一种多模式双余度主动转向系统总成及控制方法

摘要

本发明公开了一种多模式双余度主动转向系统总成及控制方法，多模式双余度主动转向系统总成包括转向管柱式电动转向装置、主动前轮转向装置、中间轴、小齿轮式电动转向装置和控制模块ECU，所述转向管柱式电动转向装置与主动前轮转向装置连接，所述主动前轮转向装置与中间轴连接，所述中间轴与所述小齿轮式电动转向装置连接，所述转向管柱式电动转向装置上设置有第一转矩转角传感器，所述小齿轮式电动转向装置上设置有第二转矩转角传感器。本发明通过冗余电动转向满足高级自动驾驶对转向安全与容错需求，通过主动前轮转向实现游戏模式下转向盘路感模拟时车轮静默的功能，也实现自动驾驶情况下车轮转动时转向盘静默及车辆的主动车道保持与稳定性控制。

权利要求

1.一种多模式双余度主动转向系统总成，其特征在于，包括转向管柱式电动转向装置、主动前轮转向装置、中间轴、小齿轮式电动转向装置和控制模块ECU，所述转向管柱式电动转向装置与主动前轮转向装置连接，所述主动前轮转向装置与中间轴连接，所述中间轴与所述小齿轮式电动转向装置连接，所述转向管柱式电动转向装置上设置有第一转矩转角传感器，所述小齿轮式电动转向装置上设置有第二转矩转角传感器，所述控制模块ECU分别与所述转向管柱式电动转向装置、所述主动前轮转向装置、所述小齿轮式电动转向装置、所述第一转矩转角传感器和所述第二转矩转角传感器电连接；

所述转向管柱式电动转向装置包括转向管柱输入轴、第一电机、第一蜗杆和第一蜗轮，所述第一电机通过所述第一蜗杆与所述第一蜗轮传动连接，所述第一蜗轮与所述转向管柱输入轴连接，所述第一电机与所述控制模块ECU电连接，所述第一转矩转角传感器连接在所述转向管柱输入轴上；

所述主动前轮转向装置包括行星架、上排太阳轮、上排行星轮、下排太阳轮、下排行星轮、转向管柱输出轴、第二电机、第二蜗杆和第二蜗轮，所述上排太阳轮与所述上排行星轮传动连接，所述下排太阳轮与所述下排行星轮传动连接，所述上排行星轮和所述下排行星轮分别与行星轮轴固定连接，所述行星轮轴两端靠所述行星架支撑，所述上排太阳轮连接所述转向管柱式电动转向装置的输出轴，所述下排太阳轮连接所述转向管柱输出轴，所述转向管柱输出轴与所述小齿轮式电动转向装置通过中间轴传动连接，所述第二电机通过所述第二蜗杆与所述第二蜗轮连接，所述第二蜗轮与所述行星架固定连接，所述第二电机与所述控制模块ECU电连接。

2.根据权利要求1所述的一种多模式双余度主动转向系统总成，其特征在于，所述小齿轮式电动转向装置包括小齿轮输入轴、第三电机、第三蜗杆、第三蜗轮和齿轮齿条转向器，所述第三电机通过所述第三蜗杆与所述第三蜗轮连接，所述第三蜗轮与所述小齿轮输入轴连接，所述小齿轮输入轴与所述中间轴连接，所述小齿轮输入轴上设置有小齿轮，所述小齿轮与所述齿轮齿条转向器传动连接，所述第三电机与所述控制模块ECU电连接。

3.根据权利要求2所述的一种多模式双余度主动转向系统总成，其特征在于，所述第二转矩转角传感器连接在所述小齿轮输入轴上。

4.根据权利要求2所述的一种多模式双余度主动转向系统总成，其特征在于，所述齿轮齿条转向器包括齿条、转向拉杆、转向节和转向轮，所述齿条与所述小齿轮传动连接，所述齿条与所述转向拉杆连接，所述转向拉杆与所述转向节连接，所述转向节与所述转向轮连接。

5.根据权利要求1至4任意一项所述的一种多模式双余度主动转向系统总成，其特征在于，所述中间轴采用的是万向节传动轴。

6.根据权利要求1至4任意一项所述的一种多模式双余度主动转向系统总成，其特征在于，所述控制模块ECU还采集车速信号、发动机点火信号、车辆横摆角速度信号和预瞄路面信息。

7.一种多模式双余度主动转向控制方法，其特征在于，采用权利要求1至6中任意一项所述的多模式双余度主动转向系统总成，包括以下驾驶模式：非自动驾驶模式，第一转矩转角传感器接收转向盘的转矩转角信号，控制模块ECU依据车速信号与车辆横摆角速度信号，驱动第一电机进行助力控制，驱动第二电机进行主动控制，保证车辆主动转向功能并优化手感，第二转矩转角传感器接收小齿轮输入轴的转矩转角信号，控制模块ECU依据车速信号与车辆横摆角速度信号，驱动第三电机进行助力控制；

自动驾驶模式，当转向盘保持静默状态时，第二转矩转角传感器接收小齿轮输入轴上转矩转角信号，控制模块ECU依据车速信号、车辆横摆角速度信号和预瞄路面信息，驱动第三电机进行转角伺服控制，第二电机根据小齿轮输入轴转角信号叠加转角以维持转向盘静默，第一电机不工作，即转向器的转角全由主动前轮转向装置叠加转角而产生，如下式（1），，（1）式中， 表示转向叠加角度， 表示转向管柱输出轴转向角度，即第二转矩转角传感器检测的转角，

当第一转矩转角传感器接收到合适的转向盘转矩转角信号，即判定转向盘非静默下，控制模块ECU对第一电机与第三电机中的至少一个电机进行转角伺服控制，第二电机不工作；

故障驾驶模式，在非自动驾驶模式或自动驾驶模式下，当控制模块ECU检测到第一电机工作异常时，系统处于第一电机故障驾驶模式，发出警报，第二转矩转角传感器接收小齿轮输入轴上转矩转角信号，控制模块ECU依据车速信号、车辆横摆角速度信号与预瞄路面信息，驱动第三电机进行助力转向或转角伺服控制，第一电机与第二电机不工作；当控制模块ECU检测到第三电机工作异常时，系统处于第三电机故障驾驶模式，发出警报，第一转矩转角传感器接收转向盘转矩转角信号，控制模块ECU依据车速信号、车辆横摆角速度信号与预瞄路面信息，驱动第一电机进行助力转向或转角伺服控制，第二电机与第三电机不工作；

游戏驾驶模式，当控制模块ECU检测到车速信号为0且系统无故障时，进入游戏驾驶模式，第一转矩转角传感器接收转向盘的转矩转角信号，驱动第一电机进行助力控制，模拟游戏中车辆所需的转向手感，驱动第二电机根据转向盘转角进行反方向叠加转向，使转向管柱输出轴的转角为0，如下式（2），，（2）

式中， 表示第一转矩转角传感器检测的转角， 表示转向叠加角度。

说明书

一种多模式双余度主动转向系统总成及控制方法

技术领域

[0001] 本发明涉及汽车转向系统技术领域，具体涉及一种多模式双余度主动转向系统总成及控制方法。

背景技术

[0002] 自动驾驶与智能座舱是车辆未来发展的趋势，自动驾驶的安全性与容错性，驾驶舒适性是目前的热点问题，为了使智能汽车实现辅助驾驶和无人驾驶的功能，转向系统也需要做出相应的改进。传统电动助力式的主动转向系统冗余度不够、无法实现转向盘与转向轮之间的角度解耦的问题，难以满足自动驾驶车辆对于稳定性与安全性以及智能座舱多功能转向的要求。专利CN106184350A公布了一种多模式的四轮转向系统及转向模式控制方法，融合了电动助力转向、主动前轮转向、线控转向三种转向系统，主动前轮转向布置在电动助力转向之前，前轮转向电机即主动前轮转向的电机，助力电机为电动助力转向的电机，助力电机与减速机构间还设计了离合器，并不能起到路感模拟、冗余等作用。专利CN110126911A公开了一种满足标准ASIL_D的无人驾驶冗余转向装置，仅在线控转向路感和执行之间加装了电磁离合器来实现单系统有故障时通过结合离合器来实现有转向执行能力的功能。

[0003] 上述技术方案已不能满足高等级自动驾驶和智能座舱所需要的转向需求，考虑到未来部分自动驾驶智能汽车需要保证有较高的安全性的自动转向功能，同时需要保证手动驾驶的功能，以及对智能座舱功能的拓展。目前实现转向系统转角解耦功能常采用线控转向技术，其缺点在于没有硬连接导致反馈较为虚假，驾驶员没有良好的路感反馈，同时，线控转向技术需要较高功率的转向执行电机和复杂的算法实现，也限制了线控转向在智能汽车上的运用。

发明内容

[0004] 为解决上述问题，本发明提供的技术方案为：

[0005] 一种多模式双余度主动转向系统总成，包括转向管柱式电动转向装置、主动前轮转向装置、中间轴、小齿轮式电动转向装置和控制模块ECU，所述转向管柱式电动转向装置与主动前轮转向装置连接，所述主动前轮转向装置与中间轴连接，所述中间轴与所述小齿轮式电动转向装置连接，所述转向管柱式电动转向装置上设置有第一转矩转角传感器，所述小齿轮式电动转向装置上设置有第二转矩转角传感器，所述控制模块ECU分别与所述转向管柱式电动转向装置、所述主动前轮转向装置、所述小齿轮式电动转向装置、所述第一转矩转角传感器和所述第二转矩转角传感器电连接。

[0006] 本发明进一步设置为所述转向管柱式电动转向装置包括转向管柱输入轴、第一电机、第一蜗杆和第一蜗轮，所述第一电机通过所述第一蜗杆与所述第一蜗轮传动连接，所述第一蜗轮与所述转向管柱输入轴连接，所述第一电机与所述控制模块ECU电连接。

[0007] 本发明进一步设置为所述第一转矩转角传感器连接在所述转向管柱输入轴上。

[0008] 本发明进一步设置为所述主动前轮转向装置包括行星架、上排太阳轮、上排行星轮、下排太阳轮、下排行星轮、转向管柱输出轴、第二电机、第二蜗杆和第二蜗轮，所述上排太阳轮与所述上排行星轮传动连接，所述下排太阳轮与所述下排行星轮传动连接，所述上排行星轮和所述下排行星轮分别与行星轮轴固定连接，所述行星轮轴两端靠所述行星架支撑，所述上排太阳轮连接所述转向管柱式电动转向装置的输出轴，所述下排太阳轮连接所述转向管柱输出轴，所述转向管柱输出轴与所述小齿轮式电动转向装置通过中间轴传动连接，所述第二电机通过所述第二蜗杆与所述第二蜗轮连接，所述第二蜗轮与所述行星架固定连接，所述第二电机与所述控制模块ECU电连接。

[0009] 本发明进一步设置为所述小齿轮式电动转向装置包括小齿轮输入轴、第三电机、第三蜗杆、第三蜗轮和齿轮齿条转向器，所述第三电机通过所述第三蜗杆与所述第三蜗轮连接，所述第三蜗轮与所述小齿轮输入轴连接，所述小齿轮输入轴与所述中间轴连接，所述小齿轮输入轴上设置有小齿轮，所述小齿轮与所述齿轮齿条转向器传动连接，所述第三电机与所述控制模块ECU电连接。

[0010] 本发明进一步设置为所述第二转矩转角传感器连接在所述小齿轮输入轴上。

[0011] 本发明进一步设置为所述齿轮齿条转向器包括齿条、转向拉杆、转向节和转向轮，所述齿条与所述小齿轮传动连接，所述齿条与所述转向拉杆连接，所述转向拉杆与所述转向节连接，所述转向节与所述转向轮连接。

[0012] 本发明进一步设置为所述中间轴采用的是万向节传动轴。

[0013] 本发明进一步设置为所述控制模块ECU还采集车速信号、发动机点火信号、车辆横摆角速度信号和预瞄路面信息。

[0014] 一种多模式双余度主动转向控制方法，采用上述的多模式双余度主动转向系统总成，包括以下驾驶模式：

[0015] 非自动驾驶模式，第一转矩转角传感器接收转向盘的转矩转角信号，控制模块ECU依据车速信号与车辆横摆角速度信号，驱动第一电机进行助力控制，驱动第二电机进行主动控制，保证车辆主动转向功能并优化手感，第二转矩转角传感器接收小齿轮输入轴的转矩转角信号，控制模块ECU依据车速信号与车辆横摆角速度信号，驱动第三电机进行助力控制；

[0016] 自动驾驶模式，当转向盘保持静默状态时，第二转矩转角传感器接收小齿轮输入轴上转矩转角信号，控制模块ECU依据车速信号、车辆横摆角速度信号和预瞄路面信息，驱动第三电机进行转角伺服控制，第二电机根据小齿轮输入轴转角信号叠加转角以维持转向盘静默，第一电机不工作，即转向器的转角全由主动前轮转向装置叠加转角而产生，如下式(1)，

[0017]

[0018] 式中，θM表示转向叠加角度， 表示转向管柱输出轴转向角度，即第二转矩转角传感器检测的转角，

[0019] 当第一转矩转角传感器接收到合适的转向盘转矩转角信号，即判定转向盘非静默下，控制模块ECU对第一电机与第三电机中的至少一个电机进行转角伺服控制，第二电机不工作；

[0020] 故障驾驶模式，在非自动驾驶模式或自动驾驶模式下，当控制模块ECU检测到第一电机工作异常时，系统处于第一电机故障驾驶模式，发出警报，第二转矩转角传感器接收小齿轮输入轴上转矩转角信号，控制模块ECU依据车速信号、车辆横摆角速度信号与预瞄路面信息，驱动第三电机进行助力转向或转角伺服控制，第一电机与第二电机不工作；当控制模块ECU检测到第三电机工作异常时，系统处于第三电机故障驾驶模式，发出警报，第一转矩转角传感器接收转向盘转矩转角信号，控制模块ECU依据车速信号、车辆横摆角速度信号与预瞄路面信息，驱动第一电机进行助力转向或转角伺服控制，第二电机与第三电机不工作；

[0021] 游戏驾驶模式，当控制模块ECU检测到车速信号为0且系统无故障时，进入游戏驾驶模式，第一转矩转角传感器接收转向盘的转矩转角信号，驱动第一电机进行助力控制，模拟游戏中车辆所需的转向手感，驱动第二电机根据转向盘转角进行反方向叠加转向，使转向管柱输出轴的转角为0，如下式(2)，

[0022] θM＝‑θS，   (2)

[0023] 式中，θS表示第一转矩转角传感器检测的转角，θM表示转向叠加角度。

[0024] 采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：

[0025] 1.本技术方案是通过冗余电动转向装置满足车辆对高级自动驾驶安全性与容错性的需求，通过主动前轮转向装置实现车辆的车道保持功能与车辆的稳定性控制，通过转向管柱式电动转向装置提供助力手感与主动前轮转向装置叠加转向实现了游戏驾驶模式，对智能座舱功能进行了拓展；

[0026] 2.通过转矩转角传感器、车速、预瞄路面信息等感知模块采集的信息，经控制模块ECU计算后获得转矩转角信息控制电动转向装置与主动前轮转向装置电机进行助力与辅助，能很好地完成随速助力、主动回正、故障重构等功能；

[0027] 3.本技术方案转向系统转角解耦优点在于完全的硬连接不会导致信号反馈虚假，驾驶员具有良好的路感反馈，采用多电机实现电动转向，占用空间较小，系统结构精简，完全满足自动驾驶车辆对于稳定性与安全性的要求。

附图说明

[0028] 图1为本发明实施例1多模式双余度主动转向系统总成结构示意图。

[0029] 图2为本发明实施例2多模式双余度主动转向系统总成结构示意图。

[0030] 图3为本发明实施例3多模式双余度主动转向系统总成结构示意图。

[0031] 图4为本发明实施例1多模式双余度主动转向控制方法流程示意图。

[0032] 附图标记：1‑转向盘，2‑转向管柱输入轴，3‑上排太阳轮，4‑上排行星轮，5‑行星轮轴，6‑第二蜗轮，7‑下排行星轮，8‑转向管柱输出轴，9‑中间轴，10‑小齿轮输入轴，11‑转向轮，12‑转向节，13‑转向拉杆，14‑齿条，15‑小齿轮，16‑第三蜗轮，17‑第三电机，18‑第三蜗杆，19‑第二转矩转角传感器，20‑下排太阳轮，21‑行星架，22‑第二蜗杆，23‑第二电机，24‑控制模块ECU，25‑第一电机，26‑第一蜗杆，27‑第一蜗轮，28‑第一转矩转角传感器。

具体实施方式

[0033] 为进一步了解本发明的内容，结合附图及实施例对本发明作详细描述。

[0034] 在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，一体地连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

[0035] 实施例1

[0036] 结合附图1，本发明技术方案是一种多模式双余度主动转向系统总成，包括转向管柱式电动转向装置、主动前轮转向装置、中间轴9、小齿轮式电动转向装置和控制模块ECU24，所述转向管柱式电动转向装置与主动前轮转向装置连接，所述主动前轮转向装置与中间轴9连接，所述中间轴9与所述小齿轮式电动转向装置连接，所述转向管柱式电动转向装置上设置有第一转矩转角传感器28，所述小齿轮式电动转向装置上设置有第二转矩转角传感器19，所述控制模块ECU24分别与所述转向管柱式电动转向装置、所述主动前轮转向装置、所述小齿轮式电动转向装置、所述第一转矩转角传感器28和所述第二转矩转角传感器19电连接。

[0037] 在本实施例中，所述转向管柱式电动转向装置包括转向管柱输入轴2、第一电机25、第一蜗杆26和第一蜗轮27，所述第一电机25通过所述第一蜗杆26与所述第一蜗轮27传动连接，所述第一蜗轮27与所述转向管柱输入轴2连接，所述第一电机25与所述控制模块ECU24电连接，所述第一转矩转角传感器28连接在所述转向管柱输入轴2上，所述转向管柱输入轴2连接转向盘1；所述主动前轮转向装置包括行星架21、上排太阳轮3、上排行星轮4、下排太阳轮20、下排行星轮7、转向管柱输出轴8、第二电机23、第二蜗杆22和第二蜗轮6，所述上排太阳轮3与所述上排行星轮4传动连接，所述下排太阳轮20与所述下排行星轮7传动连接，所述上排行星轮4和所述下排行星轮7分别与行星轮轴5固定连接，所述行星轮轴5两端靠所述行星架21支撑，所述上排太阳轮3连接所述转向管柱输入轴2，所述下排太阳轮20连接所述转向管柱输出轴8，所述转向管柱输出轴8与所述小齿轮式电动转向装置通过中间轴9传动连接，所述第二电机23通过所述第二蜗杆22与所述第二蜗轮6连接，所述第二蜗轮6与所述行星架21固定连接，所述第二电机23与所述控制模块ECU24电连接；所述小齿轮式电动转向装置包括小齿轮输入轴10、第三电机17、第三蜗杆18、第三蜗轮16和齿轮齿条转向器，所述第三电机17通过所述第三蜗杆18与所述第三蜗轮16连接，所述第三蜗轮16与所述小齿轮输入轴10连接，所述小齿轮输入轴10与所述中间轴9连接，所述小齿轮输入轴10上设置有小齿轮15，所述小齿轮15与所述齿轮齿条转向器传动连接，所述第三电机17与所述控制模块ECU24电连接，所述第二转矩转角传感器19连接在所述小齿轮输入轴10上。

[0038] 在本实施例中，所述齿轮齿条转向器包括齿条14、转向拉杆13、转向节12和转向轮11，所述齿条14与所述小齿轮15传动连接，所述齿条14与所述转向拉杆13连接，所述转向拉杆13与所述转向节12连接，所述转向节12与所述转向轮11连接。

[0039] 在本实施例中，所述中间轴9采用的是万向节传动轴。

[0040] 在本实施例中，所述控制模块ECU24还采集车速信号、发动机点火信号、车辆横摆角速度信号和预瞄路面信息。

[0041] 在本实施例中，所述控制模块ECU24通过CAN总线连接来采集车辆的车速信号、发动机点火信号、车辆横摆角速度信号和预瞄路面信息。

[0042] 在本实施例中，所述第一电机25用M1表示，所述第二电机23用M2表示，所述第三电机17用M3表示。

[0043] 在本实施例中，所述第一转矩转角传感器28检测所述转向管柱输入轴2的转矩转角信号；所述第二转矩转角传感器19检测所述小齿轮输入轴10的转矩转角信号；所述控制模块ECU24的输出端分别连接所述第一电机25的输入端、所述第二电机23的输入端及所述第三电机17的输入端的同时，所述第一电机25、所述第二电机23和所述第三电机17也向所述控制模块ECU24反馈各自电机的工作状态信号，从而使所述控制模块ECU24对各个电机是否处于正常工作进行判断。

[0044] 结合附图1和附图4，本发明技术方案是一种多模式双余度主动转向控制方法，采用所述的多模式双余度主动转向系统总成，包括以下驾驶模式：

[0045] 非自动驾驶模式，第一转矩转角传感器接收转向盘的转矩转角信号，控制模块ECU依据车速信号与车辆横摆角速度信号，驱动第一电机进行助力控制，驱动第二电机进行主动控制，保证车辆主动转向功能并优化手感，第二转矩转角传感器接收小齿轮输入轴的转矩转角信号，控制模块ECU依据车速信号与车辆横摆角速度信号，驱动第三电机进行助力控制；

[0046] 自动驾驶模式，当转向盘保持静默状态时，第二转矩转角传感器接收小齿轮输入轴上转矩转角信号，控制模块ECU依据车速信号、车辆横摆角速度信号和预瞄路面信息，驱动第三电机进行转角伺服控制，第二电机根据小齿轮输入轴转角信号叠加转角以维持转向盘静默，第一电机不工作，即转向器的转角全由主动转向装置叠加转角而产生，如下式(1)，[0047]

[0048] 式中，θM表示转向叠加角度， 表示转向管柱输出轴转向角度，即第二转矩转角传感器检测的转角，当第一转矩转角传感器接收到合适的转向盘转矩转角信号，即判定转向盘非静默下，控制模块ECU对第一电机与第三电机中的至少一个电机进行转角伺服控制，第二电机不工作；

[0049] 故障驾驶模式，在非自动驾驶模式或自动驾驶模式下，当控制模块ECU检测到第一电机工作异常时，系统处于第一电机故障驾驶模式，发出警报，第二转矩转角传感器接收小齿轮输入轴上转矩转角信号，控制模块ECU依据车速信号、车辆横摆角速度信号与预瞄路面信息，驱动第三电机进行助力转向或转角伺服控制，第一电机与第二电机不工作；当控制模块ECU检测到第三电机工作异常时，系统处于第三电机故障驾驶模式，发出警报，第一转矩转角传感器接收转向盘转矩转角信号，控制模块ECU依据车速信号、车辆横摆角速度信号与预瞄路面信息，驱动第一电机进行助力转向或转角伺服控制，第二电机与第三电机不工作；

[0050] 游戏驾驶模式，当控制模块ECU检测到车速信号为0且系统无故障时，进入游戏驾驶模式，第一转矩转角传感器接收转向盘的转矩转角信号，驱动第一电机进行助力控制，模拟游戏中车辆所需的转向手感，驱动第二电机根据转向盘转角进行反方向叠加转向，使转向管柱输出轴的转角为0，如下式(2)，

[0051] θM＝‑θS，   (2)

[0052] 式中，θS表示第一转矩转角传感器检测的转角，θM表示转向叠加角度。

[0053] 在本实施例中，非自动驾驶模式需要驾驶员有意识操控转向盘对车辆进行控制，此模式下转向管柱式电动转向装置进行助力控制，承担很小一部分转向助力用于优化手感；主动前轮转向装置进行主动前轮转向的转角叠加主动控制，用于独立于驾驶员的前轮转向角度修正；小齿轮式电动转向装置也进行助力控制，承担大部分转向助力，从而使电动转向系统也能提供较大的转向助力。

[0054] 在本实施例中，自动驾驶模式分为两种，一种是转向盘非静默模式下，此模式下转向管柱式电动转向装置与小齿轮式电动转向装置之中的至少一个工作在转角伺服模式下，主动前轮转向装置不工作；另一种是转向盘静默模式下，转向管柱式电动转向装置不工作，小齿轮式电动转向装置进行转角伺服控制，主动前轮转向装置反方向叠加转角以维持转向盘静默。

[0055] 在本实施例中，游戏驾驶模式是车辆静止时，驾驶员可以开启赛车类游戏模式，以车辆转向盘与游戏中的车辆交互，控制游戏界面中车辆的横向运动，此模式下转向管柱式电动转向装置进行路感模拟，小齿轮式电动转向装置不工作，主动前轮转向装置反方向叠加转角以维持转向器静止，防止车胎磨胎。

[0056] 在本实施例中，故障驾驶模式是在非自动驾驶模式或自动驾驶模式下的进行的，当向管柱式电动转向装置和小齿轮式电动转向装置双电动转向装置中任意一装置故障时，另一电动转向装置还可以实现100％的转向助力输出，保持故障可操作的转向功能，提高了转向系统功能安全等级，适宜L3级以上自动驾驶转向功能需求。

[0057] 进一步地对主动前轮转向装置采用叠加转向原理，可以表示为式(3)：

[0058]

[0059] 式中，θS表示第一转矩转角传感器检测的转角，θM表示转向叠加角度， 表示转向管柱输出轴转向角度，即第二转矩转角传感器检测的转角；

[0060] 在不考虑机械摩擦损失下，主动前轮转向装置力矩传递公式表示为式(4)：

[0061]

[0062] 式中，TS`表示主动前轮转向装置输入转矩， 表示转向管柱输出轴转矩，αup表示上排行星轮与中心轮齿数比，αdp表示下排行星轮与中心轮齿数比；

[0063] 由此转向管柱输出转矩可以表示为式(5)：

[0064]

[0065] 式中，TS表示第一转矩转角传感器检测转矩；

[0066] 根据以上原理，能够对转向系统的转角进行解耦，实现本发明转向系统的非自动驾驶模式、自动驾驶模式、游戏驾驶模式和故障驾驶模式。

[0067] 第二电机反转时转向叠加角度为负值，能够给与极低速状况下驾驶员更大的转向角度调整，在游戏驾驶模式下，θM＝‑θS，使 实现转向系统由上自下的转角解耦，使转向轮不随转向盘转动而转动，防止车轮磨损。

[0068] 同理，在自动驾驶模式下， 使θS＝0，以此实现转向系统由下自上的转角解耦，使转向盘不随转向轮转动而转动，维持转向盘静默，保证乘坐舒适性。

[0069] 在游戏驾驶模式下，通过转向管柱式电动转向装置进行路感模拟，反馈到反向盘的路感模拟力矩为式(6)：

[0070] Td＝JsθS+BsθS+Ts，   (6)

[0071] 式中，Td表示转向盘力矩，Js表示等效转动惯量，Bs表示等效粘性阻尼系数。

[0072] 实施例2

[0073] 结合附图2，与实施例1不同的是采用双小齿轮式电动转向装置作为第二电动转向，小齿轮式电动转向装置不直接与小齿轮输入轴连接，所述双小齿轮式电动转向装置包括第三电机、第三蜗杆和第三蜗轮，所述第三电机通过所述第三蜗杆与所述第三蜗轮连接，所述第三蜗轮上连接有另一组小齿轮输入轴和小齿轮，所述第三蜗轮通过该组小齿轮输入轴和小齿轮与所述齿条完成联动配合，所述第三电机与所述控制模块ECU电连接。

[0074] 实施例3

[0075] 结合附图3，与实施例1不同的是采用齿条助式电动转向装置作为第二电动转向，电动转向装置不直接与小齿轮输入轴连接，所述齿条助式电动转向装置包括第三电机、主动同步带轮、被动同步带轮、同步带和滚珠丝杠螺母，所述第三电机通过主动同步带轮、同步带、被动同步带轮经滚珠丝杠传动与所述齿条传动连接，所述第三电机输出轴固连有主动同步带轮，经同步带驱动被动同步带轮，所述被动同步带轮连接在滚珠丝杠螺母上，被动同步带轮、滚珠丝杠螺母、齿条同轴设置，第三电机经同步带‑滚珠丝杠传动副将电机力传递到转向齿条上与所述齿条完成联动配合，所述第三电机与所述控制模块ECU电连接。

[0076] 以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。