[发明专利]一种具有差速控制功能的线控转向容错装置及其控制方法

说明书

本发明提供了一种具有差速控制功能的线控转向容错装置及其控制方法，属于转向系统技术领域。本发明根据转向电机和冗余电机的状态切换不同的转向模式，并且默认状态下的线控转向模式一能够实现差速控制，从而保证汽车的容错冗余性能并优化汽车的转向性能，提高汽车的稳定性；本发明的电子控制单元根据车轮转速信号、转向盘转角信号和电机状态信号，控制转向电机、冗余电机、路感电机、各个电磁锁止器的开闭以及各个电磁阀的导通与闭合，实现不同转向模式的切换与线控转向的容错。本发明结构简单、工作可靠，可实现转向时的差速控制并保证电机在故障时车辆仍然能够正常转向。

技术领域

本发明属于转向系统技术领域，具体涉及一种具有差速控制功能的线控转向容错装置及其控制方法。

背景技术

汽车转向系统是汽车的关键组成之一，其可靠性与实用性在很大程度上决定了汽车能否正常工作。如今汽车转向系统正在从传统的机械转向往线控转向发展，线控转向系统取消了原有的转向盘与转向轮之间的机械连接，利用电控实现转向，打破了传统转向系统的一系列限制，在一定程度上提高了汽车整体空间的可利用率；但这也意味着线控转向系统需要有一定的容错性，目前针对这方面的研究主要是利用多电机进行线控转向系统的冗余容错。

线控转向系统的组成与工作原理为：汽车线控转向系统主要由转向盘模块、转向模块、ECU以及自动防故障系统组成，其工作原理是将来自转向盘转角传感器以及车辆中各个当前状态的信息送给电子控制系统，计算机对这些信息进行分析计算，然后对车辆转向系统输出相应指令，实现车辆的转向；同时车轮转向系统中的转向阻力传感器的信号经电子控制系统的处理分析后，将输出信号发送至转向盘系统中模拟路感的部件，实现转向盘上的路感模拟。

差速控制可通过控制制动器从而控制左右两个车轮的转速，使得横摆力矩作用于车身，提高车辆稳定性。

随着线控转向的不断发展，安全性是必须要考虑的问题。现有的线控转向失效保护主要有硬件冗余、软件容错以及机械保护三种，而已有的技术中大多是对三种方法的融合。其中，对于硬件冗余所采取的方案大多是通过多电机进行相互的容错，但是这类方案中的电机基本只是用于对转向的冗余，电机所实现的功能比较单一，消耗了安装空间而实现的功能却比较单一；此外有的线控转向方案实现了差速控制，但却不具备容错功能。

发明内容

针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种具有差速控制功能的线控转向容错装置及其控制方法，结构简单，在提高线控转向系统的容错性的同时还能够实现差速控制，提高车辆转向时的稳定性。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种具有差速控制功能的线控转向容错装置，包括转向管柱、转向制动传动装置、第一行星架、第二行星架和电子控制单元ECU；

所述转向制动传动装置包括制动系统和转向系统，制动系统和转向系统的齿圈外圈相互啮合，转向系统的齿圈与其行星轮啮合，转向系统的太阳轮通过电机输入轴与转向电机相连；制动系统的齿圈与其行星轮啮合，制动系统的太阳轮通过电机输入轴与冗余电机相连；转向系统的齿圈与第三电磁锁止器相连接，制动系统的齿圈与第四电磁锁止器相连接，转向系统的电机输入轴与第六电磁锁止器相连接；

所述转向管柱上从上到下依次设有第一电磁锁止器、第二电磁锁止器和转向齿轮；

所述第一行星架一端与转向滚珠丝杠配合，第一行星架另一端与转向系统的行星轮啮合；所述第二行星架一端与制动滚珠丝杠配合，第二行星架另一端与制动系统的行星轮啮合；第二行星架与第五电磁锁止器相连接；

所述制动滚珠丝杠设置在制动活塞外部的活塞套筒内；

所述液压油缸与左前轮制动器连接的液压油路上分别设有第一单向电磁阀和第一电磁阀，液压油缸与右前轮制动器连接的液压油路分别设有第二单向电磁阀和第二电磁阀。