CN112550432B - 转向系统及运输工具 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种转向系统及运输工具。该转向系统包括控制部、助力部、扭矩传感器组和/或位置传感器组，以及为扭矩传感器组和/或位置传感器组、助力部和控制部供电的至少两个电源；扭矩传感器组包括至少两个用于检测扭矩信息的扭矩传感器，其中的至少一个扭矩传感器获得至少两个电源供电；和/或，位置传感器组包括多个用于采集位置信息的位置传感器，其中的至少一个位置传感器获得至少两个电源供电；控制部与扭矩传感器组和/或位置传感器组连接，并至少根据扭矩信息和/或位置信息控制助力部输出的转向助力。该转向系统的抗故障能力更好。

Description

转向系统及运输工具

技术领域

本申请实施例涉及运输机械技术领域，尤其涉及一种转向系统及运输工具。

背景技术

在运输工具领域中，车辆、船和飞行物等均是十分重要的组成部分。以车辆为例，电动助力转向系统(Electric Power Steering，缩写EPS)是车辆中十分重要的安全部件，直接影响车辆的稳定性和安全性。电动助力转向系统是一种直接依靠电机提供辅助助力扭矩的动力转向系统，车辆在行驶过程中需要经常通过电动助力转向系统来改变行驶方向。

现有技术中的电动助力转向系统主要由扭矩传感器、电子控制单元(ElectronicControl Unit，缩写ECU)、电动机(其中设置有位置传感器)和机械传动结构等组成。在传统电动助力转向系统中，为了保证安全性，任何电子器件发生故障后，电动助力转向系统都会切断电动机助力，使车辆由电动助力模式切换到依靠驾驶员操作的手动助力模式，从而使车辆处于安全模式。避免电动助力转向系统失效而使车辆转向故障，影响安全驾驶。

但是随着驾驶辅助等技术的日益复杂和自动驾驶技术的日趋成熟，这种电动助力转向系统安全模式已经不能满足需求。特别是针对SAE L3及以上级别的自动驾驶车辆，允许驾驶员一定时间内脱手驾驶。此种情况中，由于转向系统中可能没有驾驶员的手动助力，因此当电动助力转向系统中的电子器件发生故障时，若直接切断电动机助力并不是一个安全状态，故而需要新的方式来确保车辆驾驶过程中的安全性。

现有技术中一种方案是一种电子助力转向电机传感器冗余，该方案仅对位置传感器进行冗余设计，以提升故障适应能力。但是这种方案局限性大仅能够提升位置传感器故障时的安全性。

现有技术中另一种方案是一种双冗余电动转向装置，该方案包含齿条式电动转向机构和管柱式电动转向机构两个转向执行单元，虽然具有冗余的功能，但该方案对整车空间要求大、布置难度高，且由于两套执行单元，成本也会较高，而且并不能很好地解决电子器件的失效带来的安全性不足问题。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例提供一种转向系统、转向系统及运输工具，以解决现有技术中电动助力转向系统安全性不高的问题。

本申请实施例提供一种转向系统，其包括控制部、助力部、扭矩传感器组和/或位置传感器组，以及为扭矩传感器组和/或位置传感器组、助力部和控制部供电的至少两个电源；扭矩传感器组包括至少两个用于检测扭矩信息的扭矩传感器，其中的至少一个扭矩传感器获得至少两个电源供电；和/或，位置传感器组包括多个用于采集位置信息的位置传感器，其中的至少一个位置传感器获得至少两个电源供电；控制部与扭矩传感器组和/或位置传感器组连接，并至少根据扭矩信息和/或位置信息控制助力部输出的转向助力。

可选地，扭矩传感器组为多路传感器，扭矩传感器组还包括扭矩传感器壳体，至少两个扭矩传感器均设置在扭矩传感器壳体内；和/或，位置传感器组为多路传感器，位置传感器组还包括位置传感器壳体，至少两个位置传感器均设置在位置传感器壳体内。

可选地，扭矩传感器组包括三个与转向系统的方向盘连接，并检测方向盘的扭矩信息的扭矩传感器，至少一个电源为三个扭矩传感器中的两个供电，至少一个扭矩传感器从至少两个电源获电；和/或，位置传感器组包括三个与助力部的转向电动机连接，并检测转向电动机位置信息的位置传感器，至少一个电源为三个扭矩传感器中的两个供电，至少一个位置传感器从至少两个电源获电。

可选地，助力部包括六相的转向电动机，转向电动机包括至少两个子电机，控制部包括至少两个控制组件，控制组件与至少一个子电机、以及扭矩传感器组和/或位置传感器组连接，并至少根据扭矩信息和/或位置信息控制连接的子电机输出的转向助力。

可选地，转向系统还包括至少两个通信链路，任意两个控制组件之间通过至少一个通信链路进行数据传输。

可选地，至少一个控制组件通过通信链路从已标定的控制组件获取标定数据。

可选地，转向系统还包括至少两个局域网络收发器，控制组件与至少一个局域网络收发器连接，并通过连接的局域网络收发器获取运输工具的状态信息，并至少根据扭矩信息和位置信息中的一个、以及状态信息控制连接的子电机输出的转向助力。

可选地，当一个局域网络收发器工作时，与工作的局域网络收发器连接的控制组件获取运输工具的状态信息，未连接的控制组件通过至少一个通信链路从连接的控制组件获取状态信息。

可选地，控制组件包括控制芯片、驱动单元和电流采样单元；电流采样单元根据从连接的子电机采集的电流信息生成电流采样信号并发送至控制芯片；控制芯片至少根据扭矩信息和位置信息中的一个、以及状态信息和电流采样信号生成控制信号，并发送至驱动单元；驱动单元根据控制信号生成调整连接的子电机输出的转向助力的激励信号。

可选地，当至少一个电源工作时，与工作的电源连接的控制组件，控制对应的子电机输出0.5倍所需转向助力～1倍所需转向助力。

可选地，当至少一个控制组件工作时，工作的控制组件控制对应的子电机输出0.5倍所需转向助力～1倍所需转向助力。

根据本申请的另一方面，提供一种运输工具，其包括上述的转向系统。

由以上技术方案可见，本申请实施例提供的转向系统的扭矩传感器组和/或位置传感器组，扭矩传感器组包括至少两个扭矩传感器，扭矩传感器可以用于采集扭矩信息，位置传感器组包括至少两个位置传感器，用于采集位置信息，这样任意两个扭矩传感器可以进行相互校核并采集扭矩信息，和/或，任意两个位置传感器可以进行相互校核并采集位置信息，从而使扭矩传感器组和/或位置传感器的输出准确，保证控制部根据该输出进行控制时的准确性。而由于转向系统包括至少两个电源，且至少一个扭矩传感器和/或至少一个位置传感器被至少两个电源供电，这就能够保证在任一电源失效时，都可以保证至少一个扭矩传感器和/或至少一个位置传感器能够有电力供应而正常工作，从而确保输出的准确性，以保证控制部控制的准确性。通过设置扭矩传感器组和/或位置传感器组，且通过改进扭矩传感器组和/或位置传感器组的电源连接方式和供电配置方式，充分保证了转向系统的冗余度，提升了转向系统的抗故障能力，确保了安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请实施例中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例的转向系统的结构框图；

图2为本申请实施例的转向系统正常工作时的结构框图；

图3为本申请实施例的转向系统正常工作时的流程示意图；

图4为本申请实施例的转向系统的电源B故障时的示意图；

图5为本申请实施例的转向系统的电源B故障时工作的流程示意图；

图6为本申请实施例的转向系统的控制组件B故障时的示意图；

图7为本申请实施例的转向系统的控制组件B故障时工作的流程示意图；

图8为本申请实施例的转向系统的CAN B收发器故障时的示意图；

图9为本申请实施例的转向系统的CAN B收发器故障时工作的流程示意图；

图10为本申请实施例的转向系统的第二IPC故障时的示意图；

图11为本申请实施例的转向系统的第二IPC故障时工作的流程示意图；

图12为本申请实施例的转向系统的第三扭矩传感器和第三位置传感器故障时的示意图；

图13为本申请实施例的转向系统的第三扭矩传感器故障时工作的流程示意图；

图14为本申请实施例的转向系统的第三位置传感器故障时工作的流程示意图。

附图标记说明：

101、电源A；102、电源B；200、扭矩传感器组；201、第一扭矩传感器；202、第二扭矩传感器；203、第三扭矩传感器；300、位置传感器组；301、第一位置传感器；302、第二位置传感器；303、第三位置传感器；401、CAN A收发器；402、CAN B收发器；510、控制芯片A；511、扭矩控制A；512、故障容错控制A；513、电机控制A；520、控制芯片B；521、扭矩控制B；522、故障容错控制B；523、电机控制B；601、预驱A；602、预驱B；701、逆变桥A；702、逆变桥B；800、转向电动机；801、子电机A；802、子电机B；901、电流采样单元A；902、电流采样单元B；1001、第一IPC；1002、第二IPC。

具体实施方式

为了使本领域的人员更好地理解本申请实施例中的技术方案，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清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请实施例一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请实施例中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请实施例保护的范围。

下面结合本申请实施例附图进一步说明本申请实施例具体实现。

如图1所示，本申请提供一种转向系统，其包括控制部、助力部、扭矩传感器组和/或位置传感器组，以及为扭矩传感器组和/或位置传感器组、助力部和控制部供电的至少两个电源；扭矩传感器组包括至少两个检测扭矩信息的扭矩传感器，其中至少一个扭矩传感器获得至少两个电源供电；和/或，位置传感器组包括多个用于采集位置信息的位置传感器，其中至少一个位置传感器获得至少两个电源供电；控制部与扭矩传感器组和/或位置传感器组连接，并至少根据扭矩信息和/或位置信息控制助力部输出的转向助力。

在本实施例中，转向系统的扭矩传感器组和/或位置传感器组，扭矩传感器组包括至少两个扭矩传感器，扭矩传感器可以用于采集扭矩信息，位置传感器组包括至少两个位置传感器，用于采集位置信息，这样任意两个扭矩传感器可以进行相互校核并采集扭矩信息，和/或，任意两个位置传感器可以进行相互校核并采集位置信息，从而使扭矩传感器组和/或位置传感器的输出准确，保证控制部根据该输出进行控制时的准确性。而由于转向系统包括至少两个电源，且至少一个扭矩传感器和/或至少一个位置传感器被至少两个电源供电，这就能够保证在任一电源失效时，都可以保证至少一个扭矩传感器和/或至少一个位置传感器能够有电力供应而正常工作，从而确保输出的准确性，以保证控制部控制的准确性。通过设置扭矩传感器组和/或位置传感器组，且通过改进扭矩传感器组和/或位置传感器组的电源连接方式和供电配置方式，充分保证了转向系统的冗余度，提升了转向系统的抗故障能力，确保了安全性。

该转向系统可以应用到任何适当的使用场景中，例如，应用于运输工具中，用于对运输工具中的转向系统进行转向助力控制。运输工具包括但不限于车辆、船舶、潜水设备和航天运输器等。本实施例中其应用到车辆中。下面对转向系统进行说明：

如图1所示，在本实施例中，为了提升经济性，降低生产成本和转向系统整体的体积，电源为两个，分别记作电源A101和电源B102。当然，为了进一步提升可靠性，转向系统的电源可以是两个以上，如3个、4个或5个等。

电源A101和电源B102可以是相同的电源，也可以是不同的电源。例如，电源A101和电源B102为规格参数相同的直流电源，这样更加便于生产，且可以降低生产和装配成本。

可选地，为了进一步提升紧凑性，减少对空间的占用，扭矩传感器组为多路传感器，扭矩传感器组还包括扭矩传感器壳体，多个扭矩传感器均设置在扭矩传感器壳体内；和/或位置传感器组为多路传感器，位置传感器组还包括位置传感器壳体，多个位置传感器均设置在位置传感器壳体内。通过将多个传感器设置在同一传感器壳体内，使得传感器在物理上为一个，但采集的扭矩信息和/或位置信息为多个，而且多个传感器可以相互校核。这样不仅可以减小扭矩传感器组和/或位置传感器组的体积，使得更加便于安装，而且可以提升检测的可靠性和准确性，并提升冗余度，提升抗故障能力。

根据运输工具的转向系统的结构不同，转向系统包含的传感器组的数量可能不同。例如，在本实施例中，转向系统包括扭矩传感器组200和位置传感器组300。

其中，扭矩传感器组200包括三个与转向系统的方向盘连接，并检测方向盘的扭矩信息的扭矩传感器，至少一个电源为三个扭矩传感器中的两个供电，至少一个扭矩传感器从至少两个电源获电。

位置传感器组300包括三个与助力部的转向电动机800连接，并检测转向电动机800位置信息的位置传感器，至少一个电源为三个扭矩传感器中的两个供电，至少一个位置传感器从至少两个电源获电。

这样就可以保证任何一个电源失效时，都有两个扭矩传感器和/或两个位置传感器能够正常工作，从而可以使两个扭矩传感器和/或两个位置传感器相互校核，以保证检测的准确性。

具体地，扭矩传感器组200在物理上是一个，用于检测转向系统的扭矩信息，例如，转向系统的方向盘的驾驶员手力和方向盘转角。为了降低成本，且保证冗余度，扭矩传感器组200为三路扭矩传感器，即扭矩传感器数量为3个，分别记作第一扭矩传感器201、第二扭矩传感器202和第三扭矩传感器203。各扭矩传感器可以与运输工具的转向系统的方向盘连接，以检测方向盘的扭矩信息，如驾驶员手力、方向盘转角等。当然，扭矩传感器的数量也可以大于3个，如为4个、5个或更多等。

位置传感器组300在物理上是一个，用于检测助力部的转向电动机800的位置信息。为了降低成本，且保证冗余度，位置传感器组300为三路位置传感器，即位置传感器数量为3个，分别记作第一位置传感器301、第二位置传感器302和第三位置传感器303。各位置传感器对转向电动机800的位置信息进行检测，以保证控制的可靠性和准确。当然，位置传感器的数量也可以大于3个，如为4个、5个或更多等。

可选地，助力部的转向电动机800包括六相的转向电动机800，转向电动机800包括至少两个子电机，各子电机从至少一个电源获电，且至少两个子电机从不同的电源获电，控制部包括至少两个控制组件，控制组件与至少一个子电机、以及扭矩传感器组和/或位置传感器组连接，并至少根据扭矩信息和/或位置信息控制连接的子电机输出的转向助力。

助力部的转向电动机800采用六相电动机，即其为双三相电机，该转向电动机800内部有两个三相电机组成，分别为子电机A801和子电机B802，两个子电机共用一套转子和壳体。由于六相电动机包括两个子电机，因此可以提升冗余度，且由于至少两个子电机与不同的电源电连接，确保在单一电源失效时，至少有一个子电机可以正常工作，因而仍然能够对外输出转向助力，确保车辆运行过程中的安全性，尤其在自动驾驶车辆中，避免故障时丧失转向助力。

在本实施例中，控制部为冗余的控制部，这样可以使转向系统的助力部、控制部、电源、扭矩传感器和位置传感器均为冗余设计，从而形成全冗余控制，以确保转向系统的抗故障能力。

例如，控制组件为两个，分别为控制组件A和控制组件B，这样既可以保证冗余度，由于控制部包括至少两个控制组件，可以提升控制部的冗余度，提升单一电子器件失效时的安全性，又可以降低成本，且可以使结构更加紧凑。当然，控制组件的数量可以是3个、4个或5个等。

具体地，控制组件A被电源A101供电，且控制组件A与扭矩传感器组200和位置传感器组300均连接，并至少根据检测的扭矩信息和位置信息，控制连接的子电机A801输出的转向助力。

控制组件B被电源B102供电，且控制组件B与扭矩传感器组200和位置传感器组300均连接，并至少根据检测的扭矩信息和位置信息，控制连接的子电机B802输出的转向助力。

当然，控制组件A、控制组件B、子电机A801和子电机B802的配电方式可以采用其他的方式，本实施例对此不作限定。控制组件A和控制组件B可以采用相同的结构，或者不同的结构，本实施例对此不作限定。

可选地，为了使控制组件之间能够实现数据交互，转向系统还包括至少两个通信链路，任意两个控制组件之间通过至少一个通信链路进行数据传输。

通信链路可以是IPC通信(Inter-Process Communication，进程间通信)，或者其他能够实现数据传输的通信链路。以IPC通信为例，在本实施例中，为了提升冗余度以提升安全性，并使得经济性更好，通信链路为两个，分别为第一IPC1001和第二IPC1002。当然，通信链路可以是两个以上。

可选地，在一些使用场景中，控制组件除了根据扭矩信息和/或位置信息进行控制外，可能还需要运输工具的状态信息，例如，车辆的速度、发动机转速等运输工具的整体信息。为此，转向系统还包括至少两个局域网络收发器，控制组件与至少一个局域网络收发器连接，并通过连接的局域网络收发器获取运输工具的状态信息，并至少根据扭矩信息和位置信息中的一个和状态信息控制连接的子电机输出的转向助力。

其中，局域网络收发器可以是适配控制器局域网络(Controller Area Network,CAN)的收发器，或者适配其他网络的收发器。在本实施例中，为了提升经济性，降低成本，局域网络收发器为两个，分别记作CAN A收发器401(即收发器A)和CAN B收发器402(即收发器B)，收发器A通过电源A101进行供电，收发器B通过电源B102进行供电。当然，局域网络收发器数量可以为3个、4个或更多，本实施例对此不作限定。

在本实施例中，控制组件包括控制芯片、驱动单元和电流采样单元。电流采样单元根据从连接的子电机采集的电流信息生成电流采样信号并发送至控制芯片。控制芯片至少根据扭矩信息和位置信息中的一个、状态信息和电流采样信号生成控制信号，并发送至驱动单元。驱动单元根据控制信号生成调整连接的子电机输出的转向助力的激励信号。

其中，为了便于描述，控制组件A中的电流采样单元、驱动单元和控制芯片分别记作电流采样单元A901、驱动单元A和控制芯片A510，且三者均通过电源A101进行供电。控制组件B中的电流采样单元、驱动单元和控制芯片分别记作电流采样单元B902、驱动单元B和控制芯片B520，且三者均通过电源B102进行供电。

关于控制芯片，在本实施例中，控制芯片为MCU(微控制单元Micro ControllerUnit)。控制芯片A510和控制芯片B520通过双MCU之间的通讯第一IPC1001和第二IPC1002进行信息交互和校核。控制芯片中配置有算法，分别为用于实现扭矩控制的扭矩控制算法、进行故障容错的故障容错控制算法和进行电机控制的电机控制算法。相应地，控制芯片A510中的算法记作扭矩控制A511、故障容错控制A512和电机控制A513；控制芯片B520中的算法记作扭矩控制B521、故障容错控制B522和电机控制B523。

扭矩控制A511和扭矩控制B521、电机控制A513和电机控制B523分别有冗余控制算法进行监控校核。

关于驱动单元，在本实施例中，驱动单元包括预驱和逆变桥，用于将电机控制输出的电压信号指令，转化为实际的物理信号施加到六相的转向电动机800上，六相的转向电动机800将接收到的物理信号(该物理信号可以是电压信号)转化为需要的扭矩输出。为了便于说明，驱动单元A的预驱和逆变桥记作预驱A601和逆变桥A701，由电源A101进行供电，且驱动单元A用于六相的转向电动机800中的子电机A801；驱动单元B的预驱和逆变桥记作预驱B602和逆变桥B702，由电源B102进行供电，且驱动单元B用于六相的转向电动机800中的子电机B802。

关于电流采样单元，电流采样单元A901用于对子电机A801的相电流信息进行检测，并反馈到电机控制A513；电流采样单元B902用于对子电机B802的相电流信息进行检测，并反馈到电机控制B523。

由于转向电动机800包括两个子电机，因此在两个子电机协同工作时，至少两个子电机输出的转向助力之和大于或等于所需转向助力；至少一个子电机输出的转向助力的取值范围为0.5倍～1倍所需转向助力。即每个子电机输出50％到100％的所需转向助力。

当然，在其他实施例中，若子电机数量不同，为3个、4个或更多，则可以适应性调整每个子电机输出的转向助力的大小，只要能够满足需求即可。

转向系统在正式使用之前需要进行标定，在进行标定时，对至少一个控制组件进行标定，未标定的控制组件通过通信链路从标定的控制组件中获取标定数据。这样就实现了只需对控制组件A进行标定，标定后的相关数据直接导入到控制组件B，从而方便对整个运输工具的手感调试标定，并提高标定效率。

如图2所示，该转向系统正常工作时，由扭矩传感器组200(即三路扭矩传感器，分别为第一扭矩传感器201、第二扭矩传感器202和第三扭矩传感器203)共同检测方向盘的扭矩信息(即驾驶员方向盘手力及方向盘转角)。转向系统在车辆中正常工作时的工作过程参照图3，其包括：

步骤A1：第一扭矩传感器201、第二扭矩传感器202和第三扭矩传感器203经校核后共同检测驾驶员方向盘手力及方向盘转角，并分别传给控制组件A和控制组件B。

步骤B1：控制组件A中的扭矩控制A511结合通过CAN A收发器401获取的车速、发动机转速等整车信号(即状态信息)将方向盘手力及方向盘转角转换为随车速变化的指令。控制组件B的扭矩控制B521结合通过CAN B收发器402获取的车速、发动机转速等整车信号将方向盘手力及方向盘转角转换为随车速变化的指令。

控制组件A和控制组件B的指令及其他关键信号通过第一IPC1001和第二IPC1002进行信息传递和校核，通过故障容错控制A512和故障容错控制B522、EPS系统状态，确定最终输出到电机控制A513和电机控制B523的目标指令。

步骤C1：位置传感器组300中的第一位置传感器301、第二位置传感器302和第三位置传感器303经校核后共同检测出子电机A801和子电机B802的位置信息，并分别输出给电机控制A513和电机控制B523。

电机控制A513根据目标指令和位置信息给出激励信号到预驱A601和逆变桥A701，电机控制B523根据目标指令和位置信息给出激励信号到预驱B602和逆变桥B702，以驱动六相的转向电动机800工作。正常工作过程中，子电机A801和子电机B802分别提供50％的所需转向助力，以实现EPS的100％全助力。

当EPS处于故障模式时，根据故障类型和严重度，该系统可提供50％-100％的最大助力需求。下面对转向系统中的单个电子器件失效时的工作过程进行说明。由于不同的电子器件失效时的工作过程可能不同，因此针对不同的电子器件失效进行分别说明。

当某个电源失效时：某个电源失效时，转向系统中的至少一个电压工作。当至少一个电源工作时，与工作的电源连接的控制组件，控制对应的子电机输出0.5倍所需转向助力～1倍所需转向助力。

例如，参照图4，设电源B102失效，由于控制芯片B520、预驱B602、逆变桥B702、CANB收发器402均由电源B102提供电源，所以当电源B102出现异常后，控制组件B停止工作。控制组件A检测到电源B102异常后，加大控制组件A的输出指令，根据预驱A601、逆变桥A701和子电机A801能力使最终子电机A801输出50％-100％所需转向助力。

虽然第二扭矩传感器202和第二位置传感器302、第三扭矩传感器203和第三位置传感器303均由电源B102提供电源，但由于第二扭矩传感器202和第二位置传感器302由电源A101和电源B102一起供电，所以只要电源A101和电源B102中任一路正常，均能保证第二扭矩传感器202和第二位置传感器302的供电。所以当电源B102出现异常后，第三扭矩传感器203和第三位置传感器303停止工作，第二扭矩传感器202和第二位置传感器302仍能工作。这样由第一扭矩传感器201和第二扭矩传感器202经校核后共同检测出方向盘手力及方向盘转角，输出到扭矩控制A511，由第一位置传感器301和第二位置传感器302经校核后共同提供子电机A801的位置信息，实现子电机A801输出50％-100％所需转向助力，同时EPS或ECU会发出故障警示信息给驾驶员。

其工作过程如图5所示：

步骤A2：确定电源A101是否异常，若是则执行步骤B21；若否则执行步骤B22。

步骤B21：第二扭矩传感器202和第三扭矩传感器203经校核后共同检测出方向盘手力和方向盘转角。通过CAN B收发器402接收车速、发动机转速等整车信号。控制组件A失电关闭。第二位置传感器302、第三位置传感器303经校核后共同提供子电机B802的位置信息。控制组件B根据检测出方向盘手力、方向盘转角和整车信号、子电机B802的位置信息控制子电机B802输出50％-100％所需转向助力。

步骤B22：确定电源B102是否异常，若是则执行步骤C21；若否则执行步骤C22。

步骤C21：第一扭矩传感器201和第二扭矩传感器202经校核后共同检测出方向盘手力和方向盘转角，CAN A收发器401接收车速、发动机转速等整车信号。控制组件B失电关闭。第一位置传感器301、第二位置传感器302经校核后共同提供子电机A801的位置信息。控制组件A根据检测出方向盘手力、方向盘转角和整车信号和子电机A801位置信息，控制子电机A801输出50％-100％所需转向助力。

步骤C22：由第一扭矩传感器201、第二扭矩传感器202和第三扭矩传感器203经校核后共同检测出方向盘手力及方向盘转角，输出到扭矩控制A511和扭矩控制B521。控制组件A通过CAN A收发器401接收车速、发动机转速等整车信号。控制组件B通过CAN B收发器402接收车速、发动机转速等整车信号。第一位置传感器301、第二位置传感器302和第三位置传感器303经校核后共同提供子电机A801和子电机B802的位置信息。控制组件A根据子电机A801的位置信息、正常信号和方向盘手力及方向盘转角控制子电机A801输出50％所需转向助力。控制组件B根据子电机B802的位置信息、正常信号和方向盘手力及方向盘转角控制子电机B802输出50％所需转向助力。

当控制芯片、预驱、逆变桥和电流采样单元中的任一失效时：此种情况下失效的电子器件对应于的控制组件失效，至少一个剩余的控制组件工作，当至少一个控制组件工作时，工作的控制组件控制对应的子电机输出0.5倍所需转向助力～1倍所需转向助力。

例如，参照图6，当控制芯片B520、预驱B602、逆变桥B702及电流采样单元B902中任何一个失效时，则关闭控制组件B的输出。同时加大控制组件A的输出指令，根据预驱A601、逆变桥A701和子电机A801能力使最终子电机A801输出50％-100％所需转向助力。

其工作过程如图7所示：

步骤A3：确定控制组件A是否异常。若是，则执行步骤B31；若否，则执行步骤B32。

步骤B31：由第一扭矩传感器201、第二扭矩传感器202和第三扭矩传感器203经校核后共同检测出方向盘手力及方向盘转角，输出到扭矩控制B521。通过CAN B收发器402接收车速、发动机转速等整车信号。第一位置传感器301、第二位置传感器302和第三位置传感器303经校核后共同提供子电机B802的位置信息。控制组件B根据检测出方向盘手力、方向盘转角和整车信号和子电机B802位置信息，控制子电机B802输出50％-100％所需转向助力。同时EPS或ECU会发出故障警示信息给驾驶员。

步骤B32：确定控制组件B是否异常。若是，则执行步骤C31；若否，则执行步骤C32。

步骤C31：由第一扭矩传感器201、第二扭矩传感器202和第三扭矩传感器203经校核后共同检测出方向盘手力及方向盘转角，输出到扭矩控制A511。通过CAN A收发器401接收车速、发动机转速等整车信号。第一位置传感器301、第二位置传感器302和第三位置传感器303经校核后共同提供子电机A801的位置信息。控制组件A根据检测出方向盘手力、方向盘转角和整车信号和子电机A801位置信息，控制子电机A801输出50％-100％所需转向助力。同时EPS或ECU会发出故障警示信息给驾驶员。

步骤C32：由第一扭矩传感器201、第二扭矩传感器202和第三扭矩传感器203经校核后共同检测出方向盘手力及方向盘转角，输出到扭矩控制A511和扭矩控制B521。控制组件A通过CAN A收发器401接收车速、发动机转速等整车信号。控制组件B通过CAN B收发器402接收车速、发动机转速等整车信号。第一位置传感器301、第二位置传感器302和第三位置传感器303经校核后共同提供子电机A801和子电机B802的位置信息。控制组件A根据子电机A801的位置信息、正常信号和方向盘手力及方向盘转角控制子电机A801输出50％所需转向助力。控制组件B根据子电机B802的位置信息、正常信号和方向盘手力及方向盘转角控制子电机B802输出50％所需转向助力。

当某个局域网络收发器异常时：指示一个剩余的局域网络收发器能够正常工作，当一个局域网络收发器工作时，与工作的局域网络收发器连接的控制组件获取运输工具的状态信息，未连接的控制组件通过至少一个通信链路从连接的控制组件获取状态信息。

例如，参照图8所示，设CAN B收发器402异常。其工作状态和图4中转向系统正常工作时的流程类似，只是控制芯片A510和控制芯片B520之间的交互和校核信息发生变化，例如，控制芯片A510向控制芯片B520发送通过CAN A收发器401接收的整车信息。但最终仍是控制组件A控制子电机A801和子电机B802分别提供50％所需转向助力，以实现EPS的100％全助力，同时EPS或ECU会发出故障警示信息给驾驶员。

其工作过程如图9所示：

步骤A4：确CAN A收发器401是否异常。若是，则执行步骤B41；若否，则执行步骤B42。

步骤B41：第一扭矩传感器201、第二扭矩传感器202和第三扭矩传感器203经校核后共同检测出方向盘手力和方向盘转角。控制组件B通过CAN B收发器402接收车速、发动机转速等整车信号。第一位置传感器301、第二位置传感器302、第三位置传感器303经校核后共同提供子电机A801和子电机B802的位置信息。控制组件A和控制组件B分别根据检测出方向盘手力、方向盘转角和整车信号、对应的子电机的位置信息，控制对应的子电机A801和子电机B802分别输出50％所需转向助力。

步骤B42：确定CAN B收发器402是否异常。若是，则执行步骤C41；若否，则执行步骤C42。

步骤C41：第一扭矩传感器201、第二扭矩传感器202和第三扭矩传感器203经校核后共同检测出方向盘手力和方向盘转角。控制组件A通过CAN A收发器401接收车速、发动机转速等整车信号。第一位置传感器301、第二位置传感器302、第三位置传感器303经校核后共同提供子电机A801和子电机B802的位置信息。控制组件A和控制组件B分别根据检测出方向盘手力、方向盘转角和整车信号、对应的子电机的位置信息，控制对应的子电机A801和子电机B802分别输出50％所需转向助力。

步骤C42：与步骤C1的执行过程相同，故不再赘述。

当某个IPC异常时：例如，参照图10，设第二IPC1002异常，转向系统的工作状态和其正常工作时的流程类似。只是指令和关键信息传递和校核由第一IPC1001和第二IPC1002共同完成改为由第一IPC1001和第二IPC1002中正常的一个进行传递，最终子电机A801和子电机B802分别提供50％所需转向助力，以实现EPS的100％全助力，同时EPS或ECU会发出故障警示信息给驾驶员。

其工作过程参照图11：

步骤A5：第一扭矩传感器201、第二扭矩传感器202和第三扭矩传感器203分别检测驾驶员方向盘手力及方向盘转角。检测到的方向盘手力及方向盘转角经过校核后分别传给控制组件A和控制组件B。

步骤B5：控制组件A和控制组件B分别确定第一IPC1001是否异常。若是，则执行步骤C51；若否，则执行步骤C52。

步骤C51：通过第二IPC1002，对通过CAN A收发器401接收的车速、发动机等整车信号与通过CAN B收发器402接收的车速、发动机等整车信号进行校核。

控制组件A中的扭矩控制A511结合通过CAN A收发器401获取的整车信号(即状态信息)将方向盘手力及方向盘转角转换为随车速变化的指令。控制组件B的扭矩控制B521结合通过CAN B收发器402获取的整车信号将方向盘手力及方向盘转角转换为随车速变化的指令。

控制组件A和控制组件B的指令及其他关键信号通过第二IPC1002进行信息传递，并通过控制组件A中的故障容错控制A512和控制组件B中的故障容错控制B522进行校核，故障容错控制A512和故障容错控制B522、EPS系统状态，确定最终输出到电机控制A513和电机控制B523的目标指令。

位置传感器组300中的第一位置传感器301、第二位置传感器302和第三位置传感器303分别检测转向电动机800的位置信息，并进行校核后，分别输出给电机控制A513和电机控制B523。

电机控制A513根据目标指令和位置信息给出激励信号到预驱A601和逆变桥A701，电机控制B523根据目标指令和位置信息给出激励信号到预驱B602和逆变桥B702，以驱动六相的转向电动机800工作。正常工作过程中，子电机A801和子电机B802分别提供50％的所需转向助力，以实现EPS的100％全助力。

步骤C52：确定第二IPC1002是否异常。若是，则执行步骤D51；若否，则执行步骤D52。

步骤D51：通过第一IPC1001，对通过CAN A收发器401接收的车速、发动机等整车信号与通过CAN B收发器402接收的车速、发动机等整车信号进行校核。

控制组件A中的扭矩控制A511结合通过CAN A收发器401获取的整车信号(即状态信息)将方向盘手力及方向盘转角转换为随车速变化的指令。控制组件B的扭矩控制B521结合通过CAN B收发器402获取的整车信号将方向盘手力及方向盘转角转换为随车速变化的指令。

控制组件A和控制组件B的指令及其他关键信号通过第一IPC1001进行信息传递，并通过控制组件A中的故障容错控制A512和控制组件B中的故障容错控制B522进行校核，故障容错控制A512和故障容错控制B522、EPS系统状态，确定最终输出到电机控制A513和电机控制B523的目标指令。

位置传感器组300中的第一位置传感器301、第二位置传感器302和第三位置传感器303分别检测转向电动机800的位置信息，并进行校核后，分别输出给电机控制A513和电机控制B523。

电机控制A513根据目标指令和位置信息给出激励信号到预驱A601和逆变桥A701，电机控制B523根据目标指令和位置信息给出激励信号到预驱B602和逆变桥B702，以驱动六相的转向电动机800工作。正常工作过程中，子电机A801和子电机B802分别提供50％的所需转向助力，以实现EPS的100％全助力。

步骤D52：该步骤的执行过程与步骤B1和步骤C1的过程相同，故不再赘述。

当某个扭矩传感器和/或位置传感器异常时：

例如，如图12所示，设第三扭矩传感器203异常，此时工作状态和正常工作时的流程类似。只是方向盘手力及方向盘转角由第一扭矩传感器201、第二扭矩传感器202和第三扭矩传感器203经校核后共同检测，改为由第一扭矩传感器201和第二扭矩传感器202经校核后共同检测。最终由子电机A801和子电机B802分别提供50％所需转向助力，以实现EPS的100％全助力，同时EPS或ECU会发出故障警示信息给驾驶员。

工作过程参照图13：

步骤A6：确定第一扭矩传感器201是否异常。若是，则执行步骤B61；若否，则执行步骤B62。

步骤B61：第二扭矩传感器202和第三扭矩传感器203经校核后共同检测出方向盘手力和方向盘转角。通过CAN A收发器401接收车速、发动机等整车信号。通过CAN B收发器402接收车速、发动机等整车信号。并对接收的整车信号进行校核，之后执行正常状态下的步骤B1～步骤C1，使子电机A801和子电机B802分别提高50％所需转向助力。

步骤B62：确定第二扭矩传感器202是否异常。若是，则执行步骤C61；若否，则执行步骤C62。

步骤C61：第一扭矩传感器201和第三扭矩传感器203经校核后共同检测出方向盘手力和方向盘转角。通过CAN A收发器401接收车速、发动机等整车信号。通过CAN B收发器402接收车速、发动机等整车信号。并对接收的整车信号进行校核，之后执行正常状态下的步骤B1～步骤C1，使子电机A801和子电机B802分别提高50％所需转向助力。

步骤C62：确定第三扭矩传感器203是否异常。若是，则执行步骤D61；若否，则执行步骤D62。

步骤D61：第二扭矩传感器202和第三扭矩传感器203经校核后共同检测出方向盘手力和方向盘转角。通过CAN A收发器401接收车速、发动机等整车信号。通过CAN B收发器402接收车速、发动机等整车信号。并对接收的整车信号进行校核，之后执行正常状态下的步骤B1～步骤C1，使子电机A801和子电机B802分别提高50％所需转向助力。

步骤D62：第一扭矩传感器201、第二扭矩传感器202和第三扭矩传感器203经校核后共同检测出方向盘手力和方向盘转角。通过CAN A收发器401接收车速、发动机等整车信号。通过CAN B收发器402接收车速、发动机等整车信号。并对接收的整车信号进行校核，之后执行正常状态下的步骤B1～步骤C1，使子电机A801和子电机B802分别提高50％所需转向助力。

再次参见图12所示，设第三位置传感器303异常，此时，工作状态仍和正常工作时的流程类似。只是位置信息由第一位置传感器301、第二位置传感器302和第三位置传感器303经校核后共同检测提供，改为由第一位置传感器301和第二位置传感器302经校核后共同检测。最终子电机A801和子电机B802分别提供50％助力，以实现EPS的100％全助力，同时EPS或ECU会发出故障警示信息给驾驶员。

工作过程参照图14：

步骤A7：第一扭矩传感器201、第二扭矩传感器202和第三扭矩传感器203分别检测驾驶员方向盘手力及方向盘转角。检测到的方向盘手力及方向盘转角经过校核后分别传给控制组件A和控制组件B。

步骤B7：控制组件A中的扭矩控制A511结合通过CAN A收发器401获取的整车信号(即状态信息)将方向盘手力及方向盘转角转换为随车速变化的指令。控制组件B的扭矩控制B521结合通过CAN B收发器402获取的整车信号将方向盘手力及方向盘转角转换为随车速变化的指令。

控制组件A和控制组件B的指令及其他关键信号通过第一IPC1001和第二IPC1002进行信息传递，并通过控制组件A中的故障容错控制A512和控制组件B中的故障容错控制B522进行校核，故障容错控制A512和故障容错控制B522、EPS系统状态，确定最终输出到电机控制A513和电机控制B523的目标指令。

步骤C7：确定第一位置传感器301是否异常。若是，则执行步骤D71；若否，则执行步骤D72。

步骤D71：第二位置传感器302和第三位置传感器303经校核后共同检测出子电机A801和子电机B802的位置信息。电机控制A513根据目标指令和位置信息给出激励信号到预驱A601和逆变桥A701，电机控制B523根据目标指令和位置信息给出激励信号到预驱B602和逆变桥B702，以驱动六相的转向电动机800工作。正常工作过程中，子电机A801和子电机B802分别提供50％的所需转向助力，以实现EPS的100％全助力。

步骤D72：确定第二位置传感器302是否异常。若是，则执行步骤E71；若否，则执行步骤E72。

步骤E71：第一位置传感器301和第三位置传感器303经校核后共同检测出子电机A801和子电机B802的位置信息。电机控制A513根据目标指令和位置信息给出激励信号到预驱A601和逆变桥A701，电机控制B523根据目标指令和位置信息给出激励信号到预驱B602和逆变桥B702，以驱动六相的转向电动机800工作。正常工作过程中，子电机A801和子电机B802分别提供50％的所需转向助力，以实现EPS的100％全助力。

步骤E72：确定第三位置传感器303是否异常。若是，则执行步骤F71；若否，则执行步骤F72。

步骤F71：第一位置传感器301和第二位置传感器302经校核后共同检测出子电机A801和子电机B802的位置信息。电机控制A513根据目标指令和位置信息给出激励信号到预驱A601和逆变桥A701，电机控制B523根据目标指令和位置信息给出激励信号到预驱B602和逆变桥B702，以驱动六相的转向电动机800工作。正常工作过程中，子电机A801和子电机B802分别提供50％的所需转向助力，以实现EPS的100％全助力。

步骤F72：执行正常状态下步骤C1，其过程在此不再赘述。

在本实施例中，控制部、电源、扭矩传感器组和位置传感器组等可以组成转向系统的控制系统，除此之外，转向系统还包括方向盘、传动结构和助力部等。其中，方向盘和助力部均与传动结构连接，助力部向传动结构输出转向助力，控制系统检测传动结构的扭矩信息和助力部的子电机的位置信息，并根据扭矩信息和位置信息控制助力部输出的转向助力。

该转向系统可以是EPS电控系，其中的转向系统能够大大增加EPS电控系统的安全性。在任何单个电子器件失效模式下，该冗余EPS电控系统均具有故障容错功能，使EPS电控系统由传统的故障-保护(Fai-safe)状态升级到故障安全(Fai1-operational)状态。即使在严重故障模式下，EPS电控系统亦能提供部分或全部助力，从而能够满足自动驾驶对EPS电控系统的技术需求。

同时，该方案由于只对控制组件中的一个进行整车标定即可满足需求，减小了系统标定的难度，提高了整车标定效率。

根据本申请的另一方面，提供一种运输工具，其包括上述的转向系统。本申请的运输工具包括具故障容错功能的全冗余EPS电控系统(即转向系统)，从而可以支持自动驾驶L3及以上等级对EPS电控系统的要求。该EPS电控系统在任何单个电子器件出现故障时，EPS电控系统仍能提供部分或全部转向助力，从而大大增加了EPS电控系统的安全性。

当然，实施本申请实施例的任一技术方案必不一定需要同时达到以上的所有优点。

在本申请的各种实施方式中所使用的表述“第一”、“第二”、“所述第一”或“所述第二”可修饰各种部件而与顺序和/或重要性无关，但是这些表述不限制相应部件。以上表述仅用于将元件与其它元件区分开的目的。例如，第一用户放射治疗设备和第二用户放射治疗设备表示不同的用户放射治疗设备，虽然两者均是用户放射治疗设备。例如，在不背离本公开的范围的前提下，第一元件可称作第二元件，类似地，第二元件可称作第一元件。

尽管已描述了本申请的优选，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选以及落入本申请范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种转向系统，其特征在于，包括控制部、助力部、扭矩传感器组和/或位置传感器组，为所述扭矩传感器组和/或所述位置传感器组、助力部和所述控制部供电的至少两个电源，以及通信链路；

所述扭矩传感器组包括至少两个用于检测扭矩信息的扭矩传感器，其中的至少一个扭矩传感器获得至少两个电源供电；和/或，所述位置传感器组包括多个用于采集位置信息的位置传感器，其中的至少一个所述位置传感器获得至少两个电源供电；所述扭矩传感器组为多路传感器，所述扭矩传感器组还包括扭矩传感器壳体，所述至少两个扭矩传感器均设置在所述扭矩传感器壳体内和/或所述位置传感器组为多路传感器，所述位置传感器组还包括位置传感器壳体，所述至少两个位置传感器均设置在所述位置传感器壳体内；所述助力部包括六相的转向电动机，所述转向电动机包括至少两个子电机，所述控制部包括至少两个控制组件，所述控制组件与至少一个所述子电机、以及所述扭矩传感器组和/或所述位置传感器组连接，并至少根据所述扭矩信息和/或位置信息控制连接的所述子电机输出的转向助力；

所述控制部与所述扭矩传感器组和/或所述位置传感器组连接，并至少根据所述扭矩信息和/或位置信息控制所述助力部输出的转向助力，任意两个所述控制组件之间通过至少一个所述通信链路进行数据传输，至少一个所述控制组件通过所述通信链路从已标定的所述控制组件获取标定数据。

2.根据权利要求1所述的转向系统，其特征在于，所述扭矩传感器组包括三个与转向系统的方向盘连接，并检测所述方向盘的扭矩信息的扭矩传感器，至少一个电源为三个所述扭矩传感器中的两个供电，至少一个扭矩传感器从至少两个所述电源获电；和/或，

所述位置传感器组包括三个与助力部的转向电动机连接，并检测所述转向电动机位置信息的位置传感器，至少一个所述电源为三个所述扭矩传感器中的两个供电，至少一个位置传感器从至少两个所述电源获电。

3.根据权利要求1所述的转向系统，其特征在于，所述转向系统还包括至少两个局域网络收发器，所述控制组件与至少一个所述局域网络收发器连接，并通过连接的所述局域网络收发器获取运输工具的状态信息，并至少根据所述扭矩信息和位置信息中的一个、以及所述状态信息控制连接的所述子电机输出的转向助力。

4.根据权利要求3所述的转向系统，其特征在于，当一个所述局域网络收发器工作时，与工作的所述局域网络收发器连接的所述控制组件获取所述运输工具的状态信息，未连接的所述控制组件通过至少一个所述通信链路从连接的所述控制组件获取所述状态信息。

5.根据权利要求3所述的转向系统，其特征在于，所述控制组件包括控制芯片、驱动单元和电流采样单元；

所述电流采样单元根据从连接的所述子电机采集的电流信息生成所述电流采样信号并发送至所述控制芯片；

所述控制芯片至少根据扭矩信息和位置信息中的一个、以及所述状态信息和所述电流采样信号生成控制信号，并发送至所述驱动单元；

所述驱动单元根据所述控制信号生成调整连接的所述子电机输出的转向助力的激励信号。

6.根据权利要求1所述的转向系统，其特征在于，当至少一个所述电源工作时，与工作的所述电源连接的控制组件，控制对应的子电机输出0.5倍所需转向助力～1倍所需转向助力。

7.根据权利要求1所述的转向系统，其特征在于，当至少一个所述控制组件工作时，工作的所述控制组件控制对应的子电机输出0.5倍所需转向助力～1倍所需转向助力。

8.一种运输工具，其特征在于，包括权利要求1-7中任一所述的转向系统。

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