一种人机共驾型电动助力转向系统及模式切换方法与流程

技术特征：

1.一种人机共驾型电动助力转向系统，其特征在于，包括前置转矩/转角传感器(1)、后置转矩/转角传感器(2)、车速传感器(3)、人机共驾型转向控制器(4)、模式切换控制器(5)、转向电机(6)、转向轴(7)、减速机构(8)、齿轮齿条机构(9)及横摆角速度传感器(10)；

所述人机共驾型转向控制器(4)包括信号调理模块、微处理器及驱动模块，所述信号调理模块用于调理前置转矩/转角传感器(1)、后置转矩/转角传感器(2)及车速传感器(3)的信号，去除信号中较大的干扰和杂波；所述微处理器用于产生控制转向电机(6)的控制策略；所述驱动模块是通过微处理器发出的PWM信号调整比例线圈中的电流大小，从而驱动转向电机(6)工作；

所述模式切换控制器(5)包括信号调理模块、微处理器及输出模块，所述信号调理模块用于调理前置转矩/转角传感器(1)、后置转矩/转角传感器(2)及车速传感器(3)的信号，去除信号中较大的干扰和杂波；所述微处理器用于产生模式切换控制策略；所述输出模块是根据微处理器发出的高低电平信号，把相应的工作模式传输给人机共驾型转向控制器(4)；

所述转向轴(7)与齿轮齿条机构(9)通过齿轮啮合，所述转向轴(7)从上至下依次安装有前置转矩/转角传感器(1)、减速机构(8)及后置转矩/转角传感器(2)，所述减速机构(8)与转向电机(6)通过联轴器连接；所述转向电机(6)与人机共驾型转向控制器(4)通过导线连接，所述人机共驾型转向控制器(4)通过电流控制转向电机(6)；所述人机共驾型转向控制器(4)还通过导线分别与车速传感器(3)、模式切换控制器(5)连接，分别用于产生电动助力转向控制策略、判断人机驾驶模式的切换时间；

所述模式切换控制器(5)通过导线分别与前置转矩/转角传感器(1)、后置转矩/转角传感器(2)、车速传感器(3)及横摆角速度传感器(10)相连，采集转矩/转角值、车速以及横摆角速度值，用于判断当前车辆的转向模式，并将当前车辆的转向模式通过高低电平信号传输给人机共驾型转向控制器(4)；

所述人机共驾型转向控制器(4)通过导线与前置转矩/转角传感器(1)、后置转矩/转角传感器(2)及车速传感器(3)相连，所述人机共驾型转向控制器(4)通过采集前置转矩/转角传感器(1)的转矩/转角信号与车速传感器(3)的车速信号或后置转矩/转角传感器(2)的转矩/转角信号与车速传感器(3)的车速信号，分别对转向电机(6)控制，实现人驾模式转向控制或机驾模式转向控制。

2.根据权利要求1所述的一种人机共驾型电动助力转向系统，其特征在于，所述人机共驾型转向控制器(4)包含两种转向模式，即人驾模式和机驾模式。

3.根据权利要求2所述的一种人机共驾型电动助力转向系统，其特征在于，在人驾模式下，转向电机(6)充当助力电机，辅助驾驶员进行人工转向；在机驾模式下，转向电机(6)充当驱动电机，实现无驾驶员参与的自动转向操作。

4.一种人机共驾型电动助力转向系统的模式切换方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1)，根据模式切换控制器(5)采集前置转矩/转角传感器(1)、后置转矩/转角传感器(2)的转矩/转角信号以及车速传感器(3)的车速信号，计算当前车速下的理想横摆角速度值

步骤2)，根据模式切换控制器(5)采集车速传感器(3)的车速信号，计算当前车速下的横摆角速度值的上限值

步骤3)，由当前车速下的横摆角速度值的上限值得到当前车速下横摆角速度值的安全值，同时得到系统认为可以进行两种转向模式之间进行切换的当前车速下横摆角速度值的安全域；

步骤4)，从机驾模式切换到人驾模式的过程中，通过检测前置转矩/转角传感器(1)和后置转矩/转角传感器(2)的转矩值，判断是否存在转矩差；同时判断横摆角速度传感器(10)检测到的当前横摆角速度值是否处于横摆角速度安全域中，从而确定是否可以实现机驾模式到人驾模式的切换；

步骤5)，从人驾模式切换到机驾模式的过程中，通过检测前置转矩/转角传感器(1)的转矩值，判断是否存在转矩值；同时判断前置转矩/转角传感器(1)的转矩值是否维持在3秒以上以及横摆角速度传感器(10)检测到的当前横摆角速度值是否处于横摆角速度安全域中，从而确定是否可以实现人驾模式到机驾模式的切换。

5.根据权利要求4所述的一种人机共驾型电动助力转向系统的模式切换方法，其特征在于，所述步骤3)中当前车速下横摆角速度值的安全值为其中k为当前车速下横摆角速度值的安全系数，安全系数k是经过大量仿真和试验获取的。

6.根据权利要求5所述的一种人机共驾型电动助力转向系统的模式切换方法，其特征在于，所述步骤3)中当前车速下横摆角速度值的安全域为