CN111284333B - 一种自动驾驶车辆和高效双电机驱动转向耦合系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动驾驶车辆和高效双电机驱动转向耦合系统及其控制方法，该系统包括电子控制系统、动力单元和驱动转向耦合单元，其中电子控制系统控制动力单元和驱动转向耦合单元，实现双电机高效驱动和驱动力分配、线控转向的力矩分配以及方向切换；动力单元包含的双电机通过驱动转向耦合单元的机械结构实现：既能提供车辆行驶的驱动力又可提供车辆转向所需的动力，即车辆在行进转向时驱动机构和转向机构共用一套动力源。本发明将驱动转向耦合，提高了车辆的集成控制能力，有利于车辆底盘的一体化设计，此外，本发明可与现有的转向系统结合，实现相互冗余，提高整车的驾驶安全性。

Description

一种自动驾驶车辆和高效双电机驱动转向耦合系统及其控制 方法

技术领域

本发明涉及整车集成领域，尤其涉及一种自动驾驶车辆和高效双电机驱动转向耦合系统及其控制方法。

背景技术

随着我国社会经济的不断发展进步，汽车产业日益兴起，为现代生活带来了较大的方便。在汽车产业的发展进步中，汽车底盘集成控制是汽车产业中极为重要的组成部分，所以，汽车底盘集成控制的发展趋势，将对汽车行业的发展有着直接的影响。伴随着汽车产业的不断发展更新，汽车底盘集成控制的新技术已经引起了汽车产业的高度重视。

与传统汽车相比，易于实现集成化成为新能源汽车的一大优势。目前，新能源汽车电机、控制器、减速器等关键零部件正在向高度集成化方向发展。它可以实现用更小的体积去实现更强大的动力总成。另外，由于智能化和网联化的发展，集成化的趋势更是从汽车的硬件扩展到软件。从国内外市场看，无论是整车企业，还是零部件供应商，都不约而同走上了集成化发展之路。新能源汽车集成化能带来高效化、轻便化和低成本化等优势。零部件的集成化设计，一方面可以简化整车厂的装配，提高产品合格率；另一方面可以大规模削减供应商数量，达到规范和精简产业链等目的。

此外，汽车转向性能是汽车的主要性能之一。线控转向系统是继EPS后发展起来的新一代转向系统，具有比EPS操纵稳定性更好的特点，而且它在转向盘和转向轮之间不再采用机械连接，同时提高了汽车的安全性。线控转向系统由于取消了转向盘和转向轮之间的机械连接装置，彻底摆脱了传统转向系统所固有的弊端，便于和其他系统集成、统一协调控制。

目前新能源车辆驱动系统集成比较简单，但是尺寸、重量以及功率密度都不理想，而高性能电动车如果只有单级减速(无变速箱)，则车辆对电机的扭矩和转速能力要求太高，也会造成电机成本过高。如果采用两档变速或多档变速箱，就可以大大降低车辆对电机的要求，但电机的工作高效区间利用不充分。为此，双电机动力系统被采用，通过两个电机的组合控制，可以实现动力性和经济性的优化组合。同时，在目前的双电机动力系统中，电机仅作为驱动力的动力源，而线控转向技术便于和其他系统集成、统一协调控制。

发明内容

本发明的目的是提供一种高效双电机驱动转向耦合系统及其控制方法，实现双电机耦合驱动车辆行驶，扩大驱动机构的高效区域；驱动机构与转向机构耦合，有利于实现自动驾驶的集成控制并且集成设计使汽车更加高效化、轻便化和低成本化；本发明也可与现有转向系统结合，实现相互冗余。

本发明是采用如下技术手段实现上述技术目的的：

一种高效双电机驱动转向耦合系统，包括电子控制系统、动力单元和驱动转向耦合单元；所述电子控制单元包括VCU，VCU用于双电机高效驱动和驱动力分配、线控转向的力矩分配和线控转向的方向切换；所述动力单元包括第一电机，第一电机通过驱动转向耦合单元提供车辆的驱动力和转向动力；所述驱动转向耦合单元由驱动机构与转向机构组成，所述转向机构包括一级转向齿轮、行星耦合结构、二级转向齿轮和转向梯形，所述一级转向齿轮、二级转向齿轮均与行星耦合结构啮合，所述二级转向齿轮还与转向梯形的齿轮齿条啮合。

上述技术方案中，所述行星耦合结构包括第二太阳轮、第二行星架、第二齿圈、第二制动器和第三制动器，所述一级转向齿轮与第二太阳轮啮合，第二太阳轮与第二行星架啮合，第二行星架与第二齿圈啮合，所述第二制动器连接在第二行星架上，所述第三制动器连接第二太阳轮上。

上述技术方案中，所述驱动机构包括第一太阳轮，第一太阳轮连接一级转向齿轮，且第一太阳轮与第一电机相连。

一种自动驾驶车辆，包括上述高效双电机驱动转向耦合系统。

一种高效双电机驱动转向耦合系统的控制方法，VCU根据接收的转向信号以及车速信号，控制双电机驱动转向耦合系统的工作模式为驱动模式或行进间转向模式或原地转向模式。

进一步，所述驱动模式具体为：车辆保持直行，第一制动器、第二制动器与第三制动器均释放，VCU根据车辆需求转矩以及驱动机构效率最优的控制目标，控制两电机达到各自的目标转矩，从而驱动车辆行驶。

更进一步，所述行进间转向模式在驱动模式的基础上，VCU根据转向信号以及车轮转角，实现车辆转向。

更进一步，所述行进间转向模式具体为：实时车速v>0，第一制动器释放；若转向信号为向右，第一电机的转矩T_M1＝T_{m1_obj}+T_{M1_steering}，T_{m1_obj}为第一电机的目标转矩，T_{M1_steering}为第一电机的补偿转向转矩，且T_{M1_steering}＝T_{obj_steering}/(i₁·i₂·k₂)，第二制动器结合，而第三制动器释放，实现车辆向右转向；若转向信号为向左，第一电机的转矩T_M1＝T_{m1_obj}+T′_{M1_steering}，T′_{M1_steering}＝T_{obj_steering}/(i₁·i₂)，第三制动器结合，而第二制动器释放，实现车辆向左转向；当车轮转角达到目标转角时，第一制动器结合，第一电机输出转矩为T_M1＝0，第二电机输出转矩为T_M2＝(i₀·k₁·T_req)/(1+k₁)；其中：k₂为第二行星结构特征参数，k₁为第一行星结构特征参数，i₁为一级转向齿轮与第二太阳轮之间的传动比，i₂为二级转向齿轮与第二齿圈、齿轮齿条之间的传动比，T_req为车辆需求转矩，i₀为差速器的传动比。

更进一步，所述原地转向模式具体为：实时车速v＝0，第一制动器释放，第二电机空转；若转向信号为向右，第一电机的转矩T_M1＝T_{M1_steering}，第二制动器结合，而第三制动器释放，实现车辆向右转向；若转向信号为向左，第一电机的转矩T_M1＝T′_{M1_steering}，第三制动器结合，而第二制动器释放，实现车辆向左转向；当车轮转角达到目标转角时，第一制动器结合，第一电机输出转矩为T_M1＝0。

更进一步，所述双电机驱动转向耦合系统与转向系统结合，当转向系统无故障时，转向机构与转向系统分别提供车辆转向需求目标转矩的一半；当转向系统故障时，转向机构提供车辆转向所需的目标转矩。

本发明的有益效果为：

(1)本发明的转向机构包括一级转向齿轮、行星耦合结构、二级转向齿轮和转向梯形，转向机构与驱动机构耦合，可以提高车辆的集成控制能力，有利于车辆底盘的一体化设计，降低车辆制造过程的成本。

(2)本发明的驱动机构包括第一太阳轮、第一行星架、第一齿圈啮合形成的行星结构，实现动力耦合，实现两电机工作在高效区间，提高驱动机构的效率，同时双电机的转速转矩可调可控，有利于转向机构和驱动机构进行耦合。

(3)本发明的双电机驱动转向耦合系统可与现有的转向系统结合，实现相互冗余，提高整车的驾驶安全性。

(4)本发明的双电机驱动转向耦合系统的工作模式包括驱动模式、行进间转向模式和原地转向模式，行进间转向模式采用驱动机构的动力源，从而实现转向，取消车载的动力源数量，提高自动驾驶车辆的集成控制能力和车辆的稳定性。

附图说明

图1为本发明一种面向自动驾驶的高效双电机驱动转向耦合系统示意图；

图2为本发明转向机构空转示意图；

图3为本发明转向机构反向转动示意图；

图4为本发明转向机构同向转动示意图；

图5为本发明控制方法中驱动模式能量流动示意图；

图6为本发明控制方法中行进间转向模式右转能量流动示意图；

图7为本发明控制方法中行进间转向模式左转能量流动示意图；

图8为本发明控制方法中行进间转向模式达到目标转角后能量流动示意图；

图9为本发明控制方法中原地转向模式右转能量流动示意图；

图10为本发明控制方法中原地转向模式左转能量流动示意图；

图11为本发明的一种冗余方案的实施例示意图；

图中，1、VCU(整车控制器)；2、BMS(电池管理系统)；3、第一电机控制器；4、第二电机控制器；5、车轮转角传感器；6、TCU(变速箱控制器)；7、电池；8、第一电机；9、第二电机；10、第一太阳轮；11、第一行星架；12、第一齿圈；13、第一制动器(B₁)；14、差速器；15、半轴；16、车轮；17、一级转向齿轮；18、第二太阳轮；19、第二行星架；20、第二齿圈；21、第二制动器(B₂)；22、第三制动器(B₃)；23、二级转向齿轮；24、齿轮齿条；25、转向拉杆。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于此。

实施例1

如图1所示，为一种面向自动驾驶的高效双电机驱动转向耦合系统，包括电子控制单元、动力单元和驱动转向耦合单元。

所述电子控制单元包括VCU1、BMS2、第一电机控制器3、第二电机控制器4、车轮转角传感器5和TCU6，VCU1与BMS2、第一电机控制器3、第二电机控制器4、车轮转角传感器5和TCU 6均为电气连接。

所述VCU1为该双电机驱动转向耦合系统的整车控制器，用于控制BMS2并接收其反馈信息，也用于控制第一电机控制器3与第二电机控制器4并接收反馈信息；此外，VCU1接收自动驾驶系统发送的转向信号(包括转角大小及方向)以及车速信号，作为判断控制驱动转向耦合单元如何动作以及转向力矩大小的依据，进而控制TCU6工作；同时VCU1接收车轮转角传感器5的信号作为控制驱动转向耦合单元完成转向的闭环反馈信号；实现双电机高效驱动、驱动力分配、线控转向的力矩分配以及线控转向方向的切换。

所述BMS2为电池7的管理系统，用于控制管理电池7充放电过程和检测电池7剩余电量(SOC值)，并将电池7的SOC值反馈给VCU1。

所述第一电机控制器3为第一电机8提供电能，并根据VCU1的控制指令控制第一电机8输出相应转速转矩，同时将电机当前状态反馈给VCU1。

所述第二电机控制器4为第二电机9提供电能，并根据VCU1的控制指令控制第二电机9输出相应转速转矩，同时将电机当前状态反馈给VCU1。

所述车轮转角传感器5安装在转向拉杆25与车轮16的连接处，用于检测车轮16的转角，并将信息反馈给VCU1形成闭环反馈。

所述TCU 6用于控制驱动转向耦合单元中部件的结合与释放，实现驱动与线控转向功能的集成，并将信息反馈给VCU1。

所述动力单元由电池7、第一电机8、第二电机9构成，用于为整车提供动力驱动车辆行驶，同时为转向机构提供动力。

所述电池7为整车储能元件，由BMS2控制，用于向第一电机控制器3与第二电机控制器4提供电能，第一电机控制器3与第二电机控制器4再将电能提供给第一电机8与第二电机9，同时电池7存储电机发电产生的电能。

所述第一电机8、第二电机9均与驱动转向耦合单元相连，分别由第一电机控制器3与第二电机控制器4的控制，驱动车辆行驶以及制动能量回收。第一电机8为负责调节第二电机9工作在高效区以及用于克服转向阻力矩的调节补偿电机，其功率要求较小；第二电机9为主要提供车辆驱动力的大功率驱动电机，为提高第二电机9在不同车速下的工作效率，驱动转向耦合单元将第一电机8与第二电机9耦合；进而在第一电机8的调节下使第二电机9工作在高效区，提高系统的工作效率。上述方案的实现为现有技术。因此，双电机驱动转向耦合系统可以实现较高的工作效率，同时转向力矩可调可控。

所述驱动转向耦合单元由驱动机构与转向机构组成，所述驱动机构包括第一太阳轮10、第一行星架11、第一齿圈12、第一制动器13、差速器14、半轴15、车轮16，用于传递驱动力，驱动车辆行驶。

所述第一太阳轮10与第一电机8相连，同时与第一行星架11啮合，将第一电机8的动力传递进入驱动机构；所述第一齿圈12与第一行星架11啮合，同时与第二电机9相连，将第二电机9的动力传递进入驱动机构；所述第一行星架11分别与第一太阳轮10和第一齿圈12啮合，三者相互啮合共同组成第一行星结构实现动力的转速耦合，其中第一行星结构特征参数为k₁，可以提高系统的工作效率；同时第一行星架11与差速器14啮合，传递驱动力；所述第一制动器13连接在第一太阳轮10上，结合后锁止第一太阳轮10，第一行星结构定传动比传动，第二电机9单独驱动车辆运行；此外，在转向达到目标转角时，第一制动器13锁止太阳轮10，进而维持目标转角直至转向信号改变；所述差速器14与第一行星架11啮合，同时与半轴15连接，差速器14的传动比为i₀，半轴15与车轮16连接，将驱动机构的驱动力逐步传递至车轮16，驱动车辆前进。

所述转向机构包括一级转向齿轮17、第二太阳轮18、第二行星架19、第二齿圈20、第二制动器21、第三制动器22、二级转向齿轮23、齿轮齿条24和转向拉杆25，用于控制、传递转向力矩，使车辆进行精准的线控转向。

所述一级转向齿轮17与第二太阳轮18啮合，同时一级转向齿轮17连接在第一太阳轮10上，将第一电机8的动力传递进入转向机构，传动比为i₁；所述第二太阳轮18与第二行星架19啮合，同时第二行星架19与第二齿圈20啮合，三者相互啮合共同组成第二行星结构，减速增扭，进而传递转向力矩；所述第二制动器21连接在第二行星架19上，结合后锁止第二行星架19；所述第三制动器22连接第二太阳轮18上，结合后连接第二太阳轮18与第二行星架19；通过第二制动器21与第三制动器22的结合或释放，控制转向机构是否工作以及转向方向：

如图2所示，当第二制动器21与第三制动器22都释放时，第二太阳轮18、第二行星架19与第二齿圈20啮合共同组成的第二行星结构未被限制自由度，空转，不传递转向力矩；图中R表示第二齿圈20、S表示第二太阳轮18、C表示第二行星架19；

如图3所示，当第二制动器21结合，而第三制动器22释放时，第二行星架19锁止，第二太阳轮18与第二齿圈20转向相反，传动比为k₂，其中k₂为第二行星结构特征参数；图中ω_R表示第二齿圈20的转速，ω_S表示第二太阳轮18的转速；

如图4所示，当第二制动器21释放，而第三制动器22结合时，第二太阳轮18与第二行星架19连接并锁止，第二太阳轮18与第二齿圈20转向相同，传动比为1。

所述二级转向齿轮23与第二齿圈20啮合，同时与齿轮齿条24的锥齿轮啮合，将转向力矩进一步传递到齿轮齿条24与转向拉杆25连接组成的转向梯形中；二级转向齿轮23同时与第二齿圈20、齿轮齿条24的锥齿轮啮合，这部分总传动比为i₂。

如图5-7所示，一种高效双电机驱动转向耦合系统的控制方法，具体控制过程如下：

VCU1根据接收自动驾驶系统发送的转向信号以及车速信号，控制高效双电机驱动转向耦合系统的工作模式：

模式(1)，驱动模式

所述驱动模式为双电机高效地驱动车辆行驶，自动驾驶系统无转向信号；

步骤(1-1)：VCU 1未接受到自动驾驶系统发送的转向信号，判断车辆保持直行，VCU 1通过控制TCU 6进而控制第一制动器13、第二制动器21与第三制动器22均释放，进而第二太阳轮18、第二行星架19与第二齿圈20啮合共同组成的第二行星结构未被限制自由度，空转，不传递转向力矩，车辆不会转向；进入步骤(1-2)；

步骤(1-2)：VCU1根据实时车速v计算车辆需求转矩T_req(为现有技术)，以及驱动机构效率最优的控制目标，进行动力分配，具体为：VCU1根据实时车速v、第一电机8与第二电机9的MAP图以及第一行星结构特征参数k₁，得到在当前车速v下效率最优的第一电机8和第二电机9目标转矩T_{m1_obj}、T_{m2_obj}，其中T_{m2_obj}＝k₁·T_{m1_obj}，且T_{m1_obj}+T_{m2_obj}＝i₀·T_req；VCU 1将目标转矩分别发给第一电机控制器3与第二电机控制器4，进而第一电机控制器3与第二电机控制器4控制第一电机8与第二电机9达到各自目标转矩；第一电机8与第二电机9通过第一行星架11、第一太阳轮10和第一齿圈12啮合组成的第一行星结构将动力耦合，使得第一行星架11输出转矩T_C满足等式T_C＝T_{m1_obj}+T_{m2_obj}＝i₀·T_req，从而驱动车辆行驶，返回步骤(1-1)；如图5所示。

模式(2)，行进间转向模式

所述行进间转向模式在模式(1)双电机高效地驱动车辆行驶基础上，自动驾驶系统发出转向信号，VCU1根据转向信号以及车轮转角传感器5检测的车轮转角控制双电机驱动转向耦合系统在驱动车辆的同时实现车辆转向；

步骤(2-1)：VCU 1接受到自动驾驶系统发送的转向信号，判断实时车速v>0，为行进间转向模式；VCU1通过控制TCU6进而控制第一制动器13释放，进一步VCU1判断自动驾驶系统发送的转向信号的方向，若转向信号为向右，则进入步骤(2-2)，若转向信号为向左，则进入步骤(2-3)；

步骤(2-2)：VCU 1根据实时车速v以及自动驾驶系统发送的车轮目标转角θ_obj，计算车辆转向需求目标转矩T_{obj_steering}(为现有技术，刘照，杨家军，廖道训，等.车速对汽车转向力矩的影响分析[J].中国机械工程，2005，16(8):748-751.)；进一步，根据传动比计算该模式下第一电机8的补偿转向转矩为T_{M1_steering}＝T_{obj_steering}/(i₁·i₂·k₂)，VCU1控制第一电机控制器3进而控制第一电机8达到此模式下转矩T_M1＝T_{m1_obj}+T_{M1_steering}，实现在维持当前驱动车辆所需的转速及驱动转矩的同时提供转向力矩；

同时，VCU1通过控制TCU 6进而控制第二制动器21结合，而第三制动器22释放，实现车辆向右转向，当车轮转角传感器5检测的车轮转角达到目标转角θ_obj，进入步骤(2-4)；如图6所示；

步骤(2-3)：VCU 1根据实时车速v以及自动驾驶系统发送的车轮目标转角θ_obj，计算车辆转向需求目标转矩T_{obj_steering}；进一步，根据传动比计算该模式下出第一电机8的补偿转向转矩为T′_{M1_steering}＝T_{obj_steering}/(i₁·i₂)，VCU1控制第一电机控制器3进而控制第一电机8达到此模式下转矩T_M1＝T_{m1_obj}+T′_{M1_steering}，实现在维持当前驱动车辆所需的转速及驱动转矩的同时提供转向力矩；

同时，VCU1通过控制TCU6进而控制第三制动器22结合，而第二制动器21释放，实现车辆向左转向，当车轮转角传感器5检测的车轮转角达到目标转角θ_obj，进入步骤(2-4)；如图7所示；

步骤(2-4)：车轮转角达到目标转角θ_obj后，VCU1通过控制TCU6进而控制第一制动器13结合，维持目标转角，同时第一电机8输出转矩为T_M1＝0。同时由于第一制动器13结合，为维持车辆行驶，第二电机9输出转矩为T_M2＝(i₀·k₁·T_req)/(1+k₁)，返回步骤(2-1)；如图8所示。

模式(3)，原地转向模式

所述原地转向模式为车速v＝0时，VCU1根据转向信号以及车轮转角传感器5检测的车轮转角控制双电机驱动转向耦合系统实现车辆原地转向；

步骤(3-1)：VCU1接受到自动驾驶系统发送的转向信号，判断实时车速v＝0，为原地转向模式；VCU1通过控制TCU6进而控制第一制动器13释放，同时，第二电机9空转，进而第一行星架11、第一太阳轮10与第一齿圈12啮合共同组成的第一行星结构未被限制自由度，空转，不传递驱动力矩，车辆不前进；进一步VCU1判断自动驾驶系统发送的转向信号的方向，若转向信号为向右，则进入步骤(3-2)，若转向信号为向左，则进入步骤(3-3)；

步骤(3-2)：VCU1根据自动驾驶系统发送的车轮目标转角θ_obj，计算车辆转向需求目标转矩T_{obj_steering}；进一步，根据传动比计算该模式下出第一电机8的补偿转向转矩为T_{M1_steering}＝T_{obj_steering}/(i₁·i₂·k₂)，VCU1控制第一电机控制器3进而控制第一电机8达到此模式下转矩T_M1＝T_{M1_steering}，实现转向；

同时，VCU1通过控制TCU 6进而控制第二制动器21结合，而第三制动器22释放，实现车辆向右转向，当车轮转角传感器5检测的车轮转角达到目标转角θ_obj，进入步骤(3-4)；如图9所示；

步骤(3-3)：VCU 1根据自动驾驶系统发送的车轮目标转角θ_obj，计算车辆转向需求目标转矩T_{obj_steering}；进一步，根据传动比计算该模式下出第一电机8的补偿转向转矩为T′_{M1_steering}＝T_{obj_steering}/(i₁·i₂)，VCU1控制第一电机控制器3进而控制第一电机8达到此模式下转矩T_M1＝T′_{M1_steering}，实现转向；

同时，VCU1通过控制TCU6进而控制第三制动器22结合，而第二制动器21释放，实现车辆向左转向，当车轮转角传感器5检测的车轮转角达到目标转角θ_obj，进入步骤(3-4)；如图10所示；

步骤(3-4)：车轮转角达到目标转角θ_obj后，VCU1通过控制TCU 6进而控制第一制动器13结合，维持目标转角，同时第一电机8输出转矩为T_M1＝0，返回步骤(3-1)。

如图11所示，本发明与现有转向系统结合，实现相互冗余，提高整车的驾驶安全性。具体如下：

图中所示现有转向系统可为机械转向系统，亦可为电机助力转向系统或电机线控转向系统，所述现有转向系统与本发明的齿轮齿条24相接合，共同将转向力矩传递给转向梯形，实现转向。

具体地，冗余过程为本发明中转向机构与现有转向系统通过齿轮齿条24的转矩耦合：

当现有转向系统无故障时，VCU1根据实时车速v以及自动驾驶系统发送的车轮目标转角为θ_obj，计算车辆转向需求目标转矩T_{obj_steering}；本发明的转向机构与现有转向系统分别提供转向需求目标转矩的一半。

当现有转向系统故障时，完全由本发明的转向机构提供车辆转向所需的目标转矩T_{obj_steering}，具体控制方法如上述本发明的一种面向自动驾驶的高效双电机驱动转向耦合系统控制方法。

实施例2

一种自动驾驶车辆，包括实施例1中的双电机驱动转向耦合系统，其组成和功能已经在实施例1中进行了描述，在此不再赘述。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种高效双电机驱动转向耦合系统，其特征在于，包括电子控制单元、动力单元和驱动转向耦合单元；

所述电子控制单元包括VCU（1），VCU（1）用于双电机高效驱动和驱动力分配、线控转向的力矩分配和线控转向的方向切换；

所述动力单元包括第一电机（8），第一电机（8）通过驱动转向耦合单元提供车辆的驱动力和转向动力；

所述驱动转向耦合单元由驱动机构与转向机构组成，所述转向机构包括一级转向齿轮（17）、行星耦合结构、二级转向齿轮（23）和转向梯形，所述一级转向齿轮（17）、二级转向齿轮（23）均与行星耦合结构啮合，所述二级转向齿轮（23）还与转向梯形的齿轮齿条（24）啮合；

所述行星耦合结构包括第二太阳轮（18）、第二行星架（19）、第二齿圈（20）、第二制动器（21）和第三制动器（22），所述一级转向齿轮（17）与第二太阳轮（18）啮合，第二太阳轮（18）与第二行星架（19）啮合，第二行星架（19）与第二齿圈（20）啮合，所述第二制动器（21）连接在第二行星架（19）上，所述第三制动器（22）连接第二太阳轮（18）上；

所述驱动机构包括第一太阳轮（10），第一太阳轮（10）连接一级转向齿轮（17），且第一太阳轮（10）与第一电机（8）相连。

2.一种高效双电机驱动转向耦合系统的控制方法，其特征在于，包括如权利要求1所述的高效双电机驱动转向耦合系统，所述控制方法为：VCU（1）根据接收的转向信号以及车速信号，控制双电机驱动转向耦合系统的工作模式为驱动模式或行进间转向模式或原地转向模式。

3.根据权利要求2所述的高效双电机驱动转向耦合系统的控制方法，其特征在于，所述驱动模式具体为：车辆保持直行，第一制动器（13）、第二制动器（21）与第三制动器（22）均释放，VCU（1）根据车辆需求转矩以及驱动机构效率最优的控制目标，控制两电机达到各自的目标转矩，从而驱动车辆行驶。

4.根据权利要求3所述的高效双电机驱动转向耦合系统的控制方法，其特征在于，所述行进间转向模式在驱动模式的基础上，VCU（1）根据转向信号以及车轮转角，实现车辆转向。

5.根据权利要求4所述的高效双电机驱动转向耦合系统的控制方法，其特征在于，所述行进间转向模式具体为：实时车速v>0，第一制动器（13）释放；若转向信号为向右，第一电机（8）的转矩T_M1 = T_{m1_obj} + T_{M1_steering}，T_{m1_obj}为第一电机（8）的目标转矩，T_{M1_steering}为第一电机（8）的补偿转向转矩，且T_{M1_steering} = T_obj__steering /（i ₁∙i ₂∙k₂），第二制动器（21）结合，而第三制动器（22）释放，实现车辆向右转向；若转向信号为向左，第一电机（8）的转矩T_M1 =T_{m1_obj} + T´_{M1_steering}，T´_{M1_steering} = T_obj__steering /（i ₁∙i ₂），第三制动器（22）结合，而第二制动器（21）释放，实现车辆向左转向；当车轮转角达到目标转角时，第一制动器（13）结合，第一电机（8）输出转矩为T_M1=0，第二电机（9）输出转矩为T_M2 =（i ₀∙k₁∙T_req）/（1+k₁）；其中：k₂为第二行星结构特征参数，k₁为第一行星结构特征参数，i ₁为一级转向齿轮（17）与第二太阳轮（18）之间的传动比，i ₂为二级转向齿轮（23）与第二齿圈（20）、齿轮齿条（24）之间的传动比，T_req为车辆需求转矩，i ₀为差速器（14）的传动比。

6.根据权利要求5所述的高效双电机驱动转向耦合系统的控制方法，其特征在于，所述原地转向模式具体为：实时车速v=0，第一制动器（13）释放，第二电机（9）空转；若转向信号为向右，第一电机（8）的转矩T_M1 = T_{M1_steering}，第二制动器（21）结合，而第三制动器（22）释放，实现车辆向右转向；若转向信号为向左，第一电机（8）的转矩T_M1 = T´_{M1_steering}，第三制动器（22）结合，而第二制动器（21）释放，实现车辆向左转向；当车轮转角达到目标转角时，第一制动器（13）结合，第一电机（8）输出转矩为T_M1=0。

7.根据权利要求2-6任意一项权利要求所述的高效双电机驱动转向耦合系统的控制方法，其特征在于，所述双电机驱动转向耦合系统与转向系统结合，当转向系统无故障时，转向机构与转向系统分别提供车辆转向需求目标转矩的一半；当转向系统故障时，转向机构提供车辆转向所需的目标转矩。

8.一种自动驾驶车辆，其特征在于，包括如权利要求1所述的高效双电机驱动转向耦合系统。

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