[发明专利]一种满足ASIL_D标准的无人驾驶冗余转向装置及其控制方法

权利要求书

1.一种满足ASIL_D标准的无人驾驶冗余转向装置，包括转向盘（1）、转向管柱带中间轴（2）、第一扭矩及转角传感器（3）、第一减速机构（4）、第一电控单元ECU（5）、第一电机（6）、电磁离合器（7）、第二电控单元ECU（8）、第二扭矩及转角传感器（9）、第二电机（10）、第二减速机构（11），其特征在于：所述转向盘（1）固定连接在转向管柱带中间轴（2）的顶部，所述第一扭矩及转角传感器（3）和第一减速机构（4）均设置在转向管柱带中间轴（2）上，所述转向管柱带中间轴（2）的底部设置有转向器（12），所述转向器（12）的顶部与第二减速机构（11）活动连接，所述第一扭矩及转角传感器（3）的输出端与第一电控单元ECU（5）的输入端电连接，所述第二扭矩及转角传感器（9）的输出端与第二电控单元ECU（8）的输入端电连接，所述第一电控单元ECU（5）的输出端与第一电机（6）的输入端电连接，所述第二电控单元ECU（8）的输出端与第二电机（10）的输入端电连接，所述第一电控单元ECU（5）和第二电控单元ECU（8）的输出端分别与电磁离合器（7）的输入端电连接；

所述转向器（12）包括左小齿轮轴（13）、右小齿轮轴（14）和转向器齿条（15），所述左小齿轮轴（13）和右小齿轮轴（14）的底部均啮合有转向器齿条（15），所述左小齿轮轴（13）活动连接在第二减速机构（11）的底部，所述右小齿轮轴（14）活动连接在转向管柱带中间轴（2）的底部，所述转向器齿条（15）的侧面分别固定连接有左横杆（16）和右横杆（17），所述左横杆（16）的一端固定连接有左侧车轮（18），所述右横杆（17）的一端固定连接有右侧车轮（19）。

2.根据权利要求1所述的一种满足ASIL_D标准的无人驾驶冗余转向装置，其特征在于：所述第一减速机构（4）包括第一减速蜗轮（20），所述第一减速蜗轮（20）的底部活动连接有第一减速蜗杆（21），所述第一电机（6）的输出轴通过联轴器与第一蜗杆（21）的一端固定连接。

3.根据权利要求1所述的一种满足ASIL_D标准的无人驾驶冗余转向装置，其特征在于：所述第二减速机构（11）包括第二减速蜗轮（22），所述第二减速蜗轮（22）的底部活动连接有第二减速蜗杆（23），所述第二电机（10）的输出轴通过联轴器与第二减速蜗杆（23）的一端固定连接。

4.一种根据权利要求1-3任意一项所述的满足ASIL_D标准的无人驾驶冗余转向装置的控制方法，其特征在于：所述第一电控单元ECU（5）根据采集转向盘（1）的第一扭矩信号（a）、第一转角信号（b）、第一整车状态信号（c）、第一无人驾驶指令（d）、第一电磁离合器控制信号（e）和电控单元ECU通讯信号（f），所述第二电控单元ECU（8）根据采集转向盘（1）的第二整车状态信号（g）、第二无人驾驶指令（h）、第二扭矩信号（i）、第二转角信号（j）、第二电磁离合器控制信号（k）和电控单元ECU通讯信号（f）后进入下列模式：

1)辅助驾驶正常工作模式：

电磁离合器（7）断开，第一电控单元ECU（5）及第一电机（6）起到提供路感的作用及系统安全监控作用，在此模式下，第一电控单元ECU（5）可根据车速和驾驶员设置，改变转向传动比，实现不同的驾驶风格；

电磁离合器（7）断开，第二电控单元ECU（8）及第二电机（10）起到辅助驾驶员转向操作作用；

2)辅助驾驶跛行模式：

第二电控单元ECU（8）相应回路故障，电磁离合器（7）闭合，第一电控单元ECU（5）及第一电机（6）提供转向助力辅助驾驶员转向操作作用；

3)无人驾驶正常模式

电磁离合器（7）断开，第一电控单元ECU（5）起到系统监控作用；

第二电控单元ECU（8）及第二电机（10）起到执行无人驾驶转向操作作用；

4)无人驾驶故障模式

第二电控单元ECU（8）相应回路故障，电磁离合器（7）闭合，第一电控单元ECU（5）及第一电机（6）提供继续执行无人驾驶转向操作，并向整车系统反馈转向系统异常。