双冗余电动转向装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108045430A(43)申请公布日2018.05.18(21)申请号201810009214.3(22)申请日2018.01.02(71)申请人中国第一汽车股份有限公司地址130011吉林省长春市西新经济技术开发区东风大街2259号(72)发明人王宇刘秋铮王培儒高乐李素文张建(74)专利代理机构北京青松知识产权代理事务所(特殊普通合伙)11384代理人郑青松(51)Int.Cl.B62D5/04(2006.01)B62D6/00(2006.01)B62D119/00(2006.01)B62D137/00(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图1页(54)发明名称双冗余电动转向装置(57)摘要本发明公开了一种双冗余电动转向装置，其包括方向盘、转向输入轴、管柱式电动转向机构、齿条式电动转向机构和齿条；所述方向盘与转向输入轴连接；所述转向输入轴下端设置有齿轮，所述齿轮与齿条啮合；所述管柱式电动转向机构用于对所述转向输入轴施加力矩；所述齿条式电动转向结构用于驱动所述齿条直线运动。本发明的双冗余的新型电动转向装置，提高了可靠性和安全性，实现了系统双冗余控制的高效配合，使得电动转向系统在故障时仍有冗余主动转向的能力；在电源故障等极端条件下，装置还具有机械转向机构，驾驶员可接管对汽车转向的控制，得到更好的保护。CN108045430ACN108045430A权利要求书1/2页1.一种双冗余电动转向装置，其特征在于，包括方向盘、转向输入轴、管柱式电动转向机构、齿条式电动转向机构和齿条；所述方向盘与转向输入轴连接；所述转向输入轴下端设置有齿轮，所述齿轮与齿条啮合；所述管柱式电动转向机构用于对所述转向输入轴施加力矩；所述齿条式电动转向结构用于驱动所述齿条直线运动。2.根据权利要求1所述的双冗余电动转向装置，其特征在于，所述齿条式电动转向结构包括第一执行电机、第一电磁离合器和滚珠丝杠机构，所述第一执行电机通过第一电磁离合器与滚珠丝杠机构的滚珠丝杠连接，所述滚珠丝杠机的滚珠丝母与所述齿条相固定，当滚珠丝杠转动并带动所述滚珠丝母移动时，所述滚珠丝母带动所述齿条移动。3.根据权利要求2所述的双冗余电动转向装置，其特征在于，所述管柱式电动转向机构包括蜗轮蜗杆机构、第二电磁离合器和第二执行电机，所述蜗轮蜗杆机构的蜗轮同轴设置于所述转向输入轴上，所述蜗轮蜗杆机构的蜗杆通过第二电磁离合器与第二执行电机连接。4.根据权利要求3所述的双冗余电动转向装置，其特征在于，所述第一执行电机为永磁同步电机，和/或，所述第二执行电机为永磁同步电机。5.根据权利要求3所述的双冗余电动转向装置，其特征在于，还包括方向盘扭矩传感器、左前轮转角传感器、右前轮转角传感器、主控制器、副控制器和底盘域控制器；所述方向盘扭矩传感器、左前轮转角传感器和右前轮转角传感器均与底盘域控制器连接，并且所述方向盘扭矩传感器用于检测驾驶员通过方向盘所输入的扭矩，并将该扭矩信号发送至所述底盘域控制器；所述左前轮转角传感器用于检测左前轮转角，并将该左前轮转角信号发送至所述底盘域控制器；所述右前轮转角传感器用于检测右前轮转角，并将该右前轮转角信号发送至所述底盘域控制器；所述底盘域控制器与主控制器和副控制器之间通过车载总线通信；所述底盘域控制器根据无人驾驶轨迹跟踪需求，计算出轨迹跟踪横向控制目标，并通过总线将轨迹跟踪横向控制目标发送给主控制器和副控制器执行。6.根据权利要求5所述的双冗余电动转向装置，其特征在于，所述底盘域控制器监控齿条式电动转向机构和管柱式电动转向机构的状态，若齿条式电动转向机构和管柱式电动转向机构的状态均正常，则第一电磁离合器闭合，第二电磁离合器断开，齿条式电动转向机构对无人车前轮进行转角控制，管柱式电动转向机构待命；若齿条式电动转向机构故障，底盘域控制器断开第一电磁离合器，闭合第二电磁离合器，由管柱式电动转向机构进行前轮转角控制，并将通过人机交互界面通知乘员车辆转向单元故障，并请求车辆乘员尽快接管对车辆的转向控制；所述主控制器用于对齿条式电动转向机构进行驱动控制，接收来自于底盘域控制器的车辆前轮目标转角需求，计算出齿条式电动转向机构的第一执行电机所需输出力矩，并驱动其输出合适转向力矩，使得无人汽车前轮转角满足轨迹跟踪需求；主控制器还将自身状态通过车载总线传递给底盘域控制器和副控制器，由底盘域控制器判断主控制器是否故障，若故障则会断开齿条式电动转向机构中的第一电磁离合器；所述副控制器在齿条式电动转向机构正常工作时，将协助底盘域控制器对主控制器状2CN108045430A权利要求书2/2页态进行监控，并将监控结果通过车载总线发送给底盘域控制器进行判断；期间，副控制器也在对无人驾驶车辆前轮转向控制需求进行计算，并