一種基于網(wǎng)絡(luò)的智能方向盤控制系統(tǒng)及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種基于網(wǎng)絡(luò)的智能方向盤控制系統(tǒng)及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和社會水平的日益提高，人們對汽車的需求量也越來越 大。據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，2014年國內(nèi)汽車保有量將近1.4億，近十年汽車年均增加1100多萬輛。 汽車數(shù)量的逐年攀升，加之生活水平的不斷提高，因此，人們對汽車技術(shù)的安全性和適用性 越來越關(guān)注。
[0003] 汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是汽車的重要裝置之一，大致經(jīng)歷了傳統(tǒng)的機械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng) (Manual Steering，MS)、液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（Hydraulic Power Steering，HPS)、電控液壓 助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（Electro Hydraulic Power Steering，EHPS)、電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（Electric Power Steering，EPS)以及新型的線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（Steer-By-Wire，SBW)。傳統(tǒng)的汽車轉(zhuǎn)向 系統(tǒng)保留著方向盤和轉(zhuǎn)向輪之間的機械連接，而新型的汽車線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)取消了方向盤和 轉(zhuǎn)向輪之間的機械連接，其減少了路面的沖擊，降低了噪聲，消除了碰撞時方向柱對駕駛員 的傷害，增大了駕駛員腿部活動空間，提高了駕駛舒適度。由于線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)取消了方向盤 與轉(zhuǎn)向輪之間的機械連接，導(dǎo)致駕駛員操作方向盤時，沒有轉(zhuǎn)向輪反饋回來的阻力，即所謂 的路感，因而汽車線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)通常設(shè)置有一個方向電機，通過接受電控單元反饋的力矩 信號，產(chǎn)生方向盤回正力矩，給駕駛員提供相應(yīng)的路感。但是，不同駕駛員操作方向盤時，其 施加給方向盤的力矩大小各異，因而需要開發(fā)一種可以滿足不同駕駛員駕駛習(xí)慣的方向盤 控制系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種基于網(wǎng)絡(luò)的智能方向盤控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠適應(yīng)不 同駕駛習(xí)慣，具有智能化特點，并且其駕駛員模型還能夠后臺網(wǎng)絡(luò)進行管理和升級。
[0005] 本發(fā)明還提供所述基于網(wǎng)絡(luò)的智能方向盤控制系統(tǒng)的控制方法。
[0006] 本發(fā)明所述的基于網(wǎng)絡(luò)的智能方向盤控制系統(tǒng)包括：
[0007] 方向盤，駕駛員通過操作方向盤進行轉(zhuǎn)向操作。
[0008] 角度傳感器，用于檢測當(dāng)前狀態(tài)下所述方向盤角度，所述角度傳感器同軸設(shè)置在 所述方向盤上。
[0009] 扭矩傳感器，用于檢測當(dāng)前狀態(tài)下駕駛員施加給方向盤的力矩，所述扭矩傳感器 同軸設(shè)置在所述方向盤上。
[0010] 后臺網(wǎng)絡(luò)，用于預(yù)存各級固定駕駛員模型和保存特定駕駛員模型，以備選擇，通過 所述后臺網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)Ω骷壒潭{駛員模型進行升級。具體的，本發(fā)明所述基于網(wǎng)絡(luò)的智能 方向盤控制系統(tǒng)針對不同駕駛員習(xí)慣，在所述后臺網(wǎng)絡(luò)中預(yù)先存儲多個固定駕駛員模型， 其根據(jù)力矩大小區(qū)別。本發(fā)明所述后臺網(wǎng)絡(luò)還能夠?qū)崟r記錄駕駛過程中的實際駕駛數(shù)據(jù)記 錄并保持為特定駕駛員模型。
[0011] 方向電機，通過傳動機構(gòu)與所述方向盤連接。
[0012] 電控單元，具有信號采集、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、駕駛意圖識別功能，能夠根據(jù)駕駛員模型、駕 駛意圖以及當(dāng)前車速進行綜合運算，并輸出信號控制所述方向電機。
[0013] 進一步，本發(fā)明所述后臺網(wǎng)絡(luò)為CAN總線網(wǎng)絡(luò)或FlexRay總線網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)在線升級 需求，可以選擇不同的總線通信網(wǎng)絡(luò)。
[0014] 進一步，所述預(yù)存在后臺網(wǎng)絡(luò)中的固定駕駛員模型根據(jù)力矩大小區(qū)別，依次分為 一級固定駕駛員模型、二級固定駕駛員模型、三級固定駕駛員模型。
[0015] 上述基于網(wǎng)絡(luò)的智能方向盤控制系統(tǒng)的控制方法，包括以下步驟：
[0016] (1)首次駕駛時，駕駛員根據(jù)自己的方向盤操作力度，從預(yù)存在后臺網(wǎng)絡(luò)中的各級 固定駕駛員模型中選取一固定駕駛員模型。
[0017] (2)駕駛員轉(zhuǎn)動方向盤時，電控單元獲取扭矩傳感器和角度傳感器分別檢測到的 力矩信號、方向盤角度信號以及當(dāng)前汽車狀態(tài)信號，并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。
[0018] (3)電控單元根據(jù)獲取的方向盤角度信號和當(dāng)前汽車狀態(tài)，識別出駕駛轉(zhuǎn)向意圖， 得出方向盤預(yù)測轉(zhuǎn)角9 sw;
[0019] (4)電控單元再根據(jù)得出的方向盤預(yù)測轉(zhuǎn)角Θ sw和已選定的駕駛員模型中的方向 盤施加力矩Tsw以及當(dāng)前汽車狀態(tài)，按照如下方程組，綜合運算得出方向電機輸出力矩T m:
【主權(quán)項】
1. 一種基于網(wǎng)絡(luò)的智能方向盤控制系統(tǒng)，其特征在于，包括： 方向盤（1); 角度傳感器（2)，用于檢測當(dāng)前狀態(tài)下所述方向盤角度； 扭矩傳感器（3)，用于檢測當(dāng)前狀態(tài)下駕駛員施加給方向盤的力矩； 后臺網(wǎng)絡(luò)（7)，用于預(yù)存各級固定駕駛員模型和保存特定駕駛員模型，以備選擇，通過 所述后臺網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)Ω骷壒潭{駛員模型進行升級； 方向電機（5)，通過傳動機構(gòu)（4)與所述方向盤連接； 電控單元（6)，具有信號采集、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、駕駛意圖識別功能，能夠根據(jù)駕駛員模型、駕 駛意圖以及當(dāng)前車速進行綜合運算，并輸出信號控制所述方向電機。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種基于網(wǎng)絡(luò)的智能方向盤控制系統(tǒng)，其特征在子：所述后 臺網(wǎng)絡(luò)⑵為CAN總線網(wǎng)絡(luò)或FlexRay總線網(wǎng)絡(luò)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的ー種基于網(wǎng)絡(luò)的智能方向盤控制系統(tǒng)，其特征在子：所 述預(yù)存在后臺網(wǎng)絡(luò)中的固定駕駛員模型根據(jù)カ矩大小區(qū)別，依次分為ー級固定駕駛員模 型、二級固定駕駛員模型、三級固定駕駛員模型。
4. 一種基于網(wǎng)絡(luò)的智能方向盤控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，包括以下步驟： (1) 首次駕駛時，駕駛員根據(jù)自己的方向盤操作力度，從預(yù)存在后臺網(wǎng)絡(luò)中的各級固定 駕駛員模型中選取ー固定駕駛員模型； (2) 駕駛員轉(zhuǎn)動方向盤時，電控単元獲取扭矩傳感器和角度傳感器分別檢測到的カ矩 信號、方向盤角度信號以及當(dāng)前汽車狀態(tài)信號，并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號； (3) 電控單元根據(jù)獲取的方向盤角度信號和當(dāng)前汽車狀態(tài)識別出駕駛轉(zhuǎn)向意圖，得出 方向盤預(yù)測轉(zhuǎn)角9SW; (4) 電控單元再根據(jù)得出的方向盤預(yù)測轉(zhuǎn)角0SW和已選定的駕駛員模型中的方向盤施 加カ矩Tsw以及當(dāng)前汽車狀態(tài)，按照如下方程組，綜合運算得出方向電機輸出力矩T
其中Jsw:方向盤轉(zhuǎn)動慣量；9sw:方向盤預(yù)測轉(zhuǎn)角；Bsw:方向盤粘性阻尼系數(shù)；k:扭矩 傳感器剛度；Tsw:方向盤上施加カ矩；Tsr:方向盤阻力矩； Jm0m + Bm0m + TJG = Tm 其中丄:方向電機轉(zhuǎn)動慣量、9 方向電機轉(zhuǎn)角、Bni:方向電機和傳動機構(gòu)的粘性阻尼 系數(shù)、G:傳動機構(gòu)的傳動比、!方向電機輸出力矩； (5) 電控單元將運算得出的方向電機輸出力矩Tni輸入方向電機并驅(qū)動方向電機轉(zhuǎn)動， 方向電機通過傳動機構(gòu)將動力傳遞至方向盤； (6) 在駕駛過程中，后臺網(wǎng)絡(luò)會自動記錄本次駕駛的實際數(shù)據(jù)，駕駛結(jié)束時保存為特定 駕駛員模型，以便下次駕駛直接選擇調(diào)用。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述ー種基于網(wǎng)絡(luò)的智能方向盤控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在 子：所述各級固定駕駛員模型通過后臺網(wǎng)絡(luò)進行升級。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于網(wǎng)絡(luò)的智能方向盤控制系統(tǒng)，其包括：方向盤；角度傳感器，用于檢測當(dāng)前狀態(tài)下所述方向盤角度；扭矩傳感器，用于檢測當(dāng)前狀態(tài)下駕駛員施加給方向盤的力矩；后臺網(wǎng)絡(luò)，用于預(yù)存各級固定駕駛員模型和保存特定駕駛員模型，以備選擇；方向電機，通過傳動機構(gòu)與所述方向盤連接，用于驅(qū)動方向盤轉(zhuǎn)動；電控單元，具有信號采集、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、駕駛意圖識別功能，能夠根據(jù)駕駛員模型、駕駛意圖以及當(dāng)前車速進行綜合運算，并輸出信號控制所述方向電機。本發(fā)明還提供所述基于網(wǎng)絡(luò)的智能方向盤控制系統(tǒng)的控制方法。本發(fā)明所述系統(tǒng)能夠適應(yīng)不同駕駛習(xí)慣，具有智能化特點，并且其駕駛員模型還能夠后臺網(wǎng)絡(luò)進行管理和升級。
【IPC分類】B62D15-00, B62D6-00, B62D113-00, B62D119-00
【公開號】CN104627240
【申請?zhí)枴緾N201510074692
【發(fā)明人】程安宇, 蔣小龍, 謝明, 孟小峰
【申請人】重慶郵電大學(xué)
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2015年2月12日