一种冗余设计的汽车转向系统、控制方法及车辆与流程

本发明涉及车辆转向系统，尤其涉及冗余设计的汽车转向系统、控制方法及车辆。

背景技术：

1、汽车转向系统(steering system)是使转向轮偏转以实现汽车转向用来改变或保持汽车行驶或倒退方向的一整套机构。汽车转向系统的功能是按照驾驶员的意愿控制汽车的行驶方向，作用是通过驾驶员转动转向盘，根据需要改变汽车行驶方向。目前，汽车上常见的助力转向系统根据动力源可以分为两类，即机械助力转向系统和电子控制助力转向系统，机械转向系统是完全靠驾驶员手臂力量操纵的转向系统，动力转向系统是借助动力来操纵的转向系统。

2、机械助力转向系统中以机械液压助力转向系统最为常见，但助力力度不可调节，很难兼顾低速和高速行驶时对指向精度的不同需求。电动液压助力转向系统采用电动液压泵，具有更好的转向感，反应更加灵敏等优势；但传统机械结构例如方向盘、转向柱转向轴等，与传动轴机械连接，系统结构复杂。

3、因此，期望提供一种冗余设计的汽车转向系统、控制方法及车辆，获取方向盘的目标转向和实际扭矩；通过转向模拟器控制并驱动电机；获取丝杆的目标位移及实际位移，通过转向执行器计算转向所需的丝杆推力，进行目标转角跟踪控制，以提高线控转向系统在整车正常驾驶过程中的可靠性与安全性，并且能够向用户提供在当前环境下的适当转向感。

技术实现思路

1、根据本发明的一些实施例的第一方面，提供了一种冗余设计的汽车转向系统，所述冗余设计的汽车转向系统可以包括转向模拟器，所述转向模拟器通过电动调节，用于获取转向信号；转向执行器，所述转向执行器与所述转向模拟器之间机械解耦，通过私有can进行通讯连接，根据所述转向模拟器发送的转向信号执行。

2、在一些实施例中，所述转向模拟器包括角度和高度电动调节管柱、电机、传动机构、角度扭矩传感器，以及限位机构。

3、在一些实施例中，所述转向执行器包括电机及控制器、传动机构、滚珠丝杆总成、防翻转限位块、位置感应传感器、内外拉杆总成、丝杆支撑块以及波纹管。

4、在一些实施例中，所述位置感应传感器具体包括感应块和感应芯片，所述感应块与所述防翻转限位块集成固定与丝杆同步移动，所述感应芯片固定在壳体中。

5、在一些实施例中，所述冗余设计的汽车转向系统具体包括霍尔控制器及霍尔传感器，所述霍尔控制器记录所述霍尔传感器中当前角度和/或当前高度对应信号，实现记忆功能。

6、在一些实施例中，所述冗余设计的汽车转向系统具体包括机械限位装置，所述机械限位装置在方向盘转至预设角度后进行机械限位。

7、在一些实施例中，所述冗余设计的汽车转向系统具体包括故障监控系统，所述故障监控系统用于执行失效监控机制。

8、根据本发明的一些实施例的第二方面，提供了一种冗余设计的汽车转向控制方法，所述方法可以包括获取方向盘的目标转向和实际扭矩；发送所述目标转向和实际扭矩至转向执行器；根据所述目标转向和实际扭矩，通过转向模拟器控制并驱动电机，所述转向模拟器输出反向助力，提供模拟转向手感；获取丝杆的目标位移及实际位移，通过转向执行器计算转向所需的丝杆推力，进行目标转向跟踪控制。

9、在一些实施例中，所述转向执行器利用冗余电机及冗余控制器为一体的动力源，将动力通过所述丝杆连接的内拉杆和外拉杆组件传递至轮胎，进行转向控制。

10、根据本发明的一些实施例的第三方面，提供了一种车辆，应用本申请的冗余设计的汽车转向系统。

11、本发明的一种冗余设计的汽车转向系统、控制方法及车辆，获取方向盘的目标转向和实际扭矩；通过转向模拟器控制并驱动电机；获取丝杆的目标位移及实际位移，通过转向执行器计算转向所需的丝杆推力，进行目标转角跟踪控制，以提高线控转向系统在整车正常驾驶过程中的可靠性与安全性，并且向用户提供在当前环境下的适当转向感。

技术特征：

1.一种冗余设计的汽车转向系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述转向模拟器包括角度和高度电动调节管柱、电机、传动机构、角度扭矩传感器，以及限位机构。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述转向执行器包括电机及控制器、传动机构、滚珠丝杆总成、防翻转限位块、位置感应传感器、内外拉杆总成、丝杆支撑块以及波纹管。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于：所述位置感应传感器具体包括感应块和感应芯片，所述感应块与所述防翻转限位块集成固定与丝杆同步移动，所述感应芯片固定在壳体中。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述冗余设计的汽车转向系统具体包括霍尔控制器及霍尔传感器，所述霍尔控制器记录所述霍尔传感器中当前角度和/或当前高度对应信号，实现记忆功能。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述冗余设计的汽车转向系统具体包括机械限位装置，所述机械限位装置在方向盘转至预设角度后进行机械限位。

7.根据权利要求1至6所述的系统，其特征在于：所述冗余设计的汽车转向系统具体包括故障监控系统，所述故障监控系统用于执行失效监控机制。

8.一种冗余设计的汽车转向控制方法，其特征在于：

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：所述转向执行器利用冗余电机及冗余控制器为一体的动力源，将动力通过所述丝杆连接的内拉杆和外拉杆组件传递至轮胎，进行转向控制。

10.一种车辆，其特征在于：应用权利要求1至权利要求7任一项所述的冗余设计的汽车转向系统。

技术总结
本发明涉及一种冗余设计的汽车转向系统、控制方法及车辆，涉及车辆转向系统技术领域。所述冗余设计的汽车转向系统包括转向模拟器，所述转向模拟器通过电动调节；转向执行器，所述转向执行器与所述转向模拟器之间机械解耦，采用私有CAN通讯。本发明的冗余设计的汽车转向控制方法，获取方向盘的目标转向和实际扭矩；通过转向模拟器控制并驱动电机；获取丝杆的目标位移及实际位移，通过转向执行器计算转向所需的丝杆推力，进行目标转向跟踪控制，以提高线控转向系统在整车正常驾驶过程中的可靠性与安全性，并且向用户提供在当前环境下的适当转向感。

技术研发人员：王存强,舒强,邓念,吴正卿,郭金浩,高华
受保护的技术使用者：上海同驭汽车科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16