CN101596915A - 一种基于线控的汽车转向*** - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于线控的汽车转向***，包括：信号采集部分、控制单元部分以及机械执行部分，其特征在于：信号采集部分采集方向盘的转向信号、扭矩信号、车轮的角度信号、整车的车速信号、加速度信号以及侧向角速度信号，传送到控制单元部分，由控制单元进行分析判断，输出控制信号控制机械执行部分的动作。本发明采用双电机控制，上位电机实现路感的真实模拟，下位电机可以实现转向动作的完成。由于转向和执行之间取消机械连接，使各自成为模块化产品，便于***的升级和装配；从而也提高了汽车转向***的安全系数。

Description

一种基于线控的汽车转向***
技术领域
本发明属于汽车转向领域，特别是涉及一种基于线性控制的汽车转向***。
背景技术
汽车的转向相应特性随车速和转向盘转向角而变化，一定程度上影响了驾驶的操纵稳定性。另外，
传统汽车上转向***存在***结构复杂，成本高，安装不便等缺陷，而且汽车的转向相应特性随车速和转向盘转向角而变化，一定程度上影响了驾驶的操纵稳定性。目前，在已知技术中，有一种申请号为CN200410094938.0的电动转向***，它由转向转矩检测装置、电动机、控制器等构成。转向转矩检测装置用来检测转向轴的转向转矩；电动机产生用于转向所需的驾驶员转向作用力的助力转矩以及用于增加司机的转向作用力的逆助力转矩，助力转矩和逆助力转矩被施加到转向机构；控制器根据所检测的转向转矩，将驱动命令输出到电动机，当所检测的转向转矩为过渡转矩时，该驱动命令用于使电动机产生逆助力转矩。依据上述技术，可以实现车辆转向线性控制，但是该技术并没针对车辆行驶路况的不同进行转向传动比可调的设计，以及对转向电机及控制***的损坏进行安全冗余说明等。
发明内容
本发明是为了克服传统汽车转向***不能按照驾驶员意志进行转向传动比设置以及针对线控转向***未作安全冗余设计等缺点而进行的一项研究。本发明将为汽车用户提供模块化结构，可靠性更高，运行稳定、操控性更好的汽车转向***。
本发明公开了一种基于线控的汽车转向***，包括：信号采集部分、控制单元部分以及机械执行部分，其特征在于：信号采集部分采集方向盘的转向信号、扭矩信号、车轮的角度信号、整车的车速信号、加速度信号以及侧向角速度信号，传送到控制单元部分，由控制单元进行分析判断，输出控制信号控制机械执行部分的动作。
其中，控制单元部分包括线控单元控制器ECU，用于接收采集信号，输出控制信号；信号采集部分包括连接到方向盘的扭矩传感器、第一减速器、第一离合器、路感电机、路感电流传感器，以及加速度传感器，其中扭矩传感器、路感电机、第一电流传感器以及加速度传感器连接到线控单元控制器，将相关信号传送到线控单元控制器，同时由线控单元控制器控制上述多个部件的工作；机械执行部分包括转向电机、第二离合器、第二减速器、齿轮齿条转向器、位移传感器以及拉压力传感器，通过ECU的控制来执行转向动作。
进一步，连接到方向盘的扭矩传感器将转动角度信号传输给电子控制单元ECU，ECU综合电机电流信号、车速加速度信号、位移传感器以及拉压力传感器检测到的信号，操控转向电机的转速，转向电机连接第二减速器，通过传动齿轮齿条转向器的左右位移实现汽车转向。
进一步，转向电机为方向盘提供一个逆向阻力，用来在驾驶员转动方向盘时提供给驾驶员以手感。所述逆向阻力可根据路感电机的转速而大小不同。
本发明所公开的***还包括备用线控单元控制器RECU，当ECU损坏或者运行不稳定时，切换到RECU进行控制。
本发明具有如下优点：
a、用于汽车上的线控转向***可以有效提高线控转向***的可靠性，由于采用双电机控制，上位电机实现路感的真实模拟，下位电机可以实现转向动作的完成。
B、***通过采集转角信号，扭矩信号，侧向加速度信号，横摆角速度信号等信息，通过软件算法，可以实现汽车操纵稳定性。
C、转向和执行之间取消机械连接，使各自成为模块化产品，便于***的升级和装配；从而也提高了汽车转向***的安全系数。
附图说明
图1：基于线控的汽车转向***结构示意图。
附图标记说明：
1、扭矩传感器；2、第一减速器；3、第一离合器；
4、加速度传感器；5、路感电机；6、路感电流传感器；
7、转向电流传感器；8、转向电机；9、第二离合器；
10、第二减速器；11、齿轮齿条转向器；12、位移传感器；
13、拉压力传感器；14、线控单元控制器ECU；
15、备用线控单元控制器RECU。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行具体描述。
该基于线控的汽车转向***主要包括：信号采集部分、控制单元部分、机械执行部分和容错控制部分。其结构组成如图1所示，其信号采集部分主要包括方向盘，连接到方向盘的扭矩传感器1、减速器2、离合器3、路感电机5、电流传感器6以及加速度传感器4，扭矩传感器1、路感电机5、电流传感器以及加速度传感器4连接到ECU14，将相关信号传送到ECU14，同时由ECU控制这些部件的工作。机械执行部分主要包括转向电机8、离合器9、减速器10、齿轮齿条转向器11、位移传感器12以及拉压力传感器13，通过ECU14的控制来执行转向动作。在本发明中ECU14作为控制单元部分对信号进行分析判断，进而控制机械执行部分。
转向电机8为方向盘提供一个逆向阻力，用来驾驶员在转动方向盘时给提供给驾驶员以手感。该逆向阻力可根据路感电机5的转速而大小不同，从而可以设置符合驾驶员驾驶习惯的传动比。而同时扭矩传感器1将转动角度信号传输给ECU14，ECU14综合电机电流信号、车速加速度信号、位移传感器12以及拉压力传感器13检测到的信号，来操控转向电机8的转速，转向电机8连接减速器10，传动齿轮齿条转向器11的左右位移从而达到汽车转向的目的。
针对电机以及ECU14损坏的可能性，从而进行了安全冗余设计，ECU实时监测转向电机的电流信号，从而获知电机的运行状况，对控制***ECU也做了备用，增加备用的RECU15，当ECU14损坏或者运行不稳定时，可以进行安全切换，提高了汽车转向***的运行稳定性。

Claims (6)

1、一种基于线控的汽车转向***，包括：信号采集部分、控制单元部分以及机械执行部分，其特征在于：信号采集部分采集方向盘的转向信号、扭矩信号、车轮的角度信号、整车的车速信号、加速度信号以及侧向角速度信号，传送到控制单元部分，由控制单元进行分析判断，输出控制信号控制机械执行部分的动作。
2、根据权利要求1所述的基于线控的汽车转向***，其特征在于：
控制单元部分包括线控单元控制器ECU(14)，用于接收采集信号，输出控制信号；
信号采集部分包括连接到方向盘的扭矩传感器(1)、第一减速器(2)、第一离合器(3)、路感电机(5)、路感电流传感器(6)，以及加速度传感器(4)，其中扭矩传感器(1)、路感电机(5)、第一电流传感器(6)以及加速度传感器4连接到线控单元控制器(14)，将相关信号传送到线控单元控制器(14)，同时由线控单元控制器(14)控制上述多个部件的工作；
机械执行部分包括转向电机(8)、第二离合器(9)、第二减速器(10)、齿轮齿条转向器(11)、位移传感器(12)以及拉压力传感器(13)，通过ECU(14)的控制来执行转向动作。
3、根据权利要求2所述的基于线控的汽车转向***，其特征在于：连接到方向盘的扭矩传感器(1)将转动角度信号传输给电子控制单元ECU(14)，ECU(14)综合电机电流信号、车速加速度信号、位移传感器(12)以及拉压力传感器(13)检测到的信号，操控转向电机(8)的转速，转向电机(8)连接第二减速器(10)，通过传动齿轮齿条转向器(11)的左右位移实现汽车转向。
4、根据权利要求2或3所述的基于线控的汽车转向***，其特征在于：转向电机(8)为方向盘提供一个逆向阻力，用来在驾驶员转动方向盘时提供给驾驶员以手感。
5、根据权利要求4所述的基于线控的汽车转向***，其特征在于：所述逆向阻力可根据路感电机(5)的转速而大小不同。
6、根据权利要求1-5任一项所述的基于线控的汽车转向***，其特征在于：还包括备用线控单元控制器RECU(15)，当ECU(14)损坏或者运行不稳定时，切换到RECU(15)进行控制。
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