CN116620387A - 一种冗余电液复合转向系统及其容错控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种冗余电液复合转向系统及其容错控制方法，包括：机械转向模块、液压助力模块、电动助力模块及控制模块；所述控制模块包括：信号采集模块、计算模块和容错控制模块；所述信号采集模块用于采集控制所需的各传感器信号；所述计算模块包括：电机参数估计模块、驾驶员理想助力计算模块和驾驶员理想助力分配模块，用于估计电机参数、得到驾驶员理想助力和驾驶员理想助力分配比；所述容错控制模块，根据计算模块发出的信号，判断助力电机与双绕组泵电机的故障情况，并进行相应的容错控制。本发明提出的冗余电液复合转向系统具有主动容错功能，在某一助力模块执行器发生故障后还能继续工作，提高了车辆的行驶安全性。
Description
技术领域
本发明涉及车辆转向系统技术领域，具体而言，涉及一种冗余电液复合转向系统及其容错控制方法。
背景技术
随着人类的环保意识的提高，车辆能耗大小成为人们越来越关注的问题，特别是商用车，能耗大小会直接关系到经济收益。在商用车电动化与智能化的发展趋势下，传统的液压助力转向已不能满足人们对转向稳定性、驾驶轻便性及燃油经济性的要求。一种新型电液复合转向系统逐步发展起来，其在结构上具有电动助力与液压助力两套执行机构，可以实现转向助力可调，改善路感并降低能耗。
现有技术中，一般的电液复合转向系统电动液压助力模块采用单电机驱动单油泵输送油液，不仅助力效率低，作为驱动元件的电机额定功率要大于油泵的额定功率，这就使得电机不能得到充分的利用，造成资源浪费，而且当电机发生失效故障时，电动液压助力模块完全不能工作，此时转向助力仅由电动助力转向模块提供，达不到助力要求，使转向沉重；因此我们对此做出改进，提出一种冗余电液复合转向系统及其容错控制方法。
发明内容
本发明的目的在于：针对目前车辆转向系统的设计有转向助力仅由电动助力转向模块提供，达不到助力要求，使转向沉重的问题。
为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：
冗余电液复合转向系统及其容错控制方法，以改善上述问题。
本申请具体是这样的：
一种冗余电液复合转向系统，其特征在于，包括：机械转向模块、液压助力模块、电动助力模块及控制模块；
所述机械转向模块，包括：方向盘、转矩转角传感器、转向管柱、齿轮齿条转向器、转向横拉杆及车轮单元；
所述方向盘与转向管柱的上端固定连接；
所述齿轮齿条转向器包括：转向齿轮和转向齿条，转向齿轮与转向管柱的下端固定连接，转向齿条的两端分别与转向横拉杆固定连接，齿轮齿条转向器将转向管柱的扭转力变为推拉力，并传递给转向横拉杆；
所述转向横拉杆的两端设有车轮单元，转向横拉杆水平移动时可带动车轮单元绕其主销发生转动，完成转向；
所述转矩转角传感器安装在方向盘和电动助力模块之间的转向管柱上，用于采集方向盘的转角输入信号和驾驶员的输入力矩信号，并传送给控制模块；
所述电动助力模块，包括：助力电机、转矩传感器及减速机构；
所述助力电机所产生的转矩经减速机构放大后传递到转向管柱上，提供电动助力；
所述转矩传感器采集助力电机的输出转矩并传送给控制模块；
所述液压助力模块，包括：转阀、溢流阀、液压泵、泵电机、传动机构、转速传感器、油箱、液压缸及油管；
所述两个液压泵并联在一起一端与油箱通过油管相连，另一端与转阀通过油管相连，将油箱中的液压油泵进转阀；
所述泵电机为双绕组电机，所述电机输出端与所述两个液压泵传动连接，所述双绕组电机通过所述传动机构用于驱动所述两个液压泵；
所述液压缸包括：缸筒和活塞，活塞固定安装在转向横拉杆上，并可沿缸筒内壁左右滑动，活塞将缸筒内部的油腔分为了左、右两腔，当左、右两腔的液压油存在压力差时，液压油推动活塞，活塞带动转向横拉杆为转向提供液压助力；
所述转阀安装于电动助力模块与齿轮齿条转向器之间，转阀有A、B、C、D四个油口，转阀的内部：油口A与D之间、油口D与B之间、油口B与C之间、油口C与A之间分别经过阀口连通；
所述泵电机驱动液压泵工作，从而带动管路中的液压油流动；
所述溢流阀与所述液压泵通过油管并联，用于对整个油路的过压保护；
所述转速传感器采集泵电机的转速并传送给控制模块；
所述传动机构包括：主动齿轮和助力油泵齿轮；
所述主动齿轮固定连接于所述电机的输出端上，并随电机输出端转动而转动，所述助力油泵齿轮分别固定连接在所述两个液压泵上；
作为本申请优选的技术方案，所述控制模块包括：信号采集模块、计算模块和容错控制模块；
所述信号采集模块，用于采集控制所需的各传感器信号；
所述计算模块，包括：电机参数估计模块、驾驶员理想助力计算模块和驾驶员理想助力分配模块；
所述电机参数估计模块，根据信号采集模块发出的信号，在线估计电机参数，实时计算得到助力电机失效系数；
所述驾驶员理想助力计算模块，根据信号采集模块发出的驾驶员输入力矩信号和汽车车速信号，以及设计的转向助力曲线，计算得到当前时刻的理想助力值；
所述驾驶员理想助力分配模块，根据设计的转向助力分配策略，计算得到理想电动助力矩和液压助力矩；
所述容错控制模块，根据计算模块发出的信号，判断助力电机与双绕组泵电机的故障情况，并进行相应的容错控制。
作为本申请优选的技术方案，所述转阀的外部：油口A与液压泵通过油管连接，油口B与油箱通过油管连接，油口D和油口C分别与液压缸的左、右腔通过油管连接，转阀的芯部为转阀扭杆，转阀扭杆受到扭力后发生扭转变形，使得转阀内的各阀口的开口面积发生变化，调节油口D与油口C之间的液压油压差，以调节液压缸左右两侧的液压油压差，进而调节液压助力大小；所述主动齿轮分别与所述助力油泵齿轮相互啮合，所述主动齿轮用于带动助力油泵齿轮转动。
一种冗余电液复合转向系统的容错控制方法，基于权利要求1-3所述的冗余电液复合转向系统，其特征在于，步骤如下：
S1：信号采集模块实时采集方向盘的转角输入信号θ(t)、驾驶员的输入力矩信号Td(t)、转矩传感器信号T(t)、泵电机转速信号np(t)和车速信号v(t)；
S2：驾驶员理想助力计算模块根据驾驶员输入力矩信号Td(t)、车速信号v(t)和理想助力曲线，计算得到当前时刻的理想助力值
S3：驾驶员理想助力分配模块采用粒子群优化算法对助力分配比进行优化，计算得到转向助力最优分配比xd(t)，最后计算出当前时刻的理想电动助力矩和液压助力矩/>
S4：控制模块将方向盘转角输入信号θ(t)对时间t求导，得到方向盘转动角速度ω(t)和方向盘转速n(t)，根据方向盘转速n(t)、汽车车速v(t)和助力曲线得到泵电机目标转速并发送信号控制泵电机跟踪转速；
S5：控制模块根据驾驶员的输入力矩Td(t)、车速v(t)和助力曲线得到助力电机目标电流值i*(t)，并发送信号控制助力电机跟踪电流；
S6：容错控制模块根据电机参数估计模块发送的信号，判断助力电机和双绕组电机的故障情况，当故障发生时，执行相应的容错控制。
作为本申请优选的技术方案，所述步骤S2中的理想助力曲线是助力与转向盘力矩成非线性变化的曲线型助力曲线，助力变化较为连续平滑。曲线型助力曲线的函数表达式为：
式中，V为车辆速度，KV(V)为助力矩车速系数；
f(Td)＝(Td-Td0)2/(Tdmax-Td0)2
Tamax为最大助力值，Td0为系统开始提供助力时驾驶员输入力矩，Tdmax为助力达到最大时驾驶员输入力矩。
作为本申请优选的技术方案，所述步骤S3中采用的粒子群优化算法，将每个选用不同转向助力分配比的电液复合转向系统看作为粒子群中的粒子，每一个粒子都由各自的初始飞行速度来决定他们的飞行方向和距离，粒子根据在空间中产生的飞行经验不断迭代调整，从而找到最优解，选取转向助力分配比为设计变量，以电液复合转向系统转向时的能耗为适应度的评价指标，对助力分配比进行优化。
作为本申请优选的技术方案，所述步骤S3中电动助力矩和液压助力矩的计算公式为：
作为本申请优选的技术方案，所述步骤S4中泵电机为双绕组电机，由于转向工况较为复杂以及液压系统有着非线性的问题，传统的PID控制器已经不能满足要求，所以转速控制采用模糊PID双闭环控制，助力电机采用电流PID闭环控制。
作为本申请优选的技术方案，所述步骤S6判断电机故障具体操作步骤：
S61：采用带有遗忘因子的递推最小二乘法并根据直流电机电压模型对工作中电机的电枢电阻和电机常数进行实时估计，采用的直流电机电压简化数学模型为：
式中：L为电枢电感，i为电枢电流，R为电枢电阻，k为电机常数，ω为电机转速，u为电枢端电压；
将带有遗忘因子的递推最小二乘法作为电控转向系统电机的参数估计方法，其递推公式如下：
Pn＝P0
式中：x为状态向量；P为估计噪声协方差矩阵；A为状态转移矩阵；λ为遗忘因子；K为参数估计增益。
需要说明的是，为让算法能检测到因电机故障而引起的参数突变，须强调新数据的重要性，减少旧数据对参数估计的影响，所以，在标准的递推最小二乘法基础上引入遗忘因子，它可在0～1间作调整，当λ＝1时，为标准的递推最小二乘法；当λ＝0时，算法将对过去的数据没有任何“记忆”，造成估计值的剧烈振荡，不收敛。通常λ的取值范围为0.9～1，使用时应根据被估计参数跟随实际参数的变化情况来确定。
S62：将在线估计值与电机正常工作时参数的差值与故障阈值进行比较，对双绕组电机来说，将双绕组电机等效为两台单独的永磁同步电机，若超过故障阈值时，则判定超过故障阈值的绕组所在电路发生故障；
对助力电机来说，定义电机失效系数x为电机参数在线估计值与参考值的比值，若电机失效系数x＝1时，助力电机工作正常；若电机失效系数0.6<x<1时，助力电机轻微故障；若电机失效系数x<0.6时，助力电机严重故障。
作为本申请优选的技术方案，所述步骤S6中的相应操作具体包括：
若检测出电动助力电机轻微故障，则由控制模块控制电动液压助力模块进行补偿；
若检测出电动助力电机严重故障，则由控制模块控制电动液压助力模块单独工作；
若检测出双绕组电机任一绕组出现故障，则增加正常工作绕组的输出功率，使其转变为原来的两倍。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
在本申请的方案中：
1、在传统电液复合转向系统基础上对电动液压助力模块进行了改进，采用双绕组电机驱动双油泵进行液压助力，冗余性较好；
2、本发明具有主动容错功能，可以在双绕组电机任一套绕组故障时，通过设计的容错控制方法使另一套绕组可以正常工作，增强了整个转向系统的安全性；
3、本发明采用双绕组电机控制两个油泵不仅可以使电机得到充分利用，还可以提高液压助力转向系统动态响应速度，改善驾驶员转向不一致的现象。
附图说明
图1为本发明冗余电液复合转向系统结构示意图；
图2为本发明冗余电液复合转向系统容错控制框图；
图3为本发明容错控制策略示意图；
图4为本发明电动助力闭环控制示意图；
图5为本发明电动液压助力闭环控制示意图。
图中标示：
1、方向盘；2、转矩转角传感器；3、转向管柱；4、控制模块；5、助力电机；6、转矩传感器；7、转阀；8、车轮单元；9、转向横拉杆；10、齿轮齿条转向器；11、液压缸；12、油箱；13、泵电机；14、转速传感器；15、传动机构；16、液压泵；17、溢流阀。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。
因此，以下对本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的部分实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围，需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征和技术方案可以相互组合。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
参照图1所示，本发明的一种冗余电液复合转向系统，包括：机械转向模块、液压助力模块、电动助力模块及控制模块；
所述机械转向模块，包括：方向盘1、转矩转角传感器2、转向管柱3、齿轮齿条转向器10、转向横拉杆9及车轮单元8；
所述方向盘1与转向管柱3的上端固定连接；
所述齿轮齿条转向器10包括：转向齿轮和转向齿条，转向齿轮与转向管柱3的下端固定连接，转向齿条的两端分别与转向横拉杆9固定连接，齿轮齿条转向器10将转向管柱3的扭转力变为推拉力，并传递给转向横拉杆9；转向横拉杆9的两端设有车轮单元8，转向横拉杆9水平移动时可带动车轮单元8绕其主销发生转动，完成转向；
所述转矩转角传感器2安装在方向盘1和电动助力模块之间的转向管柱3上，用于采集方向盘1的转角输入信号和驾驶员的输入力矩信号，并传送给控制模块4；
所述电动助力模块，包括：助力电机5、转矩传感器6及减速机构，助力电机5所产生的转矩经减速机构放大后传递到转向管柱3上，提供电动助力；转矩传感器6采集助力电机5的输出转矩并传送给控制模块4；
所述液压助力模块，包括：转阀7、溢流阀17、液压泵16、泵电机13、传动机构15、转速传感器14、油箱12、液压缸11及油管；所述两个液压泵16并联在一起一端与油箱12通过油管相连，另一端与转阀7通过油管相连，将油箱12中的液压油泵进转阀7；所述泵电机13为双绕组电机，所述电机输出端与所述两个液压泵16传动连接，所述双绕组电机通过所述传动机构15用于驱动所述两个液压泵16；所述液压缸11包括：缸筒和活塞，活塞固定安装在转向横拉杆9上，并可沿缸筒内壁左右滑动，活塞将缸筒内部的油腔分为了左、右两腔，当左、右两腔的液压油存在压力差时，液压油推动活塞，活塞带动转向横拉杆9为转向提供液压助力；所述转阀7安装于电动助力模块与齿轮齿条转向器10之间，转阀7有A、B、C、D四个油口，转阀7的内部：油口A与D之间、油口D与B之间、油口B与C之间、油口C与A之间分别经过阀口连通；转阀7的外部：油口A与液压泵16通过油管连接，油口B与油箱12通过油管连接，油口D和油口C分别与液压缸11的左、右腔通过油管连接，转阀7的芯部为转阀扭杆，转阀扭杆受到扭力后发生扭转变形，使得转阀7内的各阀口的开口面积发生变化，调节油口D与油口C之间的液压油压差，以调节液压缸11左右两侧的液压油压差，进而调节液压助力大小；所述泵电机13驱动液压泵16工作，从而带动管路中的液压油流动；所述溢流阀17与所述液压泵16通过油管并联，用于对整个油路的过压保护；所述转速传感器14采集泵电机13的转速并传送给控制模块4；
所述传动机构15包括：主动齿轮和助力油泵齿轮；所述主动齿轮固定连接于所述泵电机13的输出端上，并随电机输出端转动而转动，所述助力油泵齿轮分别固定连接在所述两个液压泵16上；所述主动齿轮分别与所述助力油泵齿轮相互啮合，所述主动齿轮用于带动助力油泵齿轮转动。
所述的冗余电液复合转向系统，控制模块4包括：信号采集模块、计算模块和容错控制模块；
所述信号采集模块，用于采集控制所需的各传感器信号；
所述计算模块，包括：电机参数估计模块、驾驶员理想助力计算模块和驾驶员理想助力分配模块，电机参数估计模块，根据信号采集模块发出的信号，在线估计电机参数，实时计算得到助力电机失效系数；驾驶员理想助力计算模块，根据信号采集模块发出的驾驶员输入力矩、汽车车速信号和设计的转向助力曲线，计算得到当前时刻的理想助力值；驾驶员理想助力分配模块，根据设计的转向助力分配策略，计算得到理想电动助力矩和液压助力矩；
所述容错控制模块，根据计算模块发出的信号，判断助力电机与双绕组泵电机的故障情况，并进行相应的容错控制。
在传统电液复合转向系统基础上对电动液压助力模块进行了改进，采用双绕组电机驱动双油泵进行液压助力，冗余性较好，采用双绕组电机控制两个油泵不仅可以使电机得到充分利用，还可以提高液压助力转向系统动态响应速度，改善驾驶员转向不一致的现象。
参照图2所示，本发明的一种冗余电液复合转向系统的容错控制方法，基于上述系统，步骤如下：
S1：信号采集模块实时采集方向盘的转角输入信号θ(t)、驾驶员的输入力矩信号Td(t)、转矩传感器信号T(t)、泵电机转速信号np(t)和车速信号v(t)；
S2：驾驶员理想助力计算模块根据驾驶员输入力矩信号Td(t)、车速信号v(t)和理想助力曲线，计算得到当前时刻的理想助力值
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S5：控制模块根据驾驶员的输入力矩Td(t)、车速v(t)和助力曲线得到助力电机目标电流值i*(t)，并发送信号控制助力电机跟踪电流；
S6：容错控制模块根据电机参数估计模块发送的信号，判断助力电机和双绕组电机的故障情况，当发生故障时，执行相应的容错控制。
所述步骤S2中的理想助力曲线是助力与转向盘力矩成非线性变化的曲线型助力曲线，助力变化较为连续平滑。曲线型助力曲线的函数表达式为：
式中，V为车辆速度；KV(V)为助力矩车速系数；
f(Td)＝(Td-Td0)2/(Tdmax-Td0)2；
Tamax为最大助力值；Td0为系统开始提供助力时驾驶员输入力矩；Tdmax为助力达到最大时驾驶员输入力矩。
所述步骤S3中采用的粒子群优化算法，将每个选用不同转向助力分配比的电液复合转向系统看作为粒子群中的粒子，每一个粒子都由各自的初始飞行速度来决定他们的飞行方向和距离，粒子根据在空间中产生的飞行经验不断迭代调整，从而找到最优解，选取转向助力分配比为设计变量，以电液复合转向系统转向时的能耗为适应度的评价指标，对助力分配比进行优化，具体操作步骤为：
S31：设定粒子群优化算法的参数，如种群规模N、粒子维度D、惯性权重w和学习因子c1、c2的调整规则和取值；
S32：初始化粒子的位置x和速度v；
S33：计算并比较粒子的适应度值，确定个体最优解和群体最优解，适应度函数表达式如下：
f(xd)＝Ploss-C+Pin-e+Pin-h
式中，Ploss-C为系统的控制器的能量损耗；Pin-e为电动助力模块的输入功率；Pin-h为液压助力模块的输入功率；
S34：更新粒子的位置x和速度v；
S35：判断适应度值是否达到要求或者迭代次数是否达到最大迭代次数，若任一条件满足，则结束算法保存结果，否则重新执行步骤(33)。
所述步骤(3)中电动助力矩和液压助力矩的计算公式为：
参照图5所示，所述步骤S4中泵电机为双绕组电机，采用模糊PID转速双闭环控制，以液压助力电机期望转速与实际转速的误差e及其误差变化率ec作为输入，经过模糊运算处理后得到模糊语言变量E和EC，根据设计的模糊规则进行模糊推理后得到模糊变量ΔKP、ΔKI、ΔKD，最后将ΔKP、ΔKI、ΔKD三个模糊变量反模糊化得到精确值Δkp、Δki、Δkd，精确值作为PID控制器的输入，实现对电机转速的控制：
式中，为电机目标转速；np为电机实际转速；u为电机控制电压；
其输入e、ec模糊论域为[-10，10]，输出变量KP、KI、KD模糊论域为[-5，5]；
Δkp、Δki、Δkd的模糊规则分别如表1，表2，表3所示：
表1Δkp的模糊规则
表2Δki的模糊规则
表3Δkd的模糊规则
参照图4所示，助力电机采用电流PID闭环控制，PID控制器将助力电机目标电流值i*(t)与助力电机实际电流值i(t)作差，得到电流误差ei，表示公式为：
ei(t)＝i*(t)-i(t)
PID控制器通过调节电流误差的比例系数、积分系数和微分系数，使电流误差的值逼近于零，达到改善输入到助力电机的电压值的目的，从而改善实际的助力电流，表示公式为：
所述步骤S6判断电机故障具体操作步骤：
S61：采用带有遗忘因子的递推最小二乘法并根据直流电机电压模型对工作中电机的电枢电阻和电机常数进行实时估计，采用的直流电机电压简化数学模型为：
式中，L为电枢电感；i为电枢电流；R为电枢电阻；k为电机常数；ω为电机转速；u为电枢端电压；
将带有遗忘因子的递推最小二乘法作为电控转向系统电机的参数估计方法，其递推公式如下：
Pn＝P0
式中，x为状态向量；P为估计噪声协方差矩阵；A为状态转移矩阵；λ为遗忘因子；K为参数估计增益。需要说明的是，为让算法能检测到因电机故障而引起的参数突变，须强调新数据的重要性，减少旧数据对参数估计的影响。所以，在标准的递推最小二乘法基础上引入遗忘因子，它可在0～1间作调整，当λ＝1时，为标准的递推最小二乘法；当λ＝0时，算法将对过去的数据没有任何“记忆”，造成估计值的剧烈振荡，不收敛。通常λ的取值范围为0.9～1，使用时应根据被估计参数跟随实际参数的变化情况来确定；
S62：将在线估计值与电机正常工作时参数的差值与故障阈值进行比较，对双绕组电机来说，将双绕组电机等效为两台单独的永磁同步电机，若超过故障阈值时，则判定超过故障阈值的绕组所在电路发生故障；
对助力电机来说，定义电机失效系数x为电机参数在线估计值与参考值的比值，若电机失效系数x＝1时，助力电机工作正常；若电机失效系数0.6<x<1时，助力电机轻微故障；若电机失效系数x<0.6时，助力电机严重故障。
参照图3所示，所述步骤S6中的相应操作具体包括：
若检测出电动助力电机轻微故障，则由控制模块控制电动液压助力模块补偿；
若检测出电动助力电机严重故障，则由控制模块控制电动液压助力模块单独工作；
若检测出双绕组电机任一绕组出现故障，则增加正常工作绕组的输出功率，使其转变为原来的两倍。
具有主动容错功能，可以在双绕组电机任一套绕组故障时，通过设计的容错控制方法使另一套绕组可以正常工作，增强了整个转向系统的安全性
本发明在电动液压助力模块中双绕组电机任一套绕组故障时，通过设计的容错控制方法使另一套绕组可以正常工作，增强了整个转向系统的安全性，同时单绕组电机控制两个油泵不仅可以使电机得到充分利用，还可以提高液压助力转向系统动态响应速度，改善驾驶员转向不一致的现象，通过电动助力与液压助力两套执行机构，实现转向助力可调，改善路感并降低能耗。
以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本发明已进行了详细的说明，但本发明不局限于上述具体实施方式，因此任何对本发明进行修改或等同替换；而一切不脱离发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种冗余电液复合转向系统，其特征在于，包括：机械转向模块、液压助力模块、电动助力模块及控制模块(4)；
所述机械转向模块，包括：方向盘(1)、转矩转角传感器(2)、转向管柱(3)、齿轮齿条转向器(10)、转向横拉杆(9)及车轮单元(8)，所述方向盘(1)与转向管柱(3)的上端固定连接，所述齿轮齿条转向器(10)包括：转向齿轮和转向齿条，所述转矩转角传感器(2)安装在方向盘(1)和电动助力模块之间的转向管柱(3)上，用于采集方向盘(1)的转角输入信号和驾驶员的输入力矩信号，并传送给控制模块(4)；
所述电动助力模块，包括：助力电机(5)、转矩传感器(6)及减速机构，所述助力电机(5)所产生的转矩经减速机构放大后传递到转向管柱(3)上，提供电动助力，所述转矩传感器(6)采集助力电机(5)的输出转矩并传送给控制模块(4)；
所述液压助力模块，包括：转阀(7)、溢流阀(17)、液压泵(16)、泵电机(13)、传动机构(15)、转速传感器(14)、油箱(12)、液压缸(11)及油管，所述泵电机(13)为双绕组电机，所述电机输出端与所述两个液压泵(16)传动连接，所述双绕组电机通过所述传动机构(15)用于驱动所述两个液压泵(16)，所述液压缸(11)包括：缸筒和活塞，活塞固定安装在转向横拉杆(9)上，并可沿缸筒内壁左右滑动，所述转阀(7)安装于电动助力模块与齿轮齿条转向器(10)之间，转阀(7)有A、B、C、D四个油口；
所述转速传感器(14)采集泵电机(13)的转速并传送给控制模块(4)；
所述控制模块(4)包括：信号采集模块、计算模块和容错控制模块(4)；
所述信号采集模块，用于采集控制所需的各传感器信号；
所述计算模块包括：电机参数估计模块、驾驶员理想助力计算模块和驾驶员理想助力分配模块；
所述电机参数估计模块，根据信号采集模块发出的信号，在线估计电机参数，实时计算得到助力电机(5)失效系数；
所述驾驶员理想助力计算模块，根据信号采集模块发出的驾驶员输入力矩信号和汽车车速信号，以及设计的转向助力曲线，计算得到当前时刻的理想助力值；
所述驾驶员理想助力分配模块，根据设计的转向助力分配策略，计算得到理想电动助力矩和液压助力矩；
所述容错控制模块(4)，根据计算模块发出的信号，判断助力电机(5)与双绕组泵电机(13)的故障情况，并进行相应的容错控制。
2.根据权利要求1所述的冗余电液复合转向系统，其特征在于，所述传动机构(15)包括：主动齿轮和助力油泵齿轮，所述主动齿轮固定连接于所述电机的输出端上，并随电机输出端转动而转动，所述助力油泵齿轮分别固定连接在所述两个液压泵(16)上；
所述转向齿轮与转向管柱(3)的下端固定连接，所述转向齿条的两端分别与转向横拉杆(9)固定连接，所述齿轮齿条转向器(10)将转向管柱(3)的扭转力变为推拉力，并传递给转向横拉杆(9)；
所述转向横拉杆(9)的两端设有车轮单元(8)，转向横拉杆(9)水平移动时可带动车轮单元(8)绕其主销发生转动，完成转向；
所述两个液压泵(16)并联在一起一端与油箱(12)通过油管相连，另一端与转阀(7)通过油管相连，将油箱(12)中的液压油泵进转阀(7)；
所述活塞将缸筒内部的油腔分为了左、右两腔，当左、右两腔的液压油存在压力差时，液压油推动活塞，活塞带动转向横拉杆(9)为转向提供液压助力。
3.根据权利要求1所述的冗余电液复合转向系统，其特征在于，所述转阀(7)的内部：油口A与D之间、油口D与B之间、油口B与C之间、油口C与A之间分别经过阀口连通；所述泵电机(13)驱动液压泵(16)工作，从而带动管路中的液压油流动；所述溢流阀(17)与所述液压泵(16)通过油管并联，用于对整个油路的过压保护；
所述转阀(7)的外部：油口A与液压泵(16)通过油管连接，油口B与油箱(12)通过油管连接，油口D和油口C分别与液压缸(11)的左、右腔通过油管连接，转阀(7)的芯部为转阀(7)扭杆，转阀(7)扭杆受到扭力后发生扭转变形，使得转阀(7)内的各阀口的开口面积发生变化，调节油口D与油口C之间的液压油压差，以调节液压缸(11)左右两侧的液压油压差，进而调节液压助力大小；所述主动齿轮分别与所述助力油泵齿轮相互啮合，所述主动齿轮用于带动助力油泵齿轮转动。
4.一种冗余电液复合转向系统的容错控制方法，基于权利要求1-3所述的冗余电液复合转向系统，其特征在于，步骤如下：
S1：信号采集模块实时采集方向盘(1)的转角输入信号θ(t)、驾驶员的输入力矩信号Td(t)、转矩传感器信号T(t)、泵电机转速信号np(t)和车速信号v(t)；
S2：驾驶员理想助力计算模块根据驾驶员输入力矩信号Td(t)、车速信号v(t)和理想助力曲线，计算得到当前时刻的理想助力值
S3：驾驶员理想助力分配模块采用粒子群优化算法对助力分配比进行优化，计算得到转向助力最优分配比xd(t)，最后计算出当前时刻的理想电动助力矩和液压助力矩
S4：控制模块(4)将方向盘转角输入信号θ(t)对时间t求导，得到方向盘转动角速度ω(t)和方向盘转速n(t)，根据方向盘转速n(t)、汽车车速v(t)和助力曲线得到泵电机目标转速并发送信号控制泵电机(13)跟踪转速；
S5：控制模块(4)根据驾驶员的输入力矩Td(t)、车速v(t)和助力曲线得到助力电机(5)目标电流值i*(t)，并发送信号控制助力电机(5)跟踪电流；
S6：容错控制模块(4)根据电机参数估计模块发送的信号，判断助力电机(5)和双绕组电机的故障情况，当故障发生时，执行相应的容错控制。
5.根据权利要求4所述的冗余电液复合转向系统的容错控制方法，其特征在于，所述步骤S2中的理想助力曲线是助力与转向盘力矩成非线性变化的曲线型助力曲线，助力变化较为连续平滑。
6.根据权利要求4所述的冗余电液复合转向系统的容错控制方法，其特征在于，所述步骤S3中采用的粒子群优化算法，将每个选用不同转向助力分配比的电液复合转向系统看作为粒子群中的粒子，每一个粒子都由各自的初始飞行速度来决定他们的飞行方向和距离，粒子根据在空间中产生的飞行经验不断迭代调整，从而找到最优解，选取转向助力分配比为设计变量，以电液复合转向系统转向时的能耗为适应度的评价指标，对助力分配比进行优化。
7.根据权利要求4所述的冗余电液复合转向系统的容错控制方法，其特征在于，所述步骤S3中电动助力矩和液压助力矩的计算公式为：
8.根据权利要求4所述的冗余电液复合转向系统的容错控制方法，其特征在于，所述步骤S4中泵电机(13)为双绕组电机，由于转向工况较为复杂以及液压系统有着非线性的问题，传统的PID控制器已经不能满足要求，所以转速控制采用模糊PID双闭环控制，助力电机(5)采用电流PID闭环控制。
9.根据权利要求4所述的冗余电液复合转向系统的容错控制方法，其特征在于，所述步骤S6判断电机故障具体操作步骤：
S61：采用带有遗忘因子的递推最小二乘法并根据直流电机电压模型对工作中电机的电枢电阻和电机常数进行实时估计；
S62：将在线估计值与电机正常工作时参数的差值与故障阈值进行比较，对双绕组电机来说，将双绕组电机等效为两台单独的永磁同步电机，若超过故障阈值时，则判定超过故障阈值的绕组所在电路发生故障；
对助力电机(5)来说，定义电机失效系数为电机参数在线估计值与参考值的比值，若电机失效系数x＝1时，助力电机(5)工作正常；若电机失效系数0.6<x<1时，助力电机(5)轻微故障；若电机失效系数x<0.6时，助力电机(5)严重故障。
10.根据权利要求4所述的冗余电液复合转向系统的容错控制方法，其特征在于，所述步骤S6中的相应操作具体包括：
若检测出电动助力电机(5)轻微故障，则由控制模块(4)控制电动液压助力模块进行补偿；
若检测出电动助力电机(5)严重故障，则由控制模块(4)控制电动液压助力模块单独工作；
若检测出双绕组电机任一绕组出现故障，则增加正常工作绕组的输出功率，使其转变为原来的两倍。
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