CN207773223U - 集成半自动泊车功能的电动助力转向装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种集成半自动泊车功能的电动助力转向装置，包括方向盘、转向输入轴、蜗轮蜗杆机构、电机、转向输出轴、齿条、扭矩转角传感器、车速传感器、发动机转速传感器、超声波雷达、泊车命令开关、控制器、人机交互界面和电机转子位置传感器；所述电机转子位置传感器、扭矩转角传感器、车速传感器、发动机转速传感器、超声波雷达、泊车命令开关和人机交互界面均与控制器信号连接，所述控制器通过电机控制装置连接于所述电机。该装置集成度高，取消了自动泊车控制器，将半自动泊车功能与电动助力功能集成在电动助力转向***中，节省了成本，既增加了电动助力转向***的产品竞争力，也推动了自动泊车技术的应用普及。

Description

集成半自动泊车功能的电动助力转向装置

技术领域

本实用新型涉及智能驾驶车辆技术领域，具体涉及一种集成半自动泊车功能的电动助力转向装置。

背景技术

“智能车”近年来成为了世界车辆工程领域研究的热点和汽车工业增长的新动力。通过引入新的传感器、控制器、执行器，车载传感***和信息终端能实现人、车、路等的智能信息交换，使车辆具备智能的代替驾驶员操作的能力。

ADAS(高级驾驶辅助***)作为智能车领域的一个重要分支，是构建无人驾驶技术的桥梁，使汽车企业进入无人驾驶的渐进式道路。自动泊车技术作为驾驶辅助***的一部分，近年来也得到了高速的发展，但由于新技术的实现难度及成本的原因，还难以普及应用。

电动助力转向经历了几十年的发展，已成为了现代汽车的标准配置。如何对现有转向***进行优化和改进，也成为了一个热门的课题。而作为自动泊车***的执行部件之一，电动助力转向***可以通过集成环境感知传感器，实现半自动泊车功能，既适应了智能汽车的发展理念，也是一种转向***功能进化及自动泊车技术普及的低成本方案。

实用新型内容

本实用新型目的是提供一种集成半自动泊车功能的电动助力转向装置，该装置集成度高，取消了自动泊车控制器，将半自动泊车功能与电动助力功能集成在电动助力转向***中，节省了成本，既增加了电动助力转向***的产品竞争力，也推动了自动泊车技术的应用普及。

本实用新型解决技术问题采用如下技术方案：一种集成半自动泊车功能的电动助力转向装置，其包括方向盘、转向输入轴、蜗轮蜗杆机构、电机、转向输出轴、齿条、扭矩转角传感器、车速传感器、发动机转速传感器、超声波雷达、泊车命令开关、控制器、人机交互界面和电机转子位置传感器；

所述方向盘与转向输入轴连接，蜗轮蜗杆机构的蜗轮的轴向的两端分别连接转向输入轴与转向输出轴，所述蜗轮的轴线与所述转向输入轴和转向输出轴的轴线重合；

所述蜗轮蜗杆机构的蜗杆与电机传动连接，电机的后端设置有所述电机转子位置传感器，所述扭矩转角传感器通过扭杆连接于转向输入轴与蜗轮蜗杆机构之间，所述转向输出轴的下端固定有齿轮，所述齿轮与齿条啮合；

所述电机转子位置传感器、扭矩转角传感器、车速传感器、发动机转速传感器、超声波雷达、泊车命令开关和人机交互界面均与控制器信号连接，所述控制器通过电机控制装置连接于所述电机。

可选的，所述集成半自动泊车功能的电动助力转向装置还包括与所述齿条连接的转向横拉杆。

本实用新型具有如下有益效果：

1、集成度高：取消泊车控制***，将泊车***与传统电动助力转向***集成，使其同时具备泊车和助力功能。

2、智能化：半自动泊车功能的引入，使电动助力转向装置适应了汽车智能化的发展趋势。

3、适用率高：只需要在传统电动助力转向***中加入超声波雷达、泊车命令开关及人机交互界面即可，适用于所有装配电动助力转向***车型；

4、安全性高：通过控制逻辑实现助力和泊车功能的完美切换，且在泊车过程中，可通过驾驶员干预，使***及时退出自动泊车控制。

5、人机交互程度高：人机界面显示车辆位置及周围环境信息，并发送驾驶员辅助泊车命令(制动、换挡)；在收到驾驶员准备泊车命令后，人机界面还将告知驾驶员周围环境及现有车辆状态是否具备半自动泊车的条件。

附图说明

图1为本实用新型的集成半自动泊车功能的电动助力转向装置的结构示意图；

图中标记示意为：1-方向盘；2-转向输入轴；3-扭矩转角传感器；4-蜗轮蜗杆机构；5-电机；6-转向输出轴；7-齿条；8-转向横拉杆；9-车速传感器；10-发动机转速传感器；11-超声波雷达；12-人机交互界面；13-泊车命令开关；14-控制器；15-电机转子位置传感器。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本实用新型的技术方案作进一步阐述。

实施例1

本实施例提供了一种集成半自动泊车功能的电动助力转向装置，其包括方向盘1、转向输入轴2、蜗轮蜗杆机构4、电机5、转向输出轴6、齿条7、转向横拉杆8、扭矩转角传感器3、车速传感器9、发动机转速传感器10、超声波雷达11、泊车命令开关13、控制器14、人机交互界面12和电机转子位置传感器15。

如图1所示，方向盘1与转向输入轴2连接，蜗轮蜗杆机构4的蜗轮的轴向的两端分别连接转向输入轴2与转向输出轴6，即所述蜗轮的轴线与所述转向输入轴2和转向输出轴6的轴线重合，此时，所述转向输入轴2通过蜗轮将动力传递至转向输出轴6，而且，当蜗轮转动时，也能够带动转向输出轴6转动。

所述蜗轮蜗杆机构的蜗杆与电机5传动连接，电机5的后端设置有电机转子位置传感器，所述扭矩转角传感器3通过扭杆连接于转向输入轴2与蜗轮蜗杆机构4之间，所述转向输出轴6的下端固定有齿轮，所述齿轮与齿条7啮合，所述齿条7与转向横拉杆8连接，从而在所述转向输出轴6转动时，能够通过所述转向横拉杆使得车轮转向。

所述电机5、电机转子位置传感器15、扭矩转角传感器3、车速传感器9、发动机转速传感器10、超声波雷达11、泊车命令开关13、人机交互界面12均通过相应线束与控制器14连接。

所述扭矩转角传感器3用于采集驾驶员操作方向盘扭矩及方向盘转角信号，车速传感器9用于采集车辆速度信号，发动机转速传感器10用于采集发动机转速信号，超声波雷达11用于采集车位信息及车辆位置信息，电机转子位置传感器15用于采集电机转子位置信号，泊车命令开关13用于发送泊车开始指令，控制器14用以处理各传感器信号，并根据相应逻辑实现电动助力及半自动泊车功能的控制和切换，控制器还通过电机控制装置与电机连接，将控制结果用以驱动电机工作，人机界面在泊车功能开启时，显示控制器发出的人机交互命令，驾驶员根据命令，执行相关操作，协同电动助力转向装置完成泊车动作。

所述的控制器14，其主体控制部件为微处理器，例如可以采用英飞凌公司的TriCore系列TC1782单片机。该微处理器作为整个转向装置的核心，主要具备两个控制功能：一是根据扭矩传感器、车速传感器等采集的信号，并根据方向盘理想力特性，驱动电机输出力矩，为驾驶员的转向操作提供助力，提高驾驶员的转向轻便性；二是装置在驾驶员有泊车请求时，根据超声波雷达所采集的车位及车辆位置信息，执行转向操作，并给驾驶员发送换挡、制动的操作指令，在驾驶员的协同工作下完成泊车动作。

所述扭矩转角传感器3采用海拉公司的CIPOS非接触式扭矩转角集成传感器；所述车速传感器9采用SKTOO公司的1H0927807D型轮速传感器；所述电机转子位置传感器15采用奥地利微电子公司的AS5147线性霍尔传感器；所述发动机转速传感器10采用域鸿公司的ZS系列转速传感器。

所述超声波雷达11采用海康公司产品，共12个，均匀布置在汽车车身周围：车头4个；车尾4个；左侧车身前后各一个；右侧车身前后各一个。超声波雷达11用于检测可用的泊车位置及测量车辆与附近障碍物的距离，从而使控制器14计算出合理的泊车轨迹。

本实用新型提供的集成半自动泊车功能的电动助力转向装置，其工作过程是：电动助力装置默认为电动助力模式，在此工作模式下，电动助力转向装置根据扭矩转角传感器3、车速传感器9、发动机转速传感器10所采集到的信号，驱动电机5为驾驶员转向操作提供合适的助力及回正辅助力，并通过相应的补偿措施改善驾驶员手感，提高车辆低速行驶的转向轻便性和高速时的转向稳定性；当驾驶员有泊车需求时，按下泊车命令开关13，装置开始检测车辆是否具备半自动泊车条件：车速低于15km/h、驾驶员没有操作方向盘，若条件满足则装置切换到泊车转角控制模式，超声波雷达11开始工作，寻找合适的待泊车位，车位寻找到后，***通过人机界面12向驾驶员发送换挡及制动命令，当接收到驾驶员操作反馈后，根据超声波雷达11所采集的车辆位置与环境信息及车速传感器9采集的车速信号规划车辆轨迹，执行电机5转角控制，在驾驶员的协同控制下(整个泊车过程***会多次通过人机界面12向驾驶员发送换挡、制动指令)，驱使车辆进入泊车位置。在泊车模式下，若驾驶员再次按下泊车命令开关13或者操纵方向盘1，***将跳出泊车模式进入电动助力模式，此时将由驾驶员接管方向盘1进行人工转向泊车操作。

以上实施例的先后顺序仅为便于描述，不代表实施例的优劣。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (2)

1.一种集成半自动泊车功能的电动助力转向装置，其特征在于，包括方向盘、转向输入轴、蜗轮蜗杆机构、电机、转向输出轴、齿条、扭矩转角传感器、车速传感器、发动机转速传感器、超声波雷达、泊车命令开关、控制器、人机交互界面和电机转子位置传感器；

所述方向盘与转向输入轴连接，蜗轮蜗杆机构的蜗轮的轴向的两端分别连接转向输入轴与转向输出轴，所述蜗轮的轴线与所述转向输入轴和转向输出轴的轴线重合；

所述蜗轮蜗杆机构的蜗杆与电机传动连接，电机的后端设置有所述电机转子位置传感器，所述扭矩转角传感器通过扭杆连接于转向输入轴与蜗轮蜗杆机构之间，所述转向输出轴的下端固定有齿轮，所述齿轮与齿条啮合；

所述电机转子位置传感器、扭矩转角传感器、车速传感器、发动机转速传感器、超声波雷达、泊车命令开关和人机交互界面均与控制器信号连接，所述控制器通过电机控制装置连接于所述电机。

2.根据权利要求1所述的集成半自动泊车功能的电动助力转向装置，其特征在于，还包括与所述齿条连接的转向横拉杆。