CN114684245A - 转向系统、转向系统的控制方法以及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种转向系统、转向系统的控制方法以及车辆，转向系统包括：转向盘；转向操纵机构，转向操纵机构包括：输入段和输出段，输入段与转向盘相连，输出段通过扭杆结构与转向执行机构相连；行星齿轮机构，行星齿轮机构设置在输入段和输出段之间；第一驱动电机，第一驱动电机与行星齿轮机构耦合连接，第一驱动电机驱动行星齿轮机构以使转向操纵机构与转向执行机构之间进行解耦。由此，通过设置第一驱动电机，可以实现转向操纵机构与转向执行机构之间的解耦，从而可以实现车辆的原地游戏功能，进而可以在进行原地游戏功能时避免轮胎磨损。

Description

转向系统、转向系统的控制方法以及车辆

技术领域

本发明涉及车辆领域，尤其是涉及一种转向系统、转向系统的控制方法以及车辆。

背景技术

相关技术中，现有的转向系统不能实现转向盘与车轮之间的解耦，在车辆进行原地游戏功能时会对轮胎造成磨损。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种转向系统，该转向系统可以实现转向操纵机构与转向执行机构之间的解耦，从而可以实现车辆的原地游戏功能，进而可以在进行原地游戏功能时避免轮胎磨损。

本发明进一步地提出了一种车辆。

根据本发明的转向系统包括：转向盘；转向操纵机构，所述转向操纵机构包括：输入段和输出段，所述输入段与所述转向盘相连，所述输出段通过扭杆结构与转向执行机构相连；行星齿轮机构，所述行星齿轮机构设置在所述输入段和所述输出段之间；第一驱动电机，所述第一驱动电机与所述行星齿轮机构耦合连接，所述第一驱动电机通过驱动所述行星齿轮机构以使所述转向操纵机构与所述转向执行机构之间进行解耦。

根据本发明的转向系统，通过设置第一驱动电机，可以实现转向操纵机构与转向执行机构之间的解耦，从而可以实现车辆的原地游戏功能，进而可以在进行原地游戏功能时避免轮胎磨损。

在本发明的一些示例中，所述行星齿轮机构包括：第一行星齿轮机构和第二行星齿轮机构，所述第一行星齿轮机构与所述输入段相连，所述第二行星齿轮机构与所述输出段相连，所述第一行星齿轮机构和所述第二行星齿轮机构联动且传动比为1。

在本发明的一些示例中，所述第一行星齿轮机构的第一行星架与所述第二行星齿轮机构的第二行星架同轴相连。

在本发明的一些示例中，所述输入段与所述第一行星齿轮机构的第一太阳轮相连，所述第一行星齿轮机构的第一齿圈被固定；所述第二行星齿轮机构的第二太阳轮与所述输出段相连。

在本发明的一些示例中，所述第一驱动电机与所述第二行星齿轮机构的第二齿圈联动，所述第一驱动电机可正转或反转。

在本发明的一些示例中，所述转向系统具有低速转向模式和高速转向模式，在所述转向系统处于所述低速转向模式时，所述第一驱动电机驱动所述第二齿圈以使其转向与所述第二行星齿轮机构的第二行星齿轮转向相同，在所述转向系统处于所述高速转向模式时，所述第一驱动电机驱动所述第二齿圈以使其转向与所述第二行星齿轮机构的第二行星齿轮转向相反。

在本发明的一些示例中，所述转向系统具有解耦模式，在所述转向系统处于所述解耦模式时，所述第一驱动电机通过驱动所述第二齿圈与所述第二行星齿轮机构的第二行星轮齿转向相反且转速相同，从而使所述第二行星齿轮机构的第二太阳轮保持不动，实现所述转向操纵机构与所述转向执行机构之间解耦。

在本发明的一些示例中，所述扭杆结构的刚度小于所述转向操纵机构的刚度。

根据本发明的车辆，包括上述的转向系统。

根据本发明的转向系统的控制方法包括以下步骤：确定所述转向系统的工作模式；在所述转向系统的工作模式为解耦模式时，获取所述转向盘的转速，并根据所述转向盘的转速对所述第一驱动电机进行控制，以便所述第一驱动电机通过驱动所述行星齿轮机构，以使所述转向操纵机构与所述转向执行机构之间进行解耦。

在本发明的一些示例中，确定所述转向系统的工作模式，包括：获取车辆的状态信息；根据所述车辆的状态信息判断所述车辆的车速为零、当前档位为P档、且游戏模式启动时，确定所述转向系统的工作模式为解耦模式。

在本发明的一些示例中，所述车辆的状态信息包括所述车辆的车速信息和转向盘信息，其中，确定所述转向系统的工作模式，还包括：根据所述车辆的车速信息获得所述车辆的车速，根据所述转向盘信息判断所述车辆是否转向；当判断所述车辆的车速大于等于第一预设车速，且判断所述车辆转向时，确定所述转向系统的工作模式为高速转向模式；当判断所述车辆的车速小于所述第一预设车速，且判断所述车辆转向时，确定所述转向系统的工作模式为低速转向模式。

在本发明的一些示例中，在所述转向系统的工作模式为所述低速转向模式时，控制所述第一驱动电机驱动所述行星齿轮机构中的第二齿圈以使其转向与第二行星齿轮转向相同；在所述转向系统的工作模式为所述高速转向模式时，控制所述第一驱动电机驱动所述行星齿轮机构中的第二齿圈以使其转向与第二行星齿轮转向相反。

在本发明的一些示例中，所述第一驱动电机通过驱动所述行星齿轮机构，以使所述转向操纵机构与所述转向执行机构之间进行解耦，包括：所述第一驱动电机通过驱动所述行星齿轮机构中的第二齿圈与第二行星轮齿转向相反且转速相同，从而使所述行星齿轮机构中的第二太阳轮保持不动，实现所述转向操纵机构与所述转向执行机构之间解耦。

在本发明的一些示例中，在所述转向系统的工作模式为解耦模式时，获取所述转向盘的转速和转向，根据所述转向盘的转速和转向控制所述第一驱动电机的转速与所述转向盘的转速相同，且控制所述第一驱动电机驱动所述行星齿轮机构中的第二齿圈的转向与所述转向盘的转向相反，以使所述转向盘转动时出现阻尼感。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例的转向系统的示意图；

图2是根据本发明实施例的行星齿轮机构的示意图；

图3是根据本发明实施例的控制方法的流程图。

附图标记：

转向系统100；

转向盘1；角度传感器2；转向操纵机构3；行星齿轮机构4；第一驱动电机5；第一电子控制单元6；第一位置传感器7；扭杆结构8；扭矩传感器9；第二电子控制单元10；第二驱动电机11；第二位置传感器12；转向执行机构13；轮胎14；

第一行星齿轮机构30；第一行星架31；第一行星轮32；第一太阳轮33；第一齿圈34；

第二行星齿轮机构40；第二行星架41；第二行星轮42；第二太阳轮43；第二齿圈44；

蜗杆51；输入段71；输出段72。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考图1和图2描述根据本发明实施例的转向系统100，转向系统100可以设置在车辆上。

如图1和图2所示，根据本发明实施例的转向系统100包括：转向盘1、转向操纵机构3、行星齿轮机构4和第一驱动电机5。转向操纵机构3包括：输入段71和输出段72，输入段71与转向盘1相连，输出段72通过扭杆结构8与转向执行机构13相连，需要说明的是，输入段71和输出段72共同构成转向操纵机构3，输入段71的一端与转向盘1相连，输出段72的一端与扭杆结构8相连，扭杆结构8与转向执行机构13相连，即输出段72通过扭杆结构8与转向执行机构13相连，输出段72不与转向执行机构13直接相连。

行星齿轮机构4设置在输入段71和输出段72之间，第一驱动电机5与行星齿轮机构4耦合连接，第一驱动电机5通过驱动行星齿轮机构4以使转向操纵机构3与转向执行机构13之间进行解耦，需要解释的是，输入段71的另一端与行星齿轮机构4的一端相连，输出段72的另一端与行星齿轮机构4的另一端相连，行星齿轮机构4能够将输入段71的动力传递给输出段72，第一驱动电机5与行星齿轮机构4耦合连接，第一驱动电机5可以通过行星齿轮机构4改变输入段71和输出段72之间的转动角度比，并且，第一驱动电机5可以通过驱动行星齿轮机构4以使转向操纵机构3与转向执行机构13之间解耦。

其中，输入段71的一端与转向盘1可以通过花键连接，输入段71上可以设置有角度传感器2，角度传感器2可以实时探测转向盘1的转动角度，扭杆结构8的部分结构可以设置在输出段72内，扭杆结构8的另一部分结构可以设置在转向执行机构13内，转向执行机构13可以用于带动轮胎14偏转，当驾驶员转动转向盘1时，动力会依次通过转向操纵机构3的输入段71、行星齿轮机构4、转向操纵机构3的输出段72、扭杆结构8、转向执行机构13、轮胎14，具体地，在图1所示的左右方向，转向执行机构13可以将旋转运动转化为左右的直线运动，转向执行机构13可以左右运动以带动轮胎14偏转一定的角度。

进一步地，转向系统100还可以包括第一电子控制单元6，第一电子控制单元6可以与第一驱动电机5连接，第一电子控制单元6可以通过CAN网络接收车辆的车速信号，并且，第一电子控制单元6可以根据接收到的车辆的车速信号以及预先设置在第一电子控制单元6内部的控制策略控制第一驱动电机5转动，第一驱动电机5与行星齿轮机构4耦合连接，从而第一驱动电机5可以通过行星齿轮机构4改变输入段71和输出段72之间的转动角度比。并且，第一驱动电机5可以通过驱动行星齿轮机构4以使转向操纵机构3与转向执行机构13之间解耦，从而可以实现转向盘1与车轮14之间的解耦，从而可以满足智能驾驶的线控要求，可以提高车辆的操纵性和稳定性，进而可以便于驾驶员操纵车辆，可以提高驾驶员的驾驶体验，并且，通过转向盘1与车轮14之间的解耦，可以实现车辆的原地游戏功能，从而可以在进行原地游戏功能时避免轮胎磨损，同时，与现有技术相比，本申请的转向系统100结构简单，可以减少一个电子控制单元的设置。

由此，通过设置第一驱动电机5，可以实现转向操纵机构3与转向执行机构13之间的解耦，可以实现车辆的原地游戏功能，从而可以在进行原地游戏功能时避免轮胎磨损，并且，可以提高车辆的操纵性和稳定性，从而可以提高驾驶员的驾驶体验，同时，与现有技术相比，本申请的转向系统100结构简单，不需要使用多个ECU(电子控制单元)。

在本发明的一些实施例中，如图2所示，行星齿轮机构4可以包括：第一行星齿轮机构30和第二行星齿轮机构40，第一行星齿轮机构30可以与输入段71相连，第二行星齿轮机构40可以与输出段72相连，第一行星齿轮机构30和第二行星齿轮机构40可以联动并且传动比为1。需要说明的是，第一行星齿轮机构30和第二行星齿轮机构40可以共同构成行星齿轮机构4，输入段71可以与第一行星齿轮机构30传动连接，第二行星齿轮机构40可以与输出段72传动连接，动力可以依次传递至输入段71、第一行星齿轮机构30、第二行星齿轮机构40和输出段72，第一行星齿轮机构30和第二行星齿轮机构40可以联动设置，并且，第一行星齿轮机构30和第二行星齿轮机构40之间的传动比为1，这样设置可以保证动力能够通过行星齿轮机构4传递至输出段72，从而可以保证转向系统100的工作可靠性。

在本发明的一些实施例中，如图2所示，第一行星齿轮机构30的第一行星架31与第二行星齿轮机构40的第二行星架41可以同轴相连，需要解释的是，第一行星齿轮机构30可以包括第一行星架31和第一行星轮32，第二行星架41可以包括第二行星架41和第二行星轮42，第一行星齿轮机构30的第一行星架31与第二行星齿轮机构40的第二行星架41可以同轴连接，如此设置可以保证第一行星齿轮机构30和第二行星齿轮机构40之间动力传递的可靠性，也可以使行星齿轮机构4的结构更加紧凑。

在本发明的一些实施例中，如图2所示，输入段71可以与第一行星齿轮机构30的第一太阳轮33相连，第一行星齿轮机构30的第一齿圈34被固定，需要说明的是，第一行星齿轮机构30还可以包括第一太阳轮33和第一齿圈34，第一行星架31、第一行星轮32、第一太阳轮33和第一齿圈34可以共同构成第一行星齿轮机构30，第一行星齿轮机构30可以通过第一太阳轮33与输入段71连接，第一齿圈34可以固定设置。当驾驶员转动转向盘1时，输入段71可以带动第一太阳轮33转动，第一太阳轮33可以带动第一行星轮32转动，第一行星轮32可以带动第一行星架31转动，第一行星架31可以带动第二行星齿轮机构40转动，其中，第一行星轮32可以一边自转，一边绕着第一太阳轮33公转，优选地，第一行星轮32的数量可以设置为3个，3个第一行星轮32可以在第一太阳轮33的周向方向均匀间隔设置且与第一太阳轮33啮合，即在第一太阳轮33的周向方向，3个第一行星轮32彼此之间均间隔120°，这样设置可以将动力可靠的传递至第二行星齿轮机构40。

在本发明的一些实施例中，如图2所示，第二行星齿轮机构40的第二太阳轮43可以与输出段72相连，需要解释的是，第二行星齿轮机构40还可以包括第二太阳轮43，第二太阳轮43可以与输出段72连接。具体地，第一行星架31可以将动力传递给第二行星架41，第二行星架41可以带动第二行星轮42转动，第二行星轮42可以带动第二太阳轮43转动，第二太阳轮43可以带动输出段72转动，其中，第二行星轮42可以一边自转，一边绕着第二太阳轮43公转，优选地，第二行星轮42的数量可以设置为3个，3个第二行星轮42可以在第二太阳轮43的周向方向均匀间隔设置且与第二太阳轮43啮合，即在第二太阳轮43的周向方向，3个第二行星轮42彼此之间均间隔120°，如此设置可以将动力可靠的传递至输出段72。

在本发明的一些实施例中，如图2所示，第一驱动电机5可以与第二行星齿轮机构40的第二齿圈44联动，第一驱动电机5可以正转或者反转，需要说明的是，第二行星齿轮机构40还可以包括第二齿圈44，第二行星架41、第二行星轮42、第二太阳轮43和第二齿圈44可以共同构成第二行星齿轮机构40，第一驱动电机5与第二行星齿轮机构40的第二齿圈44可以联动设置，第一驱动电机5与第二行星齿轮机构40的第二齿圈44之间具有一定的传动比，具体地，第一驱动电机5可以包括蜗杆51，蜗杆51可以与第二齿圈44啮合，第一驱动电机5可以通过蜗杆51与第二齿圈44传动连接，第一电子控制单元6可以通过CAN网络接收车辆的车速信号，第一电子控制单元6可以根据接收到的车辆的车速信号以及预先设置在第一电子控制单元6内部的控制策略控制第一驱动电机5正转或者反转，当第一驱动电机5正转或者反转时，由于蜗杆51与第二齿圈44传动连接，第一驱动电机5可以带动第二齿圈44一起转动，第二齿圈44转动会施加到第二行星轮42上，从而会导致第二齿圈44与第二行星轮42同向旋转或者反向旋转，进而会改变输入段71和输出段72的转动角度比，这样设置可以通过提高车辆的操纵性和稳定性，可以便于驾驶员操纵车辆，从而可以提高驾驶员的驾驶体验。

在本发明的一些实施例中，转向系统100可以具有低速转向模式和高速转向模式，在转向系统100处于低速转向模式时，第一驱动电机5驱动第二齿圈44以使其转向与第二行星齿轮机构40的第二行星齿轮42转向相同，需要解释的是，转向系统100具有低速转向模式，转向系统100也具有高速转向模式，当车辆掉头时，或者当车辆低速转向行驶时，转向系统100处于低速转向模式，此时，第一电子控制单元6可以通过CAN网络接收车辆的车速信号，第一电子控制单元6可以根据接收到的车辆的车速信号以及预先设置在第一电子控制单元6内部的控制策略控制第一驱动电机5旋转，第一驱动电机5旋转会驱动第二齿圈44转动，具体地，第一驱动电机5驱动第二齿圈44以使第二齿圈44的转向与第二行星齿轮机构40的第二行星齿轮42的转向相同，由此第二行星齿轮42本身会产生旋转叠加，从而会在输出段72上产生额外的转角，此时转向操纵机构3的输入段71和输出段72之间的转动角度比不为1:1，而是小于1:1，这样设置当转向系统100处于低速转向模式时，车辆会具有更好的机动性，可以使驾驶员在转向盘1时具有比较好的手感，可以使驾驶员便于操纵车辆，可以提高驾驶员的驾驶体验。

进一步地，转向系统100还可以包括第二电子控制单元10、扭矩传感器9和第二驱动电机11，扭矩传感器9可以套设在扭杆结构8的外侧，第二电子控制单元10可以与第二驱动电机11连接，优选地，第二电子控制单元10与第二驱动电机11可以集成在一起，第二电子控制单元10和第二驱动电机11可以布置在转向执行机构13上，第二驱动电机11与转向执行机构13可以传动连接，第二驱动电机11与转向执行机构13之间可以具有一定的传动比，第一驱动电机5、第一电子控制单元6、角度传感器2、第二电子控制单元10、扭矩传感器9和第二驱动电机11都可以与车辆的CAN总线连接，第一驱动电机5、第一电子控制单元6、角度传感器2、第二电子控制单元10、扭矩传感器9和第二驱动电机11可以通过CAN网络通信。

当转向系统100处于低速转向模式时，第二电子控制单元10可以通过CAN网络接收车辆的车速信号，扭矩传感器9可以检测到扭杆结构8的变形，扭杆结构8可以将扭杆结构8的变形量通过CAN网络传递给第二电子控制单元10，第二电子控制单元10可以计算扭杆结构8的扭矩值，第二电子控制单元10可以根据接收到的车辆的车速信号、计算的扭杆结构8的扭矩值以及预先设置在第二电子控制单元10内部的控制策略控制第二驱动电机11输出助力到转向执行机构13上，从而在转向系统100处于低速转向模式时，可以使驾驶员在转向盘1时具有比较好的手感，可以使驾驶员便于操纵车辆，可以提高驾驶员的驾驶体验，可以使驾驶员更加自如的操作车辆，还可以进一步增加车辆的机动性。

在转向系统100处于高速转向模式时，第一驱动电机5驱动第二齿圈44以使其转向与第二行星齿轮机构40的第二行星齿轮42转向相反。需要说明的是，当车辆高速转向行驶时，转向系统100处于高速转向模式，此时，第一电子控制单元6可以通过CAN网络接收车辆的车速信号，第一电子控制单元6可以根据接收到的车辆的车速信号以及预先设置在第一电子控制单元6内部的控制策略控制第一驱动电机5旋转，第一驱动电机5旋转会驱动第二齿圈44转动，具体地，第一驱动电机5驱动第二齿圈44以使第二齿圈44的转向与第二行星齿轮机构40的第二行星齿轮42的转向相反，由此，第二行星齿轮42本身会产生旋转叠加，从而会在输出段72上产生额外的转角，这是转向操纵机构3的输入段71和输出段72之间的转动角度比不为1:1，而是大于1:1，这样设置当转向系统100处于高速转向模式时，车辆的转向灵敏度会更高，从而可以使车辆高速转向时具有更好的稳定性，可以避免车辆高速转向时因车辆的稳定性不好而发生安全事故，从而可以保证车辆的行驶安全性。

当转向系统100处于高速转向模式时，第二电子控制单元10可以通过CAN网络接收车辆的车速信号，扭矩传感器9可以检测到扭杆结构8的变形，扭杆结构8可以将扭杆结构8的变形量通过CAN网络传递给第二电子控制单元10，第二电子控制单元10可以计算扭杆结构8的扭矩值，第二电子控制单元10可以根据接收到的车辆的车速信号、计算的扭杆结构8的扭矩值以及预先设置在第二电子控制单元10内部的控制策略控制第二驱动电机11输出助力到转向执行机构13上，从而在转向系统100处于高速转向模式时，可以使驾驶员转动转向盘1时的手感较好，可以使驾驶员便于操纵车辆，可以提高驾驶员的驾驶体验，还可以进一步增加车辆的稳定性，可以避免车辆高速转向时因车辆的稳定性不好而发生安全事故，从而可以保证车辆的行驶安全性。

在本发明的一些实施例中，转向系统100可以具有解耦模式，在转向系统100处于解耦模式时，第一驱动电机5通过驱动第二齿圈44与第二行星齿轮机构40的第二行星轮齿42转向相反并且转速相同，从而使第二行星齿轮机构40的第二太阳轮43保持不动，从而可以实现转向操纵机构3与转向执行机构13之间解耦。需要说明的是，转向系统100具有解耦模式，当车辆静止在原地，车辆的车速为0，车辆的档位为P档(驻车档)时，驾驶员可以通过PAD(portable android device-平板电脑)或者其他控制终端启动解耦模式，当转向系统100处于解耦模式时，用户可以旋转转向盘1以进行原地转向游戏，此时，输入段71会带动第一太阳轮33一起转动，第一太阳轮33可以带动第一行星轮32一边自转，一边绕着第一太阳轮33公转，并且第一行星轮32可以通过第一行星架31将动力传递给第二行星齿轮机构40，可以使第二行星齿轮机构40的第二太阳轮43转动，第二太阳轮43可以带动输出段72转动，此时扭杆结构8会旋转一定的角度，在转向执行机构13尚未移动时，扭矩传感器9能够检测扭杆结构8的扭矩值，扭矩传感器9可以将检测到的扭杆结构8的扭矩值通过CAN网络传递给第一电子控制单元6，同时，角度传感器2可以检测到转向盘1的转动角度，角度传感器2可以将检测到的转向盘1的转动角度通过CAN网络传递给第一电子控制单元6，第一电子控制单元6可以根据接收到的信息以及转向盘1的转动时间计算出转向盘1的转动速度，然后第一电子控制单元6可以根据预先设置在第一电子控制单元6内部的控制策略控制第一驱动电机5转动，第一驱动电机5可以驱动第二齿圈44转动，具体地，第一驱动电机5驱动第二齿圈44与第二行星齿轮机构40的第二行星齿轮42转向相反，并且，第一驱动电机5驱动第二齿圈44与第二行星齿轮机构40的第二行星齿轮42转速相同，由此，第二太阳轮43不会受到驱动力，第二太阳轮43会保持不动，从而输出段72也不会旋转，进而实现了转向操纵机构3与转向执行机构13之间的解耦，实现了转向盘1与轮胎14之间的解耦，在驾驶员转动转向盘1进行游戏时，轮胎14不会转动，从而可以避免驾驶员转动转向盘1进行游戏时会造成轮胎14的磨损。

进一步地，即使有少许驱动力传递至第二太阳轮43以使第二太阳轮43转动，此时第二太阳轮43会带动输出段72旋转一个极小的角度，这个极小的角度可以由扭杆结构8变形承担以抵消转向盘1的转动，从而也实现了转向操纵机构3与转向执行机构13之间13的解耦。

更进一步地，在转向系统100的工作模式为解耦模式时，获取转向盘1的转速和转向，根据转向盘1的转速和转向控制第一驱动电机5的转速与转向盘1的转速相同，并且控制第一驱动电机5的转向与转向盘1的转向相反。需要说明的是，在转向系统100的工作模式处于解耦模式时，第一电子控制单元6可以根据转向盘1的转速和转向盘1的转向控制第一驱动电机5的转速与转向盘1的转速相同，并且，第一电子控制单元6可以控制第一驱动电机5的转向与转向盘1的转向相反，具体地，在转向系统100的工作模式处于解耦模式时，角度传感器2可以检测到转向盘1的转动角度，角度传感器2可以将检测到的转向盘1的转动角度通过CAN网络传递给第一电子控制单元6，第一电子控制单元6可以根据接收到的信息以及转向盘1的转动时间计算出转向盘1的转动速度，第一电子控制单元6可以根据转向盘1的转速和转向盘1的转向方向控制第一驱动电机5的转速，进一步地，第一电子控制单元6可以控制第一驱动电机5的转速与转向盘1的转速相同。并且，第一电子控制单元6可以控制第一驱动电机5驱动行星齿轮机构4中的第二齿圈44的转向与转向盘1的转向相反，由此，可以使驾驶员在转动转向盘1时会感觉到有一定的阻力，以使转向盘1转动时出现阻尼感。

需要解释的是，第一电子控制单元6根据转向盘1的转速控制第一驱动电机5与第一电子控制单元6根据转向盘1的转角控制第一驱动电机5相比，可以使第一电子控制单元6更加迅速以及准确的控制第一驱动电机5工作，从而可以保证第一电子控制单元6能够及时将驱动力施加到行星齿轮机构4上，进而可以快速使转向操纵机构3与转向执行机构13之间进行解耦，保证解耦没有延迟。

并且，用户转动转向盘1时，通过根据转向盘1的转速和转向控制第一驱动电机5的转速与转向盘1的转速相同，且控制第一驱动电机5的转向与转向盘1的转向相反，可以使转向盘1具有转动阻力，驾驶员需要施加一定的力才能够转动转向盘1，转动时出现阻尼感，由此，可以使驾驶员在转动转向盘1时有阻尼感(手感)，从而可以实现在转向系统100的工作模式为游戏模式(解耦模式)时的转向盘1的手感模拟，可以使驾驶员在进行游戏时感觉更加真实，进而可以增加驾驶员的游戏体验。

需要说明的是，当车辆的车速不为0或者车辆的档位不为P档时，转向系统100会立刻退出解耦模式。

在本发明的一些实施例中，扭杆结构8的刚度可以小于转向操纵机构3的刚度，需要解释的是，扭杆结构8和转向操纵机构3具有一定的刚度值，扭杆结构8的刚度值可以小于转向操纵机构3的刚度值，在驾驶员转动转向盘1时，由于扭杆结构8的刚度值小于转向操纵机构3的刚度值，扭杆结构8会先于转向操纵机构3的输出段72产生变形，扭矩传感器9可以在扭杆结构8会先于转向操纵机构3的输出段72产生变形的时间内检测扭杆结构8的变形量，并且可以将扭杆结构8的变形量通过CAN传递给第二电子控制单元10和/或第一电子控制单元6，这样设置可以保证转向系统100的使用可靠。

作为本发明的一些实施例，转向系统100还可以包括：第一位置传感器7和第二位置传感器12，第一位置传感器7可以设置在第一驱动电机5的一侧，第二位置传感器12可以设置在第二位置传感器12的一侧，第一位置传感器7和第二位置传感器12可以与车辆的CAN总线连接，第一位置传感器7、第二位置传感器12、第一驱动电机5、第一电子控制单元6、角度传感器2、第二电子控制单元10、扭矩传感器9和第二驱动电机11均可以通过CAN网络通信。

作为本发明的一些实施例，行星齿轮机构4可以布置在转向执行机构13上，第二电子控制单元10、第二驱动电机11和第二位置传感器12可以布置在转向操纵机构3上。

根据本发明实施例的车辆，包括上述实施例的转向系统100，转向系统100设置在车辆上，通过设置第一驱动电机5，能够改变转向操纵机构3的输入段71和输出段72的转动角度比，可以提高车辆的操纵性和稳定性，也可以便于驾驶员操纵车辆，从而可以提高驾驶员的驾驶体验，并且，可以实现转向盘1与车轮14之间的解耦，可以在进行原地游戏功能时避免轮胎磨损，同时，与现有技术相比，本申请的转向系统100结构简单，不需要使用多个ECU(电子控制单元)。

图3为根据本发明实施例的转向系统的控制方法的流程图，上述实施例的转向系统可以实现该转向系统的控制方法，转向系统的控制方法可以设置在车辆上，如图3所示，该转向系统的控制方法包括以下步骤：

S1，确定转向系统的工作模式，需要说明的是，转向系统为上述的车辆的转向系统，转向系统可以包括：转向盘、角度传感器、转向操纵机构、行星齿轮机构、第一驱动电机、第一电子控制单元、第一位置传感器、扭杆结构、扭矩传感器、第二电子控制单元、第二驱动电机、第二位置传感器、转向执行机构、轮胎、第一行星齿轮机和第二行星齿轮机构。转向系统的工作模式可以包括高速转向模式、低速转向模式和解耦模式。

S2，在转向系统的工作模式为解耦模式时，获取转向盘的转速，并根据转向盘的转速对第一驱动电机进行控制，以便第一驱动电机通过驱动行星齿轮机构，以使转向操纵机构与转向执行机构之间进行解耦，需要解释的是，驾驶员可以通过PAD或者其他终端启动解耦模式，当驾驶员启动解耦模式时，转向系统的工作模式即为解耦模式，当驾驶员转动转向盘时，角度传感器可以获取转向盘的转角并将转向盘的转角传递给第一电子控制单元，第一电子控制单元可以根据转向盘的转角控制第一驱动电机，第一驱动电机可以通过驱动行星齿轮机构以使转向操纵机构与转向执行机构之间进行解耦。

其中，当驾驶员转动转向盘时，扭矩传感器可以将检测到的扭杆结构的扭矩通过CAN网络传递给第一电子控制单元，同时，角度传感器可以检测到转向盘的转动角度，角度传感器可以将检测到的转向盘的转动角度通过CAN网络传递给第一电子控制单元，第一电子控制单元可以根据接收到的信息以及转向盘的转动时间计算出转向盘的转动速度，这样设置可以不必在车辆上增加新的转速传感器，可以直接使用车辆上原有的角度传感器，可以使转向系统的结构简单。然后第一电子控制单元可以根据预先设置在第一电子控制单元内部的控制策略控制第一驱动电机转动，第一驱动电机可以驱动第二齿圈转动，具体地，第一驱动电机驱动第二齿圈与第二行星齿轮机构的第二行星齿轮同向旋转，并且，第一驱动电机驱动第二齿圈与第二行星齿轮机构的第二行星齿轮转速相同，由此，第二太阳轮不会受到驱动力，第二太阳轮会保持不动，从而输出段也不会旋转，进而实现了转向操纵机构与转向执行机构之间的解耦，实现了转向盘与轮胎之间的解耦，在驾驶员转动转向盘进行游戏时，可以实现车辆的原地游戏功能，此时轮胎不会转动，从而可以避免驾驶员转动转向盘进行游戏时会造成轮胎的磨损。

进一步地，即使有少许驱动力传递至第二太阳轮以使第二太阳轮转动，此时第二太阳轮会带动输出段旋转一个极小的角度，这个极小的角度可以由扭杆结构变形承担以抵消转向盘的转动，从而也实现了转向操纵机构与转向执行机构之间的解耦。

此外，需要说明的是，当驾驶员转动转向盘的速度较快时，第一驱动电机的转速也会相应的增加，当驾驶员转动转向盘的速度较慢时，第一驱动电机的转速也会相应的降低，这样可以保证无论驾驶员以何种转速来转动转向盘，均可以实现转向系统的解耦模式。

由此，通过本申请的控制方法可以实现转向操纵机构与转向执行机构之间的解耦，从而实现车辆的原地游戏功能，可以在进行原地游戏功能时避免轮胎磨损，并且，可以提高车辆的操纵性和稳定性，从而可以提高驾驶员的驾驶体验。

在本发明的一些实施例中，确定转向系统的工作模式可以包括：获取车辆的状态信息，根据车辆的状态信息判断车辆的车速为零、当前档位为P档、并且游戏模式启动时，确定转向系统的工作模式为解耦模式，需要解释的是，确定转向系统的工作模式时第一电子控制单元可以通过整车控制器获取车辆的状态信息，并且，第一电子控制单元根据车辆的状态信息判断出此时车辆的车速为零、车辆的当前档位为P档以及游戏模式启动时，才能够确定转向系统的工作模式为解耦模式，若车辆的车速不为零或者车辆的档位不为P档时，不能确定转向系统的工作模式为解耦模式。这样设置能够准确判断出车辆的工作模式为解耦模式，具体地，用户可以通过PDA或者其他设备来进入游戏模式(游戏模式即为解耦模式)，例如，可以通过车载中控大屏进入游戏模式。

在本发明的一些实施例中，车辆的状态信息可以包括车辆的车速信息和转向盘信息，其中，确定转向系统的工作模式还可以包括：根据车辆的车速信息获得车辆的车速，根据转向盘信息判断车辆是否转向，当判断车辆的车速大于等于第一预设车速，且判断车辆转向时，确定转向系统的工作模式为高速转向模式，当判断车辆的车速小于第一预设车速，且判断车辆转向时，确定转向系统的工作模式为低速转向模式。需要说明的是，车辆的状态信息可以包括车辆的车速信息，车辆的状态信息还可以包括转向盘信息，例如转向盘的转动角度，确定转向系统的工作模式时，可以根据车辆的车速信息获得车辆的车速，并且，可以根据转向盘信息判断车辆是否转向，若判断车辆的车速大于等于第一预设车速，并且根据转向盘信息判断车辆转向时，则确定转向系统的工作模式为高速转向模式，若判断车辆的车速小于第一预设车速，并且根据转向盘信息判断车辆转向时，则确定转向系统的工作模式为低速转向模式，其中，第一预设车速可以根据车辆的具体状况、性能预先设置。如此设置能够准确判断出车辆的高速转向模式和低速转向模式。

在本发明的一些实施例中，在转向系统的工作模式为低速转向模式时，控制第一驱动电机驱动行星齿轮机构中的第二齿圈以使其转向与第二行星齿轮转向相同。在转向系统的工作模式为高速转向模式时，控制第一驱动电机驱动行星齿轮机构中的第二齿圈以使其转向与第二行星齿轮转向相反。需要说明的是，在转向系统的工作模式为低速转向模式时，第一电子控制单元可以通过CAN网络接收车辆的车速信号，第一电子控制单元可以根据接收到的车辆的车速信号以及预先设置在第一电子控制单元内部的控制策略控制第一驱动电机旋转，第一驱动电机旋转会驱动第二齿圈转动，具体地，第一驱动电机驱动第二齿圈以使第二齿圈的转向与第二行星齿轮机构的第二行星齿轮的转向相同，由此第二行星齿轮本身会产生旋转叠加，从而会在输出段上产生额外的转角，从而可以使车辆处于低速转向模式时具有更好的机动性，可以使驾驶员在转向盘1时具有比较好的手感，可以使驾驶员便于操纵车辆，可以提高驾驶员的驾驶体验。

进一步地，在转向系统的工作模式为低速转向模式时，第二电子控制单元可以通过CAN网络接收车辆的车速信号，扭矩传感器可以检测到扭杆结构的变形，扭杆结构可以将扭杆结构的变形量通过CAN网络传递给第二电子控制单元，第二电子控制单元可以计算扭杆结构的扭矩值，第二电子控制单元可以根据接收到的车辆的车速信号、计算的扭杆结构的扭矩值以及预先设置在第二电子控制单元内部的控制策略控制第二驱动电机输出助力到转向执行机构上，从而在转向系统100处于低速转向模式时，可以使驾驶员在转向盘1时具有比较好的手感，可以使驾驶员便于操纵车辆，可以提高驾驶员的驾驶体验，可以使驾驶员更加自如的操作车辆，还可以进一步增加车辆的机动性。

在转向系统的工作模式为高速转向模式时，第一电子控制单元可以通过CAN网络接收车辆的车速信号，第一电子控制单元可以根据接收到的车辆的车速信号以及预先设置在第一电子控制单元内部的控制策略控制第一驱动电机旋转，第一驱动电机旋转会驱动第二齿圈转动，具体地，第一驱动电机驱动第二齿圈以使第二齿圈的转向与第二行星齿轮机构的第二行星齿轮的转向相反，由此，第二行星齿轮本身会产生旋转叠加，从而会在输出段上产生额外的转角，可以使车辆的转向灵敏度更高，可以使车辆高速转向时具有更好的稳定性，可以避免车辆高速转向时因车辆的稳定性不好而发生安全事故，从而可以保证车辆的行驶安全性。

更进一步地，在转向系统的工作模式为高速转向模式时，第二电子控制单元可以通过CAN网络接收车辆的车速信号，扭矩传感器可以检测到扭杆结构的变形，扭杆结构可以将扭杆结构的变形量通过CAN网络传递给第二电子控制单元，第二电子控制单元可以计算扭杆结构的扭矩值，第二电子控制单元可以根据接收到的车辆的车速信号、计算的扭杆结构的扭矩值以及预先设置在第二电子控制单元内部的控制策略控制第二驱动电机输出助力到转向执行机构上，从而在转向系统的工作模式为高速转向模式时，可以使驾驶员转动转向盘时的手感较好，可以使驾驶员便于操纵车辆，可以提高驾驶员的驾驶体验，还可以进一步增加车辆的稳定性，可以避免车辆高速转向时因车辆的稳定性不好而发生安全事故，从而可以保证车辆的行驶安全性。

在本发明的一些实施例中，第一驱动电机通过驱动行星齿轮机构，以使转向操纵机构与转向执行机构之间进行解耦可以包括：第一驱动电机通过驱动行星齿轮机构中的第二齿圈与第二行星轮齿转向相反且转速相同，从而使行星齿轮机构中的第二太阳轮保持不动，实现转向操纵机构与转向执行机构之间解耦。需要解释的是，当转向系统的工作模式为解耦模式时，用户可以旋转转向盘，此时，输入段会带动第一太阳轮一起转动，第一太阳轮可以带动第一行星轮一边自转，一边绕着第一太阳轮公转，并且第一行星轮可以通过第一行星架将动力传递给第二行星齿轮机构，可以使第二行星齿轮机构的第二太阳轮转动，第二太阳轮可以带动输出段转动，此时扭杆结构会旋转一定的角度，在转向执行机构尚未移动时，扭矩传感器能够检测扭杆结构的扭矩值，扭矩传感器可以将检测到的扭杆结构的扭矩值通过CAN网络传递给第一电子控制单元，同时，角度传感器可以检测到转向盘的转动角度，角度传感器可以将检测到的转向盘的转动角度通过CAN网络传递给第一电子控制单元，第一电子控制单元可以根据接收到的信息以及转向盘的转动时间计算出转向盘的转动速度，然后第一电子控制单元可以根据预先设置在第一电子控制单元内部的控制策略控制第一驱动电机转动，第一驱动电机可以驱动第二齿圈转动，具体地，第一驱动电机驱动第二齿圈与第二行星齿轮机构的第二行星齿轮转向相反，并且，第一驱动电机驱动第二齿圈与第二行星齿轮机构的第二行星齿轮转速相同，由此，第二太阳轮不会受到驱动力，第二太阳轮会保持不动，从而输出段也不会旋转，进而实现了转向操纵机构与转向执行机构之间的解耦。

在本发明的一些实施例中，在转向系统的工作模式为解耦模式时，获取转向盘的转速和转向，根据转向盘的转速和转向控制第一驱动电机的转速与转向盘的转速相同，并且控制第一驱动电机的转向与转向盘的转向相反。

需要说明的是，在转向系统的工作模式处于解耦模式时，第一电子控制单元可以根据转向盘的转速和转向盘的转向控制第一驱动电机的转速与转向盘的转速相同，并且，第一电子控制单元可以控制第一驱动电机驱动行星齿轮机构中的第二齿圈的转向与转向盘的转向相反，具体地，在转向系统的工作模式处于解耦模式时，角度传感器可以检测到转向盘的转动角度，角度传感器可以将检测到的转向盘的转动角度通过CAN网络传递给第一电子控制单元，第一电子控制单元可以根据接收到的信息以及转向盘的转动时间计算出转向盘的转动速度，第一电子控制单元可以根据转向盘的转速和转向盘的转向方向控制第一驱动电机的转速，进一步地，第一电子控制单元可以控制第一驱动电机的转速与转向盘的转速相同。并且，第一电子控制单元可以控制第一驱动电机驱动行星齿轮机构中的第二齿圈的转向与转向盘的转向相反，由此，可以使驾驶员在转动转向盘时会感觉到有一定的阻力，以使转向盘转动时出现阻尼感。

需要解释的是，第一电子控制单元根据转向盘的转速控制第一驱动电机与第一电子控制单元根据转向盘的转角控制第一驱动电机相比，可以使第一电子控制单元更加迅速以及准确的控制第一驱动电机工作，从而可以保证第一电子控制单元能够及时将驱动力施加到行星齿轮机构上，进而可以快速使转向操纵机构与转向执行机构之间进行解耦，保证解耦没有延迟。

并且，用户转动转向盘时，通过根据转向盘的转速和转向控制第一驱动电机的转速与转向盘的转速相同，且控制第一驱动电机的转向与转向盘的转向相反，可以使转向盘具有转动阻力，驾驶员需要施加一定的力才能够转动转向盘，转动时出现阻尼感，由此，可以使驾驶员在转动转向盘时有阻尼感(手感)，从而可以实现在转向系统的工作模式为游戏模式(解耦模式)时的转向盘的手感模拟，可以使驾驶员在进行游戏时感觉更加真实，进而可以增加驾驶员的游戏体验。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，“第一特征”、“第二特征”可以包括一个或者更多个该特征。

在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，第一特征在第二特征“之上”或“之下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。

在本发明的描述中，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。

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 (15)

1.一种转向系统，其特征在于，包括：

转向盘；

转向操纵机构，所述转向操纵机构包括：输入段和输出段，所述输入段与所述转向盘相连，所述输出段通过扭杆结构与转向执行机构相连；

行星齿轮机构，所述行星齿轮机构设置在所述输入段和所述输出段之间；

第一驱动电机，所述第一驱动电机与所述行星齿轮机构耦合连接，所述第一驱动电机通过驱动所述行星齿轮机构以使所述转向操纵机构与所述转向执行机构之间进行解耦。

2.根据权利要求1所述的转向系统，其特征在于，所述行星齿轮机构包括：第一行星齿轮机构和第二行星齿轮机构，所述第一行星齿轮机构与所述输入段相连，所述第二行星齿轮机构与所述输出段相连，所述第一行星齿轮机构和所述第二行星齿轮机构联动且传动比为1。

3.根据权利要求2所述的转向系统，其特征在于，所述第一行星齿轮机构的第一行星架与所述第二行星齿轮机构的第二行星架同轴相连。

4.根据权利要求2所述的转向系统，其特征在于，所述输入段与所述第一行星齿轮机构的第一太阳轮相连，所述第一行星齿轮机构的第一齿圈被固定；

所述第二行星齿轮机构的第二太阳轮与所述输出段相连。

5.根据权利要求2所述的转向系统，其特征在于，所述第一驱动电机与所述第二行星齿轮机构的第二齿圈联动，所述第一驱动电机可正转或反转。

6.根据权利要求5所述的转向系统，其特征在于，所述转向系统具有低速转向模式和高速转向模式，

在所述转向系统处于所述低速转向模式时，所述第一驱动电机驱动所述第二齿圈以使其转向与所述第二行星齿轮机构的第二行星齿轮转向相同，

在所述转向系统处于所述高速转向模式时，所述第一驱动电机驱动所述第二齿圈以使其转向与所述第二行星齿轮机构的第二行星齿轮转向相反。

7.根据权利要求5所述的转向系统，其特征在于，所述转向系统具有解耦模式，在所述转向系统处于所述解耦模式时，所述第一驱动电机通过驱动所述第二齿圈与所述第二行星齿轮机构的第二行星轮齿转向相反且转速相同，从而使所述第二行星齿轮机构的第二太阳轮保持不动，实现所述转向操纵机构与所述转向执行机构之间解耦。

8.根据权利要求1所述的转向系统，其特征在于，所述扭杆结构的刚度小于所述转向操纵机构的刚度。

9.一种车辆，其特征在于，包括根据权利要求1-8中任一项所述的转向系统。

10.一种根据权利要求1-8中任一项所述的转向系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

确定所述转向系统的工作模式；

在所述转向系统的工作模式为解耦模式时，获取所述转向盘的转速，并根据所述转向盘的转速对所述第一驱动电机进行控制，以便所述第一驱动电机通过驱动所述行星齿轮机构，以使所述转向操纵机构与所述转向执行机构之间进行解耦。

11.根据权利要求10所述的转向系统的控制方法，其特征在于，确定所述转向系统的工作模式，包括：

获取车辆的状态信息；

根据所述车辆的状态信息判断所述车辆的车速为零、当前档位为P档、且游戏模式启动时，确定所述转向系统的工作模式为解耦模式。

12.根据权利要求11所述的转向系统的控制方法，其特征在于，所述车辆的状态信息包括所述车辆的车速信息和转向盘信息，其中，确定所述转向系统的工作模式，还包括：

根据所述车辆的车速信息获得所述车辆的车速，根据所述转向盘信息判断所述车辆是否转向；

当判断所述车辆的车速大于等于第一预设车速，且判断所述车辆转向时，确定所述转向系统的工作模式为高速转向模式；

当判断所述车辆的车速小于所述第一预设车速，且判断所述车辆转向时，确定所述转向系统的工作模式为低速转向模式。

13.根据权利要求12所述的转向系统的控制方法，其特征在于，

在所述转向系统的工作模式为所述低速转向模式时，控制所述第一驱动电机驱动所述行星齿轮机构中的第二齿圈以使其转向与第二行星齿轮转向相同；

在所述转向系统的工作模式为所述高速转向模式时，控制所述第一驱动电机驱动所述行星齿轮机构中的第二齿圈以使其转向与第二行星齿轮转向相反。

14.根据权利要求11所述的转向系统的控制方法，其特征在于，所述第一驱动电机通过驱动所述行星齿轮机构，以使所述转向操纵机构与所述转向执行机构之间进行解耦，包括：

控制所述第一驱动电机通过驱动所述行星齿轮机构中的第二齿圈与第二行星轮齿转向相反且转速相同，从而使所述行星齿轮机构中的第二太阳轮保持不动，实现所述转向操纵机构与所述转向执行机构之间解耦。

15.根据权利要求11所述的转向系统的控制方法，其特征在于，在所述转向系统的工作模式为解耦模式时，获取所述转向盘的转速和转向，根据所述转向盘的转速和转向控制所述第一驱动电机的转速与所述转向盘的转速相同，且控制所述第一驱动电机驱动所述行星齿轮机构中的第二齿圈的转向与所述转向盘的转向相反，以使所述转向盘转动时出现阻尼感。

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