CN216611345U - 一种无人驾驶双电机冗余控制转向系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种无人驾驶双电机冗余控制转向系统，涉及智能驾驶汽车转向系统控制技术领域，包括转向轴，转向轴上安装有智能驾驶转向线控系统，智能驾驶转向线控系统通过CAN总线与整车通讯，智能驾驶转向线控系统包括蜗轮传动机构和一体式直流无刷电机驱动控制器，蜗轮传动机构内设置的转角扭矩传感器和一体式直流无刷电机驱动控制器均设置有两个。本实用新型采用了电动助力与液压助力转向并联耦合的结构设计，可以根据不同应用场景采用不同的电机助力及电机助力数量，同时能满足一个电机故障时系统冗余等情况，对助力电机体积，功率等性能要求降低，便于控制，同时降低电机的成本，可以实现不同的驾驶模式，实现更安全可靠的驾驶保障。

Description

一种无人驾驶双电机冗余控制转向系统

技术领域

本实用新型涉及无人驾驶汽车转向系统技术领域，尤其涉及一种无人驾驶双电机冗余控制转向系统。

背景技术

汽车转向系统用来改变或保持汽车行驶或倒退方向的一系列装置称为汽车转向系统(steering system)。无人化的智能转向系统，尤其是智能化的商用车对新型转向系统要求智能，舒适，安全等性能更高，而传统的EPS和EHPS在商用车智能转向控制应用上存在诸多瓶颈，EPS电机功率及空间限制，目前只能用于小型乘用车智能转向控制；电液转向响应滞后，角度控制难，不能直接用于自动回正、泊车和智能转向的转角、转矩控制。

目前市场上也有诸多的厂商对商用车智能转向器做出了很多探索：

奥特尼克的智能电液转向系统，主要包括电动助力装置、循环球式液压助力转向装置，控制器和转向油泵等，是一种集成液压助力和电动助力的智能转向系统。电动助力装置布置在转向盘和循环球式液压助力转向装置之间，可实现三种工作模式，即液压助力与电动助力同时工作模式、电动助力单独工作模式和液压助力单独工作模式。通过控制电动助力装置的助力特性可以实现随车速变助力控制，并能实现自动泊车和主动回正的功能。还可根据智能辅助驾驶系统的指令，通过控制电动助力装置进行车辆行驶方向的修正，实现车道辅助保持功能，通过控制电动助力装置驱动转向盘实现车辆无人智能驾驶。但这种结构的电机功率较大，不便于布置，同时增加了控制成本；

德国采埃孚采用48V系统的电机、减速齿轮等取代现有系统，省去油泵或储液罐，与传统液压转向系统相比，不再需要补油，可维护性同时提高。与乘用车EPS最大的差异就是电机，电机体积较大，电机成本及控制系统成本都相应增加。

实用新型内容

本实用新型提供了一种无人驾驶双电机冗余控制转向系统，本实用新型实现电液并联耦合助力智能转向系统，它具备双电机，液压助力转向单独转向，或二者组合助力转向，可以做到根据路况，车速，环境等诸多因素综合判断助力大小与转角速度，电动系统可以轻松实现主动回正控制，本实用新型是延用传统液压助力转向系统，在方向盘与转向器间增加双电驱动，传动机构及转角扭矩传感器，实现电液并联耦合的助力转向系统。本实用新型可以和整车无人智能驾驶系统相融合，智能驾驶系统通过各种传感器对车辆行驶环境，天气，路况，车速，紧急情况等及时的判断处理后，可以通过该实用新型实现，调速控制，紧急避让，侧分补偿，车道保持，实现更安全可靠的驾驶保障，本实用新型是不改变传统的循环球式液压助力转向器的原有成熟结构，在其输入端增加电动系统机构来实现电液并联耦合助力传动。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种无人驾驶双电机冗余控制转向系统，包括转向轴，所述转向轴上安装有智能驾驶转向线控系统，所述智能驾驶转向线控系统通过CAN总线与整车通讯，所述智能驾驶转向线控系统包括蜗轮传动机构和一体式直流无刷电机驱动控制器，所述蜗轮传动机构内设置的转角扭矩传感器和一体式直流无刷电机驱动控制器均设置有两个，所述含有转角扭矩传感器的蜗轮传动机构安装于转向轴上，两个所述一体式直流无刷电机驱动控制器安装于蜗轮传动机构的两侧。

作为一种优选的实施方式，智能驾驶转向线控系统包含蜗轮传动机构和一体式直流无刷电机驱动控制器。

作为一种优选的实施方式，两个所述一体式直流无刷电机驱动控制器均通过CAN总线与整车通讯。

作为一种优选的实施方式，所述转向轴的顶部预留安装有人工操作的方向盘。

作为一种优选的实施方式，所述转向轴的一侧安装有液压助力油缸。

作为一种优选的实施方式，所述转向轴的底部安装有两个左右横拉杆，两个所述横拉杆远离转向轴的一端安装有转向轮。

与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果在于，

(1)本实用新型采用了电动助力与液压助力转向并联耦合的结构设计，二者工作状态可以相互独立，又可以相互助力。

(2)本实用新型采用双电机的结构设计，可以根据不同应用场景采用不同的电机助力及电机助力数量，同时能满足一个电机故障时系统冗余等情况。

(3)本实用新型采用双电机的结构设计，电机体积，功率等性能要求降低，便于控制，同时降低电机的成本。

(4)本实用新型可以实现不同的驾驶模式，适应不同车型，尤其是商用车，为商用车无人化，智能化提供系统的解决方案。

(5)本实用新型可以和整车无人智能驾驶系统相融合，智能驾驶系统通过各种传感器对车辆行驶环境，天气，路况，车速，紧急情况等及时的判断处理后，可以通过该实用新型实现，调速控制，紧急避让，侧分补偿，车道保持，实现更安全可靠的驾驶保障。

附图说明

图1为本实用新型一种无人驾驶双电机冗余控制转向系统的示意图。

图例说明：

100、转向轴；200、方向盘；300、智能驾驶转向线控系统；310、蜗轮传动机构；320、一体式直流无刷电机驱动控制器；400、液压助力油缸；500、横拉杆；600、转向轮。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本实用新型，但并不构成对本实用新型的限定。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例：

请参阅图1，本实用新型提供一种技术方案：一种无人驾驶双电机冗余控制转向系统，包括转向轴100，转向轴100上安装有智能驾驶转向线控系统300，智能驾驶转向线控系统300通过CAN总线与整车通讯，智能驾驶转向线控系统300包括蜗轮传动机构310和一体式直流无刷电机驱动控制器320，蜗轮传动机构310内设置的转角扭矩传感器和一体式直流无刷电机驱动控制器320均设置有两个，所述含有转角扭矩传感器的蜗轮传动机构安装于转向轴上，两个所述一体式直流无刷电机驱动控制器安装于蜗轮传动机构的两侧。

进一步的，智能驾驶转向线控系统300通过CAN总线与整车通讯。

在本实施例中，通过CAN总线接收需要的转向角度和转向角速度指令对智能驾驶转向线控系统进行控制。

在本实施例中，双电机的结构设计，电机体积，功率等性能要求降低，便于控制，同时降低了电机的成本，同时，可以根据不同应用场景采用不同的电机助力及电机助力数量，同时能满足一个电机故障时系统冗余等情况。

进一步的，转向轴100的顶部预留安装有人工操作的方向盘200。

在本实施例中，通过预留设置的方向盘200，实现在紧急情况下的人工对转向轴100的转动。

进一步的，转向轴100的一侧安装有液压助力油缸400。

在本实施例中，采用了电动助力与液压助力转向并联耦合的结构设计，二者工作状态可以相互独立，又可以相互助力。

进一步的，转向轴100的底部安装有两个横拉杆500，两个横档杆500远离转向轴100的一端均安装有转向轮600。

在本实施例中，通过设置的左右横拉杆500，实现对转向轮600的转动。

在驾驶员参与转向时，液压助力油缸400助力转向用以提高转向力，电动系统就是助力方向盘200，帮助驾驶员减轻转向力强度，更好的控制转向转矩及转速，提高车辆转向时低速省力高速稳定的性能；智能驾驶时，电动助力与液压助力油缸400同时提供助力，液压助力油缸400承担主要转向力的输出，电动助力提供一小部分助力，电动助力主要起到控制液压转向阀的目的，本系统可以不安装方向盘200，有方向盘200时，方向盘200跟转，这种结构设计可以实现在紧急情况下的人工干预，提高线控可靠性。

本实用新型的各部分可以用硬件、软件、执行机构组合来实现，在上述控制实施方式中，多种逻辑算法可以存储在控制器中且由合适的指令来执行。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非是对本实用新型作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本实用新型技术方案的保护范围。

Claims (5)

1.一种无人驾驶双电机冗余控制转向系统，包括转向轴(100)，其特征在于，所述转向轴(100)上安装有智能驾驶转向线控系统(300)，所述智能驾驶转向线控系统(300)通过CAN总线与整车通讯，所述智能驾驶转向线控系统(300)包括蜗轮传动机构(310)和一体式直流无刷电机驱动控制器(320)，所述蜗轮传动机构(310)内设置的转角扭矩传感器和一体式直流无刷电机驱动控制器(320)均设置有两个，所述含有转角扭矩传感器的蜗轮传动机构(310)安装于转向轴(100)上，两个所述一体式直流无刷电机驱动控制器(320)安装于蜗轮传动机构(310)的两侧，所述转向轴(100)的一侧安装有液压助力油缸(400)。

2.根据权利要求1所述的一种无人驾驶双电机冗余控制转向系统，其特征在于：所述智能驾驶转向线控系统(300)包含蜗轮传动机构(310)和一体式直流无刷电机驱动控制器(320)。

3.根据权利要求1所述的一种无人驾驶双电机冗余控制转向系统，其特征在于：两个所述一体式直流无刷电机驱动控制器(320)均通过CAN总线与整车通讯。

4.根据权利要求1所述的一种无人驾驶双电机冗余控制转向系统，其特征在于：所述转向轴(100)的顶部预留安装有人工操作的方向盘(200)。

5.根据权利要求1所述的一种无人驾驶双电机冗余控制转向系统，其特征在于：所述转向轴(100)的底部安装有两个左右横拉杆(500)，两个所述横拉杆(500)远离转向轴(100)的一端安装有转向轮(600)。

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