CN111152832A - 一种车用线控转向系统与控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车用线控转向系统，其包括：方向盘、第一转向轴、力矩传感器、第一电机、第一差速器、第一角传感器、第一控制器，第一离合器、第二转向轴、万向节、第二电机、第二差速器、第二角传感器、齿轮齿条机构、车轴与第二控制器。该套转向系统既可以应用在传统的车辆转向上，也可以应用在自动驾驶技术的转向系统上，一方面实现传统转向与自动驾驶转向的自动切换，同时还可以实现自动驾驶转向系统的功能备份。

Description

一种车用线控转向系统与控制方法

技术领域

本发明涉及车用线控转向系统，具体涉及一种具备安全冗余与自动驾驶能力的线控转向系统。

背景技术

目前应用于自动驾驶车辆上的线控转向系统多数为在传统电动助力转向的基础上进一步改造的，这样的线控转向系统在执行能力上较为简单，同时不具备冗余备份的能力。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种车用线控转向系统，从而实现在自动驾驶与驾驶员驾驶的随意切换，同时还具备安全冗余备份的能力，具体包括：

方向盘、第一转向轴、力矩传感器、第一电机、第一差速器、第一角传感器、第一控制器，

第一离合器、第二转向轴、万向节、第二电机、第二差速器、第二角传感器、齿轮齿条机构、车轴与第二控制器，

其中，

方向盘与第一转向轴连接，力矩传感器、第一角传感器、第一差速器均设置在第一转向轴上，第一差速器与第一电机连接，

万向节作为万向连接装置将第一转向轴与第二转向轴连接，

第二差速器、第二角传感器与齿轮齿条机构设置在第二转向轴上，第二差速器与第二电机连接，齿轮齿条机构连接车轴，控制车轮转向

第一控制器与力矩传感器、第一电机、第一角传感器、第一离合器电信号连接，

第二控制器与第一离合器、第二电机、第二角传感器电信号连接，

第一控制器与第二控制器电信号连接。

更加优选的，所述的车用线控转向系统还包括第二离合器，第二离合器设置于第一电机与第一差速器之间。

更加优选的，所述的车用线控转向系统还包括第三离合器，第三离合器设置于第二电机与第二差速器之间。

一种线控转向备份控制方法，包括以下步骤：

a.上电启动；

b.系统运行：系统进行正常运行，第一控制器与第二控制器互相通讯以保证系统的整体运行；

c.故障检测：如果没有故障，则系统继续保持运行，如果出现故障则进一步判断故障出处，

第一控制区故障：进一步判断第一控制器、第一电机、第一角传感器与力矩传感器故障出处，

第二控制区故障：进一步判断第一控制器、第一电机与第一角传感器故障出处，

第一控制区与第二控制区均故障；

d.故障应对：

第一控制区故障：第一离合器断开、第一控制器失效，系统全权由第二控制器进行控制接管，

第二控制区故障：第三离合器断开、第二控制器失效，系统全权由第一控制器进行控制接管，

第一控制区与第二控制区均故障，系统直接进行制动。

e.上报故障信息：将故障信息上报至整车控制系统。

附图说明

图1系统结构示意图

图2系统运行流程图

具体实施方式

下面结合附图对本发明一种车辆前方感知系统的试验系统进行详细说明。

图1是系统结构示意图，其中包括：

方向盘100、第一转向轴210、力矩传感器300、第一电机410、第一差速器420、第一角传感器430、第一控制器440、第二离合器450，

第一离合器600、第二转向轴230、万向节220、第二电机510、第二差速器520、第二角传感器530、第二控制器540、第三离合器550与齿轮齿条机构700、车轴800，

其中，

方向盘100与第一转向轴210连接，力矩传感器300、第一角传感器430、第一差速器420均设置在第一转向轴210上，第一差速器420与第一电机410连接，万向节220作为万向连接装置将第一转向轴210与第二转向轴230连接起来，第二差速器520、第二角传感器530与齿轮齿条机构700设置在第二转向轴230上，第二差速器520与第二电机510连接，齿轮齿条机构700连接车轴，控制车轮转向。

第一控制器440与力矩传感器300、第一电机410、第一角传感器430、第一离合器600电信号连接，

在驾驶员驾驶模式下，第三离合器550完全断开，第二电机510、第二角传感器530完全不工作，系统由第一控制区硬件进行控制。

正常工作时，驾驶员转动方向盘100，方向盘100将转动力传递给力矩传感器300，力矩传感器300获得力矩传感信息后，将力矩传感器信息传递给第一控制器440，第一控制器440接收到力矩信息后，控制第一电机410进行驱动，同时将第二离合器450闭合，将转向力通过第一差速器420传递给第一转向轴210，第一角传感器430将检测到的转向信息传递给第一控制器440，从而使系统实现闭环控制。

当第一电机410、第二离合器450、第一角传感器430或第一控制器440出现问题时，第二控制器540获得第一控制区故障信号，转向控制由第二控制区接管，具体操作如下：力矩传感器300检测驾驶员操作转向信号，并传输至第二控制540，第二控制器540控制第三离合器550闭合，第二电机510带动第二差速器520完成第二转轴230的旋转，完成系统转向。

当力矩传感器300出现问题时，第一控制器400收到力矩传感器300的故障信号，控制第二离合器450、第三离合器550断开，方向盘100、第一转向轴210、第一离合器430、万向节220、齿轮齿条机构700、车轴800一起构成机械连接，由驾驶员控制纯机械转向，并将故障信息上传至整车系统，整车系统接到力矩传感器300的故障信息后，将车辆系统自动切换成自动驾驶模式，并通过自动驾驶模式使车辆就近停车，或者由驾驶员主动刹车。

在自动驾驶模式情况下，具体工作流程入图2，

正常工作时，转向系统受整车控制系统的控制进行正常运行，但系统一旦发生故障，转向系统会进行自检测，并确认故障位置。

如果第一控制区故障，包括第一角传感器430、第一电机410、第一控制器440故障，系统则将第一离合器600、第二离合器450断开，第一控制器440失效，第二控制器540完全接管控制，并上传故障信息至整车控制系统。

如果第二控制区故障，包括第二电机510、第二角传感器530、第二控制器540、故障，系统则将第三离合器550断开，第二控制器540失效，第一控制器440完全接管控制，并上传故障信息至整车控制系统。

如果第一控制区与第二控制区均发生公章，则系统直接将故障信息上传至整车系统，整车系统并控制车辆制动系统进行抱死制动。

Claims (5)

1.一种车用线控转向系统，其特征在于，包括：

方向盘、第一转向轴、力矩传感器、第一电机、第一差速器、第一角传感器、第一控制器，

第一离合器、第二转向轴、万向节、第二电机、第二差速器、第二角传感器、齿轮齿条机构、车轴与第二控制器，

其中，

方向盘与第一转向轴连接，力矩传感器、第一角传感器、第一差速器均设置在第一转向轴上，第一差速器与第一电机连接，

万向节作为万向连接装置将第一转向轴与第二转向轴连接，

第二差速器、第二角传感器与齿轮齿条机构设置在第二转向轴上，第二差速器与第二电机连接，齿轮齿条机构连接车轴，控制车轮转向，

第一控制器与力矩传感器、第一电机、第一角传感器、第一离合器电信号连接，

第二控制器与第一离合器、第二电机、第二角传感器电信号连接，

第一控制器与第二控制器电信号连接。

2.根据权利要求1所述的一种车用线控转向系统，其特征是，还包括第二离合器，第二离合器设置于第一电机与第一差速器之间。

3.根据权利要求1所述的一种车用线控转向系统，其特征是，还包括第三离合器，第三离合器设置于第二电机与第二差速器之间。

4.根据权利要求2所述的一种车用线控转向系统，其特征是，还包括第三离合器，第三离合器设置于第二电机与第二差速器之间。

5.一种线控转向备份控制方法，其特征是，包括以下步骤：

a.上电启动；

b.系统运行：系统进行正常运行，第一控制器与第二控制器互相通讯以保证系统的整体运行；

c.故障检测：如果没有故障，则系统继续保持运行，如果出现故障则进一步判断故障出处，

第一控制区故障：进一步判断第一控制器、第一电机、第一角传感器与力矩传感器故障出处，

第二控制区故障：进一步判断第一控制器、第一电机与第一角传感器故障出处，

第一控制区与第二控制区均故障；

d.故障应对：

第一控制区故障：第一离合器断开、第一控制器失效，系统全权由第二控制器进行控制接管，

第二控制区故障：第三离合器断开、第二控制器失效，系统全权由第一控制器进行控制接管，

第一控制区与第二控制区均故障，系统直接进行制动。

e.上报故障信息：将故障信息上报至整车控制系统。

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