[发明专利]一种具备冗余功能的线控转向装置及控制方法

权利要求书

1.一种具备冗余功能的线控转向装置，其特征在于，包括路感模拟执行器、转向执行器和线控转向控制模块；

所述路感模拟执行器包括方向盘、转向输入轴、扭矩传感器、第一转角传感器、蜗轮蜗杆机构、第二转角传感器、路感电机、路感电机转子位置传感器和路感电机控制器；

方向盘与转向输入轴连接，转向输入轴与蜗轮蜗杆之间安装有扭矩传感器和第一转角传感器；

路感电机通过蜗轮蜗杆机构与转向输入轴连接；

蜗轮蜗杆机构末端还装有转角传感器；

路感电机控制器连接于路感电机；路感电机转子末端安装有路感电机转子位置传感器；

所述转向执行器包括第一齿轮齿条机构、第一齿条行程传感器、第一转向电机控制器、第一转向电机、第一转向电机转子位置传感器、第二齿轮齿条机构、第二齿条行程传感器、第二转向电机控制器、第二转向电机、第二转向电机转子位置传感器和转向机；

所述第一转向电机通过第一齿轮齿条机构与转向机相连，并且所述第二转向电机通过第二齿轮齿条机构与转向机相连，所述第一齿轮齿条机构和第二齿轮齿条机构同轴布置；

所述第一齿轮齿条机构内部集成第一齿条行程传感器，所述第二齿轮齿条机构内部集成第二齿条行程传感器；

所述第一转向电机控制器与第一转向电机连接，所述第二转向电机控制器与所述第二转向电机连接；

所述路感电机控制器、第一转向电机控制器和第二转向电机控制器均与所述线控转向控制模块连接。

2.根据权利要求1所述的具备冗余功能的线控转向装置，其特征在于，所述线控转向控制模块包括线控转向控制器、加速度传感器、横摆角速度传感器和车速传感器；

加速度传感器、横摆角速度传感器和车速传感器均连接于所述线控转向控制器；并且所述路感电机控制器、第一转向电机控制器和第二转向电机控制器均与线控转向控制器连接。

3.根据权利要求2所述的具备冗余功能的线控转向装置，其特征在于，所述线控转向控制器连接于第一CAN总线和第二CAN总线；并且，所述路感电机控制器、第一转向电机控制器和第二转向电机控制器均连接于第一CAN总线和第二CAN总线。

4.一种具备冗余功能的线控转向装置的控制方法，其特征在于，包括：

S10、通过采集车速、方向盘转角、方向盘转速、车辆横摆加速度和车辆侧向加速度，辨识出驾驶员的转向行为；

S20、通过驾驶员转向行为的识别，估算出车辆行驶时的转向阻力，完成对当前行驶工况的路感信息的估算；

S30、通过识别出驾驶员转向行为及车辆的行驶状态，计算出当前转向工况的理想转向传动比，并通过变化的传动比，计算出当前方向盘转角输入下，车辆前轮所需要转动的角度；

S40、对车辆前轮转角进行位置闭环控制，得到转向电机所需输入力矩指令；

S50、将分配好的力矩作为目标值，驱动第一转向电机和第二转向电机输出相应的力矩，使车辆前轮跟随所需的目标转动角度。

5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，其中，所述路感信息的估算包括转向负载观测、虚拟助力控制、转角限位控制和路感力矩综合。

6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，S40包括：

1)结合驾驶员对方向盘的转角输入和可变传动比控制中得到的理想传动比，计算出当前车辆行驶工况所需的最佳前轮转角需求量；

2)将步骤1中得到的前轮转角需求值进行微分，得到转速前馈量；

3)将步骤1中得到的前轮转角与前轮的实际位置进行闭环控制，得到转速反馈量；

4)将步骤2中得到的转速前馈量进行微分，得到力矩前馈量；

5)将步骤2中得到的转速前馈量和步骤3中得到的转速反馈量求和，得到转速目标值，并将转速目标值与当前前轮转速进行闭环控制，得到力矩反馈量；

6)将步骤4得到的力矩前馈量和步骤5得到的力矩反馈量求和，得到转向力矩目标值，并将力矩目标值分配给两个转向执行电机。