[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

说明书

本发明涉及无人驾驶技术领域，且公开了一种满足标准ASIL_D的无人驾驶冗余转向装置，包括转向盘、转向管柱带中间轴、第一扭矩及转角传感器、第一减速机构、第一电控单元ECU、第一电机、电磁离合器、第二电控单元ECU、第二扭矩及转角传感器、第二电机、第二减速机构，所述转向盘固定连接在转向管柱带中间轴的顶部，所述第一扭矩及转角传感器和第一减速机构均设置在转向管柱带中间轴上，所述转向管柱带中间轴的底部设置有转向器小齿轮轴。该满足标准ASIL_D的无人驾驶冗余转向装置通过设置第一电控单元ECU、第二电控单元ECU和电磁离合器，能够有效的增强汽车行驶的安全性，采用完全双系统冗余控制，互相监控系统状态，工作稳定，容错性高。

技术领域

本发明涉及无人驾驶技术领域，具体为一种满足ASIL_D标准的无人驾驶冗余转向装置及其控制方法。

背景技术

随着汽车智能化技术的逐渐成熟，无人驾驶的应用场景势必在汽车行业开始逐步推广。对应于无人驾驶场景，汽车转向系统需要比常规驾驶更高安全和可靠性的设计方案，现有的电动助力转向系统不足以应对未来场景应用需求。目前为了满足ASIL_D标准的安全要求，为线控转向和无人驾驶设计的转向系统方案均需要在系统架构层面有冗余的设计思路。

现有的无人驾驶转向系统大都不具备系统的功能冗余，这样会使汽车在线控转向时可靠性不足，从而影响汽车的安全行驶，存在较大的安全隐患。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种满足ASIL_D标准的无人驾驶冗余转向装置及其控制方法，解决了现有的无人驾驶转向系统大都不具备系统的功能冗余，可使汽车在线控转向时稳定可靠，避免安全隐患的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种满足ASIL_D标准的无人驾驶冗余转向装置，包括转向盘、转向管柱带中间轴、第一扭矩及转角传感器、第一减速机构、第一电控单元ECU、第一电机、电磁离合器、第二电控单元ECU、第二扭矩及转角传感器、第二电机、第二减速机构，所述转向盘固定连接在转向管柱带中间轴的顶部，所述第一扭矩及转角传感器和第一减速机构均设置在转向管柱带中间轴的外壁，所述转向管柱带中间轴的底部设置有转向器小齿轮轴，所述转向器小齿轮轴的顶部与第二减速机构活动连接，所述第一扭矩及转角传感器的输出端与第一电控单元ECU的输入端电连接，所述第二扭矩及转角传感器的输出端与第二电控单元ECU的输入端电连接，所述第一电控单元ECU的输出端与第一电机的输入端电连接，所述第二电控单元ECU的输出端与第二电机的输入端电连接，所述第一电控单元ECU和第二电控单元ECU的输出端分别与电磁离合器的输入端电连接。

所述转向器小齿轮轴包括左小齿轮轴和右小齿轮轴，所述左小齿轮轴和右小齿轮轴的底部均啮合有转向器齿条，所述左小齿轮轴活动连接在第二减速机构的底部，所述右小齿轮轴活动连接在转向管柱带中间轴的底部，所述转向器齿条的侧面分别固定连接有左横杆和右横杆，所述左横杆的一端固定连接有左侧车轮，所述右横杆的一端固定连接有右侧车轮。

优选的，所述第一减速机构包括第一减速蜗轮，所述第一减速蜗轮的底部活动连接有第一减速蜗杆，所述第一电机的输出轴通过联轴器与第一蜗杆的一端固定连接。

优选的，所述第二减速机构包括第二减速蜗轮，所述第二减速蜗轮的底部活动连接有第二减速蜗杆，所述第二电机的输出轴通过联轴器与第二减速蜗杆的一端固定连接。

优选的，所述第一电控单元ECU根据采集转向盘的第一扭矩信号、第一转角信号、第一整车状态信号、第一无人驾驶指令、第一电磁离合器控制信号和电控单元ECU通讯信号，所述第二电控单元ECU根据采集转向盘的第二整车状态信号、第二无人驾驶指令、第二扭矩信号、第二转角信号、第二电磁离合器控制信号和电控单元ECU通讯信号后进入下列模式：

1)辅助驾驶正常工作模式：