CN109733471A - 一种智能转向*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种智能转向***，包括VCU(整车控制器)、EPS(转向控制器)、仪表、扭矩传感器、角度传感器、转向电机、环视摄像头、蓄电池、方向盘、动力电池、转向油泵变频器和转向油泵。本发明的有益效果是：VCU(整车控制器)将转向泵的额定工作转速Vn按照一定降速斜率下降至怠速转速V，并将转向泵的转速命令信息通过CAN总线发送至转向泵变频器，再由转向泵变频器响应VCU(整车控制器)发送的转向泵的转速并控制转向泵降速，从而达到转向泵的怠速处理，进入转向泵怠速模式，减小转向泵消耗的车载能源。为了防止高速过程中的急转弯造成的危害，只有当前车速低于车速阈值Vm后，方可进行大幅度的转弯，以确保转弯时的整车安全。
Description
技术领域
本发明涉及一种转向***，具体为一种智能转向***，属于智能转向***应用技术领域。
背景技术
目前，在新能源车上转向普遍使用电动助力转向泵来进行转向助力，在整车行驶过程中，转向泵一直处于工作状态，在消耗车载能源的同时也带来的噪音。同时，在整车行驶过程中，由于驾驶员的一些误操作或注意力不集中，导致整车转向偏离，极易造成事故。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决目前在新能源车上转向普遍使用电动助力转向泵来进行转向助力，在整车行驶过程中，转向泵一直处于工作状态，在消耗车载能源的同时也带来的噪音。同时，在整车行驶过程中，由于驾驶员的一些误操作或注意力不集中，导致整车转向偏离，极易造成事故的问题，而提出一种智能转向***。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种智能转向***，包括VCU(整车控制器)、EPS(转向控制器)、仪表、扭矩传感器、角度传感器、转向电机、环视摄像头、蓄电池、方向盘、动力电池、转向油泵变频器和转向油泵；
所述VCU(整车控制器)与仪表和EPS(转向控制器)均通过CAN总线连接，且所述VCU(整车控制器)一端连接有环视摄像头和制动踏板，所述VCU(整车控制器)和EPS(转向控制器)均通过导线与蓄电池连接；
所述扭矩传感器、角度传感器设置在方向盘下方方向管柱上，且所述转向电机设置在扭矩传感器、角度传感器下方，所述转向电机一端与EPS(转向控制器)电连接，且所述扭矩传感器、角度传感器通过信号线缆与EPS(转向控制器)电连接；
所述VCU(整车控制器)通过CAN总线接收EPS(转向控制器)与转向油泵变频器发送的信息，并控制EPS(转向控制器)与转向油泵变频器的工作；
所述EPS(转向控制器)用于处理扭矩传感器、角度传感器采集的信号并控制转向电机；
所述仪表通过CAN总线采集整车数据并将数据解析后用于显示整车信息；
所述CAN总线用于整车的CAN通讯；
所述转向电机用于控制方向盘的转角及转速；
所述环视摄像头安装在整车前、后、左、右侧，用于实现整车周围360°的环境感知；
所述蓄电池用于给整车24V低压设备进行供电；
所述动力电池用于提供高压直流电；
所述转向油泵变频器用于控制转向油泵的启停及转速；
所述转向油泵用于为整车转向提供助力。
本发明的进一步技术改进在于：所述蓄电池通过导线与VCU(整车控制器)和EPS(转向控制器)均呈电性连接，且扭矩传感器、角度传感器与方向管柱机械连接，所述扭矩传感器实时采集方向盘扭矩信号，所述角度传感器实时采集方向盘角度信号，并将信号传输至EPS(转向控制器)。
本发明的进一步技术改进在于：所述EPS(转向控制器)将接受的扭矩传感器采集的方向盘扭矩信号进行处理，判断此时驾驶员是否对方向盘进行操作，并将信息通过CAN总线反馈至VCU(整车控制器)。
本发明的进一步技术改进在于：所述环视摄像头包括前置摄像头、后置摄像头、左侧摄像头和右侧摄像头，其中，前置摄像头为双目摄像头，用于探测车辆前方环境、识别道路、车辆、行人等，后置摄像头用于探测车辆后方环境。
本发明的进一步技术改进在于：所述VCU(整车控制器)通过CAN总线接收EPS(转向控制器)发送的方向盘扭矩信息，并对信息进行处理判断是否需要转向泵降低转速进入怠速模式以降低噪音与能耗，并将处理结果以转向泵转速的CAN报文形式发给转向油泵变频器达到控制转向泵转速的目的。
本发明的进一步技术改进在于：所述VCU(整车控制器)接收环视摄像头采集的环境信息，综合判断后对转向电机进行控制，以防止驾驶员误操作带来的风险隐患。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
该智能转向***主要包括转向泵怠速功能和驾驶转向辅助功能。具体功能叙述如下：
转向怠速功能：
在整车行驶过程中，除了转向之外，有很大一部分时间用不到转向功能，但转向泵仍然在以额定的工作转速进行工作，带来不必要的能量损耗与噪音。为了在需要转向的时候确保转向正常工作，同时又可以在不需要转向的时候将低整车的能量损耗，增加续驶里程并减少噪音。在整车行驶过程中，在不需要转向时，由于驾驶员需要手握方向盘以及路面颠簸，导致扭矩传感器采集的扭矩值不可能一直0，根据实际路况测试确定一个阈值Tn。在扭矩传感器反馈的扭矩小于Tn时，VCU(整车控制器)接收到EPS(转向控制器)反馈的信息——驾驶员操作方向盘无效后，VCU(整车控制器)将转向泵的额定工作转速Vn按照一定降速斜率下降至怠速转速V，并将转向泵的转速命令信息通过CAN总线发送至转向泵变频器，再由转向泵变频器响应VCU(整车控制器)发送的转向泵的转速并控制转向泵降速，从而达到转向泵的怠速处理，进入转向泵怠速模式，减小转向泵消耗的车载能源。其中怠速转速V和降速斜率需要根据使用的转向泵型号来进行匹配。
在整车行驶过程中，在需要转向时，驾驶员转动方向盘，扭矩传感器反馈的扭矩大于T(T＞Tn，确保切换状态稳定)时，VCU(整车控制器)接收到EPS(转向控制器)反馈的信息——驾驶员操作方向盘有效后，VCU(整车控制器)将转向泵的怠速转速V按照一定加速斜率上升至额定工作转速Vn，并将转向泵的转速命令信息通过CAN总线发送至转向泵变频器，再由转向泵变频器响应VCU(整车控制器)发送的转向泵的转速并控制转向泵升速，进入额定工作模式。其中T需要进行标定确认，加速斜率需要根据使用的转向泵型号来进行匹配，以确保在模式切换的过程中不会出现顿挫感，影响驾驶手感。
驾驶转向辅助功能：
在整车行驶过程中，安装于车身上的环视摄像头用于实时采集整车周围的路况信息与障碍物信息(车辆、行人等)，并将采集的信息输入至VCU(整车控制器)，由VCU(整车控制器)来做信息处理及动作判断。并在以下几种情况下VCU(整车控制器)会采取措施来辅助驾驶。
1)驾驶员猛打方向盘：在整车行驶过程中，VCU(整车控制器)会实时判断整车目前所处的车道信息及障碍物信息。整车控制器会设定一个扭矩上升斜率阈值Kt和角加速度阈值ω。若在行驶过程中驾驶员猛打方向盘，此时扭矩传感器采集的扭矩值会突然增加，角度传感器采集的角度值也会突然增加，当扭矩上升斜率大于阈值Kt或角加速度大于阈值ω，则VCU(整车控制器)会综合判断当前车辆所处的路况环境信息以及车速信息。若此时车辆处于直行道、车道不符合转弯的条件、车辆周围一定安全距离阈值L米内无障碍物且当前车速高于车速阈值Vm，则VCU(整车控制器)会执行缓慢减速操作并通过仪表做声光报警以提醒驾驶员，同时VCU(整车控制器)会通过EPS(转向控制器)控制转向电机维持当前转向角度保持车辆正常行驶。待整车当前车速低于车速阈值Vm后，方可进行大幅度的转弯，以确保转弯时的整车安全，防止司机误操作带来的损失。其中扭矩上升斜率阈值Kt、角加速度阈值ω、安全距离阈值L、车速阈值Vm需要根据实际车型进行测试标定。
2)轨道偏离纠正：在整车行驶过程中，VCU(整车控制器)会实时判断整车目前所处的车道信息。当整车行驶时，若当前车道不允许变道或转弯，当整车两侧车身距离车道边缘距离小于安全行驶距离阈值l时，VCU(整车控制器)会通过仪表做闪烁灯光报警，以提醒驾驶员注意驾驶安全，同时VCU(整车控制器)会通过EPS(转向控制器)控制转向电机将方向盘转角进行微调，将车辆调整到安全行驶的车道位置并关闭仪表闪烁灯光报警状态。其中安全行驶距离阈值l需要根据实际车型进行测试标定。
3)障碍物预警：在整车行驶过程中，VCU(整车控制器)会通过环视摄像头的感知道路环境来实时判断整车周围的障碍物信息。当整车前方有障碍物(车辆、行人)时，VCU(整车控制器)会通过判断整车与障碍物的距离Lz、障碍物的移动速度V及方向、整车当前车速来做决策，以判断目前整车的行驶状态，是否需要减速、制动或者跟随障碍物，同时通过仪表做闪烁灯光报警以提示驾驶员注意安全。其中整车与障碍物的距离Lz、障碍物的移动速度V及方向需要实际车型进行测试并根据整车车速做处理标定。
附图说明
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明的低压电气原理图。
图2是本发明的高压电气原理图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-2所示，一种智能转向***，包括VCU(整车控制器)、EPS(转向控制器)、仪表、扭矩传感器、角度传感器、转向电机、环视摄像头、蓄电池、方向盘、动力电池、转向油泵变频器和转向油泵；
VCU(整车控制器)与仪表和EPS(转向控制器)均通过CAN总线连接，且VCU(整车控制器)一端连接有环视摄像头和制动踏板，VCU(整车控制器)和EPS(转向控制器)均通过导线与蓄电池连接；
扭矩传感器、角度传感器设置在方向盘下方，且转向电机设置在扭矩传感器、角度传感器下方，转向电机一端与EPS(转向控制器)电连接，且扭矩传感器、角度传感器通过与EPS(转向控制器)电连接；
VCU(整车控制器)通过CAN总线接收EPS(转向控制器)与转向油泵变频器发送的信息，并控制EPS(转向控制器)与转向油泵变频器的工作；
EPS(转向控制器)用于处理扭矩传感器、角度传感器采集的信号并控制转向电机；
仪表通过CAN总线采集整车数据并将数据解析后用于显示整车信息；
CAN总线用于整车的CAN通讯；
转向电机用于控制方向盘的转角及转速；
环视摄像头安装在整车前、后、左、右侧，用于实现整车周围360°的环境感知；
蓄电池用于给整车24V低压设备进行供电；
动力电池用于提供高压直流电；
转向油泵变频器用于控制转向油泵的启停及转速；
转向油泵用于为整车转向提供助力。
作为本发明较佳的实施例，蓄电池通过导线与VCU(整车控制器)和EPS(转向控制器)均呈电性连接，且扭矩传感器、角度传感器与方向管柱机械连接，扭矩传感器实时采集方向盘扭矩信号，角度传感器实时采集方向盘角度信号，并将信号传输至EPS(转向控制器)。
作为本发明较佳的实施例，EPS(转向控制器)将接受的扭矩传感器采集的方向盘扭矩信号进行处理，判断此时驾驶员是否对方向盘进行操作，并将信息通过CAN总线反馈至VCU(整车控制器)。
作为本发明较佳的实施例，环视摄像头包括前置摄像头、后置摄像头、左侧摄像头和右侧摄像头，其中，前置摄像头为双目摄像头，用于探测车辆前方环境、识别道路、车辆、行人等，后置摄像头用于探测车辆后方环境。
作为本发明较佳的实施例，VCU(整车控制器)通过CAN总线接收EPS(转向控制器)发送的方向盘扭矩信息，并对信息进行处理判断是否需要转向泵降低转速进入怠速模式以降低噪音与能耗，并将处理结果以转向泵转速的CAN报文形式发给转向油泵变频器达到控制转向泵转速的目的。
作为本发明较佳的实施例，VCU(整车控制器)接收环视摄像头采集的环境信息，综合判断后对转向电机进行控制，以防止驾驶员误操作带来的风险隐患。
工作原理：该智能转向***主要包括转向泵怠速功能和驾驶转向辅助功能。具体功能叙述如下：
转向怠速功能：在整车行驶过程中，在不需要转向时，由于驾驶员需要手握方向盘以及路面颠簸，导致扭矩传感器、角度传感器采集的扭矩值不可能一直0，根据实际路况测试确定一个阈值Tn。在扭矩传感器反馈的扭矩小于Tn时，VCU(整车控制器)接收到EPS(转向控制器)反馈的信息——驾驶员操作方向盘无效后，VCU(整车控制器)将转向泵的额定工作转速Vn按照一定降速斜率下降至怠速转速V，并将转向泵的转速命令信息通过CAN总线发送至转向泵变频器，再由转向泵变频器响应VCU(整车控制器)发送的转向泵的转速并控制转向泵降速，从而达到转向泵的怠速处理，进入转向泵怠速模式。其中怠速转速V和降速斜率需要根据使用的转向泵型号来进行匹配。
在整车行驶过程中，在需要转向时，驾驶员转动方向盘，扭矩传感器反馈的扭矩大于T(T＞Tn，确保切换状态稳定)时，VCU(整车控制器)接收到EPS(转向控制器)反馈的信息——驾驶员操作方向盘有效后，VCU(整车控制器)将转向泵的怠速转速V按照一定加速斜率上升至额定工作转速Vn，并将转向泵的转速命令信息通过CAN总线发送至转向泵变频器，再由转向泵变频器响应VCU(整车控制器)发送的转向泵的转速并控制转向泵升速，进入额定工作模式。其中T需要进行标定确认，加速斜率需要根据使用的转向泵型号来进行匹配，以确保在模式切换的过程中不会出现顿挫感，影响驾驶手感。
驾驶转向辅助功能：
在整车行驶过程中，安装于车身上的环视摄像头用于实时采集整车周围的路况信息与障碍物信息(车辆、行人等)，并将采集的信息输入至VCU(整车控制器)，由VCU(整车控制器)来做信息处理及动作判断。并在以下几种情况下VCU(整车控制器)会采取措施来辅助驾驶。
1)驾驶员猛打方向盘：在整车行驶过程中，VCU(整车控制器)会实时判断整车目前所处的车道信息及障碍物信息。整车控制器会设定一个扭矩上升斜率阈值Kt和角加速度阈值ω。若在行驶过程中驾驶员猛打方向盘，此时扭矩传感器采集的扭矩值会突然增加，角度传感器采集的角度值也会突然增加，当扭矩上升斜率大于阈值Kt或角加速度大于阈值ω，则VCU(整车控制器)会综合判断当前车辆所处的路况环境信息以及车速信息。若此时车辆处于直行道、车道不符合转弯的条件、车辆周围一定安全距离阈值L米内无障碍物且当前车速高于车速阈值Vm，则VCU(整车控制器)会执行缓慢减速操作并通过仪表做声光报警以提醒驾驶员，同时VCU(整车控制器)会通过EPS(转向控制器)控制转向电机维持当前转向角度保持车辆正常行驶。待整车当前车速低于车速阈值Vm后，方可进行大幅度的转弯，以确保转弯时的整车安全，防止司机误操作带来的损失。其中扭矩上升斜率阈值Kt、角加速度阈值ω、安全距离阈值L、车速阈值Vm需要根据实际车型进行测试标定。
2)轨道偏离纠正：在整车行驶过程中，VCU(整车控制器)会实时判断整车目前所处的车道信息。当整车行驶时，若当前车道不允许变道或转弯，当整车两侧车身距离车道边缘距离小于安全行驶距离阈值l时，VCU(整车控制器)会通过仪表做闪烁灯光报警，以提醒驾驶员注意驾驶安全，同时VCU(整车控制器)会通过EPS(转向控制器)控制转向电机将方向盘转角进行微调，将车辆调整到安全行驶的车道位置并关闭仪表闪烁灯光报警状态。其中安全行驶距离阈值l需要根据实际车型进行测试标定。
3)障碍物预警：在整车行驶过程中，VCU(整车控制器)会通过环视摄像头的感知道路环境来实时判断整车周围的障碍物信息。当整车前方有障碍物(车辆、行人)时，VCU(整车控制器)会通过判断整车与障碍物的距离Lz、障碍物的移动速度V及方向、整车当前车速来做决策，以判断目前整车的行驶状态，是否需要减速、制动或者跟随障碍物，同时通过仪表做闪烁灯光报警以提示驾驶员注意安全。其中整车与障碍物的距离Lz、障碍物的移动速度V及方向需要实际车型进行测试并根据整车车速做处理标定。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (6)
1.一种智能转向***，其特征在于：包括VCU、EPS、仪表、扭矩传感器、角度传感器、转向电机、环视摄像头、蓄电池、方向盘、动力电池、转向油泵变频器和转向油泵；
所述VCU与仪表和EPS均通过CAN总线连接，且所述VCU一端连接有环视摄像头和制动踏板，所述VCU和EPS均通过导线与蓄电池连接；
所述扭矩传感器、角度传感器设置在方向盘下方方向管柱上，且所述转向电机设置在扭矩传感器、角度传感器下方，所述转向电机一端与EPS电连接，且所述扭矩传感器、角度传感器与EPS电连接；
所述VCU通过CAN总线接收EPS与转向油泵变频器发送的信息，并控制EPS与转向油泵变频器的工作；
所述EPS用于处理扭矩传感器、角度传感器采集的信号并控制转向电机；
所述仪表通过CAN总线采集整车数据并将数据解析后用于显示整车信息；
所述CAN总线用于整车的CAN通讯；
所述转向电机用于控制方向盘的转角及转速；
所述环视摄像头安装在整车前、后、左、右侧，用于实现整车周围360°的环境感知；
所述蓄电池用于给整车24V低压设备进行供电；
所述动力电池用于提供高压直流电；
所述转向油泵变频器用于控制转向油泵的启停及转速；
所述转向油泵用于为整车转向提供助力。
2.根据权利要求1所述的一种智能转向***，其特征在于，所述蓄电池通过导线与VCU和EPS均呈电性连接，且扭矩传感器、角度传感器与方向管柱机械连接，所述扭矩传感器实时采集方向盘扭矩信号，所述角度传感器实时采集方向盘角度信号，并将信号传输至EPS。
3.根据权利要求1所述的一种智能转向***，其特征在于，所述EPS将接受的扭矩传感器、角度传感器采集的方向盘扭矩信号进行处理，判断此时驾驶员是否对方向盘进行操作，并将信息通过CAN总线反馈至VCU。
4.根据权利要求1所述的一种智能转向***，其特征在于，所述环视摄像头包括前置摄像头、后置摄像头、左侧摄像头和右侧摄像头，其中，前置摄像头为双目摄像头，用于探测车辆前方环境、识别道路、车辆、行人等，后置摄像头用于探测车辆后方环境。
5.根据权利要求1所述的一种智能转向***，其特征在于，所述VCU通过CAN总线接收EPS发送的方向盘扭矩信息，并对信息进行处理判断是否需要转向泵降低转速进入怠速模式，并将处理结果以转向泵转速的CAN报文形式发给转向油泵变频器。
6.根据权利要求1所述的一种智能转向***，其特征在于，所述VCU接收环视摄像头采集的环境信息，并通过判断处理后对转向电机进行控制。
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