一种线控独立转向系统及其容错控制方法技术方案

本发明专利技术属于汽车线控转向技术领域，涉及一种线控独立转向系统及其容错控制方法。一种线控独立转向系统，包括：转向操纵及反作用力产生单元，用于转向动作输入及对方向盘施加的反作用扭矩；转向单元，用于控制车轮转向；控制单元，用于接收系统状态信号并发送控制指令。本发明专利技术提出的线控独立转向系统，其对于线控转向系统的不同失效条件所导致的失效轮转向偏移，可以在不对未失效轮进行转向调节的前提下使其满足梯形转向关系以切换为线控梯形转向，降低了失效切换对转向动作的影响，且在线控梯形转向模式下仍保持部分部件冗余，大大提高了转向系统的冗余范围与程度。向系统的冗余范围与程度。向系统的冗余范围与程度。

【技术实现步骤摘要】
一种线控独立转向系统及其容错控制方法


[0001]本专利技术属于汽车线控转向
，涉及一种线控独立转向系统及其容错控制方法。

技术介绍

[0002]随着车辆智能化技术的不断发展，线控转向(Steer
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Wire)技术的应用受到了广泛关注。线控转向系统使方向盘单元与转向执行单元的的机械分离，驾驶员转向指令与地面反馈的信息交互通过传感系统及控制单元实现，这种输入输出解耦的控制方式不仅可以基于不同的行车情景自动调节前轮转向响应，还可以避免路面的不利反馈对驾驶员造成干扰。
[0003]线控独立转向实现了两前轮的相对转动，较之于传统线控转向的梯形转向关系，其对车辆的稳定性有更大程度的保证。作为一种结构与失效形式更为复杂的线控转向系统，当前大多数独立转向设计方案考虑了线控独立转向的失效冗余，采用电控液压系统或电控传动机构的调节驱动转向轮的能量输入，将线控独立转向降级为线控梯形转向或电控助力转向。
[0004]然而，现有的设计方案在单侧车轮偏离预期角度到两轮转向角耦合的这一动态过程中，失效侧车轮转角无法快速精准调控以对齐未失效侧车轮转角。因此，当前失效轮转角与未失效轮的转角耦合调控仍对线控独立转向到线控梯形转向切换过程中整车转向动作影响存在较大影响。

技术实现思路

[0005]为了克服上述技术问题，本专利技术提出一种线控独立转向系统，其对于线控转向系统的不同失效条件所导致的失效轮转向偏移，可以在不对未失效轮进行转向调节的前提下使其满足梯形转向关系以切换为线控梯形转向，降低了失效切换对转向动作的影响，且在线控梯形转向模式下仍保持部分部件冗余，大大提高了转向系统的冗余范围与程度。
[0006]本专利技术解决上述问题的技术方案是：一种线控独立转向系统，其特殊之处在于：
[0007]包括转向操纵及反作用力产生单元，用于转向动作输入及对方向盘施加的反作用扭矩，其包括：方向盘、转向柱、扭矩转角传感器、第一反力电机减速机、第一反力电机、第一电磁离合器、第二反力电机减速机、第二反力电机、转向传动轴；
[0008]所述方向盘与转向柱上端连接，第一反力电机用于带动与第一转向柱转动，第二反力电机用于带动转向转动轴转动，转向柱下端通过第一电磁离合器与转向传动轴上端连接；
[0009]转向单元，用于控制车轮转向，其包括：第二电磁离合器、齿轮传动机、第三电磁离合器、第四电磁离合器、第一转向驱动电机、第二转向驱动电机、第一小齿轮传动轴、第二小齿轮传动轴、第一转向驱动电机减速机、第二转向驱动电机减速机、第一横拉杆位移传感器、第二横拉杆位移传感器、第一转向横拉杆、第二转向横拉杆；
[0010]所第二电磁离合器通过与转向传动轴的连接与所述转向操纵及反作用力产生单元相连；第二电磁离合器与齿轮传动机的齿轮机第一齿轮轴
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的上端或者齿轮机第二齿轮轴
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的上端连接，第一小齿轮传动轴、第二小齿轮传动轴分别与齿轮机第一齿轮轴
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的下端、齿轮机第二齿轮轴
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的下端相连；第一转向驱动电机通过第一驱动电机减速机与第一小齿轮轴连接并通过齿轮齿条配合使第一转向横拉杆产生直线位移，第二转向驱动电机通过第二转向驱动电机减速机与第二小齿轮轴连接并通过齿轮齿条配合使第二转向横拉杆产生直线位移，第一横拉杆位移传感器安装于第一转向横拉杆所在壳体，第二横拉杆位移传感器安装于第二转向横拉杆所在壳体；
[0011]控制单元，用于接收系统状态信号并发送控制指令，分别与所述第一反力电机、第二反力电机、第一转向驱动电机、第二转向驱动电机、第一电磁离合器、第二电磁离合器、第三电磁离合器、第四电磁离合器、扭矩转角传感器、第一转向横拉杆位移传感器、第二转向横拉杆位移传感器信号线连接。
[0012]进一步地，上述第一反力电机通过第一反力电机减速机与第一转向柱连接，第二反力电机通过第二反力电机减速机与转向转动轴连接。
[0013]进一步地，上述转向操纵及反作用力产生单元的转向传动轴与第一电磁离合器与第二电磁离合器之间分别通过万向传动机构连接，以适应车辆转向系统空间布置需求。
[0014]进一步地，上述转向执行单元的第一小齿轮传动轴与第三电磁离合器通过万向传动机构连接，以适应车辆转向系统空间布置需求。
[0015]进一步地，上述转向执行单元的第二小齿轮传动轴与第四电磁离合器通过万向传动机构连接，以适应车辆转向系统空间布置需求。
[0016]另外，本专利技术还提出一种基于上述线控独立转向系统的容错控制方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：
[0017]步骤1、进行系统自检，判断第一反力电机、第二反力电机、第一转向驱动电机、第二转向驱动电机是否存在失效，若第一反力电机失效，则进入步骤2.1，若第二反力电机失效，则进入步骤3.1，若第一转向驱动电机失效，则进入步骤4.1，若第二转向驱动电机失效，则进入步骤5.1；若否，则程序返回结束；
[0018]步骤2.1、切换模式1，结束后进行然后进行下一步；
[0019]步骤2.2、进行系统自检，判断第一转向驱动电机、第二转向驱动电机是否失效，若第一转向驱动电机失效，则用第二转向驱动电机代偿冗余，若第二转向驱动电机失效，则用第一转向驱动电机代偿冗余；若否，则程序返回结束；
[0020]步骤3.1、切换模式1，结束后进行然后进行下一步；
[0021]步骤3.2、进行系统自检，判断第一转向驱动电机、第二转向驱动电机是否失效，若第一转向驱动电机失效，则用第二转向驱动电机代偿冗余，若第二转向驱动电机失效，则则用第一转向驱动电机代偿冗余；若否，则程序返回结束；
[0022]步骤4.1、切换模式2，结束后进行然后进行下一步；
[0023]步骤4.2、进行系统自检，判断第二转向驱动电机、第二反力电机、第一反力电机是否失效，若第一反力电机失效，则切换模式4；若第二反力电机失效，用第二转向驱动电机代偿冗余，若第二转向驱动电机失效，则用第二反力电机代偿冗余；若否，则程序返回结束；
[0024]步骤5.1、切换模式，
[0025]步骤5.2、进行系统自检，判断第一转向驱动电机、第二反力电机、第一反力电机是否失效，若第一反力电机失效，则切换模式4；若第二反力电机失效，用第一转向驱动电机代偿冗余，若第一转向驱动电机失效，则用第二反力电机代偿冗余；若否，则程序返回结束。
[0026]进一步地，所述模式1包括以下步骤：
[0027]1)线控独立转向系统执行器各部件保持初始状态；
[0028]2)读取方向盘转矩与转角信号；
[0029]3)ECU依据梯形转向算法生成车轮目标转角信号；
[0030]4)ECU向第一转向执行电机发送转角控制指令，并反馈执行器执行状态，第一转向驱动电机依据整车转角指令调节本侧车轮转角；ECU向第二转向驱动电机发送转角控制指令，并反馈执行器执行状态，第二转向驱动电机依据整车转角指令调节本侧车轮转角；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种线控独立转向系统，其特征在于：包括：转向操纵及反作用力产生单元，用于转向动作输入及对方向盘施加的反作用扭矩，其包括：方向盘(1)、转向柱(2)、扭矩转角传感器(3)、第一反力电机减速机(4)、第一反力电机(5)、第一电磁离合器(6)、第二反力电机减速机(7)、第二反力电机(8)、转向传动轴(9)；所述方向盘(1)与转向柱(2)上端连接，第一反力电机(5)用于带动与第一转向柱(2)转动，第二反力电机(8)用于带动转向转动轴(9)转动，转向柱(2)下端通过第一电磁离合器(6)与转向传动轴(9)上端连接；转向单元，用于控制车轮转向，其包括：第二电磁离合器(10)、齿轮传动机(11)、第三电磁离合器(12)、第四电磁离合器(13)、第一转向驱动电机(14)、第二转向驱动电机(15)、第一小齿轮传动轴(16)、第二小齿轮传动轴(17)、第一转向驱动电机减速机(18)、第二转向驱动电机减速机(19)、第一横拉杆位移传感器(20)、第二横拉杆位移传感器(21)、第一转向横拉杆(22)、第二转向横拉杆(23)；所第二电磁离合器(10)通过与转向传动轴(9)的连接与所述转向操纵及反作用力产生单元相连；第二电磁离合器(10)与齿轮传动机(11)的齿轮机第一齿轮轴(111)的上端或者齿轮机第二齿轮轴(1112)的上端连接，第一小齿轮传动轴(16)、第二小齿轮传动轴(17)分别与齿轮机第一齿轮轴(111)的下端、齿轮机第二齿轮轴(1112)的下端相连；第一转向驱动电机(14)通过第一驱动电机减速机(18)与第一小齿轮轴(16)连接并通过齿轮齿条配合使第一转向横拉杆(22)产生直线位移，第二转向驱动电机(15)通过第二转向驱动电机减速机(19)与第二小齿轮轴(17)连接并通过齿轮齿条配合使第二转向横拉杆(23)产生直线位移，第一横拉杆位移传感器(20)安装于第一转向横拉杆(22)所在壳体，第二横拉杆位移传感器(21)安装于第二转向横拉杆(23)所在壳体；控制单元，用于接收系统状态信号并发送控制指令，分别与所述第一反力电机(5)、第二反力电机(8)、第一转向驱动电机(14)、第二转向驱动电机(15)、第一电磁离合器(6)、第二电磁离合器(10)、第三电磁离合器(12)、第四电磁离合器(13)、扭矩转角传感器(3)、第一转向横拉杆位移传感器(20)、第二转向横拉杆位移传感器(21)信号线连接。2.根据权利要求1所述的一种线控独立转向系统，其特征在于：所述第一反力电机(5)通过第一反力电机减速机(4)与第一转向柱(2)连接，第二反力电机(8)通过第二反力电机减速机(7)与转向转动轴(9)连接。3.根据权利要求2所述的一种线控独立转向系统，其特征在于：所述转向操纵及反作用力产生单元的转向传动轴(9)与第一电磁离合器(6)与第二电磁离合器(10)之间分别通过万向传动机构连接。4.根据权利要求1所述的一种线控独立转向系统，其特征在于：所述转向执行单元的第一小齿轮传动轴(16)与第三电磁离合器(12)通过万向传动机构连接，以适应车辆转向系统空间布置需求。5.根据权利要求1所述的一种线控独立转向系统，其特征在于：所述转向执行单元的第二小齿轮传动轴(17)与第四电磁离合器(13)通过万向传动机构连接，以适应车辆转向系统空间布置需求。6.基于权利要求1
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5任一所述的一种线控独立转向系统的容错控制方法，其特征在于，
包括以下步骤：步骤1、进行系统自检，判断第一反力电机(5)、第二反力电机(8)、第一转向驱动电机(14)、第二转向驱动电机(15)是否存在失效，若第一反力电机(5)失效，则进入步骤2.1，若第二反力电机(8)失效，则进入步骤3.1，若第一转向驱动电机(14)失效，则进入步骤4.1，若第二转向驱动电机(15)失效，则进入步骤5.1；若否，则程序返回结束；步骤2.1、切换模式1，结束后进行然后进行下一步；步骤2.2、进行系统自检，判断第一转向驱动电机(14)...

【专利技术属性】
技术研发人员：李静，王志伟，崔立昂，孙昌秀，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：