CN113212547B - 一种商用车可变传动比电动转向系统及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种商用车可变传动比电动转向系统及其控制方法，包括：转向盘模块、变传动比传动模块、双绕组电机助力模块以及主控制器模块；本发明通过谐波齿轮机构驱动循环球式转向器实现变传动比功能，传动比范围大，承载能力强，传动平稳、精度高；同时可根据不同工况下转向系统的传动比准确切换电机的工作模式，增强了车辆的主动安全性，兼顾车辆低速行驶时转向的灵敏性和高速行驶时转向的稳定性两方面的要求，同时满足商用车所需大传动比大转矩的特点。

Description

一种商用车可变传动比电动转向系统及其控制方法
技术领域
本发明属于汽车转向系统技术领域，具体涉及一种商用车可变传动比电动转向系统及其控制方法。
背景技术
目前，现有的商用车电动转向系统，只是根据驾驶员的意图提供可变助力，减轻驾驶员的转向负担；而不能根据车辆运行工况对操纵稳定性的要求实现主动修正控制。现有的商用车电动转向系统从转向盘到前轮的角传动比一般情况近似是个定值，在低速转向时，驾驶员的转向力度大，转向手感和舒适性差；在高速转向时，驾驶员的操作反应时间短，商用车辆的质量惯性大，因此安全性和稳定性较低。并且现有的一些行星齿轮和齿轮齿条式转向器组成的变传动比机构无法满足商用车所需大传动比、大转矩的特点，新型适用的变传动比传动机构需要被研究。
另外，现有的商用车转向系统一般采用液压助力带动转向管柱旋转，能够提供较大的转向力矩，但是液压助力存在能耗较大和响应速度不如电动转向等问题。也有些商用车采用电机进行助力转向，但提供的转向力矩往往较小，采用多个电机也会由于安装空间和成本的限制，使得转向系统的电机功率较小。
因此，如何改善商用车的行驶安全性、稳定性和可操作性，以及驾驶员在疲劳驾驶时，避免或者减少交通事故的发生，保障人们的生命财产安全，成为了科研人员急需解决的问题。
发明内容
针对于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种商用车可变传动比电动转向系统及其控制方法，以解决现有技术中的商用车转向系统无法满足使用需求，安全性和稳定性较差的问题；本发明能够根据车速和转向盘转角，以及整车稳定性状态信号改善转向系统的转向品质和整车操纵稳定性，并提供较大的转向力矩和较快响应速度。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
本发明的一种商用车可变传动比电动转向系统，包括：转向盘模块、变传动比传动模块、机械传动模块、双绕组电机助力模块以及主控制器模块；
所述转向盘模块包括：转向盘、第一转向管柱、转向盘转角传感器、转向盘转矩传感器；
所述转向盘与第一转向管柱固定连接；
所述转向盘转角传感器、转向盘转矩传感器均与第一转向管柱固定连接，分别采集转向盘的转角和转矩信号，并将采集到的信号发送给主控制器模块；
所述变传动比传动模块包括：转角电机，转角电机转角控制器，转角电机转角传感器，谐波齿轮机构，锁止机构，第二转向管柱，循环球式转向器；
所述转角电机转角传感器和转角电机固定连接，用于采集转角电机的转角信号；所述锁止机构安装在转角电机上，用于锁止转角电机；所述转角电机转角控制器输入端连接主控制器模块，输出端连接转角电机，用于通过对当前时刻的前轮转角进行换算，得出转角电机需要输出的实际转角，将转角电机理想转角与转角电机实际转角作差，得到实时的转角电机控制信号，对转角电机进行控制；
所述谐波齿轮机构包括：波发生器、柔轮和刚轮；所述柔轮为外齿轮，刚轮为内齿轮，刚轮和柔轮之间存在齿差；第一转向管柱作为输入端与谐波齿轮机构的柔轮通过花键无间隙连接，带动柔轮转动；波发生器由回转部件和柔性轴承组成；波发生器设置于柔轮的内环中，其外侧面通过柔性轴承带动柔轮发生弹性形变，柔轮变成椭圆形齿轮随回转部件旋转的相反方向转动；位于波发生器中部的回转部件与转角电机的转子轴连接；柔轮外齿与刚轮的内齿相啮合；刚轮与第二转向管柱通过花键无间隙连接；所述循环球式转向器由两级传动副组成：第一级为螺杆与螺母传动副，第二级为齿条与齿扇传动副；第二转向管柱通过螺杆与螺母传动副与循环球式转向器相连；
所述机械传动模块包括：转向摇臂、转向直拉杆、左转向车轮、左转向节、左转向节臂、左转向梯形臂、转向横拉杆、右转向梯形臂、右转向节臂、右转向节、右转向车轮；
所述循环球式转向器的输出端通过齿条与齿扇传动副与转向摇臂的一端连接，转向摇臂的另一端通过转向直拉杆与左转向节臂相连，带动左转向节和左转向车轮偏转；左转向节臂经左转向梯形臂与转向横拉杆的一端相连；转向横拉杆的另一端与右转向梯形臂相连，右转向梯形臂经右转向节臂与右转向节相连，右转向节带动右转向车轮转向；
所述双绕组电机助力模块包括：继电器控制单元、双绕组电机、第一电流传感器、第二电流传感器、减速机构；
继电器控制单元包括：继电器控制器及继电器；继电器控制器的输入端连接主控制器模块，继电器控制器的输出端连接继电器；
双绕组电机包括：定子铁芯、转子组件、机座、第一套绕组、第二套绕组、双绕组电机输出轴；
第一套绕组包括：A相绕组、B相绕组、C相绕组；第二套绕组包括：a相绕组、b相绕组、c相绕组；第一套绕组输入端分为三条支路，分别连接A相绕组输入端、B相绕组输入端、C相绕组输入端；第二套绕组输入端分为三条支路，分别连接a相绕组输入端、b相绕组输入端、c相绕组输入端；
定子铁芯上分布有定子槽，第一套绕组和第二套绕组的同一相绕组之间错开电角度30°嵌放在不同的定子槽中，定子铁芯固定在机座上；第一套绕组的输入端与第一电流传感器连接，第二套绕组的输入端与第二电流传感器连接；
转子组件包括：转子铁芯和转子绕组；转子绕组绕在转子铁芯上，转子铁芯固定在双绕组电机输出轴上；第一套绕组和第二套绕组同时进行工作，产生合成磁场，在转子绕组中产生感应电流，感应电流在磁场的作用下带动转子铁芯旋转，转子铁芯通过双绕组电机输出轴将转矩输出；
减速机构为涡轮蜗杆减速机构，双绕组电机输出轴与减速机构的涡轮连接，第二转向管柱最下端与减速机构蜗杆固定连接；
所述主控制器模块包括：信号处理单元、车辆其它状态单元、理想传动比控制器、转角电机转角计算器、稳定性控制器、助力决策单元、诊断单元、故障报警单元、电机驱动单元；
所述信号处理单元与上述各传感器电气连接，获取各传感器实时采集的信号，接收转向盘转角信号A、转向盘转矩信号B、转角电机转角信号C、第一电流信号D、第二电流信号E；同时信号处理单元与上述车辆其它状态单元电气连接，获取车辆的其它状态信号；
所述车辆其它状态单元用于采集当前车辆状态的车速信号I、横摆角速度信号J、质心侧偏角信号K、侧向加速度信号L；
所述理想传动比控制器用于根据信号处理单元获得的车速信号、转向盘转角信号，通过预先设定的车速-转向盘转角-理想传动比map图确定当前时刻理想传动比信号，并计算当前时刻期望的前轮转角信号；将理想传动比信号与转向盘转角信号一同输入转角电机转角计算器，以得到转角电机理想转角信号，通过转角电机提供的附加转角和第一转向管柱的转角进行叠加从而实现变传动比控制；
所述稳定性控制器用于根据信号处理单元获得的车速信号、横摆角速度信号、侧向加速度信号、质心侧偏角信号，通过H2/H∞鲁棒控制方法得到车辆稳定性控制信号；然后将获得的车辆稳定性控制信号与上述所得的转角电机理想转角信号、转角电机转角信号一同输入到转角电机转角控制器中，通过对前轮转角进行换算，得出转角电机实际转角，将转角电机理想转角与转角电机实际转角作差，经过PID整定得到实时的转角电机控制信号；
所述主控制器模块输出端与转角电机、继电器控制单元电气连接，输出转角电机控制信号G，控制转角电机输出转角，及输出双绕组电机控制信号H，控制继电器输出电流的大小，控制双绕组电机输出转矩；
所述助力决策单元分别通过车载通讯线路接收信号处理单元和诊断单元的输入信号，经计算后通过车载通讯线路向电机驱动单元输出指令，电机驱动单元输出双绕组电机的控制信号；
所述诊断单元检测在车辆行驶过程中转向系统是否正常工作，电机驱动单元根据助力决策控制单元的输出指令，选择不同的工作模式，分别输出转角电机控制信号、包含第一套绕组和第二套绕组工作状态的双绕组电机控制信号，继电器控制器根据双绕组电机控制信号判断第一套绕组和第二套绕组工作状态，进而控制继电器内部触点的连接方式；
所述故障报警单元用于提醒驾驶员故障信息。
进一步地，所述双绕组电机输出转矩输出在第二转向管柱上，实现助力以及回正的功能，通过循环球式转向器的螺杆与螺母传动副和齿条与齿扇传动副，进而带动转向摇臂、转向直拉杆、左转向节臂、左转向节和左转向车轮完成转向动作。
进一步地，所述转角电机采用直流无刷电动机，封装在变传动比传动模块壳体内，由永磁铁、线圈和转子轴组成，转子轴与波发生器相连接，将转角电机的转矩传输到谐波齿轮机构；锁止机构由固定在转角电机上的锁架、安装在壳体上的锁杆及使锁杆发生作用的电磁阀组成。
进一步地，所述谐波齿轮机构中柔轮选用弯曲疲劳强度和扭转疲劳强度较高、泊松比较大的40CrNiMoA材料，且柔轮的轮中线的半径、筒体长度在满足要求的情况下尽可能小，柔轮的齿圈处壁厚h尽可能大(h＞1.1mm)，以适配于循环球式转向器传递扭矩较大、逆效率较高的性能。
进一步地，所述双绕组电机为无刷直流电机。
进一步地，所述第一电流传感器和第二电流传感器为霍尔电流传感器。
进一步地，所述回转部件外形轮廓为曲线型轮廓。
所述谐波齿轮机构是一种依靠弹性变形运动来实现可变传动比控制的传动装置，第一转向管柱作为输入端带动谐波齿轮机构的柔轮转动，当转角电机驱动时，转角电机的转子带动波发生器转动，波发生器转动过程中通过柔性轴承带动柔轮变形，实现转角的叠加，使柔轮在波发生器长轴方向与刚轮啮合，短轴方向脱开，随着波发生器转动，柔轮、刚轮的啮合区域不断变化，波发生器旋转一圈，柔轮与刚轮存在几个齿差，柔轮相对刚轮会产生几个齿的位移运动，从而产生变传动比，继而谐波齿轮的刚轮带动第二转向管柱，输出叠加后的转角，实现变传动比控制。
本发明的一种商用车可变传动比电动转向系统的控制方法，基于上述系统，步骤如下：
1)根据车辆行驶情况，输入转向盘转角，通过信号处理单元实时接收转向盘转角信号、转向盘转矩信号、转向盘角速度信号、车速信号、横摆角速度信号、侧向加速度信号、质心侧偏角信号、转角电机转角信号；
2)进行变传动比控制：将获得的车速信号、转向盘转角信号输入到理想传动比控制器，其根据预先设定的车速-转向盘转角-理想传动比map图确定理想传动比信号和期望的前轮转角信号；将理想传动比信号与转向盘转角信号一同输入转角电机转角计算器，得到转角电机理想转角信号；
3)进行稳定性控制：将获得的车速信号、横摆角速度信号、侧向加速度信号、质心侧偏角信号输入到稳定性控制器，利用H2/H∞鲁棒控制方法得到车辆稳定性控制信号；然后将获得的车辆稳定性控制信号与上述所得的转角电机理想转角信号、转角电机转角信号一同输入到转角电机转角控制器中，通过对前轮转角进行换算，得出转角电机实际转角，将转角电机理想转角与转角电机实际转角作差，经过PID整定得到实时的转角电机控制信号；
根据获得的实时的转角电机控制信号控制转角电机转角大小，驱动谐波齿轮机构运动，同时与转向盘输入到柔轮的转角叠加，完成转向系统变传动比控制及稳定性控制，实现车辆主动转向；
4)进行助力电机控制：将上述步骤2)中的理想传动比信号输入到助力决策单元，判断双绕组电机的工作模式，并根据车速-前轮转角-助力电机转矩map图计算出输出的转矩大小；助力决策单元向电机驱动单元发出指令，控制继电器控制单元工作；
5)诊断单元检测车辆行驶过程中转向系统是否正常工作，电机驱动单元根据助力决策单元的输出指令，选择不同的工作模式，分别输出转角电机控制信号、包含第一套绕组和第二套绕组工作状态的双绕组电机控制信号；继电器控制器根据双绕组电机控制信号判断第一套绕组和第二套绕组工作状态，进而控制继电器内部触点的连接方式。
进一步地，所述步骤2)中确定理想传动比方法如下：
Figure GDA0003482512080000051
Figure GDA0003482512080000052
式中，i为理想传动比，δf *为期望的前轮转角，V为车速，V0、Vm为固定车速，Ku为转向不足系数，Ks为固定系数，值为0.12-0.417；θsw为转向盘转角，θsw0、θswm为固定转向盘转角。
在转角电机未通电或者发生故障时，波发生器被锁止，转向系统传动比保持恒定；当转角电机驱动波发生器时，带动柔轮旋转，当椭圆转子与柔轮同向旋转时，由于柔轮的齿数比外环刚轮的齿数少，刚轮的转动角度大于柔轮，转向角度被放大，转向系统传动比减小；当椭圆转子与柔轮反向旋转时，刚轮的转动角度小于柔轮，转向角度被缩小，转向系统传动比增大，从而实现变传动比控制。
进一步地，所述步骤5)电机驱动单元工作模式的选择具体包括以下步骤：
51)当转角电机正常工作时，进行变传动比控制，通过驱动谐波齿轮机构提供附加转角，与转向盘转角输入进行线性叠加，输出到第二转向管柱，实现变传动比控制和稳定性控制；
52)当理想传动比控制器输出的传动比i小于等于传动比i0时，则输出的前轮转角大，启动双绕组电机的两套绕组，继电器触点a连接触点c，触点b连接触点d，触点a连接触点e，触点b连接触点f，双绕组电机的两套绕组同时工作作为转矩电机，第二转向管柱的转矩取决于转角电机和双绕组电机的两套绕组；
53)当理想传动比控制器输出的传动比i大于传动比i0且小于等于传动比i1时，则输出的前轮转角小，继电器触点a连接触点c，触点b连接触点d，启动双绕组电机的第一套绕组作为转矩电机，第二转向管柱的转矩取决于转角电机和双绕组电机的第一套绕组；
54)当理想传动比控制器输出的传动比i大于传动比i1时，则输出的前轮转角小，继电器所有触点断开，第二转向管柱的转矩取决于转角电机；
55)当转角电机故障时，谐波齿轮机构被锁止，转向系统传动比保持恒定，继电器触点a连接触点c，触点b连接触点d，触点a连接触点e，触点b连接触点f，双绕组电机两套绕组作为转角电机同时工作，同时触发故障报警单元，提醒驾驶员故障信息；55)当双绕组电机两套绕组均故障时，继电器所有触点断开，第二转向管柱的转矩取决于转角电机，触发故障报警单元，提醒驾驶员故障信息；
56)当转角电机故障且双绕组电机的第一套绕组故障时，则继电器触点a连接触点e，触点b连接触点f，双绕组电机的第二套绕组作为转角电机，第二转向管柱的转矩取决于双绕组电机的第二套绕组，触发故障报警单元，提醒驾驶员故障信息；
57)当转角电机故障且双绕组电机的第二套绕组故障时，则继电器触点a连接触点c，触点b连接触点d，双绕组电机的第一套绕组作为转角电机，第二转向管柱的转矩取决于双绕组电机的第一套绕组，触发故障报警单元，提醒驾驶员故障信息；
59)当双绕组电机的第一套绕组故障时，则继电器触点a连接触点e，触点b连接触点f，双绕组电机的第二套绕组作为转矩电机，第二转向管柱的转矩取决于转角电机和双绕组电机的第二套绕组，触发故障报警单元，提醒驾驶员故障信息；
60)当双绕组电机的第二套绕组故障时，则继电器触点a连接触点c，触点b连接触点d，双绕组电机的第一套绕组作为转矩电机，第二转向管柱的转矩取决于转角电机和双绕组电机的第一套绕组，触发故障报警单元，提醒驾驶员故障信息；
61)当转角电机和双绕组电机的两套绕组均出现故障时，谐波齿轮机构锁止，继电器所有触点均断开，进行固定传动比转向，第二转向管柱的转矩取决于转向盘输入的转矩，触发故障报警单元，并提示驾驶员进行紧急制动操作。
其中，i0＝9.6,i1＝20.8。
进一步地，双绕组电机作为转角电机工作时，主控制器模块根据当前时刻期望的前轮转角计算出第二转向管柱所需的转角，从而控制双绕组电机输出到第二转向管柱的转角；双绕组电机作为转矩电机进行工作时，主控制器模块根据当前时刻第二转向管柱所需助力的转矩，从而控制双绕组电机输出到第二转向管柱的转矩。
本发明的有益效果：
本发明通过谐波齿轮变传动比机构驱动循环球式转向器，传动间隙小，传动比范围大，承载能力强，传动平稳、精度高；并实现了基于商用车电动助力转向系统的变传动比功能，增强了车辆的主动安全性，兼顾车辆低速行驶时转向的灵敏性和高速行驶时转向的稳定性两方面的要求，同时满足商用车所需大传动比大转矩的特点；
本发明基于变传动比传动模块，可根据不同工况下转向系统的传动比进行工作模式的切换，更加准确智能地满足各种工况下转向助力的需求；并且具有故障诊断容错功能，进一步提高转向系统的可靠性，增强了车辆安全性。
本发明使用双绕组电机作为助力电机，双绕组电机两套绕组同时工作的工作模式，相比于单绕组电机能输出更大的转矩，相比于双绕组电动液压助力转向系统，具备更快的响应速度和更低的能耗。
附图说明
图1为本发明一种可变传动比的商用车纯电动转向系统原理结构框图；
图2为变传动比传动模块的内部细节图；
图3为本发明双绕组电机工作模式切换原理结构图；
图4为本发明电机驱动单元工作模式切换流程图；
图5为本发明控制方法流程图；
图中，1-转向盘，2-第一转向管柱，3-转向盘转角传感器，4-转向盘转矩传感器，5-变传动比传动模块，6-转角电机，7-谐波齿轮机构，8-第二转向管柱，9-螺杆与螺母传动副，10-齿条与齿扇传动副，11-循环球式转向器，12-转向摇臂，13-转向直拉杆，14-左转向车轮，15-左转向节，16-左转向节臂，17-左转向梯形臂，18-转向横拉杆，19-减速机构，20-双绕组电机输出轴，21-第二套绕组，22-第一套绕组，23-第二电流传感器，24-继电器控制单元，25-右转向梯形臂，26-右转向节臂，27-右转向节，28-右转向车轮，29-双绕组电机助力模块，30-第一电流传感器，31-车辆其它状态单元，32-主控制器模块，61-转角电机转角传感器，62-波发生器(椭圆转子)，63-柔轮，64-刚轮，65-花键；
A-转向盘转角信号，B-转向盘转矩信号，C-转角电机转矩信号，D-第一电流信号，E-第二电流信号，G-转角电机控制信号，H-双绕组电机控制信号，I-车速信号，J-横摆角速度信号，K-质心侧偏角信号，L-侧向加速度信号。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。
参照图1、图2所示，本发明的一种商用车可变传动比电动转向系统，包括：转向盘模块、变传动比传动模块5、机械传动模块、双绕组电机助力模块29以及主控制器模块32；
所述转向盘模块包括：转向盘1、第一转向管柱2、转向盘转角传感器3、转向盘转矩传感器4；
所述转向盘1与第一转向管柱2固定连接；
所述转向盘转角传感器3、转向盘转矩传感器4均与第一转向管柱2固定连接，分别采集转向盘的转角和转矩信号，并将采集到的信号发送给主控制模块32；
所述变传动比传动模块5包括：转角电机6，转角电机转角控制器，转角电机转角传感器61，谐波齿轮机构7，锁止机构，第二转向管柱8，循环球式转向器11；
所述转角电机转角传感器61和转角电机6固定连接，用于采集转角电机的转角信号；所述锁止机构安装在转角电机6上，用于在转角电机不工作或故障时锁止转角电机；所述转角电机转角控制器输入端连接主控制器模块，输出端连接转角电机，用于通过对当前时刻的前轮转角进行换算，得出转角电机需要输出的实际转角，将转角电机理想转角与转角电机实际转角作差，经过PID整定得到实时的转角电机控制信号，对转角电机进行控制；
所述谐波齿轮机构7包括：波发生器(椭圆转子)62、柔轮(杯形件)63和刚轮64；所述柔轮63为外齿轮，刚轮64为内齿轮，刚轮64和柔轮63之间存在齿差；第一转向管柱2作为输入端与谐波齿轮机构的柔轮63通过花键65无间隙连接，带动柔轮63转动；波发生器62由回转部件(如凸轮)和柔性轴承组成；波发生器62设置于柔轮63的内环中，其外侧面通过柔性轴承带动柔轮63发生弹性形变，柔轮63变成椭圆形齿轮随回转部件旋转的相反方向转动；位于波发生器中部的回转部件与转角电机6的转子轴连接；柔轮外齿与刚轮的内齿相啮合；刚轮64与第二转向管柱8的一端通过花键无间隙连接；所述循环球式转向器11由两级传动副组成：第一级为螺杆与螺母传动副9，第二级为齿条与齿扇传动副10；第二转向管柱8通过螺杆与螺母传动副9与循环球式转向器11相连；
所述机械传动模块包括：转向摇臂12、转向直拉杆13、左转向车轮14、左转向节15、左转向节臂16、左转向梯形臂17、转向横拉杆18、右转向梯形臂25、右转向节臂26、右转向节27、右转向车轮28；
所述循环球式转向器的输出端通过齿条与齿扇传动副10与转向摇臂12的一端连接，转向摇臂12的另一端通过转向直拉杆13与左转向节臂16相连，带动左转向节15和左转向车轮14偏转；左转向节臂16经左转向梯形臂17与转向横拉杆18的一端相连；转向横拉杆18的另一端与右转向梯形臂25相连，右转向梯形臂25经右转向节臂26与右转向节27相连，右转向节27带动右转向车轮28转向；
所述转角电机采用直流无刷电动机，封装在变传动比传动模块壳体内，由永磁铁、线圈和转子轴组成，转子轴与波发生器相连接，将转角电机的转矩传输到谐波齿轮机构；锁止机构由固定在转角电机上的锁架、安装在壳体上的锁杆及使锁杆发生作用的电磁阀组成。
所述谐波齿轮机构7中柔轮63选用弯曲疲劳强度和扭转疲劳强度较高、泊松比较大的40CrNiMoA材料，且柔轮的轮中线的半径、筒体长度在满足要求的情况下尽可能小，柔轮63的齿圈处壁厚h尽可能大(h＞1.1mm)，以适配于循环球式转向器11传递扭矩较大、逆效率较高的性能。
所述双绕组电机助力模块29包括：继电器控制单元24、双绕组电机、第一电流传感器30、第二电流传感器23、减速机构19；所述第一电流传感器和第二电流传感器为霍尔电流传感器；
继电器控制单元24包括：继电器控制器及继电器；继电器控制器的输入端连接主控制器模块32，继电器控制器的输出端连接继电器；
双绕组电机包括：定子铁芯、转子组件、机座、第一套绕组22、第二套绕组21、双绕组电机输出轴20；所述双绕组电机为无刷直流电机。
第一套绕组22包括：A相绕组、B相绕组、C相绕组；第二套绕组21包括：a相绕组、b相绕组、c相绕组；第一套绕组输入端分为三条支路，分别连接A相绕组输入端、B相绕组输入端、C相绕组输入端；第二套绕组输入端分为三条支路，分别连接a相绕组输入端、b相绕组输入端、c相绕组输入端；
定子铁芯上分布有定子槽，第一套绕组22和第二套绕组21的同一相绕组之间错开电角度30°嵌放在不同的定子槽中，定子铁芯固定在机座上；第一套绕组的输入端与第一电流传感器30连接，第二套绕组的输入端与第二电流传感器23连接；
转子组件包括：转子铁芯和转子绕组；转子绕组绕在转子铁芯上，转子铁芯固定在双绕组电机输出轴上；第一套绕组和第二套绕组同时进行工作，产生合成磁场，在转子绕组中产生感应电流，感应电流在磁场的作用下带动转子铁芯旋转，转子铁芯通过双绕组电机输出轴20将转矩输出；
减速机构19为涡轮蜗杆减速机构，双绕组电机输出轴20与减速机构19的涡轮连接，第二转向管柱8最下端与减速机构19蜗杆固定连接；
所述双绕组电机输出转矩输出在第二转向管柱上，实现助力以及回正的功能，通过循环球式转向器的螺杆与螺母传动副和齿条与齿扇传动副，进而带动转向摇臂、转向直拉杆、左转向节臂、左转向节和左转向车轮完成转向动作。
所述主控制器模块32包括：信号处理单元、车辆其它状态单元31、理想传动比控制器、转角电机转角计算器、稳定性控制器、助力决策单元、诊断单元、故障报警单元、电机驱动单元；
所述信号处理单元与上述各传感器电气连接，获取各传感器实时采集的信号，接收转向盘转角信号A、转向盘转矩信号B、转角电机转角信号C、第一电流信号D、第二电流信号E；同时信号处理单元与上述车辆其它状态单元电气连接，获取车辆的其它状态信号；
所述车辆其它状态单元31用于采集当前车辆状态的车速信号I、横摆角速度信号J、质心侧偏角信号K、侧向加速度信号L；
所述理想传动比控制器用于根据信号处理单元获得的车速信号、转向盘转角信号，通过预先设定的车速-转向盘转角-理想传动比map图确定当前时刻理想传动比信号，并计算当前时刻期望的前轮转角信号；将理想传动比信号与转向盘转角信号一同输入转角电机转角计算器，以得到转角电机理想转角信号，通过转角电机理想转角和第一转向管柱的转角进行叠加从而实现变传动比控制；
所述稳定性控制器用于根据信号处理单元获得的车速信号、横摆角速度信号、侧向加速度信号、质心侧偏角信号，通过H2/H∞鲁棒控制方法得到车辆稳定性控制信号；然后将获得的车辆稳定性控制信号与上述所得的转角电机理想转角信号、转角电机转角信号一同输入到转角电机转角控制器中，通过对前轮转角进行换算，得出转角电机实际转角，将转角电机理想转角与转角电机实际转角作差，经过PID整定得到实时的转角电机控制信号；
主控制器模块输出端与转角电机6、继电器控制单元24电气连接，输出转角电机控制信号G，控制转角电机输出转角，及输出双绕组电机控制信号H，控制继电器输出电流的大小，控制双绕组电机输出转矩；
助力决策单元分别通过车载通讯线路接收信号处理单元和诊断单元的输入信号，经计算后通过车载通讯线路向电机驱动单元输出指令，电机驱动单元输出双绕组电机的控制信号；
所述诊断单元检测在车辆行驶过程中转向系统是否正常工作，电机驱动单元根据助力决策控制单元的输出指令，选择不同的工作模式，分别输出转角电机控制信号、包含第一套绕组和第二套绕组工作状态的双绕组电机控制信号，继电器控制器根据双绕组电机控制信号判断第一套绕组和第二套绕组工作状态，进而控制继电器内部触点的连接方式；
所述故障报警单元用于提醒驾驶员故障信息。
其中，所述回转部件外形轮廓为曲线型轮廓。
所述谐波齿轮机构是一种依靠弹性变形运动来实现可变传动比控制的传动装置，第一转向管柱作为输入端带动谐波齿轮机构的柔轮转动，当转角电机驱动时，转角电机的转子带动波发生器转动，波发生器转动过程中通过柔性轴承带动柔轮变形，实现转角的叠加，使柔轮在波发生器长轴方向与刚轮啮合，短轴方向脱开，随着波发生器转动，柔轮、刚轮的啮合区域不断变化，波发生器旋转一圈，柔轮与刚轮存在几个齿差，柔轮相对刚轮会产生几个齿的位移运动，从而产生变传动比，继而谐波齿轮的刚轮带动第二转向管柱，输出叠加后的转角，实现变传动比控制。
参照图5所示，本发明的一种商用车可变传动比电动转向系统的控制方法，基于上述系统，步骤如下：
1)根据车辆行驶情况，输入转向盘转角，通过信号处理单元实时接收转向盘转角信号、转向盘转矩信号、转向盘角速度信号、车速信号、横摆角速度信号、侧向加速度信号、质心侧偏角信号、转角电机转角信号；
2)进行变传动比控制：将获得的车速信号、转向盘转角信号输入到理想传动比控制器，其根据预先设定的车速-转向盘转角-理想传动比map图确定理想传动比信号和期望的前轮转角信号；将理想传动比信号与转向盘转角信号一同输入转角电机转角计算器，得到转角电机理想转角信号；
3)进行稳定性控制：将获得的车速信号、横摆角速度信号、侧向加速度信号、质心侧偏角信号输入到稳定性控制器，利用H2/H∞鲁棒控制方法得到车辆稳定性控制信号；然后将获得的车辆稳定性控制信号与上述所得的转角电机理想转角信号、转角电机转角信号一同输入到转角电机转角控制器中，通过对前轮转角进行换算，得出转角电机实际转角，将转角电机理想转角与转角电机实际转角作差，经过PID整定得到实时的转角电机控制信号；
根据获得的实时的转角电机控制信号控制转角电机转角大小，驱动谐波齿轮机构运动，同时与转向盘输入到柔轮的转角叠加，完成转向系统变传动比控制及稳定性控制，实现车辆主动转向；
4)进行助力电机控制：将上述步骤2)中的理想传动比信号输入到助力决策单元，判断双绕组电机的工作模式，并根据车速-前轮转角-助力电机转矩map图计算出输出的转矩大小；助力决策单元向电机驱动单元发出指令，控制继电器控制单元工作；
5)诊断单元检测车辆行驶过程中转向系统是否正常工作，电机驱动单元根据助力决策单元的输出指令，选择不同的工作模式，分别输出转角电机控制信号、包含第一套绕组和第二套绕组工作状态的双绕组电机控制信号；继电器控制器根据双绕组电机控制信号判断第一套绕组和第二套绕组工作状态，进而控制继电器内部触点的连接方式。
所述步骤2)中确定理想传动比方法如下：
Figure GDA0003482512080000111
Figure GDA0003482512080000121
式中，i为理想传动比，δf *为期望的前轮转角，V为车速，V0、Vm为固定车速，Ku为转向不足系数，Ks为固定系数，通常为0.12-0.417；θsw为转向盘转角，θsw0、θswm为固定转向盘转角。
在转角电机未通电或者发生故障时，波发生器被锁止，转向系统传动比保持恒定；当转角电机驱动波发生器时，带动柔轮旋转，当椭圆转子与柔轮同向旋转时，由于柔轮的齿数比外环刚轮的齿数少，刚轮的转动角度大于柔轮，转向角度被放大，转向系统传动比减小；当椭圆转子与柔轮反向旋转时，刚轮的转动角度小于柔轮，转向角度被缩小，转向系统传动比增大，从而实现变传动比控制。
该理想传动比满足：
在转向盘中间位置附近需要设定成较大传动比，使车辆在高速行驶时获得较低的转向灵敏度，减少车辆对转向盘输入的敏感程度，降低高速时对驾驶的技术要求，给驾驶员较小的精神负荷；
传动比随着转向盘转角的增大而迅速减小，减小转向盘的转动范围，便于驾驶员实施大转向任务，减少转向盘转动的总圈数，降低驾驶员的体力负荷。
参照图3、图4所示，所述步骤5)电机驱动单元工作模式的选择具体包括以下步骤：
51)当转角电机正常工作时，进行变传动比控制，通过驱动谐波齿轮机构提供附加转角，与转向盘转角输入进行线性叠加，输出到第二转向管柱，实现变传动比控制和稳定性控制；
52)当理想传动比控制器输出的传动比i小于等于传动比i0时，则输出的前轮转角大，启动双绕组电机的两套绕组，继电器触点a连接触点c，触点b连接触点d，触点a连接触点e，触点b连接触点f，双绕组电机的两套绕组同时工作作为转矩电机，第二转向管柱的转矩取决于转角电机和双绕组电机的两套绕组；
53)当理想传动比控制器输出的传动比i大于传动比i0且小于等于传动比i1时，则输出的前轮转角小，继电器触点a连接触点c，触点b连接触点d，启动双绕组电机的第一套绕组作为转矩电机，第二转向管柱的转矩取决于转角电机和双绕组电机的第一套绕组；
54)当理想传动比控制器输出的传动比i大于传动比i1时，则输出的前轮转角小，继电器所有触点断开，第二转向管柱的转矩取决于转角电机；
55)当转角电机故障时，谐波齿轮机构被锁止，转向系统传动比保持恒定，继电器触点a连接触点c，触点b连接触点d，触点a连接触点e，触点b连接触点f，双绕组电机两套绕组作为转角电机同时工作，同时触发故障报警单元，提醒驾驶员故障信息；
55)当双绕组电机两套绕组均故障时，继电器所有触点断开，第二转向管柱的转矩取决于转角电机，触发故障报警单元，提醒驾驶员故障信息；
56)当转角电机故障且双绕组电机的第一套绕组故障时，则继电器触点a连接触点e，触点b连接触点f，双绕组电机的第二套绕组作为转角电机，第二转向管柱的转矩取决于双绕组电机的第二套绕组，触发故障报警单元，提醒驾驶员故障信息；
57)当转角电机故障且双绕组电机的第二套绕组故障时，则继电器触点a连接触点c，触点b连接触点d，双绕组电机的第一套绕组作为转角电机，第二转向管柱的转矩取决于双绕组电机的第一套绕组，触发故障报警单元，提醒驾驶员故障信息；
59)当双绕组电机的第一套绕组故障时，则继电器触点a连接触点e，触点b连接触点f，双绕组电机的第二套绕组作为转矩电机，第二转向管柱的转矩取决于转角电机和双绕组电机的第二套绕组，触发故障报警单元，提醒驾驶员故障信息；
60)当双绕组电机的第二套绕组故障时，则继电器触点a连接触点c，触点b连接触点d，双绕组电机的第一套绕组作为转矩电机，第二转向管柱的转矩取决于转角电机和双绕组电机的第一套绕组，触发故障报警单元，提醒驾驶员故障信息；
61)当转角电机和双绕组电机的两套绕组均出现故障时，谐波齿轮机构锁止，继电器所有触点均断开，进行固定传动比转向，第二转向管柱的转矩取决于转向盘输入的转矩，触发故障报警单元，并提示驾驶员进行紧急制动操作。
其中，i0＝9.6,i1＝20.8。
双绕组电机作为转角电机工作时，主控制器模块根据当前时刻期望的前轮转角计算出第二转向管柱所需的转角，从而控制双绕组电机输出到第二转向管柱的转角；双绕组电机作为转矩电机进行工作时，主控制器模块根据当前时刻第二转向管柱所需助力的转矩，从而控制双绕组电机输出到第二转向管柱的转矩。
本发明具体应用途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种商用车可变传动比电动转向系统，其特征在于，包括：转向盘模块、变传动比传动模块(5)、机械传动模块、双绕组电机助力模块(29)以及主控制器模块(32)；
所述转向盘模块包括：转向盘(1)、第一转向管柱(2)、转向盘转角传感器(3)、转向盘转矩传感器(4)；
所述转向盘(1)与第一转向管柱(2)固定连接；
所述转向盘转角传感器(3)、转向盘转矩传感器(4)均与第一转向管柱(2)固定连接，分别采集转向盘的转角和转矩信号，并将采集到的信号发送给主控制器模块(32)；
所述变传动比传动模块(5)包括：转角电机(6)、转角电机转角控制器、转角电机转角传感器(61)、谐波齿轮机构(7)、锁止机构、第二转向管柱(8)及循环球式转向器(11)；
所述转角电机转角传感器(61)和转角电机(6)固定连接，用于采集转角电机的转角信号；所述锁止机构安装在转角电机(6)上，用于锁止转角电机(6)；所述转角电机转角控制器输入端连接主控制器模块(32)，输出端连接转角电机(6)，用于通过对当前时刻的前轮转角进行换算，得出转角电机(6)需要输出的实际转角，将转角电机理想转角与转角电机实际转角作差，得到实时的转角电机控制信号，对转角电机进行控制；
所述谐波齿轮机构(7)包括：波发生器(62)、柔轮(63)和刚轮(64)；所述柔轮(63)为外齿轮，刚轮(64)为内齿轮，刚轮(64)和柔轮(63)之间存在齿差；第一转向管柱(2)作为输入端与柔轮(63)通过花键(65)无间隙连接，带动柔轮(63)转动；波发生器(62)由回转部件和柔性轴承组成；波发生器设置于柔轮(63)的内环中，其外侧面通过柔性轴承带动柔轮发生弹性形变，柔轮(63)变成椭圆形齿轮随回转部件旋转的相反方向转动；位于波发生器(62)中部的回转部件与转角电机的转子轴连接；柔轮外齿与刚轮的内齿相啮合；刚轮(64)与第二转向管柱(8)通过花键无间隙连接；所述循环球式转向器(11)由两级传动副组成：第一级为螺杆与螺母传动副(9)，第二级为齿条与齿扇传动副(10)；第二转向管柱(8)通过螺杆与螺母传动副(9)与循环球式转向器(11)相连；
所述机械传动模块包括：转向摇臂(12)、转向直拉杆(13)、左转向车轮(14)、左转向节(15)、左转向节臂(16)、左转向梯形臂(17)、转向横拉杆(18)、右转向梯形臂(25)、右转向节臂(26)、右转向节(27)、右转向车轮(28)；
所述循环球式转向器(11)的输出端通过齿条与齿扇传动副(10)与转向摇臂(12)的一端连接，转向摇臂(12)的另一端通过转向直拉杆(13)与左转向节臂(16)相连，带动左转向节(15)和左转向车轮(14)偏转；左转向节臂(16)经左转向梯形臂(17)与转向横拉杆(18)的一端相连；转向横拉杆(18)的另一端与右转向梯形臂(25)相连，右转向梯形臂(25)经右转向节臂(26)与右转向节(27)相连，右转向节(27)带动右转向车轮(28)转向；
所述双绕组电机助力模块(29)包括：继电器控制单元(24)、双绕组电机、第一电流传感器(30)、第二电流传感器(23)、减速机构(19)；
继电器控制单元(24)包括：继电器控制器及继电器；继电器控制器的输入端连接主控制器模块(32)，继电器控制器的输出端连接继电器；
双绕组电机包括：定子铁芯、转子组件、机座、第一套绕组(22)、第二套绕组(21)、双绕组电机输出轴(20)；
第一套绕组(22)包括：A相绕组、B相绕组、C相绕组；第二套绕组(21)包括：a相绕组、b相绕组、c相绕组；第一套绕组输入端分为三条支路，分别连接A相绕组输入端、B相绕组输入端、C相绕组输入端；第二套绕组输入端分为三条支路，分别连接a相绕组输入端、b相绕组输入端、c相绕组输入端；
定子铁芯上分布有定子槽，第一套绕组(22)和第二套绕组(21)的同一相绕组之间错开电角度30°嵌放在不同的定子槽中，定子铁芯固定在机座上；第一套绕组的输入端与第一电流传感器(30)连接，第二套绕组(21)的输入端与第二电流传感器(23)连接；
转子组件包括：转子铁芯和转子绕组；转子绕组绕在转子铁芯上，转子铁芯固定在双绕组电机输出轴上；第一套绕组和第二套绕组同时进行工作，产生合成磁场，在转子绕组中产生感应电流，感应电流在磁场的作用下带动转子铁芯旋转，转子铁芯通过双绕组电机输出轴(20)将转矩输出；
双绕组电机输出轴(20)与减速机构(19)的涡轮连接，第二转向管柱(8)最下端与减速机构(19)蜗杆固定连接；
所述主控制器模块(32)包括：信号处理单元、车辆其它状态单元(31)、理想传动比控制器、转角电机转角计算器、稳定性控制器、助力决策单元、诊断单元、故障报警单元、电机驱动单元；
所述信号处理单元与上述各传感器电气连接，获取各传感器实时采集的信号，接收转向盘转角信号A、转向盘转矩信号B、转角电机转角信号C、第一电流信号D、第二电流信号E；同时信号处理单元与上述车辆其它状态单元电气连接，获取车辆的其它状态信号；
所述车辆其它状态单元用于采集当前车辆状态的车速信号I、横摆角速度信号J、质心侧偏角信号K、侧向加速度信号L；
所述理想传动比控制器用于根据信号处理单元获得的车速信号、转向盘转角信号，通过预先设定的车速-转向盘转角-理想传动比map图确定当前时刻理想传动比信号，并计算当前时刻期望的前轮转角信号；将理想传动比信号与转向盘转角信号一同输入转角电机转角计算器，以得到转角电机理想转角信号，通过转角电机提供的附加转角和第一转向管柱的转角进行叠加从而实现变传动比控制；
所述稳定性控制器用于根据信号处理单元获得的车速信号、横摆角速度信号、侧向加速度信号、质心侧偏角信号，通过H2/H∞鲁棒控制方法得到车辆稳定性控制信号；然后将获得的车辆稳定性控制信号与上述所得的转角电机理想转角信号、转角电机转角信号一同输入到转角电机转角控制器中，通过对前轮转角进行换算，得出转角电机实际转角，将转角电机理想转角与转角电机实际转角作差，得到实时的转角电机控制信号；
主控制器模块输出端与转角电机、继电器控制单元电气连接，输出转角电机控制信号G，控制转角电机输出转角，及输出双绕组电机控制信号H，控制继电器输出电流的大小，控制双绕组电机输出转矩；
所述助力决策单元分别通过车载通讯线路接收信号处理单元和诊断单元的输入信号，经计算后通过车载通讯线路向电机驱动单元输出指令，电机驱动单元输出双绕组电机的控制信号；
所述诊断单元检测在车辆行驶过程中转向系统是否正常工作，电机驱动单元根据助力决策控制单元的输出指令，选择不同的工作模式，分别输出转角电机控制信号、包含第一套绕组和第二套绕组工作状态的双绕组电机控制信号，继电器控制器根据双绕组电机控制信号判断第一套绕组和第二套绕组工作状态，进而控制继电器内部触点的连接方式；
所述故障报警单元用于提醒驾驶员故障信息。
2.根据权利要求1所述的商用车可变传动比电动转向系统，其特征在于，所述双绕组电机输出转矩输出在第二转向管柱上，实现助力及回正，通过循环球式转向器的螺杆与螺母传动副和齿条与齿扇传动副，进而带动转向摇臂、转向直拉杆、左转向节臂、左转向节和左转向车轮完成转向动作。
3.根据权利要求1所述的商用车可变传动比电动转向系统，其特征在于，所述转角电机采用直流无刷电动机，封装在变传动比传动模块壳体内，由永磁铁、线圈和转子轴组成，转子轴与波发生器相连接，将转角电机的转矩传输到谐波齿轮机构；锁止机构由固定在转角电机上的锁架、安装在壳体上的锁杆及使锁杆发生作用的电磁阀组成。
4.根据权利要求1所述的商用车可变传动比电动转向系统，其特征在于，所述双绕组电机为无刷直流电机。
5.一种商用车可变传动比电动转向系统的控制方法，基于权利要求1-4中任意一项所述系统，其特征在于，步骤如下：
1)根据车辆行驶情况，输入转向盘转角，通过信号处理单元实时接收转向盘转角信号、转向盘转矩信号、转向盘角速度信号、车速信号、横摆角速度信号、侧向加速度信号、质心侧偏角信号、转角电机转角信号；
2)进行变传动比控制：将获得的车速信号、转向盘转角信号输入到理想传动比控制器，其根据预先设定的车速-转向盘转角-理想传动比map图确定理想传动比信号和期望的前轮转角信号；将理想传动比信号与转向盘转角信号一同输入转角电机转角计算器，得到转角电机理想转角信号；
3)进行稳定性控制：将获得的车速信号、横摆角速度信号、侧向加速度信号、质心侧偏角信号输入到稳定性控制器，利用H2/H∞鲁棒控制方法得到车辆稳定性控制信号；然后将获得的车辆稳定性控制信号与上述所得的转角电机理想转角信号、转角电机转角信号一同输入到转角电机转角控制器中，通过对前轮转角进行换算，得出转角电机实际转角，将转角电机理想转角与转角电机实际转角作差，经过PID整定得到实时的转角电机控制信号；
根据获得的实时的转角电机控制信号控制转角电机转角大小，驱动谐波齿轮机构运动，同时与转向盘输入到柔轮的转角叠加，完成转向系统变传动比控制及稳定性控制，实现车辆主动转向；
4)进行助力电机控制：将上述步骤2)中的理想传动比信号输入到助力决策单元，判断双绕组电机的工作模式，并根据车速-前轮转角-助力电机转矩map图计算出输出的转矩大小；助力决策单元向电机驱动单元发出指令，控制继电器控制单元工作；
5)检测车辆行驶过程中转向系统是否正常工作，根据助力决策单元的输出指令，选择不同的工作模式，分别输出转角电机控制信号、包含第一套绕组和第二套绕组工作状态的双绕组电机控制信号；继电器控制器根据双绕组电机控制信号判断第一套绕组和第二套绕组工作状态，进而控制继电器内部触点的连接方式。
6.根据权利要求5所述的商用车可变传动比电动转向系统的控制方法，其特征在于，所述步骤2)中确定理想传动比方法如下：
Figure FDA0003482512070000041
Figure FDA0003482512070000042
式中，i为理想传动比，δf *为期望的前轮转角，V为车速，V0、Vm为固定车速，Ku为转向不足系数，Ks为固定系数，值为0.12-0.417；θsw为转向盘转角，θsw0、θswm为固定转向盘转角。
7.根据权利要求5所述的商用车可变传动比电动转向系统的控制方法，其特征在于，所述步骤5)电机驱动单元工作模式的选择具体包括以下步骤：
51)当转角电机正常工作时，进行变传动比控制，通过驱动谐波齿轮机构提供附加转角，与转向盘转角输入进行线性叠加，输出到第二转向管柱，实现变传动比控制和稳定性控制；
52)当理想传动比控制器输出的传动比i小于等于传动比i0时，则输出的前轮转角大，启动双绕组电机的两套绕组，继电器触点a连接触点c，触点b连接触点d，触点a连接触点e，触点b连接触点f，双绕组电机的两套绕组同时工作作为转矩电机，第二转向管柱的转矩取决于转角电机和双绕组电机的两套绕组；
53)当理想传动比控制器输出的传动比i大于传动比i0且小于等于传动比i1时，则输出的前轮转角小，继电器触点a连接触点c，触点b连接触点d，启动双绕组电机的第一套绕组作为转矩电机，第二转向管柱的转矩取决于转角电机和双绕组电机的第一套绕组；
54)当理想传动比控制器输出的传动比i大于传动比i1时，则输出的前轮转角小，继电器所有触点断开，第二转向管柱的转矩取决于转角电机；
55)当转角电机故障时，谐波齿轮机构被锁止，转向系统传动比保持恒定，继电器触点a连接触点c，触点b连接触点d，触点a连接触点e，触点b连接触点f，双绕组电机两套绕组作为转角电机同时工作，同时触发故障报警单元，提醒驾驶员故障信息；
56)当转角电机故障且双绕组电机的第一套绕组故障时，则继电器触点a连接触点e，触点b连接触点f，双绕组电机的第二套绕组作为转角电机，第二转向管柱的转矩取决于双绕组电机的第二套绕组，触发故障报警单元，提醒驾驶员故障信息；
57)当转角电机故障且双绕组电机的第二套绕组故障时，则继电器触点a连接触点c，触点b连接触点d，双绕组电机的第一套绕组作为转角电机，第二转向管柱的转矩取决于双绕组电机的第一套绕组，触发故障报警单元，提醒驾驶员故障信息；
58)当双绕组电机的第一套绕组故障时，则继电器触点a连接触点e，触点b连接触点f，双绕组电机的第二套绕组作为转矩电机，第二转向管柱的转矩取决于转角电机和双绕组电机的第二套绕组，触发故障报警单元，提醒驾驶员故障信息；
59)当双绕组电机的第二套绕组故障时，则继电器触点a连接触点c，触点b连接触点d，双绕组电机的第一套绕组作为转矩电机，第二转向管柱的转矩取决于转角电机和双绕组电机的第一套绕组，触发故障报警单元，提醒驾驶员故障信息；
60)当双绕组电机两套绕组均故障时，继电器所有触点断开，第二转向管柱的转矩取决于转角电机，触发故障报警单元，提醒驾驶员故障信息；
61)当转角电机和双绕组电机的两套绕组均出现故障时，谐波齿轮机构锁止，继电器所有触点均断开，进行固定传动比转向，第二转向管柱的转矩取决于转向盘输入的转矩，触发故障报警单元，并提示驾驶员进行紧急制动操作。
8.根据权利要求7所述的商用车可变传动比电动转向系统的控制方法，其特征在于，所述步骤5)具体还包括：双绕组电机作为转角电机工作时，主控制器模块根据当前时刻期望的前轮转角计算出第二转向管柱所需的转角，从而控制双绕组电机输出到第二转向管柱的转角；双绕组电机作为转矩电机进行工作时，主控制器模块根据当前时刻第二转向管柱所需助力的转矩，从而控制双绕组电机输出到第二转向管柱的转矩。
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