专利名称：汽车方向盘转向控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种汽车方向盘转向控制系统，尤其涉及一种汽车方向盘电子转向控制系统。
背景技术：
目前出现的汽车转向系统包括方向盘、控制器(简称ECU)、驱动电机和反馈电机，以及用于测量转角和转矩的传感器。采用电子控制方式提高了控制效果，但是行驶车辆存在运行工况的多变性和复杂性的特点，使得系统中电机等电子元器件容易发生故障而导致转向行为失败，甚至产生危险。
发明内容本发明的目的就是为了解决以上问题，提供一种汽车方向盘转向控制系统，它解决由于路况的多变性和复杂性而导致的容易造成系统失效的问题。
为实现上述目的，本发明提出一种汽车方向盘转向控制系统，包括方向盘系统、前轮转向执行系统和控制器系统，前轮转向执行系统驱动方向盘转动，控制器系统控制前轮转向执行系统或/和方向盘系统，所述前轮转向执行系统包括主转向驱动电机和转向器，所述主转向驱动电机通过第一传动装置带动转向器，所述控制器系统包括主控制器和系统故障监测模块，控制器系统控制主转向驱动电机，还包括辅转向驱动电机，所述主转向驱动电机通过第一传动装置带动转向器，控制器系统控制辅转向驱动电机，当系统故障监测模块检测到主转向驱动电机出现故障时，控制器系统控制主转向驱动电机关闭，启动辅转向驱动电机。
由于采用了以上的方案，转向系统的工作可靠性对行驶中的车辆至关重要，安装备用的辅转向驱动电机，在主转向驱动电机出现故障时，关闭主转向驱动电机，启动辅转向驱动电机，使汽车方向盘转向控制系统继续运行，以确保系统安全、可靠，使系统工作更加安全可靠。
图1是本发明汽车方向盘转向控制系统结构示意图；图2是本发明主路感反馈电机和辅路感反馈电机与方向盘装配示意图。
具体实施方式
下面通过具体的实施例并结合附图对本发明作进一步详细的描述。
见图1，基于系统冗余的线传转向系统包括三个部分方向盘系统、前轮转向执行系统和控制器系统。前轮转向执行系统驱动方向盘转动，控制器系统控制前轮转向执行系统或/和方向盘系统。其中具体结构如下方向盘系统包括方向盘1，方向盘转矩转角传感器2，主路感反馈电机4，辅路感反馈电机15，方向盘转矩转角传感器2的信号端、主路感反馈电机4和辅路感反馈电机15的信号端分别接至主控制器13输入输出端，其中冗余部分为辅路感反馈电机15。如图2所示，主路感反馈电机4与辅路感反馈电机15性能相同，相互独立，通过同一机械传动装置将输出力矩传递给方向盘1。主路感反馈电机4和辅路感反馈电机15连于第二传动装置，第二传动装置上有传动齿，该传动齿传递路感反馈力给方向盘1。主路感反馈电机和辅路感反馈电机的路感反馈力通过第二传动装置传递给方向盘，主路感反馈电机的反馈力传递给方向盘，使方向盘上产生一个与驾驶员转向方向相反的阻力矩，这就是常说的“路感”。路感力由电机生成，可以通过蜗轮蜗杆、齿轮齿条或皮带等方式传递，我们在这里是设计的是蜗轮蜗杆传动的，第二传动装置为蜗轮蜗杆传动机构，所述蜗轮蜗杆传动机构包括蜗轮23和蜗杆22，所述主路感反馈电机4和辅路感反馈电机15分别固定于蜗杆22的两侧，蜗杆齿位于蜗杆22中间，所述蜗轮23固定于方向盘转轴。控制器系统控制辅路感反馈电机15和主路感反馈电机4，正常工作时由主路感反馈电机4接收主控制器13的路感指令，辅路感反馈电机15为切断状态。一旦主控制器13中的系统故障监测模块发现主路感反馈电机4出现故障，工作失效时，立即关闭主路感反馈电机4，同时启动辅路感反馈电机15，从而维持系统正常运作。
前轮转向执行系统包括主转向驱动电机8，齿轮齿条转向器转矩转角传感器9，齿轮齿条转向器10，辅转向驱动电机11，主转向驱动电机通过第一传动装置带动齿轮齿条转向器10，齿轮齿条转向器转矩转角传感器9的信号端、主转向驱动电机8和辅转向驱动电机11的信号端分别接至主控制器13输入输出端，其中冗余部分为辅转向驱动电机。主转向驱动电机8与辅转向驱动电机11性能相同，相互独立，通过同一机械传动装置将转向驱动力矩传递给齿轮齿条转向器10。主转向驱动电机8和辅转向驱动电机11连于第一传动装置上，第一传动装置上有传动齿，该传动齿驱动齿轮齿条转向器。控制器系统控制主转向驱动电机8和辅转向驱动电机11，正常工作时，主转向驱动电机8工作，接收来自控制器(ECU)的转向指令。当控制器系统中的故障监测模块探测到主驱动电机8出现故障导致不能正常工作时，主控制器立即将其关闭，并启动辅转向驱动电机11，维系驱动系统正常工作。
控制器系统对传感器采集的信号进行分析处理，判别汽车的运动状态，同时，经过对ECU事先设计的算法进行运算，给方向盘反馈电机和转向驱动电机发送命令，控制两个电机的工作，保证在不同车速下汽车转向响应特性一致。该控制器系统包括主控制器13、辅控制器和系统故障监测模块，该系统有两个硬件和软件完全相同的控制器(简称ECU)--主控制器和辅控制器。这是为了防止一个ECU由于工况的变换或者某些突发的事件导致其不能正常工作而设计的。系统故障监测模块负责监测整个线传转向系统的异常状态，当发现主控制器出现故障时，将其立即关闭并启动辅控制器。故障监测模块将信息传递至辅控制器，辅控制器能够从故障监测ECU的接口读取状态监测信号的量值，采用并行通讯方式，辅控制器甚至可以使用车身集成网络，CAN总线技术，从总线中获取相应的状态信息。主控制器和辅控制器控制主路感反馈电机4和主转向驱动电机8或者主路感反馈电机4、主转向驱动电机、辅路感反馈电机15和辅转向驱动电机11。
系统故障监测模块负责监测汽车方向盘转向控制系统中主要的电子元件、各种传感器和反馈电机和转向驱动电机的状态，如控制器系统中关键元器件(控制器系统中使用大量半导体)的短路或断路(阻断或过流)，电机的过流，过热，缺相等，整个控制系统是以选择的电机型式为先导，使用不同的电机，由于工作原理的不同，控制器(ECU)的设计不同，使用的芯片也不同(其中永磁、直流、交流、步进、伺服等电机都是可以使用的)，故障信号的种类也稍有区别。故障监测模块主要用来实时判断传感器探测的信号是否正常，并将异常情况传递于主控制器或辅控制器。监测这些信号并适时做出判断，对于车辆的主动安全性能至关重要。
系统中的反馈电机可以采用普通有刷直流电机(60W)，转角与转矩传感器可以是合在一起的，也可以是独立的。所用的传感器为电位计式或霍尔式或光电式或导电塑料式或电容式或电感式角位移传感器。电机、传感器由车载电源系统获得供电。
权利要求
1.一种汽车方向盘转向控制系统，包括方向盘系统、前轮转向执行系统和控制器系统，前轮转向执行系统驱动方向盘转动，控制器系统控制前轮转向执行系统或/和方向盘系统，所述前轮转向执行系统包括主转向驱动电机(8)和转向器，所述主转向驱动电机通过第一传动装置带动转向器，所述控制器系统包括主控制器(13)和系统故障监测模块，控制器系统控制主转向驱动电机(8)，其特征是还包括辅转向驱动电机(11)，所述辅转向驱动电机(11)通过第一传动装置带动转向器，控制器系统控制辅转向驱动电机(11)，当系统故障监测模块检测到主转向驱动电机(8)出现故障时，控制器系统控制主转向驱动电机(8)关闭，启动辅转向驱动电机(11)。
2.如权利要求1所述的汽车方向盘转向控制系统，其特征是所述主转向驱动电机(8)和辅转向驱动电机(11)连于第一传动装置上，，所述第一传动装置上有传动齿，该传动齿驱动转向器。
3.如权利要求1所述的汽车方向盘转向控制系统，其特征是所述的方向盘系统包括方向盘(1)和主路感反馈电机(4)，主路感反馈电机的路感反馈力通过第二传动装置传递给方向盘，还包括辅路感反馈电机(15)，所述辅路感反馈电机(15)的路感反馈力通过第二传动装置传递给方向盘，控制器系统控制辅路感反馈电机(15)和主路感反馈电机(4)，当系统故障监测模块检测到主路感反馈电机(4)出现故障时，控制器系统控制主路感反馈电机(4)关闭，启动辅路感反馈电机(15)。
4.如权利要求3所述的汽车方向盘转向控制系统，其特征是主路感反馈电机(4)和辅路感反馈电机(15)连于第二传动装置，第二传动装置上有传动齿，该传动齿传递路感反馈力给方向盘(1)。
5.如权利要求4所述的汽车方向盘转向控制系统，其特征是第二传动装置为蜗轮蜗杆传动机构，所述蜗轮蜗杆传动机构包括蜗轮和蜗杆，所述主路感反馈电机(4)和辅路感反馈电机(15)分别固定于蜗杆的两侧，蜗杆齿位于蜗杆中间，所述蜗轮固定于方向盘转轴。
6.如权利要求1至5中任意一项权利要求所述的汽车方向盘转向控制系统，其特征是所述的控制器系统还包括辅控制器，所述辅控制器控制主路感反馈电机(4)和主转向驱动电机(8)或者主路感反馈电机(4)、主转向驱动电机、辅路感反馈电机(15)和辅转向驱动电机(11)，系统故障监测模块检测到主控制器(13)出现故障时，控制器系统控制主控制器(13)关闭，启动辅控制器。
全文摘要
本发明公开一种汽车方向盘转向控制系统，包括方向盘系统、前轮转向执行系统和控制器系统，前轮转向执行系统包括主转向驱动电机和转向器，控制器系统包括主控制器和系统故障监测模块，还包括辅转向驱动电机，所述主转向驱动电机通过第一传动装置带动转向器，控制器系统控制辅转向驱动电机，当系统故障监测模块检测到主转向驱动电机出现故障时，控制器系统控制主转向驱动电机关闭，启动辅转向驱动电机。由于转向系统的工作可靠性对行驶中的车辆至关重要，安装备用的辅转向驱动电机，在主转向驱动电机出现故障时，关闭主转向驱动电机，启动辅转向驱动电机，使汽车方向盘转向控制系统继续运行，以确保系统安全、可靠，使系统工作更加安全可靠。
文档编号B62D5/04GK1887630SQ20051002121
公开日2007年1月3日 申请日期2005年6月27日 优先权日2005年6月27日
发明者宋明, 胡伟, 陈勇武 申请人:比亚迪股份有限公司