴随着第二减速器的滚珠螺母的滑动而转动。

控制器150可以控制电动转向设备100的整体操作。在实施例中，控制器150可以实现为微控制器单元(MCU)或电子控制单元(ECU)。控制器150可以通过使第一电机111和第二电机113彼此同步来控制第一电机111和第二电机113。控制器150可以经由控制器区域网络(CAN)接收第一电机111和第二电机113的状态信息。控制器150可以控制施加到第一电机111和第二电机113的电流，使得车辆车轮根据方向盘的操纵而转向。

控制器150可以根据角度传感器133检测到的转动角度将由扭矩角度传感器131检测到的转向角度与车辆车轮的转动量进行比较。控制器150可以根据检测到的转向角度计算车辆车轮待转动的第一转动量。控制器150可以根据检测到的转向角度计算车辆车轮的第二转动量。

控制器150可以通过将根据检测到的转向角度的车辆车轮的第一转动量与根据检测到的转动角度的车辆车轮的第二转动量进行比较来计算电机110的补偿转动量。由于扭矩角度传感器131根据连接到方向盘的转向轴的转动来检测转向角度，因此由扭矩角度传感器131检测到的转向角度可以被解释为根根据驾驶员在转向时意图的车辆车轮的转动角度。另外，角度传感器133可以设置在扇形轴上，扇形轴通过转向摇臂、拉杆等连接到车辆车轮。因此，角度传感器133检测到的转动角度可以被解释为实际转动角度。

考虑到通过方向盘施加的转向力和由电机110提供的辅助转向动力被传递的路线上的传动比，控制器150可以计算电机110的补偿转动量。电机110的补偿转动量允许根据检测到的转动角度的车辆车轮的转动量达到根据检测到的转向角度的车辆车轮的转动量。控制器150可以根据计算的补偿转动量控制电机110的转动量。因此，在转向控制期间，可以对第一减速器、第二减速器等引起的误差进行补偿。

在实施例中，当电机111和第二电机113都被驱动时，控制器150可以控制施加到第一电机111和第二电机113的电流，使得电机110的转动量满足计算的补偿转动量。由于第一电机111和第二电机113转动单个蜗轮，在实施例中，控制器150可以基于蜗轮的转动量来控制电机110。

在实施例中，当第一电机111和第二电机113中的一个被驱动时，控制器可以进一步基于补偿转动量将补偿电流施加到被驱动的电机，以进一步使电机转动。可选地，可以施加补偿电流以驱动未被驱动的另一电机，使得另一电机的转动量可以与补偿转动量相等。

也就是说，如果不满足扇形轴相对于方向盘的转向角度而待被转动的转动角度，则控制器150可以执行角度叠加操作，即可以通过控制电机110，根据计算的补偿转动量进一步使扇形轴转动。

如上所述，根据通过比较转向角度和扇形轴由于方向盘的操纵产生的转动角度而计算的补偿转动量，通过控制电机的转动量可以控制车辆车轮的转动量，以便准确地反映驾驶员在驾驶过程中的实际意图。另外，利用设置在扇形轴上的角度传感器，根据扇形轴的实际转动量计算电机的补偿转动量可以更精确地控制车辆车轮的转动量。

图2是示出根据本公开的电动转向设备的操作的示意图，图3是示出根据本公开的电动转向设备的蜗杆齿轮和蜗轮的齿轮联接结构的透视图，以及图4至图6是示出根据本公开的设置在扇形轴上的角度传感器的详细视图。

参照图2，电动转向设备100可进一步包括第一减速器160和第二减速器，第一减速器160具有通过蜗杆齿轮161和162与蜗轮163的啮合而提供的动力传递结构，第二减速器具有包括滚珠螺杆171和滚珠螺母172的动力传递结构以使第一减速器提供的动力传递到齿条。

当驾驶员通过转动方向盘180操纵车辆时，转向轴190转动，并且转矩角传感器131可以响应地检测转矩值和转向角度。在实施例中，可以利用检测转向角度的转向角度传感器。扭矩角度传感器131可以在方向盘180和第一减速器160之间的位置处连接到转向轴190，以响应于转向轴190的扭转和转动来检测扭矩值和转向角度。由于扭矩角度传感器131的操作在本领域中是公知的，因此将省略对扭矩角度传感器131的操作的进一步详细描述。

第一电机111可以联接到第一蜗杆齿轮161，以在被驱动时转动第一蜗杆齿轮161。第二电机113可以联接到第二蜗杆齿轮162，以在被驱动时转动第二蜗杆齿轮162。

第一蜗杆齿轮161和第二蜗杆齿轮162可以与蜗轮163啮合。参照图3，示出了根据该实施例的结构，其中第一蜗杆齿轮161和第二蜗杆齿轮162与蜗轮163啮合。第一电机111的转动轴可以同轴地联接到第一蜗杆齿轮161，而第二电机113的转动轴可以同轴地联接到第二蜗杆齿轮162。

在实施例中，第一电机111和第二电机113可以相对于第一蜗杆齿轮161和第二蜗杆齿轮162设置在相同的方向上。也就是说，参照图3，在第一电机111联接到第一蜗杆齿轮161的左端时，第二电机113也可以连接到第二蜗杆齿轮162的左端，使得第一电机111和第二电机113并排设置。在实施例中，第一电机111和第二电机113可以设置为双电机，即，并联组合的部件分别联接到第一蜗杆齿轮161和第二蜗杆齿轮162。

例如，假设蜗轮163和第一蜗杆齿轮161接合，使得当第一蜗杆齿轮161响应于第一电机111被驱动而顺时针转动时，蜗轮163沿向前方向转动。在这种情况下，当第二蜗杆齿轮162响应于第二电机113被驱动而逆时针转动时，蜗轮163可以进一步在向前方向上承受动力，从而产生更大的辅助转向动力输出。相反，当第二蜗杆齿轮162逆时针转动时，来自第一电机111的动力和来自第二电机113的动力可以沿相反方向施加到蜗轮163，从而减小了辅助转向动力。

同样，在第一蜗杆齿轮161响应于第一电机111被驱动而逆时针转动的情况下，蜗轮163可以沿相反方向转动。在这种情况下，当第二蜗杆齿轮162响应于第一电机111被驱动而转动时，蜗轮163可以进一步在相反方向上承受动力，从而产生更大的辅助转向动力输出。相反，当第二蜗杆齿轮162逆时针转动时，来自第一电机111的动力和来自第二电机113的动力可以沿相反方向施加到蜗轮163，从而减小了反向的辅助转向动力。

参照图2，当蜗杆齿轮通过第一电机111和第二电机113转动时，联接到蜗杆齿轮的滚珠螺杆171可以相应地转动。当滚珠螺杆171的转动时，经由滚珠联接到滚珠螺杆171的滚珠螺母172可以滑动。当扇形轴120响应于滚珠螺母172的滑动而转动时，联接到扇形轴120的转向摇臂可以转动，从而向齿条提供动力。

控制器150可以根据车辆的状况适当地控制提供给第一电机111和第二电机113的电流来有效地提供正向或反向转向时的辅助转向动力。控制器150可以控制电机110的操作，使得电动转向设备100可以执行调整驾驶员可以检测到的转向力的操作。

角度传感器133可以设置在扇形轴120上，以检测扇形轴120的转动角度。扇形轴120可以随着第二减速器170的滚珠螺母172的滑动而转动。参照图4，以放大视图示出了第二减速器170和扇形轴120的截面图。如上所述，滚珠螺杆171响应于被驱动的电机110而转动，并且滚珠螺母172随着滚珠螺杆171的转动而滑动。由于滚珠螺母172的滑动，扇形轴120横向转动，例如向右和向左转动。

在实施例中，扇形齿轮121可以设置在扇形轴120的外周表面上以与滚珠螺母172啮合，并且角度传感器133可以设置在扇形齿轮121的一个表面上。具体地，参照图5和图6，角度传感器133可包括设置在扇形齿轮121的表面部分上的一个或多个磁体1331以及检测磁体1331的磁力的磁传感器1333。

在实施例中，如图6所示，磁传感器1333可以设置在围绕扇形轴和扇形齿轮的壳体125的表面上，面向磁体1331。磁传感器1333可以检测磁体1331的磁力。在实施例中，磁传感器1333可以实现为霍尔集成电路(IC)传感器。然而，这仅是示例，磁传感器1333不限于特定类型的传感器，只要磁传感器可以检测磁体的磁力即可。

当扇形轴120随着滚珠螺母172的滑动而转动时，设置在扇形齿轮121上的磁体1331随扇形轴120转动。随着磁体1331的移动，由磁传感器133检测到的每个磁体的磁场强度发生变化。磁传感器133可以基于检测到的磁场强度的变化来检测扇形轴120的转动角度。

图5和图6中示出的角度传感器仅是示例，本公开不限于此。根据需要，磁体和磁传感器的数量和安装位置可根据需要不同地设置。另外，角度传感器可以不限于特定传感器，只要可以检测扇形轴120的转动角度即可。

控制器150可以通过将根据转向角度计算的车辆车轮的第一转动量与根据转动角度计算的车辆车轮的第二转动量进行比较来计算补偿转动量。控制器150可以根据角度传感器133检测到的转动角度将由扭矩角度传感器131检测到的转向角度与车辆车轮的转动量进行比较。控制器150可以根据检测到的转向角度计算车辆车轮待转动的第一转动量。控制器150可以根据检测到的转动角度计算车辆车轮的第二转动量。

控制器150可以通过将根据检测到的转向角度的车辆车轮的第一转动量与根据检测到的转动角度的车辆车轮的第二转动量进行比较来计算电机110的补偿转动量。如图2所示，扭矩角度传感器131可以检测连接到方向盘180的转向轴190由于转动而产生的转向角度。由于检测到驾驶员转动的方向盘180所对应的转向角度，因此由扭矩角度传感器131检测到的转向角度可以是驾驶员想要的车辆车轮的转动角度。

当根据上述检测到的转向角度驱动电机110时，扇形轴120转动，其中反映了由电机110提供的辅助转向动力。当扇形轴120的转动时，转向动力经由转向摇臂、拉杆等传递到齿条，并且车辆车轮随着齿条的移动而转动。角度传感器133设置在扇形轴120上，扇形轴120的转动与车辆车轮的转动相关联。因此，由角度传感器133检测到的转动角度可以是车辆车轮的实际转动角度，在计算或传递辅助转向动力期间可能会对其产生误差。

当计算补偿转动量时，控制器150可以考虑在经由方向盘施加的转向力和由电机110提供的辅助转向力被传递的路线上的传动比(例如，蜗杆齿轮和蜗轮之间的传动比)。控制器150可以计算允许根据检测到的转动角度的车辆车轮的第二转动量达到根据检测到的转向角度的车辆车轮的第一转动量的电机110的补偿转动量。控制器150可以根据计算的补偿转动量控制电机110的转动量。因此，在转向控制期间，可以对第一减速器160、第二减速器170等引起的误差进行补偿。

在实施例中，当第一电机111和第二电机113都被驱动时，控制器150可以控制施加到第一电机111和第二电机113的电流，使得计算的电机110的转动量满足计算的补偿转动量。由于第一电机111和第二电机113转动单个蜗轮，在实施例中，控制器150可以基于蜗轮的转动量来控制电机110。

在实施例中，当第一电机111和第二电机113中的一个被驱动时，控制器150可以进一步基于补偿转动量将补偿电流施加到正被驱动的电机，以进一步使电机转动。可选地，可以施加补偿电流以驱动未被驱动的另一电机，使得另一电机的转动量可以与补偿转动量相等。

也就是说，如果不满足扇形轴相对于方向盘的转向角度而待被转动的转动角度，则控制器150可以执行角度叠加操作，即可以通过控制电机110，根据计算的补偿转动量进一步使扇形轴转动。在实施例中，控制器150可以使用比例积分(PI)控制来执行位置控制。响应于电机110基于补偿转动量而进一步转动而提供的辅助转向动力可用于位置控制，以通过进一步使经由转向摇臂连接到齿条的扇形轴120转动来进一步移动齿条。

如上所述，根据通过比较转向角度和扇形轴由于方向盘的操纵产生的转动角度而计算的补偿转动量来控制电机的转动量可以控制车辆车轮的转动量，以便准确地反映驾驶员在驾驶过程中的实际意图。另外，利用设置在扇形轴上的角度传感器，根据扇形轴的实际转动量计算电机的补偿转动量可以更精确地控制车辆车轮的转动量。

图7是示出根据本公开的控制电动转向设备的方法的流程图，以及图8是示出根据本公开的控制电机的转动量的方法的流程图。

根据本公开的电动转向设备的控制方法可以由上面参照图1描述的电动转向设备100执行。在下文中，将结合附图详细描述根据本公开的电动转向设备的控制方法和用于实现控制方法的电动转向设备100的操作。

参照图7，电动转向设备可以在S110中响应于对方向盘的操纵来控制电机。

电动转向设备的电机可包括第一电机和第二电机，以响应于驾驶员操纵的车辆的方向盘提供辅助转向动力。电机可以提供将齿条移动到驾驶员可按其意图操纵车辆的位置所需的辅助转向动力。

当驾驶员操纵方向盘时，检测方向盘的转向角度，并且可以在控制器的控制下驱动电机，以提供基于检测到的转向角度计算的辅助转向动力。电动转向设备的控制器可以控制施加到第一电机和第二电机的电流，使得通过操纵方向盘来使车辆车轮转向。

再次参照图7，电动转向设备可以在S120中检测由于操纵方向盘而产生的扭矩值和转向角度。

电动转向设备的传感器可包括扭矩角度传感器，以响应于对方向盘的操纵来检测扭矩值和转向角度。扭矩角度传感器可以在方向盘和第一减速器之间的位置处连接到转向轴，以响应于转向轴的扭转和转动来检测扭矩值和转向角度。扭矩角度传感器可以将如上检测到的关于扭矩值和转向角度的信息提供给控制器。

返回图7，可以在S130中检测扇形轴的转动角度。

电动转向设备的传感器可包括角度传感器，该角度传感器检测扇形轴的转动角度。角度传感器可以设置在扇形轴上以检测扇形轴的转动角度，扇形轴随着第二减速器的滚珠螺母的滑动而转动。

再次参照图7，可以通过在S140中比较转向角度和转动角度来计算电机的补偿转动量。

电动助力转向设备的控制器可以将由扭矩角度传感器检测到的转向角度与根据角度传感器检测到的转动角度的车辆车轮的转动量进行比较。控制器可以根据检测到的转向角度计算车辆车轮待转动的第一转动量。控制器可以根据检测到的转向角度计算车辆车轮的第二转动量。

控制器可以通过将根据检测到的转向角度的车辆车轮的第一转动量与根据检测到的转动角度的车辆车轮的第二转动量进行比较来计算电机的补偿转动量。考虑到通过方向盘施加的转向力和由电机提供的辅助转向动力被传递的路线上的传动比，控制器可以计算电机的补偿转动量。电机的补偿转动量允许根据检测到的转动角度的车辆车轮的第二转动量达到根据检测到的转向角度度的车辆车轮的第一转动量。

参照图7，电动转向设备可以在S150中根据补偿转动量控制电机的转动量。

电动转向设备的控制器可以根据计算的补偿转动量控制电机的转动量。因此，在转向控制期间，可以对第一减速器、第二减速器等引起的误差进行补偿。

在实施例中，当第一电机和第二电机都被驱动时，控制器可以控制施加到第一电机和第二电机的电流，使得电机的计算的转动量满足计算的补偿转动量。由于第一电机和第二电机转动单个蜗轮，在实施例中，控制器可以基于蜗轮的转动量来控制电机。

在实施例中，当第一电机和第二电机中的一个被驱动时，控制器可以进一步基于补偿转动量将补偿电流施加到正被驱动的电机，以进一步使电机转动。可选地，可以施加补偿电流以驱动未被驱动的另一电机，使得另一电机的转动量可以与补偿转动量相等。

也就是说，如果不满足扇形轴相对于方向盘的转向角度而待转动的转动角度，则控制器可以执行角度叠加操作，即可以通过控制电机，根据计算的补偿转动量进一步使扇形轴转动。

更具体地，可以控制车辆车轮的转动量，使得根据通过比较转向角度和由于方向盘的操纵引起的扇形轴的转动角度计算出的补偿转动量控制电机的转动量，准确地反映驾驶员在驾驶过程中的实际意图。另外，利用设置在扇形轴上的角度传感器，根据扇形轴的实际转动量计算电机的补偿转动量可以更精确地控制车辆车轮的转动量。

在下文中，将参照图8更详细地描述根据本公开的补偿转动量的计算和电机的控制。

参照图8，驾驶员通过在S210中操纵方向盘来操纵车辆。然后，当方向盘转动时，扭矩角度传感器可以在S220中检测扭矩值和转向角度。扭矩角度传感器可以在方向盘和第一减速器之间的位置处连接到转向轴，以响应于转向轴的扭转和转动来检测扭矩值和转向角度。

在S230中，控制器可以根据车辆的状况，通过适当地控制提供给第一电机和第二电机的电流来使电机向前或向后转动。控制器可以控制电机的操作，使得电动转向设备可以执行调整驾驶员可以检测到的转向力的操作。

滚珠螺杆响应于被驱动的电机而转动，滚珠螺母响应于滚珠螺杆的转动而滑动。根据滚珠螺母的滑动，扇形轴在S240中以预定的角度范围转动。

在S250中，设置在扇形轴上的角度传感器可以检测扇形轴的转动角度。在S260中，响应于扇形轴的转动，转向动力可以通过连接到扇形轴的转向摇臂、拉杆等传递到齿条，从而使车辆车轮转动。

在实施例中，扇形齿轮可以设置在扇形轴的外周表面上并与滚珠螺母啮合，角度传感器可以设置在扇形齿轮的一个表面上。角度传感器可包括设置在扇形齿轮的表面部分上的一个或多个磁体和检测磁体的磁力的磁传感器。

在实施例中，磁传感器可以设置在壳体的围绕扇形轴和扇形齿轮的表面上，面向磁体。磁传感器可以检测磁体的磁力。在实施例中，磁传感器可以实现为霍尔IC传感器。然而，这仅是示例，磁传感器不限于特定类型的传感器，只要磁传感器可以检测磁体的磁力即可。

当扇形轴随着滚珠螺母的滑动而转动时，设置在扇形齿轮上的磁体随扇形轴转动。随着磁体的移动，由磁传感器检测到的每个磁体的磁场强度发生变化。磁传感器可以基于检测到的磁场强度的变化来检测扇形轴的转动角度。

在S270中，控制器可以将根据转向角度计算的车辆车轮的第一转动量与根据转动角度计算的车辆车轮的第二转动量进行比较。控制器可以根据角度传感器检测到的转动角度，将由扭矩角度传感器检测到的转向角度与车辆车轮的转动量进行比较。控制器可以根据检测到的转向角度计算车辆车轮待转动的第一转动量。控制器可以根据检测到的转动角度计算车辆车轮的第二转动量。

在S280中，控制器可以通过将根据检测到的转向角度的车辆车轮的第一转动量与根据检测到的转动角度的车辆车轮的第二转动量进行比较来计算电机的补偿转动量。扭矩角度传感器可以检测连接到方向盘的转向轴由于转动而产生的转向角度。由于检测到驾驶员转动方向盘时的转向角度，因此由扭矩角度传感器检测到的转向角度可以是驾驶员想要的车辆车轮的转动角度。

如上所述，根据检测到的转向角度驱动电机，扇形轴进行转动，此时反映了由电机提供的辅助转向动力。响应于扇形轴的转动，转向动力经由转向摇臂、拉杆等传递到齿条，并且车辆车轮随着齿条的移动而转动。角度传感器设置在扇形轴上，扇形轴的转动与车辆车轮的转动相关联。因此，由角度传感器检测到的转动角度可以是车辆车轮的实际转动角度，在计算或传递辅助转向动力期间可能会发生误差。

控制器可以计算允许根据检测到的转动角度的车辆车轮的第二转动量达到根据检测到的转向角度的车辆车轮的第一转动量的电机的补偿转动量。控制器可以根据计算的补偿转动量控制电机的转动量。在转向控制期间，可以对第一减速器、第二减速器等引起的误差进行补偿。

也就是说，如果不满足扇形轴相对于方向盘的转向角度而待转动的转动角度，则控制器可以执行角度叠加操作，即可以通过控制电机，根据计算的补偿转动量进一步使扇形轴转动。在实施例中，控制器可以使用比例积分(PI)控制来执行位置控制。响应于电机基于补偿转动量进一步转动而提供的辅助转向动力可用于位置控制，以通过进一步使经由转向摇臂连接到齿条的扇形轴转动来进一步移动齿条。

如上所述，根据通过比较转向角度和扇形轴由于对方向盘的操纵而产生的转动角度计算的补偿转动量，通过控制电机的转动量可以控制车辆车轮的转动量，以便准确地反映驾驶员在驾驶过程中的实际意图。另外，利用设置在扇形轴上的角度传感器，根据扇形轴的实际转动量计算电机的补偿转动量可以更精确地控制车辆车轮的转动量。

图9是示出根据本公开另一实施例的电动转向设备的框图。

参照图9，根据本公开的电动转向设备100包括电机110、传感器130和控制器150。电机110包括第一电机111和第二电机113，第一电机111提供移动齿条的动力，第二电机113提供与第一电机111同步地移动齿条的动力。传感器130包括车速传感器135、转向角度传感器137和前传感器139，车速传感器135获得主车辆的速度，转向角度传感器137获得由于对方向盘的操纵而产生的转向角速度，前传感器139获得到前方车辆的距离。控制器150控制第一电机111的操作和第二电机113的操作，使得车辆车轮随着方向盘的操纵而转向。控制器150基于从车速、转向角速度、到前方车辆的距离或其组合中选择的至少一个在正常模式下驱动第一电机111，在紧急模式下驱动第一电机111和第二电机113。

电机110可包括第一电机111和第二电机113，以在驾驶员操纵车辆的方向盘时提供辅助转向动力。第一电机111可以提供将齿条移动到驾驶员可按其意图操纵车辆的位置所需的辅助转向动力。当驾驶员操纵方向盘时，检测方向盘的转向角度，并且可以在控制器的控制下驱动第一电机111，以提供基于检测到的转向角度计算的辅助转向动力。

第二电机113可以提供将齿条移动到驾驶员可按其意图操纵车辆的位置所需的辅助转向动力。当驾驶员操纵方向盘时，检测方向盘的转向角度，并且可以在控制器的控制下驱动第二电机113，以提供基于检测到的转向角度计算的辅助转向动力。

在实施例中，第二电机113可以与第一电机111同步地驱动。第一电机111和第二电机113可以输出功率以使电动转向设备100中的单个蜗轮转动。因此，第一电机111和第二电机113可以彼此同步地操作。

另外，可以选择性地操作第一电机111和第二电机113中的一个。另外，第一电机111和第二电机113可以沿相同方向或不同方向转动。

传感器130可包括车速传感器135、转向角度传感器137和前传感器139，车速传感器135获得主车辆的速度，转向角度传感器137获得由于对方向盘的操纵而产生的转向角速度，前传感器139获得到前方车辆的距离。

车速传感器135可以设置在变速器的输出轴上，以通过检测变速器的转数来检测车速。由车速传感器135检测到的关于车速的信息可以被提供给控制器150。

转向角度传感器137可以通过检测方向盘的转动角度来输出转向角度，并且转向角度的输出值可以提供给控制器150。

前传感器139可以实现为雷达、相机等，以检测在主车辆前方行驶的前方车辆并获得到前方车辆的距离。可以将关于所获得的距离的信息提供给控制器150。

尽管未在图9中示出，但是在实施例中，传感器130可以进一步包括：角度传感器133，检测扇形轴的转动角度，如图1和2所示；第一传感器，位于方向盘的转动中心；第二传感器，位于由驾驶员握住的方向盘的区域；以及等等。

控制器150可以控制电动转向设备100的整体操作。在实施例中，控制器150可以实现为微控制器单元(MCU)或电子控制单元(ECU)。控制器150可以通过使第一电机111和第二电机113彼此同步来控制第一电机111和第二电机113。控制器150可以经由控制器区域网络(CAN)接收第一电机111和第二电机113的状态信息。控制器150可以控制施加到第一电机111和第二电机113的电流，使得车辆车轮随着对方向盘的操纵而转向。

控制器150可以从传感器接收关于车速、转向角速度或到前方车辆的距离的信息，基于接收的信息确定主车辆的行驶状态，并选择电机110的驱动模式。驱动模式可以分类为正常模式和紧急模式。然而，这种模式的分类是为了简洁起见，本公开不限于此。

如果当前情况被确定为正常情况，此时可以通过单个电机充分地提供驾驶员的转向所需的辅助转向动力，则控制器150可以正常模式控制电机110。在这种情况下，控制器150可以控制电机110，使得辅助转向动力仅由第一电机111以预定方式提供。也就是说，控制器150可以执行扭矩控制以通过驱动第一电机111来调整驾驶员的转向力。

如果确定需要快速转向，如在必须快速避开前方车辆等前方障碍物的情况下，则控制器150可以紧急模式控制电机110。在这种情况下，除了被驱动的第一电机111之外，控制器150可以进一步驱动第二电机113，以提供额外需要的辅助转向动力。也就是说，控制器150可以执行角度叠加操作，即可以计算相对于转向轴的转向角度的待转动的扇形轴的比率，并且根据通过驱动第二电机113计算的比率进一步使扇形轴转动。

在实施例中，控制器150可以减小由第一电机111输出的辅助扭矩，以便在紧急模式下执行位置控制时防止转向力过轻或过急。由于扇形轴在第二电机113的驱动下转动使得方向盘进一步转动，因此控制器150可以控制第一电机111以使辅助扭矩的输出减小的量等于由于第二电机113的驱动导致的转向力减轻的量。

在另一实施例中，在传感器130进一步包括获得扇形轴的转动角度的角度传感器133情况下，控制器150可以基于方向盘的转向角度和扇形轴的转动角度计算电机110的补偿转动量，并在紧急模式下根据补偿转动量控制电机110的转动量。

另外，如图9所示的根据本公开的电动转向设备100可以执行如上参照图2所述的操作，并且具有如上参照图3所述的蜗杆齿轮161和蜗杆齿轮162与蜗轮163的接合结构。

如上所述，根据车辆的行驶状况，通过选择性地控制设置在电动转向设备中的双电机，根据情况可以提供适当量的辅助转向动力。在下文中，将参照相关附图更详细地描述电动转向设备的控制方法。

图10至图14是示出根据本公开另一实施例的对电动转向设备的双电机的控制的曲线图。

控制器150可以根据车辆的状况，通过适当地控制提供给第一电机111和第二电机113的电流来有效地提供正向或反向转向中的辅助转向动力。在下文中，将参照相关附图描述在各种情况下执行以驱动第一电机111和第二电机113的控制器150的控制操作。

在实施例中，在可以由设置在电动转向设备中的双电机中的一个提供车辆转向所需的辅助转向动力的正常情况下，控制器150可以正常模式控制电机110的驱动。在这种情况下，控制器150可以控制第一电机111的驱动，使得电动转向设备100执行调整驾驶员检测到的转向力的操作。

例如，控制器150可以根据关于由速度传感器检测到的车速的信息来控制第一电机111的驱动。参照图10，在图中示出了根据实施例的第一电机111根据正常模式下的车速提供的辅助转矩。如图10所示，随着车速的增加，控制器150可以通过减小由第一电机111提供的辅助扭矩的量使转向力变钝。相反，随着车速的降低，控制器150可以通过增加由第一电机111提供的辅助扭矩的量使转向力变轻。

在实施例中，在正常模式下，控制器150可以控制第二电机113不输出辅助扭矩。也就是说，用于调整驾驶员的转向力的扭矩控制可以仅由第一电机111执行。参照图11，在图表中示出了根据实施例的第一电机111根据正常模式下的车速提供的辅助转矩。如图11所示，无论车速如何，控制器150都可以控制第二电机113不输出辅助扭矩。

在实施例中，当在车辆转向期间除了在正常模式下提供的辅助转向动力之外还需要额外的辅助转向动力时，控制器150可以正常模式控制电机110的驱动。在实施例中，如果主车辆的速度是预定速度(例如100KPH(km/h))或更高，由于驾驶员的操纵产生的转向角速度是预定速率(例如540度/秒)或者更高，以及到检测到的前方车辆的距离是预定距离(例如50m)或更小，则控制器150可以确定进入紧急模式。然而，这仅是示例，本公开不限于此。这些参考值可以根据需要设置为不同的值。

如果满足上述条件，则控制器150可以在当前情况下确定主车辆必须执行避让制动、车道变换等，并且可以在紧急模式下操作。控制器150可以控制第二电机113的驱动，以提供辅助转向动力以执行额外的转向。

在紧急模式下提供给第二电机113的辅助转向动力可以用于位置控制，以进一步使经由转向摇臂连接到齿条的扇形轴120转动来进一步移动齿条，如图2所示。在这方面，传感器130可进一步包括角度传感器133，角度传感器133设置在扇形轴120上以检测扇形轴120的转动角度，扇形轴120随着滚珠螺母172的滑动而转动，如图2所示。

控制器150可以从转向角度传感器137接收关于方向盘180的转向角度的信息。另外，控制器150可以从角度传感器133接收关于扇形轴120的转动角度的信息。控制器150可以利用方向盘180的转向角度与扇形轴120的转动角度之间的差来计算紧急模式下所需的额外的辅助转向动力。

在这种情况下，扇形轴必须相对于转向角度转动的比率，即增加位置比(APR)，可以根据到前方车辆的距离预先设定。参照图12，示出了根据实施例的由第二电机113驱动的关于扇形轴的转动的APR。如图12所示，可以将小于540度/秒的角速度设定为第二电机113不被驱动的死区。这旨在排除频繁的额外的转向并且仅在驾驶员快速转向的紧急情况下执行额外的转向。

这里，基于主车辆的行驶状况，采用的APR为1.4表示与APR为1.0的情况相比，扇形轴120必须转动1.4次。例如，假设当APR为1.0(即处于正常模式)时，方向盘转动90°时扇形轴转动10°。在这种情况下，如果APR为1.4，则当方向盘转动90°时，扇形轴必须转动14°。

因此，控制器150可以计算扇形轴转动4°的第二电机113的转动量。控制器150可以通过将扇形轴的额外的转动量转换为第二电机113的转动量来计算参考位置。例如，控制器150可以基于第二电机113的当前位置和参考位置，使用PI控制来计算关于第二电机113的位置控制的量。然而，这仅是示例，本公开不限于特定方法，只要可以计算位置控制的量即可。

控制器150可以控制第二电机113以提供关于计算的位置控制的量的额外的辅助转向动力。因此，当在紧急情况下快速操纵方向盘时，除了在正常模式下提供的辅助转动之外，驾驶员还可以获得额外的辅助转动。如上所述，在根据车辆的行驶状态需要快速改变车道的情况下，可以通过驱动两个双电机来提供所需的辅助转向动力。因此，在紧急情况下，大型商用车辆可以更快地执行车道变换或避让制动，而在现有技术中大型商用车辆的快速转向一直存在困难。

在实施例中，控制器150可以控制第一电机111的驱动，以防止由于第二电机113执行的额外的转向而改变驾驶员的转向力。如图2和图3所示，第一电机111和第二电机113分别连接到第一蜗杆齿轮161和第二蜗杆齿轮162，以使单蜗轮163转动，从而使转向力可由于第二电机113的驱动而改变。

在这方面，控制器150可以根据为第二电机113产生的电流量来减小由第一电机111提供的辅助扭矩，以提供额外的转向，从而减少或防止转向力的变化。因此，即使在紧急模式下额外的转向的情况下，驾驶员也可以基本相同的转向力操纵方向盘。

根据本公开的实施例，在上述紧急模式下，控制器150可以控制第一电机111、第二电机113或其组合中的至少一个的驱动，以随着车速的增加、转向角速度的增加以及到前方车辆的距离的减小来增加辅助转向动力。

控制器150可以从传感器接收关于车速、转向角速度或到前方车辆的距离的信息，基于接收的信息确定主车辆的行驶状态，并确定是否进入紧急模式。如果确定需要快速转向，如在必须快速避开前方车辆等前方障碍物的情况下，则控制器150可以紧急模式控制电机110。

主车辆的速度越高，快速转向到更大角度的必要性就越大。另外，由于驾驶员的转向引起的转向角速度越高，情况就越紧急。另外，到前方车辆的距离越短，所需的转向就越快。因此，随着快速转向的必要性的增加，控制器150可以增加由电机110输出的辅助转向动力，使得车辆车轮可以通过驾驶员的相同的操纵量而进行更多地转动。

参照图13，示出了根据实施例的根据车速、到前方车辆的距离和转向角速度的电机110的输出值。在车速不超过40km/h时，控制器150可以在正常模式下驱动第一电机111，而不管到前车的距离或转向角速度如何，如图10所示。另外，在到前方车辆的距离等于或大于50m时，控制器150可以在正常模式下驱动第一电机111，而不管车速或转向角速度如何。另外，在转向角速度不超过180度/秒时，控制器150可以在正常模式下驱动第一电机111，而不管车速或到前方车辆的距离如何。上述三种情况可以对应于一种不需要额外的动力输出的情况，因为可以通过在正常模式下提供的辅助转向动力来实现避让或车道变换。

参照图13，在主车辆的速度超过40km/h且不超过80km/h、到前方车辆的距离为30m至50m并且转向角速度等于或者大于360度/秒且小于720度/秒时，控制器150可以控制提供给电机110的电流，使得电机110输出的功率为105％。

同样，在主车辆的速度超过40km/h且不超过80km/h、到前方车辆的距离为30m至50m并且转向角速度超过720度/秒时，控制器150可以控制提供给电机110的电流，使得电机110输出的功率为110％。

可以理解的是，在其他条件下，车速越高，到前方车辆的距离越小，并且转向角速度越大，则电机110的输出功率可能越大。然而，图13中所示的条件仅是示例，本公开不限于此。可以根据需要以各种方式设置控制紧急模式下的输出的条件。另外，在实施例中，可以通过三维(3D)插值来估计车速、到前方车辆的距离和转向角速度的变量。

在实施例中，控制器150可以通过增加提供给第一电机111的电流来增加输出。例如，如图14所示，控制器150可以按根据车速确定的比率增加由第一电机111提供的辅助扭矩。因此，由第一电机111提供的辅助扭矩的曲线图逐渐增大。

可选地，在另一实施例中，控制器150可通过向第二电机113提供电流来增加输出。在这种情况下，控制器150可以控制第一电机111和第二电机113，使得第一电机111和第二电机113的总输出按根据车速确定的比率增加。

如上所述，根据车辆的行驶状态，通过选择性地控制设置在电动转向设备中的双电机可以提供适合于该情况的辅助转向动力的量。另外，在根据车辆的行驶状态需要快速改变车道的情况下，可以通过驱动两个双电机来提供所需的辅助转向动力的量，从而使大型商用车辆可以更快地改变车道。

图15至图18是示出根据本公开另一实施例的根据方向盘的转动中心对双电机的控制的示图。

参照图15，为了简洁起见，方向盘180可以分成轮辋的顶部区域181和底部区域182。通常，方向盘180可以安装成绕中心转动。在实施例中，方向盘180可以被配置成使得其转动中心可以绕方向盘的中心沿上下方向移动。可以通过驾驶员的特定操纵或在电子控制单元(ECU)的控制下执行方向盘180的转动中心的移动。

传感器130可进一步包括第一传感器，第一传感器获得关于方向盘180的转动中心的位置信息。如果方向盘180的转动中心移动，则第一传感器可以检测转动中心已经移动到的位置，并且将关于位置的信息输出到控制器150。

传感器130还可包括第二传感器，第二传感器获得由驾驶员握住的方向盘180的区域的信息。第二传感器被实现为压力传感器，以检测握住轮辋的顶部区域181或底部区域182的驾驶员，并将关于驾驶员握住的区域的信息输出到控制器150。然而，这仅是示例，本公开不限于压力传感器。第二传感器不限于特定传感器，只要可以获得关于驾驶员握住的区域的信息即可。

根据本公开的实施例，控制器150可以从传感器130接收关于车速、转动中心和驾驶员握住的区域的信息。控制器150可以基于接收的信息来控制第一电机111和第二电机113的驱动。

如图16所示，方向盘180的转动中心m1绕方向盘180的中心cp向下移动。方向盘180的半径是r。

当驾驶员握住轮辋的顶部区域181时，方向盘180围绕转动中心m1以半径为2r-r1的较大圆的曲率转动，转向力较轻。因此，在主车辆高速行驶的情况下，控制器150可以控制电机110以提供减少的辅助转向动力的量。

例如，可以考虑第一电机111被驱动的正常模式。如图18中所示，控制器150可以按根据各自的车速确定的比率下减小由第一电机111提供的辅助扭矩。因此，由第一电机111提供的辅助扭矩的整个曲线图可能会降低。

在第一电机111和第二电机113都驱动的紧急模式中，控制器150可以减小由第二电机113提供的辅助扭矩的量。可选地，控制器150可以减小由第一电机111和第二电机113提供的辅助扭矩的总量。

当驾驶员握住轮辋的底部区域182时，方向盘180围绕转动中心m1以半径r1的较小圆c1的曲率转动，转向力是迟钝的。因此，在辅助转向动力通常减小的情况下，如主车辆高速行驶时，控制器150可以控制电机110，以保持由电机110提供的辅助转向动力。

如图17所示，方向盘180的转动中心m2绕方向盘180的中心cp向上移动。方向盘180的半径是r。

当驾驶员握住轮辋的顶部区域181时，方向盘180围绕转动中心m2以半径2r-r2的较小圆的曲率转动，方向盘180是迟钝的。因此，在辅助转向动力通常减小的情况下，如主车辆高速行驶时，控制器150可以控制电机110，以保持由电机110提供的辅助转向动力。

当驾驶员握住轮辋的底部区域182时，方向盘180围绕转动中心m2以半径r2的较大圆c1的曲率转动，转向力较轻。因此，在主车辆高速行驶的情况下，控制器150可以控制电机110以提供减少的辅助转向动力的量。

例如，可以考虑第一电机111被驱动的正常模式。如图18中所示，控制器150可以按根据各自的车速确定的比率减小由第一电机111提供的辅助扭矩。因此，由第一电机111提供的辅助扭矩的整个曲线图可能会降低。

在第一电机111和第二电机113都被驱动的紧急模式中，控制器150可以减小由第二电机113提供的辅助扭矩的量。可选地，控制器150可以减小由第一电机111和第二电机113提供的辅助扭矩的总量。

如上所述，根据方向盘的转动中心和由驾驶员握住的区域，通过控制设置在电动转向设备中的双电机，可以控制根据方向盘的安装位置提供的辅助转向动力的量。

图19是示出根据本公开另一实施例的电动转向设备的控制方法的流程图，以及图20是示出根据本公开另一实施例的计算所需额外的辅助转向动力的方法的流程图。

根据本公开的电动转向设备的控制方法可以使用如上参照图9所述的电动转向设备100来实现。在下文中，将参照相关附图详细描述根据本公开的电动转向设备的控制方法和用于实现控制方法的电动转向设备100的操作。

参照图19，在S310中，电动转向设备可以驱动提供动力的第一电机以在正常模式下使齿条移动，从而使车辆车轮随着对方向盘的操纵而转向。

电动助力转向设备的第一电机111可以提供将齿条移动到驾驶员按其意图操纵车辆的位置所需的辅助转向动力。当驾驶员操纵方向盘时，检测方向盘的转向角度，并且可以在控制器的控制下驱动第一电机111，以提供基于检测到的转向角度而计算的辅助转向动力。

正常模式可以是在单个电机可以提供由于驾驶员的转向而需要的足够量的辅助转向动力的情况下的操作模式。在这种情况下，控制器150可以控制电机110，使得辅助转向动力仅由第一电机111以预定方式提供。也就是说，控制器150可以执行扭矩控制以通过驱动第一电机111来调整驾驶员的转向力。

参照图19，在S320中，电动转向设备可以获得主车辆的速度、由于对方向盘的操纵而产生的转向角速度以及到前方车辆的距离。

电动转向设备的传感器130可包括车速传感器135、转向角度传感器137和前传感器139，车速传感器135获得主车辆的速度，转向角度传感器137获得由于方向盘的操纵而产生的转向角速度，前传感器139获得到前方车辆的距离。

车速传感器135可以设置在变速器的输出轴上，以通过检测变速器的转数来检测车速。由车速传感器135检测到的关于车速的信息可以被提供给控制器150。

转向角度传感器137可以通过检测方向盘的转动角度来输出转向角度，并且转向角度的输出值可以提供给控制器150。

前传感器139可以实现为雷达、相机等，以检测在主车辆前方行驶的前方车辆并获得到前方车辆的距离。可以将关于获得的距离的信息提供给控制器150。

参照图19，电动助力转向设备可以基于从车速、转向角速度、到前方车辆的距离或其组合中选择的至少一个来确定是否进入紧急模式。

控制器150可以从传感器接收关于车速、转向角速度或到前方车辆的距离的信息，基于接收的信息确定主车辆的行驶状态，并确定是否进入紧急模式。例如，如果确定需要快速转向，如在必须快速避让前方障碍物，例如前方车辆的情况下，则控制器150可以确定进入紧急模式。

再次参照图19，如果确定进入紧急模式，则在S340中，在紧急模式下可驱动第一电机和第二电机。

在紧急模式中，除了被驱动的第一电机111之外，电动转向设备的控制器150可以进一步驱动第二电机113，以提供额外需要的量的辅助转向动力。也就是说，控制器150可以执行角度叠加操作，即可以计算扇形轴相对于转向轴的转向角度的待转动的比率，并且根据通过驱动第二电机113计算的比率进一步使扇形轴转动。

参照图20，在S410中，电动转向设备可以获得扇形轴的转动角度。

在紧急模式下提供给第二电机113的辅助转向动力可以用于位置控制，以进一步使通过经由转向摇臂连接到齿条的扇形轴120转动来进一步移动齿条。在这方面，传感器130可进一步包括角度传感器133，角度传感器133设置在扇形轴120上以检测扇形轴120的转动角度，扇形轴120随着滚珠螺母172的滑动而转动。控制器150可以从角度传感器133获得关于检测到的转动角度的信息。

参照图20，在S420中，电动转向设备可以基于转向角度和扇形轴的转动角度计算额外的辅助转向动力。

控制器150可以从转向角度传感器137接收关于方向盘180的转向角度的信息。另外，控制器150可以从角度传感器133接收关于扇形轴120的转动角度的信息。控制器150可以利用方向盘180的转向角度与扇形轴120的转动角度之间的差异来计算紧急模式下所需的额外的辅助转向动力。

在这种情况下，扇形轴必须相对于转向角度转动的比率，即增加位置比(APR)，可以根据到前方车辆的距离预先设定。在实施例中，小于540度/秒的角速度可以设置为第二电机113不被驱动的死区。这旨在排除频繁的额外的转向并且仅在驾驶员快速转向的紧急情况下执行额外的转向。

例如，基于主车辆的行驶状况，采用的APR为1.4表示与APR为1.0的情况相比，扇形轴120必须转动1.4次。可以假设当APR为1.0(即处于正常模式)时，方向盘转动90°时扇形轴转动10°。在这种情况下，如果APR为1.4，则当方向盘转动90°时，扇形轴必须转动14°。

因此，控制器150可以计算扇形轴转动4°的第二电机113的转动量。控制器150可以通过将扇形轴的额外的转动量转换为第二电机113的转动量来计算参考位置。例如，控制器150可以基于第二电机113的当前位置和参考位置，使用PI控制来计算关于第二电机113的位置控制的量。然而，这仅是示例，本公开不限于特定方法，只要可以计算位置控制的量即可。

再次参照图20，在S430中，电动转向设备可以驱动第二电机以提供额外的辅助转向动力。

控制器150可以控制第二电机113以提供关于计算的位置控制的量的额外的辅助转向动力。因此，当在紧急情况下快速操纵方向盘时，除了在正常模式下提供的辅助转动之外，驾驶员还可以获得额外的辅助转动。在根据车辆的行驶状态需要快速改变车道的情况下，可以通过驱动两个双电机来提供所需的辅助转向动力。因此，在紧急情况下，大型商用车辆可以更快地执行车道变换或避让制动，而在现有技术中大型商用车辆的快速转向一直存在困难。

在实施例中，控制器150可以控制第一电机111的驱动，以防止由于第二电机113执行的额外的转向而改变驾驶员的转向力。第一电机111和第二电机113可以分别连接到第一蜗杆齿轮161和第二蜗杆齿轮162，以使单蜗轮163转动，从而使转向力可由于第二电机113的驱动而改变。

在这方面，控制器150可以根据为第二电机113产生的电流量来减小由第一电机111提供的辅助扭矩的量，以提供额外的转向，从而减少或防止转向力的变化。因此，即使在紧急模式下额外的转向的情况下，驾驶员也可以基本相同的转向力操纵方向盘。

如上所述，根据车辆的行驶状况，通过选择性地控制设置在电动转向设备中的双电机可以根据情况提供适当量的辅助转向动力。另外，在根据车辆的行驶状态需要快速改变车道的情况下，可以通过驱动两个双电机来提供所需的辅助转向动力，使得大型商用车辆在紧急情况下可以更快地进行车道变换或避让制动。

图21是示出根据本公开的确定电动转向设备的操作模式的方法的流程图。

参照图21，电动转向设备可以在S510中确定主车辆的速度是否等于或大于预定参考值，在S520中确定转向角速度是否等于或大于预定参考值，并且在S530中确定到前方车辆的距离是否等于或大于预定参考值。

在车速不超过40km/h时，如S510中的“否”所指示的，在S550中，控制器150可以在正常模式下驱动第一电机111，而不管到前方车辆的距离或转向角速度如何。另外，在前方车辆的距离等于或大于50m时，如S520中的“否”所指示的，在S550中，控制器150可以在正常模式下驱动第一电机111，而不管车速或转向角速度如何。另外，在转向角速度不超过180度/秒时，如S530中的“否”所指示的，在S550中，控制器150在正常模式下可以驱动第一电机111，而不管车速或到前方车辆的距离如何。上述三种情况可以对应于不需要额外的动力输出的情况，因为可以通过在正常模式中提供的辅助转向动力来实现避让或车道变换。

参照图21，如果车速超过40km/h，如S510中的“是”所指示的，到前方车辆的距离小于50m，如S520中的“是”所指示的，并且转向角速度超过180度，如在S530中的“是”所指示的，设备可以在紧急模式下操作。在紧急模式下，主车辆的速度越高，快速转向到更大角度的必要性就越大。另外，由于驾驶员的转向引起的转向角速度越高，情况就越紧急。另外，到前方车辆的距离越短，所需的转向就越快。因此，随着快速转向的必要性的增加，控制器150可以增加由电机110输出的辅助转向动力，使得车辆车轮可以通过驾驶员的相同的操纵量而进行更多地转动。

在实施例中，控制器150可以通过增加提供给第一电机111的电流来增加输出。例如，控制器150可以按根据车速确定的比率增加由第一电机111提供的辅助扭矩。因此，由第一电机111提供的辅助扭矩的曲线图逐渐增加。

可选地，在另一实施例中，控制器150可通过向第二电机113提供电流来增加输出。在这种情况下，控制器150可以控制第一电机111和第二电机113，使得来自第一电机111和第二电机113的总输出按根据车速确定的比率增加。

如上所述，根据车辆的行驶状态，通过选择性地控制设置在电动转向设备中的双电机可以提供适合于该情况的辅助转向动力的量。另外，在根据车辆的行驶状态需要快速改变车道的情况下，通过驱动两个双电机可以提供所需的辅助转向动力的量，从而使大型商用车辆可以更快地改变车道。

图22是示出根据本公开另一实施例的根据方向盘的转动中心的电动转向设备的控制方法的流程图。

参照图22，在S610中，电动转向设备可以获得关于方向盘的转动中心的信息和关于由驾驶员握住的方向盘的区域的信息。

电动转向设备的传感器130可进一步包括获得关于方向盘的转动中心的信息的第一传感器。如果方向盘180的转动中心移动，则第一传感器可以检测转动中心已经移动到的位置，并且将关于位置的信息输出到控制器150。

传感器130还可包括获得由驾驶员握住的方向盘180的区域的信息的第二传感器。第二传感器被实现为压力传感器，以检测握住轮辋的顶部区域181或底部区域182的驾驶员，并将关于驾驶员握住的区域的信息输出到控制器150。

参照图22，在S620中，电动转向设备可以确定方向盘的转动中心是否位于中心上方。

通常，方向盘180可以安装成绕中心转动。在实施例中，方向盘180可以被配置成使得其转动中心可以绕方向盘的中心沿上下方向移动。可以通过驾驶员的特定操纵或在电子控制单元的控制下执行方向盘180的转动中心的移动。

如果方向盘180的转动中心已经围绕方向盘180的中心向上移动，如S620中的“是”所指示的，则在S630中，控制器150可以确定驾驶员是否已经握住轮辋的底部区域。

当驾驶员已经握住轮辋的底部区域182时，如S630中的“是”所指示的，以半径大于轮辋的半径r的圆的曲率执行转向，转向力较轻。在这种情况下，在S640中，控制器150可以确定主车辆的速度是否等于或大于预定参考速度。

如果主车辆以等于或大于预定参考速度的速度行驶，如S640中的“是”所指示的，则在S650中，控制器150可以控制电机110以减小由此提供的辅助转向动力的量。例如，在第一电机111被驱动的正常模式中，控制器150可以按根据各自的车速确定的比率减小由第一电机111提供的辅助扭矩的量。

在第一电机111和第二电机113都被驱动的紧急模式下，控制器150可以减小由第二电机113提供的辅助扭矩的量。可选地，控制器150可以减小由第一电机111和第二电机113提供的辅助扭矩的总量。

如果主车辆以低于预定参考速度的速度行驶，如S640中的“否”所指示的，则在S660中，控制器150可以控制电机110，使得保持由电机110提供的辅助转向动力。

再次参照步骤S630，如果驾驶员握住轮辋的顶部区域，如S630中的“否”所指示的，则方向盘围绕转动中心以半径小于轮辋的半径r的圆的曲率转动，因此，转向力是迟钝的。因此，在辅助转向动力通常减小的情况下，如车辆高速行驶时，控制器150可以控制电机110，以保持由电机110提供的辅助转向动力。

再次参照步骤S620，如果方向盘180的转动中心围绕方向盘180的中心向下移动，如S620中的“否”所指示的，则在S670中，控制器150可以确定驾驶员是否已经握住轮辋的顶部区域。

如果驾驶员握住轮辋的顶部区域，如S670中的“是”所指示的，则方向盘围绕转动中心以半径大于轮辋半径r的圆的曲率转动，因此转向力较轻。在这种情况下，在S680中，控制器150可以确定主车辆的速度是否等于或大于预定参考速度。

如果主车辆以等于或大于预定参考速度的速度行驶，如S680中的“是”所指示的，则在S650中，控制器150可以控制电机110以减少由此提供的辅助转向动力的量。例如，在第一电机111被驱动的正常模式中，控制器150可以按根据各自的车速确定的比率减小由第一电机111提供的辅助扭矩的量。

在第一电机111和第二电机113都被驱动的紧急模式中，控制器150可以减小由第二电机113提供的辅助扭矩的量。可选地，控制器150可以减小由第一电机111和第二电机113提供的辅助扭矩的总量。

如果主车辆以低于预定参考速度的速度行驶，如S680中的“否”所指示的，则在S660中，控制器150可以控制电机110，以保持由电机110提供的辅助转向动力。

再次参照步骤S670，如果驾驶员握住轮辋的底部区域，如S670中的“否”所指示的，则方向盘围绕转动中心以半径小于轮辋的半径r的圆的曲率转动，因此，转向力是迟钝的。因此，在辅助转向动力通常减小的情况下，如主车辆高速行驶时，在S680中，控制器150可以控制电机110，以保持由电机110提供的辅助转向动力。

如上所述，根据方向盘的转动中心和由驾驶员握住的区域，通过控制设置在电动转向设备中的双电机，可以控制根据方向盘的安装位置提供的辅助转向动力的量。

如上所述，本公开可以记录在其中记录有程序的计算机可读介质中的计算机可读代码的形式实现。计算机可读介质可以是存储可由计算机读取的数据的任何类型的记录装置。计算机可读介质的示例可以包括但不限于：硬盘驱动器(HDD)、固态盘(SSD)、硅盘驱动器(SDD)、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、光盘只读存储器(CD-ROM)、磁带、软盘和光学数据存储器，并且可以是载波的形式(例如，经由因特网的传输)。

以上描述和附图仅出于说明性目的提供了本公开的技术构思的示例。本公开所属的技术领域的普通技术人员将理解的是，在不脱离本公开的基本特征的情况下，可以诸如组合、分离、替换和改变配置的形式进行各种修改和改变。因此，本公开中公开的实施例旨在说明本公开的技术构思的范围，并且本公开的范围不受实施例的限制。本公开的范围应基于所附权利要求以包括在等同于权利要求的范围内的所有技术构思属于本公开的方式来解释。

Claims (20)

1.一种电动转向设备，包括：

电机，包括第一电机和第二电机，所述第一电机提供移动齿条的动力，所述第二电机提供与所述第一电机同步地移动所述齿条的动力；

传感器，包括扭矩角度传感器和角度传感器，所述扭矩角度传感器响应于对方向盘的操纵来检测扭矩值和转向角度，所述角度传感器检测扇形轴的转动角度；以及

控制器，响应于对所述方向盘的操纵来控制所述电机，其中所述控制器通过比较所述转向角度和所述转动角度来计算所述电机的补偿转动量，并根据所述补偿转动量控制所述电机的转动量，

其中所述控制器：

在所计算的补偿转动量小于预定值时，仅驱动所述第一电机来根据所计算的补偿转动量移动所述齿条；以及

在所计算的补偿转动量等于或大于所述预定值时，驱动所述第一电机和所述第二电机来根据所计算的补偿转动量移动所述齿条。

2.根据权利要求1所述的电动转向设备，其中所述电机被驱动以通过第一减速器将动力传递给第二减速器的滚珠螺杆，使得所述动力传递到所述齿条，其中所述第一减速器具有由蜗杆齿轮和蜗轮的啮合提供的动力传递结构，所述第二减速器具有包括滚珠螺杆和滚珠螺母的动力传递结构。

3.根据权利要求2所述的电动转向设备，其中所述扭矩角度传感器在所述方向盘和所述第一减速器之间的位置处连接到转向轴，以检测由于所述转向轴的扭转和转动所产生的所述扭矩值和所述转向角度。

4.根据权利要求2所述的电动转向设备，其中所述角度传感器设置在所述扇形轴上以检测所述扇形轴的转动角度，所述扇形轴随着所述第二减速器的所述滚珠螺母的滑动而转动。

5. 根据权利要求4所述的电动转向设备，其中所述角度传感器包括：

一个或多个磁体，设置在扇形齿轮的表面部分上，所述扇形齿轮设置在所述扇形轴的外周表面上以与所述滚珠螺母啮合；以及

磁传感器，响应于所述扇形齿轮随所述滚珠螺母的滑动而转动，检测由所述磁体产生的磁力。

6.根据权利要求5所述的电动转向设备，其中所述磁传感器设置在壳体中以面对所述磁体，所述壳体包围所述扇形轴和所述扇形齿轮。

7.根据权利要求1所述的电动转向设备，其中所述控制器根据检测到的转向角度计算车辆车轮的第一转动量并且根据检测到的转动角度计算所述车辆车轮的第二转动量，通过比较所述第一转动量和所述第二转动量来计算所述补偿转动量，并且基于所述补偿转动量将补偿电流施加到所述电机。

8.根据权利要求7所述的电动转向设备，其中所述控制器通过比例积分控制对所述电机执行位置控制。

9.一种车辆的电动转向设备的控制方法，所述方法包括：

响应于对方向盘的操纵来控制电机，所述电机包括第一电机和第二电机，所述第一电机提供移动齿条的动力，所述第二电机提供与所述第一电机同步地移动所述齿条的动力；

响应于对所述方向盘的操纵来检测扭矩值和转向角度；

检测扇形轴的转动角度；

通过比较所述转向角度和所述转动角度来计算所述电机的补偿转动量；并且

根据所述补偿转动量控制所述电机的转动量，

其中所述电动转向设备包括控制器，所述控制器：

在所计算的补偿转动量小于预定值时，仅驱动所述第一电机来根据所计算的补偿转动量移动所述齿条；以及

在所计算的补偿转动量等于或大于所述预定值时，驱动所述第一电机和所述第二电机来根据所计算的补偿转动量移动所述齿条。

10.根据权利要求9所述的控制方法，其中所述扭矩值和所述转向角度的检测包括响应于转向轴的扭转和转动来检测所述扭矩值和所述转向角度。

11.根据权利要求10所述的控制方法，其中检测所述扇形轴的所述转动角度包括通过检测由设置在所述扇形轴上的一个或多个磁体产生的磁力来检测所述扇形轴的所述转动角度。

12.一种电动转向设备，包括：

电机，包括第一电机和第二电机，所述第一电机提供移动齿条的动力，所述第二电机提供与所述第一电机同步地移动所述齿条的动力；

传感器，包括车速传感器、转向角度传感器和前传感器，所述车速传感器获得主车辆的车速，所述转向角度传感器获得由于对方向盘的操纵而产生的转向角速度，所述前传感器获得到前方车辆的距离；以及

控制器，控制所述第一电机的操作和所述第二电机的操作，使得所述主车辆的车轮随着对所述方向盘的操纵而转向，其中所述控制器根据从所述车速、所述转向角速度、所述到前方车辆的距离或其组合中选择的至少一个在正常模式下仅驱动所述第一电机，在紧急模式下驱动所述第一电机和所述第二电机。

13.根据权利要求12所述的电动转向设备，其中所述电机被驱动以通过第一减速器将动力传递给第二减速器的滚珠螺杆，使得所述动力传递到所述齿条，其中所述第一减速器具有由蜗杆齿轮和蜗轮的啮合提供的动力传递结构，所述第二减速器具有包括滚珠螺杆和滚珠螺母的动力传递结构。

14.根据权利要求13所述的电动转向设备，其中所述传感器进一步包括角度传感器，所述角度传感器设置在扇形轴上以检测所述扇形轴的转动角度，所述扇形轴随着所述滚珠螺母的滑动而转动。

15.根据权利要求14所述的电动转向设备，其中所述控制器根据所述方向盘的转向角度和所述扇形轴的转动角度计算在所述紧急模式中所需的额外的辅助转向动力，并且驱动所述第二电机以提供所述额外的辅助转向动力。

16.根据权利要求12所述的电动转向设备，其中如果所述车速等于或大于预定参考值、所述转向角速度等于或大于预定参考值以及所述到前方车辆的距离等于或小于预定参考值，则所述控制器以所述紧急模式进行操作。

17.根据权利要求12所述的电动转向设备，其中所述控制器控制所述第一电机、所述第二电机或其组合中的至少一个的驱动，以随着所述车速的增加、所述转向角速度的增加和所述到前方车辆的距离减小而增加辅助转向动力。

18. 根据权利要求12所述的电动转向设备，其中所述方向盘的转动中心能够绕所述方向盘的中心上下移动。

19.根据权利要求18所述的电动转向设备，其中所述传感器包括第一传感器和第二传感器，所述第一传感器获得所述方向盘的转动中心的位置，所述第二传感器定位由驾驶员握住的所述方向盘的区域，并且

所述控制器根据所述车速、所述转动中心的位置和所述驾驶员握住的所述方向盘的区域来控制所述第一电机和所述第二电机的驱动。

20.根据权利要求12所述的电动转向设备，其中所述传感器进一步包括角度传感器，所述角度传感器获得扇形轴的转动角度，并且

所述控制器根据所述方向盘的转向角度和扇形轴的转动角度计算所述电机的补偿转动量，并且根据所述补偿转动量控制所述电机的转动量。