一種汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，包括轉(zhuǎn)向軸，轉(zhuǎn)向軸上端設有轉(zhuǎn)向盤，下端連接橫向拉桿，橫向拉桿兩端連接轉(zhuǎn)向力臂，轉(zhuǎn)向軸上設有直流電機和扭矩檢測模塊，直流電機和扭矩檢測模塊均連接轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制器，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制器連接車速信號傳感器；轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制器包括單片機和與單片機連接的電源模塊，單片機連接電機電流檢測模塊和光電隔離模塊；電機電流檢測模塊連接直流電機；光電隔離模塊連接電機驅(qū)動模塊和繼電器，繼電器通過升壓模塊和電機驅(qū)動模塊連接，電機驅(qū)動模塊連接直流電機。當出現(xiàn)直流電機故障時，本系統(tǒng)會及時切斷直流電機的電源，關閉助力轉(zhuǎn)向功能，保證行車安全。
【專利說明】一種汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

【技術領域】
[0001]本實用新型屬于汽車電子【技術領域】，具體涉及一種汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。

【背景技術】
[0002]電動助力轉(zhuǎn)向？0^61~ 31:661*1118，￡1?)系統(tǒng)具有輕便、簡單、節(jié)能、清潔等優(yōu)點。系統(tǒng)依靠助力電機提供輔助轉(zhuǎn)矩，其助力大小根據(jù)行車狀態(tài)與駕駛員對轉(zhuǎn)向盤的控制操作狀態(tài)確定，使汽車在各種運行狀態(tài)下都得到舒適的轉(zhuǎn)向感，備受人們青睞。
[0003]在電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，通過直流電機實現(xiàn)助力、回正、阻尼控制的過程中，需要頻繁啟動、制動、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)，長時間使用以后容易造成直流電機出現(xiàn)故障，使得電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)失效，行車安全難以得到保證。
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型的目的是提供一種汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，當出現(xiàn)直流電機故障時，會及時切斷直流電機的電源，關閉助力轉(zhuǎn)向功能，保證行車安全。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型的一個實施例所采取的技術方案是:
[0006]包括轉(zhuǎn)向軸，轉(zhuǎn)向軸上端設有轉(zhuǎn)向盤，下端連接橫向拉桿，橫向拉桿兩端連接轉(zhuǎn)向力臂，轉(zhuǎn)向軸上設有直流電機和扭矩檢測模塊，直流電機和扭矩檢測模塊均連接轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制器，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制器連接車速信號傳感器；
[0007]轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制器包括單片機和與單片機連接的電源模塊，單片機連接電機電流檢測模塊和光電隔離模塊；電機電流檢測模塊連接直流電機；光電隔離模塊連接電機驅(qū)動模塊和繼電器，繼電器通過升壓模塊和電機驅(qū)動模塊連接，電機驅(qū)動模塊連接直流電機。
[0008]優(yōu)選地，扭矩檢測模塊包括扭矩傳感器和信號調(diào)理電路。
[0009]優(yōu)選地，電源模塊連接車載蓄電池，電源模塊輸出訊直流電壓和單片機3.直流電壓。
[0010]本汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)產(chǎn)生的有益效果為:設置轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制器連接扭矩檢測模塊，扭矩檢測模塊連接在轉(zhuǎn)向軸上，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制器內(nèi)增加繼電器和光電隔離模塊，汽車行駛過程中，實時采集車速、轉(zhuǎn)向盤扭矩和直流電機的反饋電流這三個參數(shù)，輸入到單片機中，單片機首先根據(jù)汽車的狀態(tài)參數(shù)控制直流電機啟動、調(diào)速等以完成助力轉(zhuǎn)向動作，然后接收直流電機的反饋電流信號，實時地進行電機運行狀況的監(jiān)測，當電機出現(xiàn)故障時，會及時切斷電機電源，關閉助力轉(zhuǎn)向功能，保證行車安全。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1所示為本實用新型的一種汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的一個實施例的示意圖。
[0012]圖2所示為本實用新型的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制器的一個實施例的示意圖。

【具體實施方式】
[0013]為使本實用新型的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合本實用新型具體實施例及相應的附圖對本實用新型技術方案進行清楚、完整地描述。
[0014]參考圖1、圖2，圖1所示為本實用新型的一種汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的一個實施例的示意圖。在本實施例中，汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)向軸5，轉(zhuǎn)向軸5上端設有轉(zhuǎn)向盤7，下端連接橫向拉桿3，橫向拉桿3兩端連接轉(zhuǎn)向力臂2，轉(zhuǎn)向力臂2連接車輪1轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)向軸5上設有直流電機4和扭矩檢測模塊6，扭矩檢測模塊6實現(xiàn)對轉(zhuǎn)向盤扭矩狀態(tài)參數(shù)的獲取。直流電機4和扭矩檢測模塊6均連接轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制器8，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制器8連接車速信號傳感器9，車速信號直接從汽車的速度表上采集，其一般為12卩的方波信號。
[0015]轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制器8通過對以上兩個狀態(tài)參數(shù)的綜合分析后，向直流電機輸送相應的驅(qū)動電流，驅(qū)動電流的改變會導致直流電機執(zhí)行助力、回正等動作，進而實現(xiàn)汽車的助力轉(zhuǎn)向。例如，當汽車低速行駛時，轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角較大時，轉(zhuǎn)向較費力，此時控制器驅(qū)動直流電機對轉(zhuǎn)向軸施加助力動作，讓駕駛員獲得輕便的駕駛感覺；再如當經(jīng)過一個大的轉(zhuǎn)彎后，方向盤此時的轉(zhuǎn)角較大，不用給轉(zhuǎn)向盤施加回正力，電機就會自動在轉(zhuǎn)向軸上實施一個回正動作，使得轉(zhuǎn)向盤復位，進入直線行駛狀態(tài)；當汽車高速行駛時，對轉(zhuǎn)向盤的要求較高，因為此時大的轉(zhuǎn)向會使汽車發(fā)飄，失去路感，因此控制器就會在檢測到有輸入扭矩時，通過直流電機增加一定的阻尼，使駕駛員獲得穩(wěn)重的駕駛體驗。
[0016]參考圖2，圖2所示為本實用新型的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制器的一個實施例的示意圖。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制器8包括單片機和與單片機連接的電源模塊，單片機連接電機電流檢測模塊和光電隔離模塊；電機電流檢測模塊連接直流電機；光電隔離模塊連接電機驅(qū)動模塊和繼電器，繼電器通過升壓模塊和電機驅(qū)動模塊連接，電機驅(qū)動模塊連接直流電機。
[0017]光電隔離模塊的目的是將單片機輸出的控制電流與電機驅(qū)動電流隔離，減弱大功率器件工作時對小信號電路的影響。
[0018]電機電流檢測模塊的作用是實時檢測電機工作電流，一方面與單片機給出的目標電流比較以調(diào)整控制電流；另一方面，與預設閥值比較以監(jiān)控電機的工作狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)過流現(xiàn)象，立刻控制繼電器模塊采取保護措施，保護電機同時確保行車安全。在本實用新型的一個實施例中，選用運算放大器0058作為電流調(diào)理原件。
[0019]繼電器的作用是當檢測到電機出現(xiàn)故障時，及時切斷電源，避免由電機誤動作帶來安全隱患。
[0020]升壓模塊的作用是提高電壓，本控制器采用的是127直流電機，由于127電壓在驅(qū)動電路上的消耗使得最后加在電機兩端的電壓小于127，為了使電機工作在額定電壓，所以需要升壓。從成本和穩(wěn)定性考慮，優(yōu)選地使用了開關管、電容和電阻來構建升壓模塊的技術方案。
[0021]由于汽車上蓄電池的電壓一般為12乂直流，為了不額外增加電源，所以在本實用新型的一個實施例中，直接用車載蓄電池供電。為了匹配控制器中其它芯片5乂直流電壓和單片機3.3乂直流電壓，優(yōu)選地使用017805和八311117-3.3電壓轉(zhuǎn)換芯片，保證整個控制系統(tǒng)的正常工作。
[0022]在本實用新型的一個實施例中，電機驅(qū)動模塊，采用II橋式電路，對于II橋的驅(qū)動，采用美國II？公司的182110芯片，由單片機輸出兩路相反的信號控制182110，
然后182110的輸出控制美國國際整流公司的1即1404，每次導通一路，上下不能同時導通，這樣就完成了電機的正反轉(zhuǎn)控制。電機的調(diào)速采用的是調(diào)壓調(diào)速，單片機通過改變其輸出的？麗信號的占空比來改變電壓的大小，進而實現(xiàn)電機的調(diào)速控制。
[0023]在本實用新型的一個實施例中，扭矩檢測模塊包括扭矩傳感器和信號調(diào)理電路。
[0024]單片機讀取前端采集的車速、扭矩兩個狀態(tài)參數(shù)，單片機通過分析綜合這兩個狀態(tài)參數(shù)，做出控制決策，將目標電壓以？麗信號的形式經(jīng)光電隔離模塊發(fā)送到電機驅(qū)動模塊。光電隔離模塊用于將繼電器和電機驅(qū)動模塊兩個功率模塊與單片機做一個電氣隔離，以保證單片機的穩(wěn)定運行。電機驅(qū)動模塊從升壓模塊獲得電能來將單片機發(fā)出的控制信號轉(zhuǎn)換為直流電機的驅(qū)動電流。電源模塊從車載蓄電池輸入127的電壓，輸出127、57、3丨三種電壓，供給助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的正常運行。
[0025]直流電機的實際電流會通過電機電流檢測模塊調(diào)理之后反饋給單片機，以監(jiān)測直流電機的運行狀態(tài)。直流電機的額定電流為45八，電機電流檢測模塊通過一個21110的采樣電阻來采樣電流信號，再將信號放大35倍后送入單片機進行八/0轉(zhuǎn)換，因此，直流電機45八額定電流對應到單片機的八/0轉(zhuǎn)換端口的輸入為3.亂在系統(tǒng)運行過程中，當單片機的八/0轉(zhuǎn)換端口的輸入電壓小于或等于3.15乂時，直流電機運行安全，系統(tǒng)正常運行；當單片機的八/0轉(zhuǎn)換端口的輸入電源大于3.^且小于3.時，直流電機過載，系統(tǒng)減小直流電機驅(qū)動電壓；當單片機的八/0轉(zhuǎn)換端口的輸入電壓等于3.舊時，直流電機已過載4.5%，系統(tǒng)故障，單片機通過光電隔離模塊控制繼電器切斷升壓模塊電源，進而使電機驅(qū)動模塊、直流電機失去電能停止工作，撤除助力轉(zhuǎn)向，保障行車安全和系統(tǒng)安全。
[0026]上述實施方式用來解釋說明本實用新型，而不是對本實用新型進行限制，在本實用新型的精神和權利要求的保護范圍內(nèi)，對本實用新型做出的任何修改和改變，都落入本實用新型的保護范圍。
【權利要求】
1.一種汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，包括轉(zhuǎn)向軸，所述轉(zhuǎn)向軸上端設有轉(zhuǎn)向盤，下端連接橫向拉桿，所述橫向拉桿兩端連接轉(zhuǎn)向力臂，其特征是，所述轉(zhuǎn)向軸上設有直流電機和扭矩檢測模塊，所述直流電機和扭矩檢測模塊均連接轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制器，所述轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制器連接車速信號傳感器； 所述轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制器包括單片機和與單片機連接的電源模塊，所述單片機連接電機電流檢測模塊和光電隔離模塊；所述電機電流檢測模塊連接直流電機；所述光電隔離模塊連接電機驅(qū)動模塊和繼電器，所述繼電器通過升壓模塊和電機驅(qū)動模塊連接，所述電機驅(qū)動模塊連接直流電機。
2.根據(jù)權利要求1所述的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征是，所述扭矩檢測模塊包括扭矩傳感器和信號調(diào)理電路。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征是，所述電源模塊連接車載蓄電池，所述電源模塊輸出5V直流電壓和單片機3.3V直流電壓。
【文檔編號】B62D6/00GK204236556SQ201420722854
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年11月27日 優(yōu)先權日:2014年11月27日
【發(fā)明者】雷霖 申請人:雷霖