[发明专利]一种线控转向系统的多电机冗余装置及控制方法

说明书

本发明公开了一种线控转向系统的多电机冗余装置及其控制方法，该装置增加了冗余电机，同时在线控转向系统的输入轴和输出轴之间的离合器设有一与冗余电机联动的中间轴及中间轴齿轮结构，在离合器内形成输入轴和中间轴、输出轴和中间轴的双离合结构，在路感电机、转向电机或其电机控制单元、控制线路出现异常时，可在电子控制单元的控制下，实现中间轴与输入轴的联动、中间轴与输出轴的联动、或中间轴、输入轴、输出轴三者的联动，从而最大限度的保证线控转向系统的安全性和可用性，并当线性转向系统完全失效时，仍能切换到机械式转向系统，保证车辆的行驶安全。

技术领域

本发明涉及线控技术领域，尤其涉及一种线控转向系统的多电机冗余装置及控制方法。

背景技术

线控转向系统与传统的机械转向系统相比优势显著：转向盘不与转向器直接连接，车轮的抖动不会直接传递给驾驶员提高转向操纵舒适性；利用电信号控制车轮转向，更加便于和其它底盘系统进行集成控制；能实现主动转向控制，提高车辆操纵安全性；可以自由设计转向系统的角传递特性，通过设计理想的角传动比适应不同驾驶员的驾驶习惯等，因此线控转向系统成为车辆转向系统的主流。

但由于线控转向系统由于缺少可靠的机械连接，要避免故障发生时丧失转向能力、驾驶员丧失路感就必须采用容错技术，需要提供一种高安全性线控转向系统。

专利CN101549707B公开了一种汽车线控转向的冗余及容错系统SBW及控制方法，采用备用芯片以及备用强电电路，当出现故障时，处理模块根据检测模块的信息，屏蔽主控芯片，启动备用芯片及备用强电电路。汽车线控转向系统还包括备用传感器电路，该传感器电路通过备份连接与汽车的多个传感器直接连接。该发明结合具体的硬件冗余和软件冗余设计，总体冗余设置较为复杂，增加了线控转向系统的复杂性。

专利CN110001765A公开了一种具有冗余机构的车用线控转向装置及其控制方法，该车用线控转向装置包括：转向操纵机构，转向执行机构，第一离合器，第一离合器设置在所述转向盘管柱后端，用于将转向操作机构与转向执行机构连接或断开；电子控制单元，所述电子控制单元控制转向操纵机构，转向执行机构。转向执行机构包括主电机、与所述主电机连接的齿条助力转向传动机构，辅电机、与所述辅电机连接的小齿轮电动助力传动机构，本发明通过转向执行机构与转向操纵机构的机械断开，以及转向执行机构的冗余设计来提高高等级自动驾驶用转向系统的可靠性，实现线控转向系统的高安全性设计。但技术方案仅对转向执行机构的主电机进行了冗余备份，对转向操作结构还缺乏冗余保护。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明的目的是提供一种线控转向系统的多电机冗余装置及控制方法，可以以较少的器件、组件实现线控转向系统的整体冗余保护，提高线控转向系统的安全性和高可靠性。

为实现上述目的，本发明提供了以下方案：

一种线控转向系统的多电机冗余装置，包括电子控制单元、路感电机、转向电机、冗余电机、输入轴、输出轴和离合器；所述离合器包括箱体及设置于箱体内的第一上结合器、第二上结合器、中间轴、中间轴齿轮结构、第一下结合器和第二下结合器；

输入轴的上端和方向盘固定连接，输入轴的下端穿入箱体，与箱体内的第一上接合器固定连接；在正常工作状态下，所述输入轴受路感电机驱动转动；

输出轴的下端通过齿轮结构和转向器啮合，输出轴的上端穿入箱体与箱体内的第一下接合器固定连接；在正常工作状态下，所述输出轴通过转向器受转向电机驱动转动；

所述中间轴和输入轴、输出轴同轴；

所述中间轴上设置有中间轴齿轮结构，所述中间轴通过所述中间轴齿轮结构和箱体外的冗余电机啮合，受冗余电机驱动转动；所述中间轴的上端设置有可沿中间轴的轴向移动的第二上接合器，所述第二上结合器通过第一驱动装置实现和第一上接合器啮合或脱离，从而实现中间轴和输入轴联动或脱离；