CN114104091B - 独立转向机构、转向系统及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本申请实施例提供了一种独立转向机构、转向系统及控制方法，独立转向机构可以包括：第一助力电机，第二助力电机，第三助力电机和中间横拉杆，其中，中间横拉杆包括第一连杆，第二连杆和第三连杆。通过三个与第一连杆，第二连杆和第三连杆分别连接的助力电机调整中间横拉杆的长度及位置，可以使与第一连杆和第二连杆连接的两个转向轮实现独立转向。并且，当三个助力电机中的一个故障时，仍然可以通过正常工作的两个助力电机，在不改变机械结构的情况下，实现对中间横拉杆的长度及位置的调整。

Description

独立转向机构、转向系统及控制方法
技术领域
本申请涉及汽车领域，并且更具体地，涉及汽车中独立转向机构、转向系统及控制方法。
背景技术
汽车在转向时，由于左、右转向轮的转向半径不同，因此左、右转向轮转向角不同。根据阿克曼(ackerman)转向几何设计转向机构，可以使汽车转向时内侧轮的转向角比外侧轮的转向角要大2～4度，从而让汽车可以顺畅的转弯。
为了实现汽车更加灵活的转向功能，可以将线控转向技术应用汽车的转向系统中。传统汽车转向系统是机械系统，汽车的转向运动是由驾驶员操纵转向盘，通过转向器和一系列的杆件传递到转向车轮而实现的。对于线控转向来说，取消了转向盘与转向轮之间的机械连接，完全由电能实现转向。更近一步地，左右转向车轮可以进行独立控制，更能满足未来汽车的需要，实现灵活的转向。但是，对于线控独立转向技术来说，当左右转向车轮分别配置的转向电机中有一个转向电机发生故障时，需要恢复为整体转向，丧失独立转向功能。
发明内容
本申请实施例提供一种独立转向机构、转向系统及控制方法通过设置多个助力电机，实现独立转向功能，并解决了当其中一个发生故障时，在不改变机械结构的情况下仍然可以进行独立转向。
第一方面，提供了一种独立转向机构，包括：第一助力电机，第二助力电机，第三助力电机和中间横拉杆；其中，所述中间横拉杆包括第一连杆，第二连杆和第三连杆；所述第三连杆的两端与所述第一连杆和所述第二连杆连接；所述第一助力电机用于控制所述第一连杆沿所述中间横拉杆的轴向方向移动；所述第二助力电机用于控制所述第二连杆沿所述中间横拉杆的轴向方向移动；所述第三助力电机用于控制所述第三连杆转动以带动所述第一连杆和所述第二连杆沿所述中间横拉杆的轴向方向相互靠近或远离。
根据本申请实施例，第一助力电机，第二助力电机和第三助力电机可以分别控制第一连杆，第二连杆和第三连杆，从而调整中间横拉杆的长度及位置。并且，当三个助力电机中的一个故障时，仍然可以通过正常工作的两个助力电机，在不改变机械结构的情况下，实现对中间横拉杆的长度及位置的调整。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述第三连杆为空心结构，所述第三连杆的两端与所述第一连杆和所述第二连杆通过螺纹连接。
根据本申请实施例，第三连杆可以为空心结构，第三连杆的两端与第一连杆和第二连杆通过螺纹连接。即第三连杆为套筒结构，第一连杆的一端和第二连杆的一端分别设置在套筒结构的两侧开口中，通过螺纹实现连接。或者，第一连杆和第二连杆可以为空心结构，第三连杆的两端与第一连杆和第二连杆通过滚珠丝杠或丝杠螺母连接。即第一连杆和第二连杆为套筒结构，第三连杆的两端分别设置在第一连杆的一端和第二连杆的一端的开口中。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述第三连杆的两端的螺纹旋向相反。
根据本申请实施例，当第一连杆和第二连杆上设置的螺纹的旋向相反时，第三电机通过控制第三连杆旋转，从而实现第一连杆和第二连杆沿中间横拉杆的轴向方向相互靠近或远离。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述独立转向机构还包括：第一传动件，第二传动件和第三传动件；所述第一助力电机通过所述第一传动件控制所述第一连杆沿所述中间横拉杆的轴向方向移动；所述第二助力电机通过所述第二传动件控制所述第二连杆沿所述中间横拉杆的轴向方向移动；所述第三助力电机通过所述第三传动件控制所述第三连杆转动。
根据本申请实施例，助力电机转速较快，对于第一传动件，第二传动件和第三传动件来说，其均为减速的传动结构。本申请实施例中以第一传动件，第二传动件和第三传动件为带传动结构为例进行说明，但并不限制传动件的结构。第一传动件，第二传动件和第三传动件也可以是齿轮齿条的传动结构，或者，也可以是蜗轮蜗杆的传动结构，或者，也可以是平行轴齿轮的传动结构。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述第一传动件包括第一齿轮；所述第一齿轮与所述第一连杆通过螺纹连接；所述第一助力电机带动所述第一齿轮转动以控制所述第一连杆沿所述中间横拉杆的轴向方向移动。
根据本申请实施例，第一连杆与第一齿轮接触的表面可以设置有螺纹，第一齿轮的内侧(与第一连杆接触的表面)可以为丝杠螺母或滚珠丝杠结构。当第一助力电机带动第一齿轮转动时，通过第一齿轮的丝杠螺母或滚珠丝杠结构与第一连杆的螺纹结构结合以带动第一连杆沿中间横拉杆的轴向方向移动。第一齿轮的外侧(与第一传动带接触的表面)可以设置有齿，可以与第一传动带的内侧(与第一齿轮接触的表面)设置的齿之间啮合，以提升动力传输的效率。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述第二传动件包括第二齿轮；所述第二齿轮与所述第二连杆通过螺纹连接；所述第二助力电机带动所述第二齿轮转动以控制所述第二连杆沿所述中间横拉杆的轴向方向移动。
根据本申请实施例，第二连杆与第二齿轮接触的表面可以设置有螺纹，第二齿轮的内侧(与第二连杆接触的表面)可以为丝杠螺母或滚珠丝杠结构。当第二助力电机带动第二齿轮转动时，通过第二齿轮的丝杠螺母或滚珠丝杠结构与第二连杆的螺纹结构结合以带动第二连杆沿中间横拉杆的轴向方向移动。第二齿轮的外侧(与第二传动带接触的表面)可以设置有齿，可以与第二传动带的内侧(与第二齿轮接触的表面)设置的齿之间啮合，以提升动力传输的效率。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述第三传动件包括第三齿轮；所述第三连杆表面设置有沿所述中间横拉杆的轴向方向设置的导向凸台；所述第三齿轮设置有与所述导向凸台对应的导向凹槽；所述第三齿轮通过所述导向凹槽和所述导向凸台与所述第三连杆连接；所述第三助力电机带动所述第三齿轮转动以控制所述第三连杆转动。
根据本申请实施例，第三连杆与第三齿轮接触的表面可以设置有导向凸台，第三齿轮的内侧(与第三连杆接触的表面)可以设置有与导向凸台对应的导向凹槽。导向凸台可以沿中间横拉杆的轴向方向设置，可以提升第三齿轮与第三连杆之间的动力传输的效率，同时，导向凸台的设置不影响第三连杆沿中间横拉杆的轴向方向移动。
可选地，第三齿轮172的外侧(与第三传动带171接触的表面)可以设置有齿，可以与第三传动带171的内侧(与第三齿轮172接触的表面)设置的齿之间啮合，以提升动力传输的效率。
第二方面，提供了一种独立转向系统，包括：第一转向轮，第二转向轮和上述第一方面中任意一种可能的实现方式所述的独立转向机构；其中，所述独立转向机构中的第一连杆与所述第一转向轮连接；所述独立转向机构中的第二连杆与所述第二转向轮连接；所述独立转向机构中的第一助力电机用于控制所述第一连杆沿所述独立转向机构中的中间横拉杆的轴向方向移动，以使得所述第一转向轮转动；所述独立转向机构中的第二助力电机用于控制所述第二连杆沿所述独立转向机构中的中间横拉杆的轴向方向移动，以使得所述第二转向轮转动。
结合第二方面，在第二方面的某些实现方式中，所述独立转向系统还包括：第一转向节，第二转向节，第一转向主销和第二转向主销；其中，所述第一转向轮通过所述第一转向节与所述第一转向主销连接，所述第一转向节与所述第一连杆连接；所述第一助力电机用于控制所述第一连杆沿所述中间横拉杆的轴向方向移动，以使得所述第一转向节带动所述第一转向轮围绕所述第一转向主销转动；所述第二转向轮通过所述第二转向节与所述第二转向主销连接，所述第二转向节与所述第二连杆连接；所述第二助力电机用于控制所述第二连杆沿所述中间横拉杆的轴向方向移动，以使得所述第二转向节带动所述第二转向轮围绕所述第二转向主销转动。
结合第二方面，在第二方面的某些实现方式中，所述独立转向系统还包括：第一拉杆和第二拉杆；其中，所述第一拉杆的一端与所述第一连杆连接，另一端与所述第一转向节连接；所述第二拉杆的一端与所述第二连杆连接，另一端与所述第二转向节连接。
结合第二方面，在第二方面的某些实现方式中，所述独立转向系统还包括：控制单元，所述控制单元用于：确定所述第一转向轮的目标转向角度和所述第二转向轮的目标转向角度；当所述第一助力电机或所述第二助力电机故障时，所述控制单元用于控制所述独立转向机构中的第三助力电机调整所述独立转向机构中的中间横拉杆的长度，以及，控制所述第一助力电机或所述第二助力电机中正常的助力电机调整所述中间横拉杆的位置，以使得所述中间横拉杆带动所述第一转向轮和所述第二转向轮转动达到对应的目标转向角度。
结合第二方面，在第二方面的某些实现方式中，当所述第一助力电机和所述第二助力电机正常时，所述控制单元具体用于：控制所述第一助力电机和所述第二助力电机调整所述中间横拉杆的长度，以及所述中间横拉杆的位置，以使得所述中间横拉杆带动所述第一转向轮和所述第二转向轮转动达到对应的目标转向角度。
结合第二方面，在第二方面的某些实现方式中，所述独立转向系统包括：第一数字控制单元ECU，第二ECU和第三ECU；其中，所述控制单元具体用于：向所述第一ECU发送第一控制指令，所述第一ECU用于根据所述第一控制指令控制所述第一助力电机；向所述第二ECU发送第二控制指令，所述第二ECU用于根据所述第二控制指令控制所述第二助力电机；向所述第三ECU发送第三控制指令，所述第三ECU用于根据所述第三控制指令控制所述第三助力电机。
结合第二方面，在第二方面的某些实现方式中，所述控制单元具体用于：根据所述第一转向轮的目标转向角度和所述第二转向轮的目标转向角度确定所述第一连杆的目标位置和所述第二连杆的目标位置；根据所述第一连杆的目标位置和所述第二连杆的目标位置确定所述中间横拉杆的目标长度；所述控制单元根据所述目标长度计算所述独立转向机构中的第三连杆的目标转动角度；根据所述目标转动角度控制所述第三助力电机调整所述中间横拉杆的长度为目标长度，以及，根据所述第一连杆的目标位置和所述第二连杆的目标位置控制所述第一助力电机或所述第二助力电机中正常的助力电机调整所述第一连杆和所述第二连杆至对应的目标位置。
结合第二方面，在第二方面的某些实现方式中，所述第三连杆的两端通过螺纹与所述第一连杆和所述第二连杆连接；所述目标转动角度满足以下公式：
Figure GDA0002741844160000041
其中，L是所述中间横拉杆的目标长度，L0是所述中间横拉杆的最短长度，iang是所述螺纹的导程。
结合第二方面，在第二方面的某些实现方式中，所述控制单元具体用于：向所述第三ECU发送第三控制指令，所述第三控制指令用于指示所述第三ECU控制所述第三助力电机输出扭矩，以使得所述中间横拉杆的长度为目标长度；所述第三ECU根据所述第三控制指令控制所述第三助力电机。
结合第二方面，在第二方面的某些实现方式中，所述控制单元具体用于：向所述第一ECU发送第一控制指令，所述第一控制指令用于指示所述第一ECU控制所述第一助力电机输出扭矩，以使得所述第一连杆和所述第二连杆至对应的目标位置，或，向所述第二ECU发送第二控制指令，所述第二控制指令用于指示所述第二ECU控制所述第二助力电机输出扭矩，以使得所述第一连杆和所述第二连杆至对应的目标位置。
结合第二方面，在第二方面的某些实现方式中，所述独立转向系统还包括：第一传感器，第二传感器和第三传感器；所述第一传感器用于确定所述第一连杆的位置信息；所述第二传感器用于确定所述第二连杆的位置信息；所述第三传感器用于确定所述中间横拉杆的长度信息。
结合第二方面，在第二方面的某些实现方式中，所述控制单元具体用于根据所述第一连杆的位置信息，所述第二连杆的位置信息和所述中间横拉杆的长度信息确定所述第一控制指令，所述第二控制指令或所述第三控制指令。
结合第二方面，在第二方面的某些实现方式中，所述第一传感器为平动位置传感器或角位置传感器。
结合第二方面，在第二方面的某些实现方式中，所述第二传感器为平动位置传感器或角位置传感器。
结合第二方面，在第二方面的某些实现方式中，所述第三传感器为角度传感器。
第三方面，提供了一种独立转向系统的控制方法，所述独立转向系统包括：控制单元，第一转向轮，第二转向轮和上述第一方面中任意一种可能的实现方式所述的独立转向机构，所述第一转向轮和所述第二转向轮分别与所述独立转向机构中的中间横拉杆的第一连杆和第二连杆连接；以及，所述方法包括：所述控制单元确定所述第一转向轮的目标转向角度和所述第二转向轮的目标转向角度；当所述独立转向机构中的第一助力电机或第二助力电机故障时，所述控制单元控制所述独立转向机构中的第三助力电机调整所述独立转向机构中的中间横拉杆的长度，以及，控制所述第一助力电机或所述第二助力电机中正常的助力电机调整所述中间横拉杆的位置，以使得所述中间横拉杆带动所述第一转向轮和所述第二转向轮转动达到对应的目标转向角度。
结合第三方面，在第三方面的某些实现方式中，所述控制方法还包括：当所述第一助力电机和所述第二助力电机正常时，所述控制单元控制所述第一助力电机和所述第二助力电机调整所述中间横拉杆的长度，以及所述中间横拉杆的位置，以使得所述中间横拉杆带动所述第一转向轮和所述第二转向轮转动达到对应的目标转向角度。
结合第三方面，在第三方面的某些实现方式中，所述独立转向系统包括：第一ECU，第二ECU和第三ECU，其中，所述第一ECU用于控制所述第一助力电机，所述第二ECU用于控制所述第二助力电机，所述第三ECU用于控制所述第三助力电机；所述方法还包括：所述控制单元接收所述第一ECU发送的第一信息，所述第一信息用于指示所述第一助力电机是否故障；所述控制单元接收所述第二ECU发送的第二信息，所述第二信息用于指示所述第二助力电机是否故障；所述控制单元接收所述第三ECU发送的第三信息，所述第三信息用于指示所述第三助力电机是否故障。
结合第三方面，在第三方面的某些实现方式中，所述控制单元控制所述独立转向机构中的第三助力电机调整所述独立转向机构中的中间横拉杆的长度，以及，控制所述第一助力电机或所述第二助力电机中正常的助力电机调整所述中间横拉杆的位置，包括：所述控制单元根据所述第一转向轮的目标转向角度和所述第二转向轮的目标转向角度确定所述第一连杆的目标位置和所述第二连杆的目标位置；所述控制单元根据所述第一连杆的目标位置和所述第二连杆的目标位置确定所述中间横拉杆的目标长度；所述控制单元根据所述目标长度计算所述独立转向机构中的第三连杆的目标转动角度；所述控制单元根据所述目标转动角度控制所述第三助力电机调整所述中间横拉杆的长度为目标长度，以及，根据所述第一连杆的目标位置和所述第二连杆的目标位置控制所述第一助力电机或所述第二助力电机中正常的助力电机调整所述第一连杆和所述第二连杆至对应的目标位置。
结合第三方面，在第三方面的某些实现方式中，所述第三连杆的两端通过螺纹与所述第一连杆和所述第二连杆连接；所述目标转动角度满足以下公式：
Figure GDA0002741844160000051
其中，L是所述中间横拉杆的目标长度，L0是所述中间横拉杆的最短长度，iang是所述螺纹的导程。
结合第三方面，在第三方面的某些实现方式中，所述控制单元根据所述目标转动角度控制所述第三助力电机调整所述中间横拉杆的长度为目标长度，包括：所述控制单元向所述第三ECU发送第三控制指令，所述第三控制指令用于指示所述第三ECU控制所述第三助力电机输出扭矩，以使得所述中间横拉杆的长度为目标长度；所述第三ECU根据所述第三控制指令控制所述第三助力电机。
结合第三方面，在第三方面的某些实现方式中，所述根据所述第一连杆的目标位置和所述第二连杆的目标位置控制所述第一助力电机或所述第二助力电机中正常的助力电机调整所述第一连杆和所述第二连杆至对应的目标位置，包括：所述控制单元向所述第一ECU发送第一控制指令，所述第一控制指令用于指示所述第一ECU控制所述第一助力电机输出扭矩，以使得所述第一连杆和所述第二连杆至对应的目标位置，或，所述控制单元向所述第二ECU发送第二控制指令，所述第二控制指令用于指示所述第二ECU控制所述第二助力电机输出扭矩，以使得所述第一连杆和所述第二连杆至对应的目标位置。
第四方面，提供一种汽车，包括上述第二方面中任意一种可能的实现方式所述的独立转向系统，所述独立转向系统中的独立转向机构通过调节中间横拉杆的长度及位置，以控制转向轮进行转向。
第五方面，提供一种控制装置，该控制装置包括处理单元和存储单元，其中存储单元用于存储指令，处理单元执行存储单元所存储的指令，以使控制装置执行第三方面中任一种可能的方法。
可选地，上述控制装置可以是汽车中独立的控制器，也可以是汽车中具有控制功能的芯片。上述处理单元可以是处理器，上述存储单元可以是存储器，其中存储器可以是芯片内的存储单元(例如，寄存器、缓存等)，也可以是汽车内位于上述芯片外部的存储单元(例如，只读存储器、随机存取存储器等)。
需要说明的是，上述控制器中存储器与处理器耦合。存储器与处理器耦合，可以理解为，存储器位于处理器内部，或者存储器位于处理器外部，从而独立于处理器。
第六方面，提供了一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括：计算机程序代码，当所述计算机程序代码在计算机上运行时，使得计算机执行上述各方面中的方法。
需要说明的是，上述计算机程序代码可以全部或者部分存储在第一存储介质上，其中第一存储介质可以与处理器封装在一起的，也可以与处理器单独封装，本申请实施例对此不作具体限定。
第七方面，提供了一种计算机可读介质，所述计算机可读介质存储有程序代码，当所述计算机程序代码在计算机上运行时，使得计算机执行上述各方面中的方法。
附图说明
图1是传统的汽车转向的示意图。
图2是现有技术中的一种线控独立转向系统。
图3是本申请实施例提供的一种独立转向机构。
图4是本申请实施例提供的独立转向机构的三维示意图。
图5是本申请实施例提供的第三齿轮的截面图。
图6是本申请实施例提供的第三连杆的截面图。
图7是本申请实施例提供的一种独立转向系统200的示意图。
图8是本申请实施例提供的汽车包括一套独立转向系统的普通转向时的示意图。
图9是本申请实施例提供汽车包括两套独立转向系统的原地转向时的示意图。
图10是本申请实施例提供的汽车平移时的示意图。
图11是本申请实施例提供的汽车小半径转弯时的示意图。
图12是本申请实施例提供的第三助力电机发生故障对应的示意图。
图13是本申请实施例提供的第一助力电机发生故障对应的示意图。
图14是本申请实施例提供的第二助力电机发生故障对应的示意图。
图15是本申请实施例提供的另一种独立转向系统500的示意图。
图16是本申请实施例提供的控制方法的流程图。
图17是本申请实施例提供的不同工作模式的判断方法的示意图。
图18是本申请实施例提供的控制单元控制助力电机的流程示意图。
图19是本申请实施例的控制单元的示意图。
图20是本申请另一实施例的控制单元的示意性框图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本申请中的技术方案进行描述。
图1是传统的汽车转向的示意图。
如图1所示，汽车在转向时，由于左、右转向轮的转向半径不同，因此左、右转向轮转向角不同。根据阿克曼转向几何设计转向机构，在汽车沿着弯道转弯时，利用四连杆的相等曲柄，即如图1所示的转向梯形，可以使内侧轮的转向角比外侧轮的转向角要大2～4度。这种结构使汽车的四个轮子转向路径的圆心大致交会于后轴的延长线上，从而让汽车可以顺畅的转弯。
传统汽车转向系统是机械系统，汽车的转向运动是由驾驶员操纵转向盘，通过转向器和一系列的杆件传递到转向车轮而实现的。传统汽车转向系统受其机械结构的限制，转向不灵活。而汽车线控转向系统取消了转向盘与转向轮之间的机械连接，完全由电能实现转向。尤其是线控独立转向系统，为左、右转向轮分别配置转向电机，可以使左、右转向轮独立转向，从而使汽车的转向更加灵活。
图2是现有技术中的一种线控独立转向系统。
如图2所示，转向轮1和转向轮7分别配置有转向电机2和转向电机6，两个电机相互独立，直接驱动各自对应转向轮进行转向。当转向电机2和转向电机6中一个电机发生故障停止工作时，可通过旋转电机4控制左连接件3和右连接件5连接，将独立转向变成整体转向。
对于这种结构来说，可以通过转向电机直接驱动对应的转向轮转向，可以通过旋转电机控制左、右两个连接件的分离与结合。但是，当其中一个转向电机发生故障时，在旋转电机4控制左、右两个连接件连接时，将影响正常的转向，且在发生故障后，失去了独立转向的能力。
本申请提供了一种独立转向机构，独立转向系统及控制方法，通过设置多个助力电机，实现独立转向功能，并解决了当其中一个发生故障时，在不改变机械结构的情况下仍然可以进行独立转向。
图3是本申请实施例提供的一种独立转向机构。
如图3所示，独立转向机构100可以包括：第一助力电机110，第二助力电机120，第三助力电机130和中间横拉杆140。
其中，中间横拉杆140包括第一连杆142，第二连杆143和第三连杆141。第三连杆141的两端与第一连杆142和第二连杆143连接。第一助力电机110用于控制第一连杆142沿中间横拉杆140的轴向方向移动。第二助力电机120用于控制第二连杆143沿中间横拉杆140的轴向方向移动。第三助力电机130用于控制第三连杆141转动以带动第一连杆142和第二连杆142沿中间横拉杆140的轴向方向相向或相反移动，第一连杆142和第二连杆142沿中间横拉杆140的轴向方向相互靠近或远离。
可选地，独立转向机构100还可以包括第一传动件150，第二传动件160和第三传动件170。第一助力电机110可以通过第一传动件150控制第一连杆142沿中间横拉杆140的轴向方向移动。第二助力电机120可以通过第二传动件160控制第二连杆143沿中间横拉杆140的轴向方向移动。第三助力电机130可以通过第三传动件170控制第三连杆141转动。
可选地，第三连杆141可以为空心结构，第三连杆141的两端与第一连杆142和第二连杆143通过螺纹连接。即第三连杆141为套筒结构，第一连杆142的一端和第二连杆143的一端分别设置在套筒结构的两侧开口中，通过螺纹实现连接。
或者，第一连杆142和第二连杆143可以为空心结构，第三连杆141的两端与第一连杆142和第二连杆143通过滚珠丝杠或丝杠螺母连接。即第一连杆142和第二连杆143为套筒结构，第三连杆141的两端分别设置在第一连杆142的一端和第二连杆143的一端的开口中。
应理解，本申请实施例以第三连杆141为空心结构为例进行说明，并不限制第一连杆142，第二连杆143和第三连杆的具体结构。
图4是本申请实施例提供的独立转向机构的三维示意图。
可选地，如图4所示，第一传动件150可以包括第一传动带151和第一齿轮152。第一齿轮152中心开孔，第一连杆142由开孔穿过第一齿轮152。第一助力电机110转动时，可以通过第一传动带151带动第一齿轮152旋转，进而带动第一连杆142沿中间横拉杆140的轴向方向移动。
可选地，第一连杆142与第一齿轮152接触的表面可以设置有螺纹，第一齿轮152的内侧(与第一连杆142接触的表面)可以为丝杠螺母或滚珠丝杠结构。当第一助力电机110带动第一齿轮152转动时，通过第一齿轮152的丝杠螺母或滚珠丝杠结构与第一连杆142的螺纹结构结合以带动第一连杆142沿中间横拉杆140的轴向方向移动。
可选地，第一齿轮152的外侧(与第一传动带151接触的表面)可以设置有齿，可以与第一传动带151的内侧(与第一齿轮152接触的表面)设置的齿之间啮合，以提升动力传输的效率。
可选地，第二传动件160可以包括第二传动带161和第二齿轮162。第二齿轮162中心开孔，第二连杆143由开孔穿过第二齿轮162。第二助力电机120转动时，可以通过第二传动带161带动第二齿轮162旋转，进而带动第二连杆143沿中间横拉杆140的轴向方向移动。
可选地，第二连杆143与第二齿轮162接触的表面可以设置有螺纹，第二齿轮162的内侧(与第二连杆143接触的表面)可以为丝杠螺母或滚珠丝杠结构。当第二助力电机120带动第二齿轮162转动时，通过第二齿轮162的丝杠螺母或滚珠丝杠结构与第二连杆143的螺纹结构结合以带动第二连杆143沿中间横拉杆140的轴向方向移动。
可选地，第二齿轮162的外侧(与第二传动带161接触的表面)可以设置有齿，可以与第二传动带161的内侧(与第二齿轮162接触的表面)设置的齿之间啮合，以提升动力传输的效率。
可选地，第三传动件170可以包括第三传动带171和第三齿轮172。第三齿轮172中心开孔，第三连杆141由开孔穿过第三齿轮172。第三助力电机130转动时，可以通过第三传动带171带动第三齿轮172旋转，进而带动第三连杆141旋转。
可选地，第三连杆141与第三齿轮172接触的表面可以设置有导向凸台173，第三齿轮172的内侧(与第三连杆141接触的表面)可以设置有与导向凸台173对应的导向凹槽174，如图5所示。导向凸台173可以沿中间横拉杆140的轴向方向设置，可以提升第三齿轮172与第三连杆141之间的动力传输的效率，同时，导向凸台173的设置不影响第三连杆141沿中间横拉杆140的轴向方向移动。
可选地，第三齿轮172的外侧(与第三传动带171接触的表面)可以设置有齿，可以与第三传动带171的内侧(与第三齿轮172接触的表面)设置的齿之间啮合，以提升动力传输的效率。
可选地，第一传动件150和第二传动件160可以为非自锁结构。以第一传动件150为例，当第一连杆142移动时，可以带动第一齿轮152转动，同时，当第一齿轮152转动时，可以带动第一连杆142移动。第二传动件160为非自锁结构也可以相应理解。
应理解，本申请实施例中，助力电机转速较快，对于第一传动件150，第二传动件160和第三传动件170来说，其均为减速的传动结构。本申请实施例中以第一传动件150，第二传动件160和第三传动件170为带传动结构为例进行说明，但并不限制传动件的结构。第一传动件150，第二传动件160和第三传动件170也可以是齿轮齿条的传动结构，或者，也可以是蜗轮蜗杆的传动结构，或者，也可以是平行轴齿轮的传动结构。
图6是本申请实施例提供的第三连杆的截面图。
如图6所示，第三连杆141可以通过螺纹与第一连杆142和第二连杆143连接。
可选地，第一连杆142和第二连杆143上设置的螺纹的旋向相反。
当第一连杆142和第二连杆143上设置的螺纹的旋向相反时，第三电机130通过第三传动件170带动第三连杆141旋转，第一连杆142和第二连杆143可以沿中间横拉杆140的轴向方向相向或相反移动。例如，当第三连杆141第一方向旋转时，第一连杆142和第二连杆143可以沿中间横拉杆140的轴向方向相向移动，即第一连杆142与第二连杆143相互靠近。当第三连杆141第二方向旋转时，第一连杆142和第二连杆143可以沿中间横拉杆140的轴向方向相反移动，即第一连杆142与第二连杆143相互远离。其中，第一方向与第二方向相反，例如，第一方向可以是顺时针方向，第二方向可以是逆时针方向。
图7是本申请实施例提供的一种独立转向系统200的示意图。图7所示的独立转向系统200可以应用于汽车中。
如图7所示，独立转向系统200可以包括：独立转向机构100，第一转向轮221和第二转向轮222。
其中，独立转向机构100可以是上述实施例中所述的任意一种独立转向机构，可以包括：第一助力电机110，第二助力电机120，第三助力电机130和中间横拉杆140。中间横拉杆140包括第三连杆141，第一连杆142和第二连杆143。
第三助力电机130用于控制第三连杆141转动以带动第一连杆142和第二连杆142沿中间横拉杆140的轴向方向移动。
第一连杆142可以与第一转向轮221连接，第一助力电110可以用于控制第一连杆142沿中间横拉杆140的轴向方向移动，以使得第一转向轮221转动。
第二连杆143可以与第二转向轮222连接，第二助力电120可以用于控制第二连杆142沿中间横拉杆140的轴向方向移动，以使得第二转向轮222转动。
可选地，独立转向系统200可以包括：第一转向节201，第二转向节202，第一转向主销211，第二转向主销212。
第一转向轮221通过第一转向节201与第一转向主销211连接，第一转向节201与第一连杆142连接。第一助力电机110用于控制第一连杆142沿中间横拉杆140的轴向方向移动，以使得第一转向节201带动第一转向轮221围绕第一转向主销211转动。
第二转向轮222通过第二转向节202与第二转向主销212连接，第二转向节202与第二连杆143连接。第二助力电机120用于控制第二连杆143沿中间横拉杆140的轴向方向移动，以使得第二转向节202带动第二转向轮222围绕第二转向主销212转动。
可选地，第一转向主销211和第二转向主销212可以固定在汽车的底盘上，以增加转向车轮工作时的可靠性。
可选地，独立转向系统200可以包括：第一拉杆231和第二拉杆232。其中，第一拉杆231可以用于连接第一连杆142和第一转向节201。第二拉杆232可以用于连接第二连杆143和第二转向节202。
可选地，独立转向系统200可以包括：第一壳体241和第二壳体242。第一壳体241可以用于容纳部分第一传动件150，例如，可以容纳第一传动件150中的第一齿轮，避免其裸露在外部。第二壳体242可以用于容纳部分第二传动件160。同时，第一壳体241和第二壳体242可以用于将独立转向系统200固定在汽车的底盘上，增加独立转向系统200使用的可靠性。
应理解，由于第一连杆142和第二连杆143分别与第一转向节201和第二转向节202连接，用于带动第一转向轮221和第二转向轮222围绕第一转向主销211和第二转向主销212转动，使得汽车转向。因此，第一连杆142和第二连杆143仅能沿着中间横拉杆140的轴向方向移动，而不能转动。
对于第三连杆141来说，第三助力电机130可以通过第三传动件170带动第三连杆141转动，从而带动第一连杆142和第二连杆143沿中间横拉杆140的轴向方向相向或相反移动，可以控制中间横拉杆140的长度L。同时，当只有第一助力电机110或第二助力电机120工作时，可以带动第一连杆142或第二连杆143移动，第三连杆141作为第一连杆142和第二连杆143之间的连接件，当第三连杆141仅有一端连接的连杆移动时并不会转动。因此，当只有第一助力电机110或第二助力电机120工作时，可以带动中间横拉杆140沿中间横拉杆140的轴向方向移动。因此，第三拉杆141可以转动，并且可以沿着中间横拉杆140的轴向方向移动。
图8和图9是本申请实施例提供的汽车转向的示意图。本申请提供的独立转向系统在不同转弯情况下的工作状态如图8和图9所示。其中，图8是本申请实施例提供的汽车包括一套独立转向系统的普通转向时的示意图。图9是本申请实施例提供汽车包括两套独立转向系统的原地转向时的示意图。
如图8所示，汽车可以包括独立转向系统200。在普通转向时，以向左转向为例，转向时内侧的转向轮的转向角大于外侧的转向轮的转向角。第一助力电机110和第二助力电机120可以分别推动第一连杆142和第二连杆143使两者沿着中间横拉杆140的轴向方向向左移动。此时，第三电机130可以处于待机状态，不输出扭矩。由于第三连杆130与第一连杆142和第二连杆143连接的螺纹为非自锁结构，第三连杆130对第一连杆142和第二连杆143没有约束作用，因此第一转向轮221和第二转向轮222的转向角度是独立控制的，可以灵活调整相应角度。
应理解，当汽车包括两套独立转向系统时，在普通转向时，后轮可以保持不动，通过上述方式可以实现普通转向。
如图9所示，汽车可以包括两个独立转向系统。在原地转向时，独立转向系统300的转向轮需要向内侧转动，独立转向系统400的转向轮需要向外侧转动，从而使得汽车转向中心在汽车的几何中心，汽车可以沿虚线实现原地转向功能。
对于独立转向系统300的转向轮需要向内侧转动的情况来说，第一助力电机310和第二助力电机320可以分别推动第一连杆342和第二连杆343使两者沿着中间横拉杆140的轴向方向相互靠近。此时，第三电机330可以处于待机状态，不输出扭矩。
对于独立转向系统400的转向轮需要向外侧转动的情况来说，第一助力电机410和第二助力电机420可以分别推动第一连杆442和第二连杆443使两者沿着中间横拉杆140的轴向方向相互远离。此时，第三电机430可以处于待机状态，不输出扭矩。
图10和图11是本申请实施例提供的汽车包括两套独立转向系统的转向的示意图。其中，图10是本申请实施例提供的汽车平移时的示意图。图11是本申请实施例提供的汽车小半径转弯时的示意图。
如图10所示，在平移时，汽车的四个转向轮转向角相同，此时,汽车可以平行移动，汽车的回转中心在无限远处。
如图11所示，在小半径转弯时，汽车的前侧转向轮转向，后侧转向轮辅助转向，后侧转向轮的转向角度与前侧转向轮的转向相反。此时汽车的回转中心与普通转向相比，可以非常靠近车体，极大缩小汽车转弯半径。
应理解，本申请实施例提供的独立转向系统中包括长度可调的独立转向机构，通过对第一助力电机，第二助力电机和第三助力电机的控制，可以实现两个转向轮独立转向。在应用到两套独立转向系统时，汽车可以实现平移转向，减少转弯半径，原地转向等功能，使驾驶模式更加多样。
本申请实施例提供的独立转向系统在其中一个助力电机发生故障时，独立转向系统无需进行结构调整，仍然可以实现独立转向功能。下面结合图12至图14对助力电机发生故障时，独立转向系统的工作情况进行说明。
如图12所示，为独立转向系统中的第三助力电机130发生故障对应的示意图。当第三助力电机130失效时，由于第三连杆130与第一连杆142和第二连杆143连接的螺纹为非自锁结构，第三连杆130对第一连杆142和第二连杆143没有约束作用，第一助力电机110和第二助力电机120可以独立控制对应转向轮的转向角度。
如图13所示，为独立转向系统中的第一助力电机110发生故障对应的示意图。当第一助力电机110失效时，第三助力电机130可以控制中间横拉杆140的长度L，由第二助力电机120带动中间横拉杆140沿着中间横拉杆140的轴向方向移动，从而实现两个转向轮的独立转向。应理解，在这种情况下，与第一助力电机110和第二助力电机120工作相比，可以提供50％的助力能力。
如图14所示，为独立转向系统中的第二助力电机120发生故障对应的示意图。当第二助力电机120失效时，第三助力电机130可以控制中间横拉杆140的长度L，由第一助力电机110带动中间横拉杆140沿着中间横拉杆140的轴向方向移动，从而实现两个转向轮的独立转向。应理解，在这种情况下，与第一助力电机110和第二助力电机120工作相比，可以提供50％的助力能力。
应理解，本申请实施例提供的独立转向系统通过第一助力电机，第二助力电机和第三助力电机对转向轮的控制，可以实现两个转向轮独立转向。并且，可以通过调节单个转向轮对汽车行驶姿态进行修正，保证汽车良好的操纵稳定性。在汽车包括两个独立转向系统时，应用到四轮转向，汽车可以实现平移转向，减少转弯半径，原地转向等功能。当独立转向系统中的任意一个助力电机发生故障失效时，仍可以通过另外两个助力电机配合实现独立转向。此外，在助力电机发生故障失效时，独立转向系统无需进行结构调整，可以继续响应用户的转向操作，保证汽车转向安全。在本申请实施例提供的独立转向系统并不需要离合器等部件，结构更为简单。
图15是本申请实施例提供的另一种独立转向系统500的示意图。图15所示的独立转向系统500可以应用于汽车中。
如图15所示，独立转向系统500还可以包括：控制单元510，第一数字控制单元(electric control unit，ECU)521，第二ECU522和第三ECU523。
其中，第一ECU521可以用于控制第一助力电机110。第二ECU522可以用于控制第二助力电机120。第三ECU523可以用于控制第三助力电机130。控制单元510可以向第一ECU521，第二ECU522和第三ECU523发送对应的第一控制指令，第二控制指令和第三控制指令。第一ECU521，第二ECU522和第三ECU523可以根据第一控制指令，第二控制指令和第三控制指令分别控制对应的助力电机输出扭矩。
可选地，控制指令可以包括第一助力电机110，第二助力电机120或第三助力电机130对应的输出扭矩指令。
可选地，独立转向系统500还可以包括：第一传感器531，第二传感器532和第三传感器533。第一传感器531可以用于确定第一连杆142当前的位置信息。第二传感器532可以用于确定第二连杆143当前的位置信息。第三传感器533可以用于确定中间横拉杆140当前的长度信息。
可选地，第一传感器531，第二传感器532和第三传感器533可以将确定的信息发送给控制单元510。控制单元510可以根据第一连杆142当前的位置信息，第二连杆143的当前位置信息和中间横拉杆140当前的长度信息确定第一控制指令，第二控制指令或第三控制指令。
可选地，第一传感器531可以为平动位置传感器或角位置传感器。当第一传感器531为平动位置传感器时，可以直接测量第一连杆142的具体位置。当第一传感器531为角位置传感器时，可以通过测量第一助力电机110的角位置或第一传动件150中第一齿轮的角位置来计算第一连杆142的具体位置。
可选地，第二传感器532可以为平动位置传感器或角位置传感器。当第二传感器532为平动位置传感器时，可以直接测量第二连杆143的具体位置。当第二传感器532为角位置传感器时，可以通过测量第二助力电机120的角位置或第二传动件160中第二齿轮的角位置来计算第二连杆143的具体位置。
可选地，第三传感器533可以为角度传感器。第三传感器533可以通过测量第三连杆141转动的角度，从而确定中间横拉杆140的长度。应理解，由于第一连杆142，第二连杆143和第三连杆141之间为非自锁结构，当第三连杆141转动时，第一连杆142和第二连杆143会沿中间横拉杆140的轴向方向相互靠近或远离，即第三连杆141转动的角度与中间横拉杆140的长度相对应。因此，可以通过测量第三连杆141转动的角度，从而确定中间横拉杆140的长度。
上文结合图3至图15介绍了本申请实施例提供的独立转向机构和独立转向系统，下文结合图16至图18介绍本申请实施例的控制方法，需要说明的是，本申请实施例的控制方法可以应用于上文介绍的任一种装置，本申请实施例对此不作限定。
图16是本申请实施例提供的控制方法的流程图。图16所示的方法包括步骤610和步骤620。
步骤610，确定第一转向轮的目标转向角度和第二转向轮的目标转向角度。
根据高级辅助驾驶系统(advanced driving assistance system，ADAS)或用户的转向操作，计算第一转向轮的目标转向角度和第二转向轮的目标转向角度。
步骤620，控制单元控制助力电机调整第一转向轮和第二转向轮至对应的目标转向角度。
其中，当独立转向机构中的第一助力电机故障时，可以对应于第一工作模式。控制单元控制第三助力电机调整独立转向机构中的中间横拉杆的长度，以及，控制第二助力电机调整中间横拉杆的位置，以使得中间横拉杆带动第一转向轮和第二转向轮转动达到对应的目标转向角度。
当独立转向机构中的第二助力电机故障时，可以对应于第二工作模式。控制单元控制第三助力电机调整独立转向机构中的中间横拉杆的长度，以及，控制所述第一助力电机调整中间横拉杆的位置，以使得中间横拉杆带动第一转向轮和第二转向轮转动达到对应的目标转向角度。
可选地，当第一助力电机和第二助力电机正常时，可以对应于第三工作模式。控制单元控制第一助力电机和第二助力电机调整中间横拉杆的长度，以及中间横拉杆的位置，以使得中间横拉杆带动第一转向轮和第二转向轮转动达到对应的目标转向角度。应理解，由于第三连杆与第一连杆和第二连杆连接的螺纹为非自锁结构，第三连杆对第一连杆和第二连杆没有约束作用。因此，控制单元控制第一助力电机和第二助力电机调整中间横拉杆的长度以及中间横拉杆的位置，可以理解为，控制单元控制第一助力电机和第二助力电机调整第一连杆和第二连杆的位置。
可选地，方法还可以包括：第一ECU可以向控制单元发送第一信息，第一信息可以用于指示第一助力电机是否故障。第二ECU可以向控制单元发送第二信息，第二信息可以用于指示第二助力电机是否故障。第三ECU可以向控制单元发送第三信息，第三信息可以用于指示第三助力电机是否故障。
可选地，第一信息还可以用于指示第一ECU是否故障，应理解，由于第一ECU用于控制第一助力电机，当第一ECU发生故障时，无法控制第一助力电机输出扭矩，可以认为是第一助力电机故障。
可选地，第二信息还可以用于指示第二ECU是否故障，应理解，由于第二ECU用于控制第二助力电机，当第二ECU发生故障时，无法控制第二助力电机输出扭矩，可以认为是第二助力电机故障。
可选地，第三信息还可以用于指示第三ECU是否故障，应理解，由于第三ECU用于控制第三助力电机，当第三ECU发生故障时，无法控制第三助力电机输出扭矩，可以认为是第三助力电机故障。
可选地，第一传感器可以向控制单元发送第四信息，第四信息可以用于指示第一连杆当前的位置信息。第二传感器可以向控制单元发送第五信息，第五信息可以用于指示第二连杆当前的位置信息。第三传感器可以向控制单元发送第六信息，第六信息可以用于指示中间横拉杆当前的长度信息。
可选地，第四信息还可以用于指示第一传感器是否故障，应理解，当第一传感器发生故障时，控制单元无法确定第一连杆的位置信息，因此控制单元不能精确控制第一助力电机输出扭矩，则可以认为是第一助力电机故障。
可选地，第五信息还可以用于指示第二传感器是否故障，应理解，当第二传感器发生故障时，控制单元无法确定第二连杆的位置信息，因此控制单元不能精确控制第二助力电机输出扭矩，则可以认为是第二助力电机故障。
可选地，第六信息还可以用于指示第三传感器是否故障，应理解，当第三传感器发生故障时，控制单元无法确定中间横拉杆的长度信息，因此控制单元不能精确控制第三助力电机输出扭矩，则可以认为是第三助力电机故障。
应理解，本申请实施例提供的控制方法，可以根据实际的情况选择不同的工作模式，当三个助力电机正常工作时，可以控制独立转向系统中的两个转向轮实现独立转向。并且，在三个助力电机中任意一个助力电机发生故障时，可以不需要改变独立转向系统的机械结构便可以实现独立转向，更加高效。
图17是本申请实施例提供的不同工作模式的判断方法的示意图。
步骤710，控制单元判断第一助力电机是否故障。
若否，则进入步骤720，若是，则进入步骤740。
可选地，控制单元判断第一助力电机是否故障可以包括判断第一助力电机及对应的第一ECU和第一传感器是否故障。
可选地，控制单元可以根据第一ECU发送的第一信息判断第一助力电机和第一ECU是否故障。
可选地，控制单元可以根据第一传感器发送的第四信息判断第一传感器是否故障。
步骤720，控制单元判断第二助力电机是否故障。
若否，则控制单元确定当前工作模式为第三工作模式，若是，则进入步骤730。
可选地，控制单元判断第二助力电机是否故障可以包括判断第二助力电机及对应的第二ECU和第二传感器是否故障。
可选地，控制单元可以根据第二ECU发送的第二信息判断第二助力电机和第二ECU是否故障。
可选地，控制单元可以根据第二传感器发送的第五信息判断第二传感器是否故障。
步骤730，控制单元判断第三助力电机是否故障。
若否，则控制单元确定当前工作模式为第二工作模式，若是，则控制单元确定当前工作模式为失效模式，即三个助力电机中的两个出现故障，无法进行转向。
可选地，控制单元判断第三助力电机是否故障可以包括判断第三助力电机及对应的第三ECU和第三传感器是否故障。
可选地，控制单元可以根据第三ECU发送的第三信息判断第三助力电机和第三ECU是否故障。
可选地，控制单元可以根据第三传感器发送的第六信息判断第三传感器是否故障。
步骤740，控制单元判断第二助力电机是否故障。
若否，则进入步骤750，若是，则控制单元确定当前工作模式为失效模式。
步骤750，控制单元判断第三助力电机是否故障。
若否，则控制单元确定当前工作模式为第一工作模式，若是，则控制单元确定当前工作模式为失效模式。
如下表1所示，为各个工作模式与各个助力电机的工作状态的对应情况。
表1
Figure GDA0002741844160000151
其中，√表示助力电机工作状态正常，X表示助力电机故障，/表示助力电机处于任意状态。
图18是本申请实施例提供的控制单元控制助力电机的流程示意图。
步骤810，确定第一连杆的目标位置和第二连杆的目标位置。
其中，控制单元根据第一转向轮的目标转向角度和第二转向轮的目标转向角度确定第一连杆的目标位置和第二连杆的目标位置，即，当第一连杆和第二连杆处于目标位置时，第一转向轮和第二转向轮可以达到目标转向角度，使汽车完成转向。
步骤820，确定中间横拉杆的目标长度。
其中，控制单元根据第一连杆的目标位置和第二连杆的目标位置确定中间横拉杆的目标长度。
步骤830，确定第三连杆的目标转动角度。
其中，控制单元根据中间横拉杆的目标长度可以计算第三连杆的目标转动角度。由于第三连杆通过螺纹与第一连杆和第二连杆，当第三连杆转动时，第一连杆和第二连杆会沿着中间横拉杆轴向方向相互靠近或远离，以达到调整中间横拉杆长度的目的。
目标转动角度可以满足以下公式：
Figure GDA0002741844160000152
其中，L是中间横拉杆的目标长度，L0是中间横拉杆的最短长度，iang是螺纹的导程。
步骤840，控制助力电机进行调整。
其中，当独立转向系统工作在第一工作模式时，控制单元根据目标转动角度控制第三助力电机调整中间横拉杆为目标长度，以及，根据第一连杆的目标位置和第二连杆的目标位置控制第二助力电机调整第一连杆和第二连杆至对应的目标位置。
当独立转向系统工作在第二工作模式时，控制单元根据目标转动角度控制第三助力电机调整中间横拉杆为目标长度，以及，根据第一连杆的目标位置和第二连杆的目标位置控制第一助力电机调整第一连杆和第二连杆至对应的目标位置。
可选地，控制单元可以向第三ECU发送第三控制指令，第三控制指令用于指示第三ECU控制第三助力电机输出扭矩，以使得中间横拉杆的长度为目标长度。第三ECU可以根据第三控制指令控制所述第三助力电机。
可选地，控制单元可以根据第三传感器发送的第六信息获取中间横拉杆当前的长度，并根据中间横拉杆当前的长度和目标长度确定第三控制指令。
可选地，当独立转向系统工作在第二工作模式时，控制单元可以向第一ECU发送第一控制指令，第一控制指令用于指示第一ECU控制第一助力电机输出扭矩，以使得第一连杆和第二连杆至对应的目标位置。第一ECU可以根据第一控制指令控制第一助力电机。
可选地，控制单元可以根据第一传感器发送的第四信息获取中间横拉杆当前的长度，并根据中间横拉杆当前的长度和目标长度确定第四控制指令。
可选地，当独立转向系统工作在第一工作模式时，控制单元可以向第二ECU发送第二控制指令，第二控制指令用于指示第二ECU控制第二助力电机输出扭矩，以使得第一连杆和第二连杆至对应的目标位置。第二ECU可以根据第二控制指令控制第二助力电机。
可选地，控制单元可以根据第二传感器发送的第五信息获取中间横拉杆当前的长度，并根据中间横拉杆当前的长度和目标长度确定第二控制指令。
应理解，上述步骤810至步骤840为第一工作模式和第二工作模式对应的流程。当控制单元确定工作模式为第三工作模式时，由于第三连杆与第一连杆和第二连杆连接的螺纹为非自锁结构，第三连杆对第一连杆和第二连杆没有约束作用，因此，控制单元可以控制第一助力电机和第二助力电机调整第一连杆和第二连杆至对应的目标位置，即仅需要步骤810和步骤840即可完成控制助力电机的流程。
可选地，当独立转向系统工作在第三工作模式时，控制单元可以向第一ECU发送第一控制指令，第一控制指令用于指示第一ECU控制第一助力电机输出扭矩，以使得第一连杆至目标位置。第一ECU可以根据第一控制指令控制第一助力电机。控制单元可以向第二ECU发送第二控制指令，第二控制指令用于指示第二ECU控制第二助力电机输出扭矩，以使得第二连杆至目标位置。第二ECU可以根据第二控制指令控制第二助力电机。
上文结合图16至图18介绍了本申请实施例提供的控制方法，下文结合图19和图20介绍执行上述控制方法的控制单元。需要说明的是，本申请实施例的装置可以应用于上文介绍的任意一种独立转向结构或者独立转向系统中，实现上文介绍的任意一种控制方法，为了简洁，在此不再赘述。
图19是本申请实施例的控制装置的示意图，图19所示的控制装置2400包括生成单元2410和发送单元2420。
生成单元2410，用于生成控制指令，控制指令用于对助力电机进行控制。
发送单元2420，用于向助力电机对应的ECU发送控制指令，通过控制ECU以驱动对应的助力电机输出扭矩从而实现独立转向。
在可选的实施例中，上述生成单元2410可以为处理器2520，上述发送单元2420可以为通信接口2530，控制单元的具体结构如图20所示。
图20是本申请另一实施例的控制单元的示意性框图。图20所示的控制单元2500可以包括：存储器2510、处理器2520、以及通信接口2530。其中，存储器2510、处理器2520，通信接口2530通过内部连接通路相连，该存储器2510用于存储指令，该处理器2520用于执行该存储器2520存储的指令，以控制通信接口2530接收/发送信息。可选地，存储器2510既可以和处理器2520通过接口耦合，也可以和处理器2520集成在一起。
需要说明的是，上述通信接口2530使用例如但不限于输入/输出接口(input/output interface)一类的装置，来实现控制器2500与其他设备或通信网络之间的通信。
在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器2520中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。结合本申请实施例所公开的方法可以直接体现为硬件处理器执行完成，或者用处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器2510，处理器2520读取存储器2510中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。为避免重复，这里不再详细描述。
应理解，在本申请的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(read-only memory，ROM)、随机存取存储器(random access memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖。在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (26)

1.一种独立转向机构，其特征在于，包括：
第一助力电机，第二助力电机，第三助力电机和中间横拉杆；
其中，所述中间横拉杆包括第一连杆，第二连杆和第三连杆；
所述第三连杆的两端与所述第一连杆和所述第二连杆连接；
所述第一助力电机用于控制所述第一连杆沿所述中间横拉杆的轴向方向移动；
所述第二助力电机用于控制所述第二连杆沿所述中间横拉杆的轴向方向移动；
所述第三助力电机用于控制所述第三连杆转动以带动所述第一连杆和所述第二连杆沿所述中间横拉杆的轴向方向相互靠近或远离。
2.根据权利要求1所述的独立转向机构，其特征在于，所述第三连杆为空心结构，所述第三连杆的两端与所述第一连杆和所述第二连杆通过螺纹连接。
3.根据权利要求2所述的独立转向机构，其特征在于，所述第三连杆的两端的螺纹旋向相反。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的独立转向机构，其特征在于，所述独立转向机构还包括：
第一传动件，第二传动件和第三传动件；
所述第一助力电机通过所述第一传动件控制所述第一连杆沿所述中间横拉杆的轴向方向移动；
所述第二助力电机通过所述第二传动件控制所述第二连杆沿所述中间横拉杆的轴向方向移动；
所述第三助力电机通过所述第三传动件控制所述第三连杆转动。
5.根据权利要求4所述的独立转向机构，其特征在于，
所述第一传动件包括第一齿轮；
所述第一齿轮与所述第一连杆通过螺纹连接；
所述第一助力电机带动所述第一齿轮转动以控制所述第一连杆沿所述中间横拉杆的轴向方向移动。
6.根据权利要求5所述的独立转向机构，其特征在于，
所述第二传动件包括第二齿轮；
所述第二齿轮与所述第二连杆通过螺纹连接；
所述第二助力电机带动所述第二齿轮转动以控制所述第二连杆沿所述中间横拉杆的轴向方向移动。
7.根据权利要求5或6所述的独立转向机构，其特征在于，
所述第三传动件包括第三齿轮；
所述第三连杆表面设置有沿所述中间横拉杆的轴向方向设置的导向凸台；
所述第三齿轮设置有与所述导向凸台对应的导向凹槽；
所述第三齿轮通过所述导向凹槽和所述导向凸台与所述第三连杆连接；
所述第三助力电机带动所述第三齿轮转动以控制所述第三连杆转动。
8.一种独立转向系统，其特征在于，包括：
第一转向轮，第二转向轮和如权利要求1-7中任一项所述的独立转向机构；
其中，所述独立转向机构中的第一连杆与所述第一转向轮连接；
所述独立转向机构中的第二连杆与所述第二转向轮连接；
所述独立转向机构中的第一助力电机用于控制所述第一连杆沿所述独立转向机构中的中间横拉杆的轴向方向移动，以使得所述第一转向轮转动；
所述独立转向机构中的第二助力电机用于控制所述第二连杆沿所述独立转向机构中的中间横拉杆的轴向方向移动，以使得所述第二转向轮转动。
9.根据权利要求8所述的独立转向系统，其特征在于，所述独立转向系统还包括：第一转向节，第二转向节，第一转向主销和第二转向主销；
其中，所述第一转向轮通过所述第一转向节与所述第一转向主销连接，所述第一转向节与所述第一连杆连接；
所述第一助力电机用于控制所述第一连杆沿所述中间横拉杆的轴向方向移动，以使得所述第一转向节带动所述第一转向轮围绕所述第一转向主销转动；
所述第二转向轮通过所述第二转向节与所述第二转向主销连接，所述第二转向节与所述第二连杆连接；
所述第二助力电机用于控制所述第二连杆沿所述中间横拉杆的轴向方向移动，以使得所述第二转向节带动所述第二转向轮围绕所述第二转向主销转动。
10.根据权利要求9所述的独立转向系统，其特征在于，所述独立转向系统还包括：
第一拉杆和第二拉杆；
其中，所述第一拉杆的一端与所述第一连杆连接，另一端与所述第一转向节连接；
所述第二拉杆的一端与所述第二连杆连接，另一端与所述第二转向节连接。
11.根据权利要求8或9所述的独立转向系统，其特征在于，所述独立转向系统还包括：
控制单元，所述控制单元用于：
确定所述第一转向轮的目标转向角度和所述第二转向轮的目标转向角度；
当所述第一助力电机或所述第二助力电机故障时，所述控制单元用于控制所述独立转向机构中的第三助力电机调整所述独立转向机构中的中间横拉杆的长度，以及，控制所述第一助力电机或所述第二助力电机中正常的助力电机调整所述中间横拉杆的位置，以使得所述中间横拉杆带动所述第一转向轮和所述第二转向轮转动达到对应的目标转向角度。
12.根据权利要求11所述的独立转向系统，其特征在于，
当所述第一助力电机和所述第二助力电机正常时，所述控制单元具体用于：
控制所述第一助力电机和所述第二助力电机调整所述中间横拉杆的位置，以使得所述中间横拉杆带动所述第一转向轮和所述第二转向轮转动达到对应的目标转向角度。
13.根据权利要求12所述的独立转向系统，其特征在于，所述独立转向系统包括：
第一ECU，第二ECU和第三ECU；其中，所述控制单元具体用于：
向所述第一ECU发送第一控制指令，所述第一ECU用于根据所述第一控制指令控制所述第一助力电机；
向所述第二ECU发送第二控制指令，所述第二ECU用于根据所述第二控制指令控制所述第二助力电机；
向所述第三ECU发送第三控制指令，所述第三ECU用于根据所述第三控制指令控制所述第三助力电机。
14.根据权利要求13所述的独立转向系统，其特征在于，所述控制单元具体用于：
根据所述第一转向轮的目标转向角度和所述第二转向轮的目标转向角度确定所述第一连杆的目标位置和所述第二连杆的目标位置；
根据所述第一连杆的目标位置和所述第二连杆的目标位置确定所述中间横拉杆的目标长度；
根据所述目标长度计算所述独立转向机构中的第三连杆的目标转动角度；
根据所述目标转动角度控制所述第三助力电机调整所述中间横拉杆的长度为目标长度，以及，根据所述第一连杆的目标位置和所述第二连杆的目标位置控制所述第一助力电机或所述第二助力电机中正常的助力电机调整所述第一连杆和所述第二连杆至对应的目标位置。
15.根据权利要求14所述的独立转向系统，其特征在于，
所述第三连杆的两端通过螺纹与所述第一连杆和所述第二连杆连接；
所述目标转动角度满足以下公式：
Figure FDA0004051524700000031
其中，L是所述中间横拉杆的目标长度，L0是所述中间横拉杆的最短长度，iang是所述螺纹的导程。
16.根据权利要求14所述的独立转向系统，其特征在于，所述控制单元具体用于：
向所述第三ECU发送第三控制指令，所述第三控制指令用于指示所述第三ECU控制所述第三助力电机输出扭矩，以使得所述中间横拉杆的长度为目标长度。
17.根据权利要求14所述的独立转向系统，其特征在于，所述控制单元具体用于：
向所述第一ECU发送第一控制指令，所述第一控制指令用于指示所述第一ECU控制所述第一助力电机输出扭矩，以使得所述第一连杆和所述第二连杆至对应的目标位置，或，
向所述第二ECU发送第二控制指令，所述第二控制指令用于指示所述第二ECU控制所述第二助力电机输出扭矩，以使得所述第一连杆和所述第二连杆至对应的目标位置。
18.根据权利要求13所述的独立转向系统，其特征在于，所述独立转向系统还包括：
第一传感器，第二传感器和第三传感器；
所述第一传感器用于确定所述第一连杆的位置信息；
所述第二传感器用于确定所述第二连杆的位置信息；
所述第三传感器用于确定所述中间横拉杆的长度信息。
19.根据权利要求18所述的独立转向系统，其特征在于，所述控制单元具体用于根据所述第一连杆的位置信息，所述第二连杆的位置信息和所述中间横拉杆的长度信息确定所述第一控制指令，所述第二控制指令或所述第三控制指令。
20.一种独立转向系统的控制方法，其特征在于，所述独立转向系统包括：控制单元，第一转向轮，第二转向轮和如权利要求1-7中任一项所述的独立转向机构，所述第一转向轮和所述第二转向轮分别与所述独立转向机构中的中间横拉杆的第一连杆和第二连杆连接；以及，
所述方法包括：
所述控制单元确定所述第一转向轮的目标转向角度和所述第二转向轮的目标转向角度；
当所述独立转向机构中的第一助力电机或第二助力电机故障时，所述控制单元控制所述独立转向机构中的第三助力电机调整所述独立转向机构中的中间横拉杆的长度，以及，控制所述第一助力电机或所述第二助力电机中正常的助力电机调整所述中间横拉杆的位置，以使得所述中间横拉杆带动所述第一转向轮和所述第二转向轮转动达到对应的目标转向角度。
21.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
当所述第一助力电机和所述第二助力电机正常时，所述控制单元控制所述第一助力电机和所述第二助力电机调整所述中间横拉杆的位置，以使得所述中间横拉杆带动所述第一转向轮和所述第二转向轮转动达到对应的目标转向角度。
22.根据权利要求20或21所述的方法，其特征在于，所述独立转向系统包括：第一ECU，第二ECU和第三ECU，其中，所述第一ECU用于控制所述第一助力电机，所述第二ECU用于控制所述第二助力电机，所述第三ECU用于控制所述第三助力电机；
所述方法还包括：
所述控制单元接收所述第一ECU发送的第一信息，所述第一信息用于指示所述第一助力电机是否故障；
所述控制单元接收所述第二ECU发送的第二信息，所述第二信息用于指示所述第二助力电机是否故障；
所述控制单元接收所述第三ECU发送的第三信息，所述第三信息用于指示所述第三助力电机是否故障。
23.根据权利要求22所述的方法，其特征在于，所述控制单元控制所述独立转向机构中的第三助力电机调整所述独立转向机构中的中间横拉杆的长度，以及，控制所述第一助力电机或所述第二助力电机中正常的助力电机调整所述中间横拉杆的位置，包括：
所述控制单元根据所述第一转向轮的目标转向角度和所述第二转向轮的目标转向角度确定所述第一连杆的目标位置和所述第二连杆的目标位置；
所述控制单元根据所述第一连杆的目标位置和所述第二连杆的目标位置确定所述中间横拉杆的目标长度；
所述控制单元根据所述目标长度计算所述独立转向机构中的第三连杆的目标转动角度；
所述控制单元根据所述目标转动角度控制所述第三助力电机调整所述中间横拉杆的长度为目标长度，以及，根据所述第一连杆的目标位置和所述第二连杆的目标位置控制所述第一助力电机或所述第二助力电机中正常的助力电机调整所述第一连杆和所述第二连杆至对应的目标位置。
24.根据权利要求23所述的方法，其特征在于，
所述第三连杆的两端通过螺纹与所述第一连杆和所述第二连杆连接；
所述目标转动角度满足以下公式：
Figure FDA0004051524700000041
其中，L是所述中间横拉杆的目标长度，L0是所述中间横拉杆的最短长度，iang是所述螺纹的导程。
25.根据权利要求23所述的方法，其特征在于，所述控制单元根据所述目标转动角度控制所述第三助力电机调整所述中间横拉杆的长度为目标长度，包括：
所述控制单元向所述第三ECU发送第三控制指令，所述第三控制指令用于指示所述第三ECU控制所述第三助力电机输出扭矩，以使得所述中间横拉杆的长度为目标长度；
所述第三ECU根据所述第三控制指令控制所述第三助力电机。
26.根据权利要求23所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一连杆的目标位置和所述第二连杆的目标位置控制所述第一助力电机或所述第二助力电机中正常的助力电机调整所述第一连杆和所述第二连杆至对应的目标位置，包括：
所述控制单元向所述第一ECU发送第一控制指令，所述第一控制指令用于指示所述第一ECU控制所述第一助力电机输出扭矩，以使得所述第一连杆和所述第二连杆至对应的目标位置，或，
所述控制单元向所述第二ECU发送第二控制指令，所述第二控制指令用于指示所述第二ECU控制所述第二助力电机输出扭矩，以使得所述第一连杆和所述第二连杆至对应的目标位置。
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