线控转向系统和转向控制方法

摘要

本申请公开了一种线控转向系统和转向控制方法，属于车辆转向技术领域，可以应用到智能汽车、新能源汽车或自动驾驶汽车上。该线控转向系统包括转向柱和限位装置，限位装置包括固定杆、滑块和活动限位块；滑块位于固定杆上，滑块能随着转向柱旋转在固定杆上滑行；活动限位块位于固定杆上，且能在固定杆上滑行，用于限制滑块在固定杆上滑行，以实现转向柱在目标转动范围内转动。采用本申请，限位装置对转向柱的转向限位，使得转向柱不再无限制转动，而是在和转向轮的转动范围相对应的目标转动范围内转动，使得转向柱和转向轮的转动范围一致，有利于驾驶员对车辆转向的操作控制，有利于驾驶安全。

权利要求

1.一种线控转向系统，其特征在于，所述线控转向系统包括转向柱（2）和限位装置（3），所述限位装置（3）包括固定杆（31）、滑块（32）、活动限位块（33）和滑行驱动电机（35）；

所述滑块（32）位于所述固定杆（31）上，所述滑块（32）能随着所述转向柱（2）旋转在所述固定杆（31）上滑行；

所述活动限位块（33）位于所述固定杆（31）上，且能通过所述滑行驱动电机（35）的驱动在所述固定杆（31）上滑行，用于限制所述滑块（32）在所述固定杆（31）上滑行，以实现所述转向柱（2）在目标转动范围内转动；

所述滑行驱动电机（35）驱动活动限位块（33）与滑块（32）接触时，滑行驱动电机（35）仍然持续驱动活动限位块（33），以维持活动限位块（33）与滑块（32）相接触，限制滑块（32）的继续滑行。

2.根据权利要求1所述的线控转向系统，其特征在于，所述限位装置（3）还包括齿轮（34），所述齿轮（34）套在所述转向柱（2）上且和所述转向柱（2）同步转动，所述滑块（32）上具有和所述齿轮（34）相啮合的齿条，所述滑块（32）与所述齿轮（34）相啮合，所述齿轮（34）随着所述转向柱（2）旋转时，所述齿轮（34）推动所述滑块（32）在所述固定杆（31）上滑行。

3.根据权利要求1所述的线控转向系统，其特征在于，所述固定杆（31）为丝杠，所述滑块（32）和所述活动限位块（33）均为滚珠螺母，所述滑块（32）和所述活动限位块（33）均套在所述固定杆（31）上，所述滑块（32）和所述活动限位块（33）能在所述固定杆（31）上螺旋滑行。

4.根据权利要求1所述的线控转向系统，其特征在于，所述活动限位块（33）还用于在所述转向柱（2）的转角和所述线控转向系统所在车辆的转向轮的转角不一致时，推动所述滑块（32）在所述固定杆（31）上滑行，以使所述滑块（32）推动所述转向柱（2）旋转，修正所述转向柱（2）和所述转向轮之间的转角偏差。

5.根据权利要求1所述的线控转向系统，其特征在于，所述活动限位块（33）还用于当检测到所述线控转向系统所在车辆的方向盘（1）回正且所述线控转向系统的回正驱动电机（4）失效时，推动所述滑块（32）在所述固定杆（31）上滑行，以使所述滑块（32）推动所述转向柱（2）旋转，使所述方向盘（1）回正。

6.根据权利要求1所述的线控转向系统，其特征在于，所述目标转动范围具体是根据所述线控转向系统所在车辆的转向轮的转动范围和存储的转向传动比计算得到的，所述转向传动比为所述车辆的方向盘（1）的转角和所述转向轮的转角之比；

所述转向轮的转动范围是根据所述车辆在所处工况下的行驶参数计算得到的且小于或等于所述转向轮的极限转动范围的转动范围，所述行驶参数包括所述车辆的车速和所述车辆在所处工况下的最大横摆角速度，所述转向轮的极限转动范围为所述车辆的属性值。

7.根据权利要求1至6任一所述的线控转向系统，其特征在于，所述线控转向系统还包括固定限位块（36），所述固定限位块（36）固定在所述固定杆（31）的端部，用于限制所述活动限位块（33）在所述固定杆（31）上滑行，以限制所述转向柱（2）在极限转动范围内转动，所述转向柱（2）的极限转动范围为所述转向柱（2）的最大的目标转动范围，是根据所述线控转向系统所在车辆的转向轮的极限转动范围计算得到的。

8.一种转向控制方法，其特征在于，所述方法应用于权利要求1至7任一所述的线控转向系统，所述方法包括：

获取所述转向柱（2）的目标转动范围；

根据所述转向柱（2）的转动范围和所述活动限位块（33）的滑行范围之间的对应关系，获取所述转向柱（2）的目标转动范围对应的所述活动限位块（33）的目标滑行范围；

控制所述活动限位块（33）在所述目标滑行范围内滑行，以限制所述滑块（32）在所述固定杆（31）上滑行，实现所述转向柱（2）在所述目标转动范围内转动。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述获取所述转向柱（2）的目标转动范围，包括：

获取所述线控转向系统所在车辆在所处工况下的行驶参数和所述车辆的转向轮的极限转动范围；

将根据所述行驶参数计算得到的且小于或等于所述转向轮的极限转动范围的转动范围，作为所述转向轮的转动范围；

根据所述转向轮的转动范围和存储的转向传动比，计算所述转向柱（2）的目标转动范围；

其中，所述行驶参数包括所述车辆的车速和所述车辆在所处工况下的最大横摆角速度，所述转向轮的极限转动范围为所述车辆的属性值，所述转向传动比为所述线控转向系统所在车辆的方向盘（1）的转角和所述转向轮的转角之比。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：获取所述转向柱（2）的当前转角和所述线控转向系统所在车辆的转向轮的当前转角，以及存储的所述转向柱（2）的转角和所述转向轮的转角之间的目标对应关系；

当检测到所述转向柱（2）的当前转角和所述转向轮的当前转角之间的对应关系，不满足所述目标对应关系时，确定所述转向柱（2）的转角和所述转向轮的转角不一致；

根据所述转向柱（2）的当前转角和所述转向轮的当前转角之间的偏差转角，控制所述活动限位块（33）推动所述滑块（32）在所述固定杆（31）上滑行；

当检测到所述转向柱（2）的当前转角和所述转向轮的当前转角之间的对应关系，满足所述目标对应关系时，确定所述转向柱（2）的转角和所述转向轮的转角一致，并控制所述活动限位块（33）停止推动所述滑块（32）在所述固定杆（31）上滑行。

11.根据权利要求8至10任一所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：当检测到所述线控转向系统所在车辆的方向盘（1）回正且所述线控转向系统的回正驱动电机（4）失效时，控制所述活动限位块（33）推动所述滑块（32）在所述固定杆（31）上滑行；

当检测到所述方向盘（1）回正时，控制所述活动限位块（33）停止推动所述滑块（32）在所述固定杆（31）上滑行。

12.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括权利要求1至7任一项所述的线控转向系统。

13.一种控制器，其特征在于，所述控制器用于执行如权利要求8至11任一项所述的转向控制方法。

说明书

线控转向系统和转向控制方法

技术领域

[0001] 本申请涉及车辆转向技术领域，特别涉及一种线控转向系统和转向控制方法。

背景技术

[0002] 线控转向系统是一种通过电信号控制车辆转向的系统，取消了方向盘和转向轮之间的机械连接装置。

[0003] 线控转向系统主要包括转向控制器、转向驱动电机、方向盘和转向柱等，其中转向驱动电机的输出轴和转向轮传动连接，方向盘安装在转向柱的端部，转向柱上具有用于采
集方向盘转角和扭矩的传感器。这样，驾驶员操作方向盘时，转向控制器可以通过传感器获
取到方向盘的转角和扭矩，然后可以根据方向盘的转角和扭矩，控制转向驱动电机驱动转
向轮转向。

[0004] 由于转向轮具有转动范围，转到极限位置处，便不可继续转动，而方向盘却可以无限制转动，这样将会出现方向盘的转动范围和转向轮的转动范围不一致的问题，影响驾驶
员对车辆转向的操作控制。

发明内容

[0005] 本申请提供了一种线控转向系统和转向控制方法，能够克服现有技术中转向轮具有转动范围限制而方向盘却不具有转动范围限制的问题。所述技术方案如下：

[0006] 一方面，提供了一种线控转向系统，所述线控转向系统包括转向柱和限位装置，所述限位装置包括固定杆、滑块、活动限位块和滑行驱动电机；所述滑块位于所述固定杆上，
所述滑块能随着所述转向柱旋转在所述固定杆上滑行；所述活动限位块位于所述固定杆
上，且能通过所述滑行驱动电机的驱动在所述固定杆上滑行，用于限制所述滑块在所述固
定杆上滑行，以实现所述转向柱在目标转动范围内转动。滑行驱动电机驱动活动限位块与
滑块接触时，滑行驱动电机仍然持续驱动活动限位块，以维持活动限位块与滑块相接触，限
制滑块的继续滑行。

[0007] 在一种示例中，线控转向系统还可以包括方向盘，方向盘固定位于转向柱的端部，转向柱可以随着方向盘发生同步旋转。例如，方向盘旋转时，可以带动转向柱同步旋转，转
向柱旋转时，也可以带动方向盘同步旋转，进而，转向柱的转角可以用来表征方向盘的转
角，转向柱的力矩也可以用来表征方向盘的力矩。因此，文中所指的转向柱的转角和方向盘
的转角可以等同，转向柱的转动范围和方向盘的转动范围可以等同。

[0008] 为了获取方向盘的转角和力矩，可以在转向柱上安装转角传感器和力矩传感器。相应的，转向柱上安装有力矩传感器和转角传感器，力矩传感器可以采集转向柱的旋转时
的力矩，转角传感器可以采集转向柱旋转时的转角，转向柱的力矩和转角可以分别作为方
向盘的力矩和转角。

[0009] 在一种示例中，线控转向系统的转向驱动电机与车辆的转向轮相连，转向轮可以是车辆的左前轮和右前轮，这样，线控转向系统的转向控制器通过力矩传感器和转角传感
器获取到方向盘的力矩和转角之后，可以控制转向驱动装置驱动转向轮发生转向，实现车
辆的线控转向。

[0010] 由于转向轮的转动具有限制性，不可以无限旋转，所以为了适应转向轮的转动，方向盘的转动也需要具有限制性，相应的，该线控转向系统还包括限位装置，限位装置可以通
过滑块和活动限位块在固定杆上的滑行，以及滑块与转向柱之间的传动连接，对方向盘的
转动进行限制，使方向盘在目标转动范围内转动，目标转动范围是根据线控转向系统所在
车辆的行驶参数计算得到的。

[0011] 可见，该线控转向系统可以使用限位装置对方向盘的旋转进行限位，使得方向盘不再无限制转动，而是在和转向轮的转动范围相对应的目标转动范围内进行转动，使得方
向盘的转动范围和转向轮的转动范围达成一致，进而转向轮旋转到极限位置处时，方向盘
也旋转至极限位置，有利于驾驶员对车辆转向的操作控制，有利于驾驶安全。

[0012] 在一种可能的实现方式中，所述限位装置还包括齿轮，所述齿轮套在所述转向柱上且和所述转向柱同步转动，所述滑块上具有和所述齿轮相啮合的齿条，所述滑块与所述
齿轮相啮合，所述齿轮随着所述转向柱旋转时，所述齿轮推动所述滑块在所述固定杆上滑
行。

[0013] 在一种示例中，由于滑块套在固定杆上，而滑块的外壁又和齿轮相啮合，齿轮套在转向柱上且可以和转向柱同步运动，这样便可以实现转向柱旋转时，套在转向柱上的齿轮
也跟着转向柱一起旋转，由于齿轮和滑块相啮合，那么齿轮旋转时可以推动滑块在固定杆
上滑行。而滑块在固定杆上滑行时，也可以推动齿轮旋转，而齿轮和转向柱同步旋转，进而
实现滑块和转向柱的传动连接。

[0014] 可见，滑块和转向柱的传动连接包括滑块在固定杆上滑行移动时能够带动转向柱的旋转，转向柱的旋转也能够带动滑块在固定杆上的滑行移动。

[0015] 而又由于滑块和转向柱之间具有传动连接，那么可以通过限制滑块在固定杆上的滑行范围，来限制转向柱的旋转范围，而转向柱的旋转范围可以用来表征方向盘的转动范
围，进而可以通过限制滑块的滑行，来限制方向盘的转动范围。

[0016] 当活动限位块滑行至与滑块相接触时，可以锁止在固定杆上，对滑块的滑行进行限制，使得滑块无法朝向活动限位块的方向继续滑行。可见，活动限位块能够对滑块的滑行
范围进行限制，一旦限制了滑块的滑行范围，也就限制了转向柱的转动范围，而转向柱和方
向盘同步转动，故也限制了方向盘的转动范围。

[0017] 可见，限位装置的活动限位块可以限制滑块的滑行范围，进而可以限制方向盘的转动范围，使得方向盘在目标转动范围内转动。

[0018] 在一种可能的实现方式中，所述固定杆为丝杠，所述滑块和所述活动限位块均为滚珠螺母，所述滑块和所述活动限位块均套在所述固定杆上，所述滑块和所述活动限位块
能在所述固定杆上螺旋滑行。

[0019] 滑块和活动限位块均为滚珠螺母，固定杆为丝杠，这样滑块在丝杠上螺旋式滑行，活动限位块在丝杠上螺旋式滑行，而且，滑块的螺旋槽中具有滚珠，活动限位块的螺旋槽中
具有滚珠，可以降低滑块和固定杆之间的磨损，降低活动限位块和固定杆之间的磨损，延长
该限位装置的使用寿命。

[0020] 在一种示例中，在活动限位块对滑块进行限位时，滑行驱动电机驱动活动限位块与滑块接触时，滑行驱动电机仍然持续驱动活动限位块，以维持活动限位块与滑块相接触，
向滑块施加推力，限制滑块的继续滑行。

[0021] 在一种可能的实现方式中，所述活动限位块还用于在所述方向盘的转角和所述转向轮的转角不一致时，推动所述滑块在所述固定杆上滑行，以使所述滑块带动所述转向柱
转动，修正所述方向盘和所述转向轮之间的转角偏差。

[0022] 其中，由于转向柱的转角和方向盘的转角可以等同，那么，方向盘的转角和转向轮的转角一致也可以称为转向柱的转角和转向轮的转角一致，方向盘的转角和转向轮的转角
不一致也可以称为转向柱的转角和转向轮的转角不一致。

[0023] 其中，方向盘的转角和转向轮的转角一致也即是，方向盘的转角和转向轮的转角之间的对应关系，符合预先存储的方向盘的转角和转向轮的转角之间的目标对应关系，不
一致也即是，不符合目标对应关系。

[0024] 在一种示例中，线控转向系统的转向控制器通过转角传感器获取到方向盘的当前转角，通过安装在转向轮处的转角传感器获取到转向轮的当前转角，检测方向盘的当前转
角和方向盘的当前转角之间的对应关系和预先存储的目标对应关系是否一致。如果不一
致，转向控制器可以计算出方向盘的当前转角和转向轮的当前转角之间的转角偏差。然后，
根据转角偏差控制对应的活动限位块推动滑块在固定杆上朝用来消除转角偏差的方向滑
行，由于滑块和转向柱之间具有传动连接，可以使转向柱发生旋转，以消除方向盘和转向轮
之间的转角偏差。

[0025] 可见，上述通过调整方向盘的转角来与转向轮的转角相一致，可以减少调整转向轮带来的车胎磨损情况，对车胎形成保护，动态调整方向盘的转角和转向轮的转角，能够提
升方向盘和转向轮的对中精度。

[0026] 在一种可能的实现方式中，所述活动限位块还用于当检测到所述方向盘回正且所述线控转向系统的回正驱动电机失效时，推动所述滑块在所述固定杆上滑行，以使所述滑
块带动所述转向柱转动，使所述方向盘回正。

[0027] 其中，在使方向盘回正的过程中，可以通过控制活动限位块的滑行速度来控制方向盘的自动回正速度。

[0028] 在一种示例中，当线控转向器检测到方向盘回正且回正驱动电机失效时，无法驱动转向柱带动方向盘自动回正时，可以控制对应的活动限位块推动滑块朝促使方向盘自动
回正的方向滑行，使得方向盘在滑块的滑行中，自动回正。可见，即使驱动方向盘自动回正
的回正驱动电机失效，也可以实现方向盘的自动回正。

[0029] 在一种可能的实现方式中，所述目标转动范围具体是根据所述转向轮的转动范围和存储的转向传动比计算得到的，所述转向传动比为所述方向盘的转角和所述转向轮的转
角之比；所述转向轮的转动范围是根据所述车辆在所处工况下的行驶参数计算得到的且小
于或等于所述转向轮的极限转动范围的转动范围，所述行驶参数包括所述车辆的车速和所
述车辆在所处工况下的最大横摆角速度，所述转向轮的极限转动范围为所述车辆的属性
值。

[0030] 在一种示例中，可以根据车辆所处工况下的行驶参数，计算出转向轮在所处工况下的最大转角，且该最大转角小于或者等于转向轮的极限转角，根据转向轮的转动方向，得
到转向轮的转动范围。然后，根据转向轮的小于或者等于极限转角的最大转角，以及预先存
储的转向传动比，可以计算出方向盘的最大转角，之后，根据方向盘的转动方向，得到方向
盘的目标转动范围。

[0031] 其中，根据转向轮的极限转角和转动方向，得到的转向轮的转动范围为转向轮的极限转动范围，那么，根据转向轮的极限转角和转向传动比，得到的方向盘的转角称为方向
盘的极限转角，根据方向盘的极限转角和转动方向，得到的方向盘的目标转动范围为方向
盘的极限转动范围。

[0032] 在一种可能的实现方式中，所述线控转向系统还包括固定限位块，所述固定限位块固定位于所述固定杆的端部，用于限制所述活动限位块在所述固定杆上滑行，以限制所
述方向盘在极限转动范围内转动，所述方向盘的极限转动范围为所述方向盘的最大的目标
转动范围，是根据所述转向轮的极限转动范围计算得到的。

[0033] 活动限位块对方向盘进行限位中，由于活动限位块也可以在固定杆上发生滑行，而如果驾驶员操控方向盘的力度过大，也会促使滑块推动活动限位块在固定杆上滑行，这
样将会导致活动限位块无法对滑块的滑行形成限制。

[0034] 为了避免上述情况的发生，也为了使方向盘具有极限转动范围，相应的，线控转向系统还包括固定限位块，固定限位块固定位于固定杆的端部，用于限制活动限位块在固定
杆上滑行，以限制方向盘在极限转动范围内转动。

[0035] 当方向盘的目标转动范围为方向盘的极限转动范围时，如果方向盘顺时针旋转至最大转角，则左侧的活动限位块与左侧的固定限位块相接触，如果方向盘逆时针旋转至最
大转角，则右侧的活动限位块与右侧的固定限位块相接触，两个活动限位块之间的距离即
为滑块在固定杆上的极限滑行范围。

[0036] 另一方面，本申请还提供了一种转向控制方法，所述方法应用于上述所述的线控转向系统，所述方法包括：

[0037] 获取所述转向柱的目标转动范围；

[0038] 根据所述转向柱的转动范围和所述活动限位块的滑行范围之间的对应关系，获取所述转向柱的目标转动范围对应的所述活动限位块的目标滑行范围；

[0039] 控制所述活动限位块在所述目标滑行范围内滑行，以限制所述滑块在所述固定杆上滑行，实现所述转向柱在所述目标转动范围内转动。

[0040] 在一种示例中，转向控制器可以先获取所在车辆的行驶参数，根据行驶参数计算出转向轮在所处工况下的转动范围，然后，计算所述方向盘的目标转动范围。线控转向系统
中预先存储有方向盘的转动范围和活动限位块的滑行范围之间的对应关系，转向控制器计
算出方向盘的目标转动范围之后，可以查找出方向盘的目标转动范围对应的活动限位块的
目标滑行范围。

[0041] 转向控制器查找出活动限位块的目标滑行范围之后，可以控制活动限位块的滑行驱动电机驱动活动限位块移动至目标位置处，其中，活动限位块的默认位置和目标位置之
间为活动限位块的目标滑行范围，活动限位块的默认位置为与固定限位块相接触的位置。
两个活动限位块在目标滑行范围内滑行，也就限制了滑块在一定范围内滑行，进而限定了
方向盘在目标转动范围内转动。

[0042] 可见，该线控转向系统可以使用限位装置对方向盘的旋转进行限位，使得方向盘不再无限制转动，而是在和转向轮的转动范围相对应的目标转动范围内进行转动，进而转
向轮旋转到极限位置处时，方向盘也旋转至极限位置，使得方向盘和转向轮的转动达成一
致，有利于驾驶员对车辆转向的操作控制，有利于驾驶安全。

[0043] 在一种可能的实现方式中，所述获取所述转向柱的目标转动范围，包括：

[0044] 获取所述线控转向系统所在车辆的行驶参数和所述车辆的转向轮的极限转动范围；

[0045] 将根据所述行驶参数计算得到的且小于或等于所述转向轮的极限转动范围的转动范围，作为所述转向轮的转动范围；

[0046] 根据所述转向轮的转动范围和存储的转向传动比，计算所述转向柱的目标转动范围；

[0047] 其中，所述行驶参数包括所述车辆的车速和所述车辆在所处工况下的最大横摆角速度，所述转向轮的极限转动范围为所述车辆的属性值，所述转向传动比为所述方向盘的
转角和所述转向轮的转角之比。

[0048] 由于转向轮具有极限转动范围，相应的，可以将根据行驶参数计算得到的且小于或等于转向轮的极限转动范围的转动范围，作为转向轮的转动范围。然后，再根据转向轮的
转动范围和预先存储的转向传动比，计算方向盘的目标转动范围，其中转向传动比为所述
方向盘的转角和所述转向轮的转角之比，也即是方向盘的转角和转向轮的转角之间的对应
关系。

[0049] 在一种可能的实现方式中，所述方法还包括：

[0050] 获取所述方向盘的当前转角和所述转向轮的当前转角，以及存储的所述方向盘的转角和所述转向轮的转角之间的目标对应关系；

[0051] 当检测到所述方向盘的当前转角和所述转向轮的当前转角之间的对应关系，不满足所述目标对应关系时，确定所述方向盘的转角和所述转向轮的转角不一致；

[0052] 根据所述方向盘的当前转角和所述转向轮的当前转角之间的偏差转角，控制所述活动限位块推动所述滑块在所述固定杆上滑行；

[0053] 当检测到所述方向盘的当前转角和所述转向轮的当前转角之间的对应关系，满足所述目标对应关系时，确定所述方向盘的转角和所述转向轮的转角一致，并控制所述活动
限位块停止推动所述滑块在所述固定杆上滑行。

[0054] 可见，在方向盘和转向轮进行旋转的过程中，当出现方向盘的转向和转向轮的转向不对中时，也即是，不满足预先存储的对应关系时，活动限位块还可以推动滑块滑行，促
使方向盘进行旋转，以消除方向盘的转向和转向轮的转向之间的偏差，提高方向盘的转向
和转向轮的转向之间的对准精度。

[0055] 在一种可能的实现方式中，所述方法还包括：

[0056] 当检测到所述方向盘回正且所述线控转向系统的回正驱动电机失效时，控制所述活动限位块推动所述滑块在所述固定杆上滑行；

[0057] 当检测到所述方向盘回正时，控制所述活动限位块停止推动所述滑块在所述固定杆上滑行。

[0058] 可见，即使驱动方向盘自动回正的回正驱动电机出现故障而失效时，限位装置可以驱动方向盘自动回正，确保了方向盘的自动回正功能。

[0059] 另一方面，还提供了一种车辆，该车辆可以包括上述所述的线控转向系统。

[0060] 另一方面，还提供了一种控制器，该控制器可以用来执行上述所述的转向控制方法。

[0061] 在本申请实施例中，该线控转向系统可以使用限位装置对方向盘的旋转进行限位，使得方向盘不再无限制转动，而是在和转向轮的转动范围相对应的目标转动范围内进
行转动，使得方向盘的转动范围和转向轮的转动范围达成一致，进而，转向轮旋转到极限位
置处时，方向盘也旋转至极限位置，有利于驾驶员对车辆转向的操作控制，有利于驾驶安
全。

附图说明

[0062] 图1是本申请实施例提供的一种线控转向系统的结构示意图；

[0063] 图2是本申请实施例提供的一种线控转向系统的结构示意图；

[0064] 图3是本申请实施例提供的一种限位装置的齿轮和滑块的传动连接的结构示意图；

[0065] 图4是本申请实施例提供的一种线控转向系统的结构示意图；

[0066] 图5是本申请实施例提供的一种线控转向系统的结构示意图；

[0067] 图6是本申请实施例提供的一种左侧的活动限位块和固定限位块对齿轮的顺时针旋转进行限制的结构示意图；

[0068] 图7是本申请实施例提供的一种右侧的活动限位块和固定限位块对齿轮的逆时针旋转进行限制的结构示意图；

[0069] 图8是本申请实施例提供的一种固定限位块和活动限位块限制滑块滑行的结构示意图；

[0070] 图9是本申请实施例提供的一种活动限位块推动滑块向右滑行促使齿轮逆时针旋转的结构示意图；

[0071] 图10是本申请实施例提供的一种活动限位块推动滑块向左滑行促使齿轮顺时针转动的结构示意图；

[0072] 图11是本申请实施例提供的一种线控转向系统的结构示意图；

[0073] 图12是本申请实施例提供的一种转向控制的流程示意图；

[0074] 图13是本申请实施例提供的一种修正方向盘和转向轮之间的转角偏差的流程示意图；

[0075] 图14是本申请实施例提供的一种对方向盘的顺时针旋转和逆时针旋转进行限位的流程示意图；

[0076] 图15是本申请实施例提供的一种驱动电机失效的情况下方向盘回正和方向盘的限位的流程示意图。

[0077] 图例说明

[0078] 1、方向盘；2、转向柱；3、限位装置；4、回正驱动电机；21、力矩传感器；22、转角传感器；31、固定杆；32、滑块；33、活动限位块；34、齿轮；35、滑行驱动电机；36、固定限位块；37、
阻尼器；33A、第一活动限位块；33B、第二活动限位块；35A、第一滑行驱动电机；35B、第二滑
行驱动电机。

具体实施方式

[0079] 本申请实施例提供了一种线控转向系统，该线控转向系统可以应用到智能汽车、新能源汽车或自动驾驶汽车上，这些汽车可以统称为车辆。其中，线控转向系统是一种通过
电信号控制车辆转向的系统，取消了方向盘和转向轮之间的机械连接装置，使得方向盘和
转向轮之间的转动具有独立性。本实施例提供了一种线控转向系统可以控制方向盘的转动
范围，也可以控制方向盘的转向和转向轮的转向保持一致，也可以控制方向盘的自动回正
等。

[0080] 如图1所示，该线控转向系统包括方向盘1、转向柱2和限位装置3，限位装置3包括固定杆31、滑块32和活动限位块33；方向盘1位于转向柱2的端部，滑块32位于固定杆31上，
且滑块32能够在固定杆31上滑行，滑块32和转向柱2传动连接，这样转向柱2随方向盘1旋转
时，滑块32可以随着转向柱2的旋转在固定杆31上滑行；活动限位块33位于固定杆31上，且
活动限位块33能够在固定杆31上滑行，用于限制滑块32在固定杆31上滑行，以实现方向盘1
在目标转动范围内转动，其中目标转动范围是根据线控转向系统所在车辆的行驶参数计算
得到的。

[0081] 其中，限位装置3可以用于对方向盘1进行限位，可以使方向盘1由无限制转动变为具有转动范围，对方向盘1的转向进行限制，限位装置3还可以用来在方向盘1和转向轮之间
的具有转角偏差时，对方向盘1的转角进行修正，以使方向盘1的转向和转向轮的转向保持
一致和对中，限位装置3还可以用来促使方向盘1自动回正，具体实现结构和过程参见下文
介绍。

[0082] 在一种示例中，如图1所示，方向盘1固定位于转向柱2的端部，转向柱2可以随着方向盘1发生同步旋转。例如，方向盘1旋转时，可以带动转向柱2同步旋转，转向柱2旋转时，也
可以带动方向盘1同步旋转，进而，转向柱2的转角可以用来表征方向盘1的转角，转向柱2的
力矩也可以用来表征方向盘1的力矩。因此，文中所指的转向柱的转角和方向盘的转角可以
等同，转向柱的转动范围和方向盘的转动范围可以等同。

[0083] 相应的，为了获取方向盘1的转角和力矩，可以在转向柱2上安装转角传感器和力矩传感器。相应的，如图1所示，转向柱2上安装有力矩传感器21和转角传感器22，力矩传感
器21可以采集转向柱2的旋转时的力矩，转角传感器22可以采集转向柱2旋转时的转角，转
向柱2的力矩和转角可以分别作为方向盘1的力矩和转角。力矩传感器21和转角传感器22均
可以将采集的数据发送给线控转向系统的转向控制器，以便于转向控制器获取驾驶员对方
向盘1的操作，根据驾驶员的操作控制车辆转向和直行。

[0084] 其中，线控转向系统的转向控制器可以是该线控转向系统中的控制器，用来控制车辆的转向，也可以是线控转向系统所在车辆的整车控制器，本实施例对此不做限定。

[0085] 在一种示例中，线控转向系统的转向驱动电机与车辆的转向轮相连，转向轮可以是车辆的左前轮和右前轮，这样，线控转向系统的转向控制器通过力矩传感器21和转角传
感器22获取到方向盘1的力矩和转角之后，可以控制转向驱动装置驱动转向轮发生转向，实
现车辆的线控转向。

[0086] 由于转向轮的转动具有限制性，不可以无限旋转，所以为了适应转向轮的转动，方向盘1的转动也需要具有限制性，相应的，如图1所示，该线控转向系统还包括限位装置3，限
位装置3可以通过滑块32和活动限位块33在固定杆31上的滑行，以及滑块32与转向柱2之间
的传动连接，对方向盘1的转动进行限制，使方向盘1在目标转动范围内转动，目标转动范围
是根据线控转向系统所在车辆的行驶参数计算得到的。

[0087] 首先介绍一下限位装置具体的实现结构，然后再介绍方向盘1的目标转动范围的计算过程。

[0088] 为便于介绍本实施例，将会引入如“左”、“右”、“顺时针”和“逆时针”等指示的方位或者位置关系，均为基于附图所示的方位或者位置关系，仅是为了便于描述本方案，并不构
成具体限定。此外，文中涉及到的“第一”和“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或
者暗示相对重要性。

[0089] 如图1所示，滑块32位于固定杆31上，且可以在固定杆31上左右滑行，滑块32和固定杆31的安装方式可以是，滑块32可以具有管状结构，套在固定杆31上，进而可以沿着固定
杆31左右滑行。为了减少滑块32和固定杆31之间的摩擦力，滑块32可以是滚珠螺母，固定杆
31可以为丝杆，其上具有螺纹，使得滑块32可以在固定杆31上螺旋式左右滑行。而且，滑块
32的螺旋槽中具有滚珠，可以降低滑块32和固定杆31之间的磨损，延长该限位装置3的使用
寿命。

[0090] 为了让滑块32在固定杆31上滑行时，可以促使转向柱2旋转，转向柱2旋转时，可以促使滑块32在固定杆31上滑行，相应的，滑块32和转向柱2之间可以具有传动连接。传动连
接也即是，滑块32作为主动件滑行时可以带动转向柱2的转动，转向柱2作为主动件转动时
可以带动滑块32滑行，两者的运动具有关联性和传动性。

[0091] 其中，滑块32和转向柱2之间可以通过螺纹连接实现传动连接，相应的，如图2所示，该限位装置3还可以包括齿轮34，齿轮34套在转向柱2上且和转向柱2同步转动，如图3所
示，滑块32上具有和齿轮34相啮合的齿条，滑块32通过与齿轮34相啮合实现与转向柱2的传
动连接。例如，齿轮34随着转向柱2旋转时，齿轮34可以推动滑块32在固定杆31上滑行，又例
如，滑块32在固定杆31上滑行时，滑块32可以推动齿轮34旋转，而齿轮34套在转向柱2上可
以和转向柱2同步旋转。

[0092] 由于滑块32套在固定杆31上，而滑块32的外壁又和齿轮34相啮合，齿轮34套在转向柱2上且可以和转向柱2同步运动，这样便可以实现转向柱2旋转时，齿轮34可以推动滑块
32在固定杆31上滑行，而滑块32在固定杆31上滑行时，也可以推动齿轮34旋转，齿轮34旋转
也即是转向柱2旋转，进而实现滑块32和转向柱2的传动连接。

[0093] 可见，滑块32和转向柱2的传动连接包括滑块32在固定杆31上滑行移动时能够带动转向柱2的旋转，转向柱2的旋转也能够带动滑块32在固定杆31上的滑行移动。

[0094] 而又由于滑块32和转向柱31之间具有传动连接，那么可以通过限制滑块32在固定杆31上的滑行范围，来限制转向柱2的旋转范围，而转向柱2的旋转范围可以用来表征方向
盘1的转动范围，进而可以通过限制滑块32的滑行，来限制方向盘1的转动范围。

[0095] 相应的，如图1所示，限位装置3包括活动限位块33，活动限位块33位于固定杆31上，并且可以在固定杆31上滑行，当活动限位块31滑行至与滑块32相接触时，可以锁止在固
定杆31上，对滑块32的滑行进行限制，使得滑块32无法朝向活动限位块33的方向继续滑行。
可见，活动限位块33能够对滑块32的滑行范围进行限制，一旦限制了滑块32的滑行范围，也
就限制了转向柱2的转动范围，而转向柱2和方向盘1同步转动，故也限制了方向盘1的转动
范围。

[0096] 其中，活动限位块33在固定杆31上的安装方式可以是，活动限位块33具有管状结构，套在固定杆31上，并且可以在固定杆31上左右滑行。为了减少活动限位块33和固定杆31
之间的摩擦力，活动限位块33也可以是滚珠螺母，固定杆31可以为丝杆，其上具有螺纹，使
得活动限位块33可以在固定杆31上螺旋式左右滑行。而且，活动限位块33的螺旋槽中具有
滚珠，可以降低活动限位块33和固定杆31之间的磨损，延长该限位装置3的使用寿命。

[0097] 由于方向盘1可以进行顺时针旋转和逆时针旋转两个方向的旋转，那么，限位装置3需要对方向盘1的顺时针旋转进行限位，也需要对方向盘1的逆时针旋转进行限位，相应
的，活动限位块33的数量至少为两个，至少两个活动限位块33进行两两分组，每组活动限位
块33中一个用来限制方向盘1的顺时针旋转，另一个用来限制方向盘1的逆时针旋转，具体
哪个用来限制方向盘1的顺时针旋转，哪个用来限制方向盘1的逆时针旋转，与滑块32的滑
行方向和方向盘1的转动方向之间的对应关系相关，本申请对此不做限定，技术人员可以根
据实际需求灵活限定。

[0098] 例如，如图1所示，活动限位块33的数量为两个，这两个活动限位块33位于滑块32的两侧，也即是，滑块32位于两个活动限位块33之间，位于活动限位块32左侧的活动限位块
33用来限制滑块32向左滑行，位于活动限位块32右侧的活动限位块33用来限制滑块32向右
滑行，这样两个活动限位块33将滑块32限制在一定的滑行范围内进行滑行。

[0099] 又例如，如图4所示，活动限位块33的数量为四个，两两一组，限位装置3包括两组活动限位块，可以将一组活动限位块33称为第一活动限位块33A，将另一组活动限位块33称
为第二活动限位块33B。如图4所示，两个第一活动限位块33A可以位于滑块32的两侧，两个
第二活动限位块33B可以位于两个第一活动限位块33A的两侧。也即是，如图4所示，滑块32
位于两个第一活动限位块33A之间，而一个第一活动限位块33A位于滑块32和一个第二活动
限位块33B之间，另一个第一活动限位块33A位于滑块32和另一个第二活动限位块33B之间。
其中，第一活动限位块33A对滑块32进行一级限位，第二活动限位块33B可以对滑块32进行
二级限位，可以增加对滑块32的限位效果。

[0100] 其中，本实施例对，限位装置3所包括的活动限位块33的数量不做限定，技术人员可以根据实际需求灵活选择，为便于介绍可以以图1所示的两个活动限位块33进行示例。

[0101] 在一种示例中，驱动滑块32在固定杆31上滑行的动力可以来自方向盘1，也可以来自活动限位块33的推动。驱动活动限位块33在固定杆31上滑行的动力可以来自滑行驱动电
机35，相应的，如图1所示，线控转向系统还可以包括滑行驱动电机35，活动限位块33通过滑
行驱动电机35的驱动，在固定杆31上滑行。

[0102] 其中，线控转向系统可以包括一个滑行驱动电机35，这一个滑行驱动电机35用来驱动上述的多个活动限位块33在固定杆31上滑行。或者，滑行驱动电机35的数量可以和活
动限位块33的数量相同，每个活动限位块33使用一个滑行驱动电机35来驱动。例如，如图1
和图4所示，第一活动限位块33A由第一滑行驱动电机35A驱动，第二活动限位块33B由第二
滑行驱动电机35B驱动。本实施例对该线控转向系统所包括的滑行驱动电机35的数量不做
限定，技术人员可以根据实际情况，灵活选择。

[0103] 在一种示例中，在活动限位块33对滑块32进行限位时，滑行驱动电机35驱动活动限位块33与滑块32接触时，滑行驱动电机35仍然持续驱动活动限位块33，以维持活动限位
块33与滑块32相接触，向滑块32施加推力，限制滑块32的继续滑行。

[0104] 对方向盘1进行限位是为了让方向盘1和转向轮类似，也具有转动范围，并且方向盘1的转动范围和转向轮的转动范围一致，所以，需要根据转向轮的转动范围，来计算方向
盘1的转动范围，计算出方向盘1的转动范围之后，可以通过控制活动限位块33的滑行范围，
来限制滑块32的滑行范围，以实现方向盘1在计算出的转动范围内进行转动。

[0105] 为了能够实时动态调整转向轮的转动范围，以确保车辆的稳定驾驶，转向轮在不同工况下都具有一个最佳的转动范围，可以称为转向轮在所处工况下的目标转动范围。转
向轮在所处工况下的目标转动范围可以通过车辆的行驶参数来计算。行驶参数可以包括车
辆的车速和车辆在所处工况下的最大横摆角速度，转向轮在所处工况下的目标转动范围可
以通过如下公式计算得到。

[0106] 公式一

[0107] 式中， 表示转向轮在所处工况下的最大转角，单位rad； 表示车辆的重量，单位为kg，为车辆的属性值； 表示车辆的前轴和后轴之间的轴距，单位为m，为车辆的属性
值； 表示前轴和车辆的质心之间的距离，单位为m，为车辆的属性值；b表示后轴和车辆的
质心之间的距离，单位为m，为车辆的属性值； 表示前轴侧偏刚度，单位N/rad，为车辆的
属性值； 表示后轴侧偏刚度，单位N/rad，为车辆的属性值； 表示车辆的车速，单位m/s，
为车辆的状态值； 表示车辆在所处工况所能承受的最大横摆角速度，单位rad/s，为车辆
的状态值。

[0108] 由于转向轮的转动具有对称性，也即是，可以进行顺时针旋转，也可以进行逆时针旋转，顺时针旋转至最大转角，逆时针旋转至最大转角，故线控转向系统确定出转向轮在所
处工况下的最大转角 之后，从负 至正 之间的角度范围便构成转向轮在所处工况下
的目标转动范围。

[0109] 转向轮在所处工况下的目标转动范围是车辆进行安全稳定驾驶中的最佳转动范围，转向轮还具有极限转动范围，转向轮的极限转动范围是转向轮所能转向的最大范围，是
车辆的属性值，故转向轮在所处工况下的目标转动范围小于或者等于转向轮的极限转动范
围。所以，转向轮在所处工况下目标转动范围是根据所处工况下的行驶参数计算出的且小
于或者等于转向轮的极限转动范围的转动范围。

[0110] 其中，转向轮的极限转动范围是由转向轮的极限转角得到的，所以，转向轮在所处工况下的最大转角是根据所处工况下的行驶参数计算得到的且小于或者等于转向轮的极
限转角的转角。

[0111] 转向轮在所处工况下的最大转角确定之后，方向盘1在所处工况下的最大转角可以通过如下公式来确定。

[0112] 公式二

[0113] 式中， 表示方向盘在所处工况下的最大转角，单位为rad；i表示转向传动比，无量纲单位；表示修正量，也即是误差补偿值，单位为rad。

[0114] 同样，方向盘的旋转也具有对称性，线控转向系统确定出方向盘在所处工况下的最大转角 之后，从负 至正 之间的角度范围便构成方向盘所处工况下的目标转动范
围。

[0115] 其中，根据转向轮的极限转角和转动方向，得到的转向轮的转动范围是转向轮的极限转动范围，那么，根据转向轮的极限转角和转向传动比，得到的方向盘的转角称为方向
盘的极限转角，根据方向盘的极限转角和转动方向，得到的方向盘的目标转动范围为方向
盘的极限转动范围。

[0116] 这样，当转向轮在负 至正 的转动范围内转动时，限位装置3可以控制方向盘1在负 至正 的转动范围内转动。可见，该线控转向系统可以使用限位装置对方向盘的旋
转进行限位，使得方向盘不再无限制转动，而是在和转向轮的转动范围相对应的目标转动
范围内进行转动，使得方向盘的转动范围和转向轮的转动范围达成一致，进而转向轮旋转
到极限位置处时，方向盘也旋转至极限位置，有利于驾驶员对车辆转向的操作控制，有利于
驾驶安全。

[0117] 而且，该线控转向系统中的限位装置3不仅可以限制方向盘在极限转动范围内旋转，还可以根据所处工况的行驶参数动态调整方向盘1的转动范围。例如，车辆在工况1下具
有一个转动范围，在工况2下具有另一个转动范围，能够根据车辆所处的工况调整转向轮的
转动范围，而方向盘1的转动范围是根据转向轮的转动范围计算的，故方向盘1的转动范围
也可以根据实际工况动态调整，以提升安全驾驶。

[0118] 由上述可知，转向轮具有极限转动范围，相应的，当转向轮的目标转动范围为极限转动范围时，方向盘1的目标转动范围也达到极限转动范围。活动限位块33对方向盘进行限
位中，由于活动限位块33也可以在固定杆31上发生滑行，而如果驾驶员操控方向盘的力度
过大，也会促使滑块32推动活动限位块33在固定杆31上滑行，这样将会导致活动限位块33
无法对滑块32的滑行形成限制。

[0119] 为了避免上述情况的发生，也为了使方向盘1具有极限转动范围，相应的，如图5所述，线控转向系统还包括固定限位块36，固定限位块36固定位于固定杆31的端部，用于限制
活动限位块33在固定杆31上滑行，以限制方向盘1在极限转动范围内转动。

[0120] 当方向盘1的目标转动范围为方向盘1的极限转动范围时，如图6所示，如果方向盘1顺时针旋转至最大转角，则左侧的活动限位块33与左侧的固定限位块36相接触，如图7所
示，如果方向盘1逆时针旋转至最大转角，则右侧的活动限位块33与右侧的固定限位块36相
接触，如图6和如图7所示，两个活动限位块33之间的距离即为滑块32在固定杆31上的极限
滑行范围。

[0121] 例如，驾驶员顺时针操控方向盘的力度过大时，方向盘1顺时针旋转，如图6所示，转向柱2上的齿轮34也跟着顺时针旋转，使得和齿轮34相啮合的滑块32向左滑行，并推动左
侧的活动限位块33向左滑行，但是当左侧的活动限位块33与左侧的固定限位块36接触时，
由于固定限位块36固定在固定杆31上，使得滑块32无法继续向左滑行，进而使得方向盘1不
能再继续进行顺时针旋转，使得方向盘1在顺时针旋转方向上达到其极限转角，此时转向轮
也在顺时针转动上也达到其极限转角。

[0122] 又例如，驾驶员逆时针操控方向盘的力度过大时，方向盘1逆时针旋转，如图7所示，转向柱2上的齿轮34也跟着逆时针旋转，使得和齿轮34相啮合的滑块32向右滑行，并推
动右侧的活动限位块33向右滑行，但是当右侧的活动限位块33与右侧的固定限位块36接触
时，由于固定限位块36固定在固定杆31上，使得滑块32无法继续向右滑行，进而使得方向盘
1不能再继续进行逆时针旋转，使得方向盘1在逆时针旋转方向上达到其极限转角，此时转
向轮也在逆时针转动上也达到其极限转角。

[0123] 可见，使用固定限位块36可以对方向盘1的极限转动范围进行限位，使得转向轮达到其极限转角时，方向盘1也达到其极限转角处，方向盘1的转动和转向轮的转动达成一致，
避免出现转向轮达到极限转角而方向盘还可以继续转动的情况。

[0124] 在一种应用中，线控转向器计算出方向盘在所处工况下的目标转动范围之后，可以根据预先存储的方向盘的转动范围和活动限位块33的滑行范围之间的对应关系，获取方
向盘的目标转动范围对应的活动限位块33的目标滑行范围，线控转向器获取到活动限位块
的目标滑行范围之后，可以控制活动限位块由默认位置滑行至目标滑行范围的另一边界位
置处。

[0125] 如图8所示，左侧的活动限位块33的默认位置为与固定限位块相接触的位置，记为S10，右侧的活动限位块33的默认位置为与固定限位块36相接触的位置，记为S20。线控转向
器可以控制左侧的活动限位块33由默认位置S10，滑行至第一目标位置S11处，第一目标位置
S11即为左侧的活动限位块的目标滑行范围的边界位置。线控转向器还可以控制右侧的活动
限位块33由默认位置S20，滑行至第二目标位置S12处，第二目标位置S12即为右侧的活动限位
块的目标滑行范围的边界位置。其中，S10至S11之间即为左侧的活动限位块33的目标滑行范
围，S20至S12之间即为右侧的活动限位块33的目标滑行范围。其中，S11和S12会根据车辆所处
工况进行动态更改，也即是方向盘1的目标转动范围一旦发生变化，S11和S12也会随着变化。

[0126] 这样，滑块32便被限制在S11和S12之间滑行，方向盘1便被限制在目标转动范围内转动，也即是，方向盘可以逆时针旋转至目标转动范围的左边边界位置处，可以顺时针旋转
至目标转动范围的右边边界处。

[0127] 而当驾驶员对方向盘的操控力度过大时，会出现方向盘顺时针旋转，超过当前工况下的目标转动范围时，则如图6所示，左侧的固定限位块36对方向盘的继续旋转进行限
制。而出现方向盘逆时针旋转，超过当前工况下的目标转动范围时，则如图6所示，右侧的固
定限位块36对方向盘的继续旋转进行限制。

[0128] 其中，线控转向系统的限位装置3不仅可以对方向盘1的转向进行限位，还可以对方向盘1的转向进行调整，以修正转向轮的转向和方向盘1的转向不一致。

[0129] 对于线控转向系统，通常情况下，线控转向系统的转向控制器通过转角传感器22获取到方向盘1的转角之后，可以根据预先存储的方向盘的转角和转向轮的转角之间的目
标对应关系，获取转向轮的转角，之后，控制线控转向系统可以控制转向驱动装置驱动转向
轮，按照上述获取的转角进行转向，使得转向轮的转向和方向盘的转向保持一致。

[0130] 但是也会出现转向轮的转向和方向盘的转向不一致的情况。例如，转向轮的转向没跟上方向盘的转向，或者，转向轮的转向超过了方向盘的转向。那么需要对转向轮的转向
或者方向盘的转向进行修正。而如果对转向轮的转向进行修正，会出现车胎磨损的情况，对
车胎损坏比较严重，那么可以对方向盘的转向进行修正。相应的，活动限位块33还用于在方
向盘1的转角和转向轮的转角不一致时，推动滑块32在固定杆31上滑行，以使滑块32带动转
向柱2转动，修正方向盘1和转向轮之间的转角偏差。

[0131] 其中，方向盘1的转角和转向轮的转角一致也即是，方向盘1的转角和转向轮的转角之间的对应关系，符合预先存储的方向盘的转角和转向轮的转角之间的目标对应关系，
不一致也即是，不符合目标对应关系。

[0132] 在一种示例中，线控转向系统的转向控制器通过转角传感器22获取到方向盘的当前转角，通过安装在转向轮处的转角传感器获取到转向轮的当前转角，检测方向盘的当前
转角和方向盘的当前转角之间的对应关系和预先存储的目标对应关系是否一致。如果方向
盘的当前转角和转向轮的当前转角之间的对应关系，与预先存储的方向盘的转角和转向轮
的转角之间的目标对应关系不一致，则方向盘的转角和转向轮的转角不一致。转向控制器
可以计算出方向盘的当前转角和转向轮的当前转角之间的转角偏差。然后，根据转角偏差
控制对应的活动限位块33推动滑块32在固定杆31上朝用来消除转角偏差的方向滑行，由于
滑块32和转向柱2之间具有传动连接，可以使转向柱2发生旋转，以消除方向盘和转向轮之
间的转角偏差。

[0133] 例如，方向盘1相对于转向轮发生了顺时针偏转，需要让方向盘进行逆时针旋转来消除转角偏差，如图9并参考图3所示，可以控制位于滑块32左侧的活动限位块33向右滑动
至于滑块32相接触，并推动滑块32向右滑行，如图9所示，滑块32向右滑行中会促使齿轮34
发生逆时针旋转，进而使方向盘发生逆时针旋转，来消除方向盘1和转向轮之间的转角偏
差，图9中的直线箭头表示滑块32的滑行方向，图9中的旋转箭头表示齿轮34的旋转方向。

[0134] 又例如，方向盘1相对于转向轮发生了逆时针偏转，需要让方向盘进行顺时针旋转来修正，如图10并参考图3所示，可以控制位于滑块32右侧的活动限位块33向左滑动至于滑
块32相接触，并推动滑块32向左滑行，如图10所示，滑块32向左滑行中会促使齿轮34发生顺
时针旋转，进而使方向盘发生顺时针旋转，来消除方向盘1和转向轮之间的转动偏差，其中
图10中的直线箭头表示滑块32的滑行方向，图10中旋转箭头表示齿轮34的旋转方向。

[0135] 其中，上述所述的方向盘的转角和转向轮的转角一致，也即是，方向盘的转角和转向轮的转角之间的对应关系，与预先存储的方向盘的转角和转向轮的转角之间的目标对应
关系一致，目标对应关系也可以称为车辆的转向传动比。

[0136] 可见，上述通过调整方向盘1的转角来与转向轮的转角相一致，可以减少调整转向轮带来的车胎磨损情况，对车胎形成保护，动态调整方向盘的转角和转向轮的转角，能够提
升方向盘和转向轮的对中精度。

[0137] 其中，线控转向系统的限位装置3不仅可以对方向盘1的转向进行限位，对方向盘1的转向进行调整以修正转向轮的转向和方向盘1的转向不一致，还可以驱动方向盘1进行自
动回正。

[0138] 相应的，线控转向系统的转向控制器可以控制活动限位块33推动滑块32在固定杆31上滑行，以使滑块32带动转向柱2转动，使方向盘1回正，其中，在使方向盘1回正的过程
中，可以通过控制活动限位块33的滑行速度来控制方向盘1的自动回正速度。

[0139] 例如，驾驶员操控方向盘1顺时针旋转至某一位置，然后松手，方向盘1需要进行逆时针旋转来回正。为了使方向盘1逆时针旋转以回正，如图9所示，位于滑块32左侧的活动限
位块33向右滑行至与滑块32相接触，然后推动滑块32按照设定速度向右滑行，滑块32按照
设定速度向右滑行中，可以促使齿轮34逆时针旋转，齿轮34逆时针旋转过程中，转向柱2和
方向盘1均进行逆时针旋转，进而使方向盘1发生逆时针旋转。当转向控制器检测到方向盘1
处于回正位置时，控制活动限位块33停止推动滑块32向右滑行，使齿轮34停止旋转运动，方
向盘1也停留在回正位置处。

[0140] 又例如，驾驶员操控方向盘1逆时针旋转至某一位置，然后松手，方向盘1需要进行顺时针旋转来回正。为了使方向盘1顺时针旋转以回正，如图10所示，位于滑块32右侧的活
动限位块33向左滑行至与滑块32相接触，然后推动滑块32按照设定速度向左滑行，滑块32
按照设定速度向左滑行中，可以促使齿轮34顺时针旋转，齿轮34顺时针旋转过程中，转向柱
2和方向盘1均进行顺时针旋转，进而使方向盘1发生顺时针旋转。当转向控制器检测到方向
盘1处于回正位置时，控制活动限位块33停止推动滑块32向左滑行，使齿轮34停止旋转运
动，方向盘1也停留在回正位置处。

[0141] 此外，如图1和图2所示，线控转向系统还可以包括回正驱动电机4，回正驱动电机4用于驱动转向柱2带动方向盘1自动回正。

[0142] 在一种示例中，当线控转向器检测到方向盘回正且回正驱动电机4失效时，无法驱动转向柱2带动方向盘1自动回正时，可以按照上述方法控制对应的活动限位块33推动滑块
32朝促使方向盘1自动回正的方向滑行，使得方向盘1在滑块32的滑行中，自动回正。

[0143] 在一种示例中，为了给驾驶员操控方向盘1提供手感，相应的如图11所示，该限位装置3还可以包括阻尼器37，如图11所示，该阻尼器37可以安装在齿轮34上，阻尼器37和固
定杆31的位置相对。驾驶员操控方向盘时，阻尼器37为齿轮34的旋转提供阻力，给驾驶员的
操控带来手感。

[0144] 在一种示例中，该线控转向系统所在车辆还包括稳定控制系统，在线控转向系统工作中，车辆发生车速过高、紧急制动或者横摆角速度较大等时，稳定控制系统都可以启
动，以稳定车辆，放置车辆发生翻转等事故。

[0145] 基于上述所述，该线控转向系统可以使用限位装置3对方向盘1的旋转进行限位，使得方向盘1不再无限制转动，而是在和转向轮的转动范围相对应的目标转动范围内进行
转动，进而转向轮旋转到极限位置处时，方向盘1也旋转至极限位置。

[0146] 在活动限位块33无法限制方向盘1在极限转动范围内进行旋转时，固定限位块36可以进一步限制方向盘1在极限转动范围内进行旋转，进而使得转向轮在其极限转动范围
内进行旋转时，方向盘1也在其极限转动范围内进行旋转，使得方向盘1的转动范围和转向
轮的转动范围保持一致，有利于车辆的安全驾驶。

[0147] 在方向盘1和转向轮进行旋转的过程中，当出现方向盘1的转向和转向轮的转向不对中时，也即是，不满足预先存储的对应关系时，活动限位块33还可以推动滑块32滑行，促
使方向盘1进行旋转，以消除方向盘1和转向轮之间的转角偏差，提高方向盘1的转向和转向
轮的转向之间的对准精度。

[0148] 在线控转向系统的回正驱动电机4发生失效时，或者，在线控转向系统不具有回正驱动电机时，活动限位块33还可以推动滑块32滑行，促使方向盘1旋转，以使方向盘1进行自
动回正。

[0149] 其中，在对方向盘1的转动进行限位中，如图6所示，如果是对方向盘的顺时针旋转进行限位，则使用左侧的活动限位块33和左侧的固定限位块36对滑块32的向左滑行进行限
制，如图7所示，而如果是对方向盘的逆时针旋转进行限位，则使用右侧的活动限位块33和
右侧的固定限位块36对滑块32的向右滑行进行限制。

[0150] 在方向盘1的转向和转向轮的转向进行偏差修正中，如图9所示，如果要促使方向盘1发生逆时针旋转，则左侧的活动限位块33推动滑块32向右滑行，以使方向盘1进行逆时
针旋转，来消除方向盘1和转向轮之间的偏差。而如图10所示，如果要促使方向盘1发生顺时
针旋转，则右侧的活动限位块33推动滑块32向左滑行，以使方向盘1进行顺时针旋转，来消
除方向盘1和转向轮之间的偏差。

[0151] 在活动限位块33推动滑块32使方向盘1进行自动回正的过程中，如果是让方向盘1逆时针旋转运动至回正位置处，则参考图9所示，左侧的活动限位块33推动滑块32按照设定
速度向右滑行，使得方向盘1发生逆时针旋转，当逆时针旋转至回正位置处时，左侧的活动
限位块33停止推动滑块32向右滑行。而如果是让方向盘1顺时针旋转运动至回正位置处，则
参考图10所示，右侧的活动限位块33推动滑块32按照设定速度向左滑行，使得方向盘1发生
顺时针旋转，当顺时针旋转至回正位置处时，右侧的活动限位块33停止推动滑块32向左滑
行。

[0152] 在本申请实施例中，该线控转向系统可以使用限位装置对方向盘的旋转进行限位，使得方向盘不再无限制转动，而是在和转向轮的转动范围相对应的目标转动范围内进
行转动，进而转向轮旋转到极限位置处时，方向盘也旋转至极限位置，使得方向盘和转向轮
的转动达成一致，有利于驾驶员对车辆转向的操作控制，有利于驾驶安全。

[0153] 本申请实施例还提供了一种车辆，该车辆可以是智能汽车、新能源汽车或自动驾驶汽车等，该车辆可以包括上述所述的线控转向系统，如上述所述该线控转向系统可以使
用限位装置对方向盘的旋转进行限位，使得方向盘不再无限制转动，而是在和转向轮的转
动范围相对应的目标转动范围内进行转动，使得方向盘的转动范围和转向轮的转动范围达
成一致，进而转向轮旋转到极限位置处时，方向盘也旋转至极限位置，有利于驾驶员对车辆
转向的操作控制，有利于驾驶安全。

[0154] 本申请实施例，还提供了一种转向控制方法，该方法可以由上述所述的线控转向系统来执行，具体可以由线控转向系统中的转向控制器来执行，可以按照如图12所示的流
程执行。

[0155] 在步骤111中，获取线控转向系统所在车辆的转向轮的转动范围，根据转向轮的转动范围，计算方向盘1的目标转动范围。

[0156] 在一种示例中，转向控制器可以先获取所在车辆的行驶参数，例如，车辆的车速和车辆在所处工况下的最大横摆角速度，然后将行驶参数带入到上述公式一，计算转向轮在
所处工况下的最大转角 。然后根据转向轮在所处工况下的最大转角 ，得到转向轮在所处
工况下的转动范围。之后，根据存储的转向传动比和转向轮在所处工况下的最大转角 ，计
算方向盘1在所处工况下的最大转角，也即是，根据上述所述公式二，计算方向盘在所处工
况下的最大转角 ，然后可以根据方向盘在所处工况下的最大转角 ，计算方向盘在所处工
况下的目标转动范围。

[0157] 由于转向轮具有极限转动范围，相应的，可以将根据行驶参数计算得到的且小于或等于转向轮的极限转动范围的转动范围，作为转向轮的转动范围。例如，可以将根据行驶
参数计算得到的且小于或等于转向轮的极限转角的最大转角，作为转向轮在所处工况下的
最大转角，然后根据转向轮在所处工况下的最大转角，计算出转向轮在所处工况下的转动
范围。

[0158] 在步骤112中，根据方向盘1的转动范围和活动限位块33的滑行范围之间的对应关系，获取方向盘1的目标转动范围对应的活动限位块33的目标滑行范围。

[0159] 在一种示例中，线控转向系统中预先存储有方向盘1的转动范围和活动限位块33的滑行范围之间的对应关系，转向控制器计算出方向盘1的目标转动范围之后，可以查找出
方向盘1的目标转动范围对应的活动限位块33的目标滑行范围。

[0160] 在步骤113中，控制活动限位块33在目标滑行范围内滑行，以限制滑块32在固定杆31上滑行，实现方向盘1在目标转动范围内转动。

[0161] 在一种示例中，转向控制器查找出活动限位块33的目标滑行范围之后，可以控制活动限位块33的滑行驱动电机35驱动活动限位块33移动至目标位置处，其中，活动限位块
33的默认位置和目标位置之间为活动限位块33的目标滑行范围，活动限位块33的默认位置
为与固定限位块36相接触的位置。两个活动限位块33在目标滑行范围内滑行，也就限制了
滑块32在一定范围内滑行，进而限定了方向盘1在目标转动范围内转动。

[0162] 例如，如图8所示，转向控制器控制左侧的活动限位块33由默认位置S10向右移动至第一目标位置S11处，控制右侧的活动限位块33由默认位置S20向左移动至第二目标位置S12
处，其中，左侧的活动限位块的默认位置S10和第一目标位置S11之间的范围为左侧的活动限
位块33的目标滑行范围，右侧的活动限位块的默认位置S20和第二目标位置S12之间的范围
为右侧的活动限位块33的目标滑行范围，第一目标位置S11和第二目标位置S12之间的滑行
范围为滑块32的滑行范围。这样，滑块32在左侧的活动限位块33所停留的第一目标位置S11
和右侧的活动限位块33所停留的第二目标位置S12之间滑行中，方向盘1在目标转动范围内
旋转。其中，左侧的活动限位块位于第一目标位置S11处用来对方向盘的顺时针转动进行限
位，右侧的活动限位块位于第二目标位置S12处用来对方向盘的逆时针旋转进行限位。

[0163] 可见，该线控转向系统可以使用限位装置对方向盘的旋转进行限位，使得方向盘不再无限制转动，而是在和转向轮的转动范围相对应的目标转动范围内进行转动，进而转
向轮旋转到极限位置处时，方向盘也旋转至极限位置，使得方向盘和转向轮的转动达成一
致，有利于驾驶员对车辆转向的操作控制，有利于驾驶安全。

[0164] 该方法还可以用来调整方向盘的转角，以使方向盘的转角和转向轮的转角始终保持一致，相应的可以是，首先，转向控制器可以获取方向盘1的当前转角和转向轮的当前转
角，以及存储的方向盘1的转角和转向轮的转角之间的目标对应关系；然后，当转向控制器
检测到方向盘1的当前转角和转向轮的当前转角之间的对应关系，不满足目标对应关系时，
确定方向盘1的转向和转向轮的转向不一致；之后，转向控制器根据方向盘1的当前转角和
转向轮的当前转角之间的偏差转角，控制活动限位块33推动滑块32在固定杆31上滑行；最
后，当转向控制器检测到方向盘1的当前转角和转向轮的当前转角之间的对应关系，满足目
标对应关系时，控制活动限位块33停止推动滑块32在固定杆31上滑行。

[0165] 可见，在方向盘1和转向轮进行旋转的过程中，当出现方向盘1的转向和转向轮的转向不对中时，也即是，不满足预先存储的对应关系时，活动限位块33还可以推动滑块32滑
行，促使方向盘1进行旋转，以消除方向盘1的转向和转向轮的转向之间的偏差，提高方向盘
1的转向和转向轮的转向之间的对准精度。

[0166] 该方法还可以用来控制方向盘的自动回正，相应的可以是，转向控制器可以控制活动限位块33推动滑块32在固定杆31上滑行；当转向控制器检测到方向盘1回正时，控制活
动限位块33停止推动滑块32在固定杆31上滑行。

[0167] 例如，正常情况下，线控专线系统的回正驱动电机4驱动转向柱2旋转，使方向盘发生自动回正，但是在回正驱动电机4失效的情况下，转向控制器可以控制活动限位块33推动
滑块32在固定杆31上按照设定速度滑行，当检测到方向盘1回正时，控制活动限位块33停止
推动滑块32在固定杆31上滑行。

[0168] 可见，即使驱动方向盘1自动回正的回正驱动电机4出现故障而失效时，限位装置3可以驱动方向盘1自动回正，确保了方向盘1的自动回正功能。

[0169] 由上述可见，该限位装置不仅可以对方向盘的转动进行限位，还可以调整方向盘的转角，以使方向盘的转向和转向轮的转向始终保持一致，提高两者的对中精度，还可以驱
动方向盘进行自动回正。

[0170] 基于上述所述，该线控转向系统在控制车辆进行转向中，可以至少包括以下几种场景，一种场景是使用限位装置对方向盘的转角和转向轮的转角进行对中的过程，一种场
景是该限位装置对方向盘的转动进行限位的场景，另一种场景是驱动电机失效的场景，例
如，滑行驱动电机失效或者回正驱动电机失效的过程，下面将详解介绍上述几种场景。

[0171] 在对方向盘的转角和转向轮的转角进行对中的过程中，车辆上电之后，线控转向系统可以周期性进行对中过程，可以按照如图13所示的流程执行。

[0172] 在步骤121中，通过方向盘的转角传感器和转向轮的转角传感器分别获取方向盘的当前转角和转向轮的当前转角，再根据预先存储的方向盘的转角和转向轮的转角之间的
对应关系，判断方向盘的转角和转向轮的转角是否一致。如果一致，则转至步骤126，然后结
束对中。如果不一致，转至步骤122，判断方向盘相对于转向轮是否是逆时针偏转，如果是，
则转至步骤124，如果方向盘相对于转向轮不是逆时针偏转，则转至步骤123，然后再转至步
骤125。步骤124和步骤125之后，转至步骤126，之后结束对中过程。

[0173] 其中，在步骤124中，启动位于滑块右侧的滑行驱动电机，驱动右侧的活动限位块推动滑块向左滑行，促使转向柱带动方向盘顺时针旋转，以修正方向盘和转向轮之间的偏
差。在步骤125中，启动位于滑块左侧的滑行驱动电机，驱动左侧的活动限位块推动滑块向
右滑行，促使转向柱带动方向盘逆时针旋转，以修正方向盘和转向轮之间的偏差。

[0174] 在对方向盘的转动进行限位的场景中，车辆上电之后，线控转向系统可以根据当前所处工况，计算方向盘在所处工况下的目标转动范围，确定目标转动范围之后，可以按照
如图14所示的流程，控制方向盘在目标转动范围内进行转动。

[0175] 在步骤131中，判断方向盘是否在进行顺时针转向，如果是，则转至步骤132，如果否，则转至步骤135，或者，转至步骤139。在步骤132中，启动位于滑块左侧的滑行驱动电机，
驱动左侧的活动限位块向右移动至第一目标位置处，对方向盘的顺时针旋转进行限位。之
后，转至步骤133，驾驶员操控方向盘的力度较大，使得方向盘超出目标转动范围，则转至步
骤134，使用左侧的固定限位块对方向盘的顺时针旋转进行限位，并启动车辆的稳定控制系
统，确保车辆的稳定驾驶。

[0176] 同样，在确定方向盘在进行逆时针旋转之后，可以转至步骤136，启动位于滑块右侧的滑行驱动电机，驱动右侧的活动限位块向左移动至第二目标位置处，对方向盘的逆时
针旋转进行限位。之后，转至步骤137，驾驶员操控方向盘的力度较大，使得方向盘超出目标
转动范围，则转至步骤138，使用右侧的固定限位块对方向盘的逆时针旋转进行限位，并启
动车辆的稳定控制系统，确保车辆的稳定驾驶。

[0177] 在对方向盘的转动进行限位的场景中，如果检测到方向盘在进行自动回正，则可以由步骤139转至步骤140，控制回正驱动电机驱动转向柱带动方向盘自动回正。

[0178] 在驱动电机失效的场景中，车辆上电之后，线控转向系统可以实时检测滑行驱动电机和回正驱动电机是否发生失效，如图15所示，在步骤141中判断滑行驱动电机是否失
效，如果是，则转至步骤142，使用位于滑块两侧的固定限位块对滑块的滑行进行限位，进而
对方向盘的转动进行限制。在步骤143中，判断回正驱动电机是否失效，如果失效，则转至步
骤144，根据方向盘发生回正所需要进行的旋转方向，确定相对应的活动限位块推动滑块在
固定杆上滑行，促使转向柱带动方向盘进行自动回正。

[0179] 在本申请实施例中，该线控转向系统可以使用限位装置对方向盘的旋转进行限位，使得方向盘不再无限制转动，而是在和转向轮的转动范围相对应的目标转动范围内进
行转动，使得方向盘的转动范围和转向轮的转动范围达成一致，进而转向轮旋转到极限位
置处时，方向盘也旋转至极限位置，有利于驾驶员对车辆转向的操作控制，有利于驾驶安
全。

[0180] 本申请实施例还提供了一种控制器，该控制器可以是车辆的控制器，例如，可以是车辆的转向控制器，可以用来执行上述所述的转向控制方法，该方法可以使限位装置对方
向盘的旋转进行限位，使得方向盘不再无限制转动，而是在和转向轮的转动范围相对应的
目标转动范围内进行转动，使得方向盘的转动范围和转向轮的转动范围达成一致，进而转
向轮旋转到极限位置处时，方向盘也旋转至极限位置，有利于驾驶员对车辆转向的操作控
制，有利于驾驶安全。

[0181] 以上所述仅为本申请一个实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。