一种转向系统及车辆爆胎的保护方法与流程

本发明涉及汽车制造技术领域，特别是涉及一种转向系统及车辆爆胎的保护方法。

背景技术：

汽车的安全性越来越被各大汽车厂所重视，但由汽车轮胎爆胎引起的交通事故不在少数，特别是汽车高速行驶时，轮胎爆胎将导致严重的事故，目前为解决汽车轮胎爆胎，主要采用汽车轮胎压力监测系统，即TPMS(Tire Pressure Monitoring system)系统。

TPMS系统主要是通过轮胎压力、温度的监测来确定轮胎是否异常，防止爆胎，因此TPMS系统仅能对轮胎因气压异常产生报警作用，并未对行车中出现的爆胎状况进行控制和干预。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种能够对行车中出现的爆胎状况进行控制和干预的方法。

为了解决上述技术问题，本发明实施例中的转向系统，包括转向机构和助力电机，所述助力电机和转向机构连接，用于向转向机构提供助力，还包括：

用于存储待测车速与爆胎保护参数的对应关系的第一存储单元，所述爆胎保护参数包括与助力大小相关的助力参数和提供助力的持续时间；

用于检测车速的测速单元；

用于检测车胎胎压的胎压传感器；

用于计算胎压的变化率的计算单元，所述计算单元与所述胎压传感器连接，所述胎压的变化率为当前胎压和初始胎压的差值与初始胎压之比；

用于检测车胎受到地面的逆向力力矩的力矩检测单元；

控制单元，与所述测速单元、计算单元、第一存储单元、力矩检测单元和助力电机连接，获取车速、胎压的变化率和车胎受到地面的逆向力力矩，当胎压的变化率大于与车速匹配的第一设定值，且车胎受到地面的逆向力力矩大于与车速匹配的第二设定值时，所述控制单元从所述第一存储单元中获取与车速匹配的爆胎保护参数，并根据所述助力参数控制所述助力电机向转向机构传输助力，在提供助力的持续时间内维持方向盘的角度不变。

本发明实施例中的转向系统，其中，还包括：

用于检测车辆是否点火的点火信号检测单元；

用于检测发动机转速的发动机转速传感器；

所述控制单元与所述点火信号检测单元和发送机转速传感器连接，当车辆点火且发动机转速大于零时，所述控制单元获取车速、胎压的变化率和车胎受到地面的逆向力力矩，当胎压的变化率大于与车速匹配的第一设定值，且车胎受到地面的逆向力力矩大于与车速匹配的第二设定值时，获取与车速匹配的爆胎保护参数。

本发明实施例中的转向系统，其中，所述测速单元与所述发动机转速传感器连接，用于将发动机转速转换为车速。

本发明实施例中的转向系统，其中，所述转向系统还包括：

第二存储单元，用于存储待测车速与第一设定值的对应关系；

第三存储单元，用于存储待测车速与第二设定值的对应关系；

所述控制单元与所述第二存储单元和第三存储单元连接，用于获取与车速匹配的第一设定值和第二设定值。

本发明实施例中还提供一种车辆爆胎的保护方法，包括：

存储待测车速与爆胎保护参数的对应关系，所述爆胎保护参数包括与助力大小相关的助力参数和提供助力的持续时间；

检测车速；

检测车胎胎压；

计算胎压的变化率，所述胎压的变化率为当前胎压和初始胎压的差值与初始胎压之比；

检测车胎受到地面的逆向力力矩的力矩检测单元；

获取车速、胎压的变化率和车胎受到地面的逆向力力矩，当胎压的变化率大于与车速匹配的第一设定值，且车胎受到地面的逆向力力矩大于与车速匹配的第二设定值时，获取与车速匹配的爆胎保护参数，并根据所述助力参数控制所述助力电机向转向机构传输助力，在提供助力的持续时间内维持方向盘的角度不变。

本发明实施例中的保护方法，其中，还包括：

获取车速与爆胎保护参数的对应关系。

本发明实施例中的保护方法，其中，获取车速与爆胎保护参数的对应关系的步骤包括：

设定多个待测车速；

试验车辆分别以所述多个待测车速行驶，当试验车辆以一待测车速行驶时，获取爆胎时能够阻止车辆偏转的爆胎保护参数，并存储待测车速与爆胎保护参数的对应关系。

本发明实施例中的保护方法，其中，所述保护方法还包括：

当试验车辆以一待测车速行驶时，获取未爆胎时的第一检测胎压和爆胎时的第二检测胎压，确定第一检测胎压和第二检测胎压的差值与第一检测胎压之比为第一预设值，并存储待测车速与第一预设值的对应关系。

本发明实施例中的保护方法，其中，所述保护方法还包括：

当试验车辆以一待测车速行驶时，获取未爆胎时车胎受到地面的检测逆向力力矩，确定所述检测逆向力力矩为第二预设值，并存储待测车速与第二预设值的对应关系。

本发明实施例中的保护方法，其中，当胎压的变化率大于第一设定值，且车胎受到地面的逆向力力矩大于第二设定值时，获取与车速匹配的爆胎保护参数的步骤之前还包括：

获取点火信号和发动机转速信号；

当车辆点火且发动机转速大于零时，获取车速、胎压的变化率和车胎受到地面的逆向力力矩，当胎压的变化率大于与车速匹配的第一设定值，且车胎受到地面的逆向力力矩大于与车速匹配的第二设定值时，获取与车速匹配的爆胎保护参数。

本发明在现有的转向系统基础上，通过增加相应的传感器、控制单元等，实现阻止行车过程中爆胎的冲击，保证平稳驾驶的功能，提高安全系数，且便于实现，对车辆的改造简单，开发周期短。同时，自动检测爆胎的方式提高控制和干预效率。

附图说明

图1为本发明实施例中转向系统的组成框图；

图2为本发明实施例中车辆爆胎的保护方法的流程图。

具体实施方式

现有技术中的车辆，其转向系统主要包括转向机构(机械管柱或者机械转向器)、扭矩传感器、转角传感器、控制器、助力电机和减速机构(蜗轮蜗杆或齿轮齿条)等。工作原理为：驾驶员通过操作方向盘，由扭矩传感器输出扭矩信号，控制器通过检测到的车速信号、扭矩信号、点火信号、发动机转速信号等计算出需要给助力电机提供的驱动电流值，助力电机给转向机构提供助力，带动车轮转向，从而实现车辆的转向。

本发明在现有的转向系统基础上，通过增加相应的传感器、控制单元等，实现行车过程中阻止车辆轮胎爆胎的冲击，保证平稳驾驶的功能。

下面将结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

如图1所示，本发明实施例中提供一种转向系统，包括转向机构3和助力电机2。助力电机2和转向机构3连接，用于向转向机构3提供助力。为了实现转向，所述转向系统还包括操作方向盘、扭矩传感器11、转角传感器12和减速机构等，具体实现结构与现有技术相同，在此不再详述。

所述转向系统还包括：

用于存储车速与爆胎保护参数的对应关系的第一存储单元4，所述爆胎保护参数包括与助力大小相关的助力参数和提供助力的持续时间；

用于检测车速的测速单元13；

用于检测车胎胎压的胎压传感器14；

用于计算胎压的变化率的计算单元15，计算单元15与胎压传感器14连接，所述胎压的变化率为当前胎压和初始胎压的差值与初始胎压之比；

用于检测车胎受到地面的逆向力力矩的力矩检测单元16；

控制单元1，与测速单元13、计算单元15、第一存储单元4、力矩检测单元16和助力电机2连接，获取车速、胎压的变化率和车胎受到地面的逆向力力矩。当胎压的变化率大于与车速匹配的第一设定值，且车胎受到地面的逆向力力矩大于与车速匹配的第二设定值时，控制单元1从第一存储单元4中获取与车速匹配的爆胎保护参数，并根据所述助力参数控制助力电机2向转向机构3传输助力，在提供助力的持续时间内维持方向盘的角度不变，阻止轮胎爆胎的冲击造成车辆偏转，实现对行车过程中出现爆胎状况的控制和干预，提高车辆安全系数。

需要说明的是，本发明实施例中的车速为行驶过程中车辆的当前车速。所述初始胎压为未爆胎的车胎胎压，可以为预设值。

其中，所述助力参数可以为助力电流，助力电机2输出与所述助力电流匹配的助力至转向机构3，所述助力为与爆胎侧相反的助力，以在爆胎时维持方向盘的角度不变，使车辆不发生偏转。具体的，爆胎侧的确定可以通过对车胎进行编号，车胎的胎压变化率与车胎的编号打包发送至控制单元1，从而控制单元1可以根据车胎的编号确定爆胎侧。

控制单元1通过驱动电路5与助力电机2连接。各传感器将检测的信号上传至CAN总线，控制单元1通过接口模块6与CAN总线连接，获取各传感器检测的信号。助力电机2通过机械方式与转向机构3连接，例如：传动轴、齿轮等。所述转向系统还包括为控制单元1、接口模块6和驱动电路5提供电源的电池模块7和蓄电池8。

本发明的技术方案是对行车过程中出现的爆胎进行控制和干预，因此，需要检测车辆是否为行驶状态。为了检测车辆的行驶状态，可以设置点火信号检测单元17和发动机转速传感器18，控制单元1与点火信号检测单元17和发动机转速传感器18连接，只有当车辆点火，且发动机转速大于零时，若发生爆胎才能启动本发明的爆胎保护，即，当车辆点火且发动机转速大于零时，控制单元1获取车速、胎压的变化率和车胎受到地面的逆向力力矩，当胎压的变化率大于第一设定值，且车胎受到地面的逆向力力矩大于第二设定值时，控制单元1从第一存储单元4中获取与车速匹配的爆胎保护参数。

进一步地，用于检测车速的测速单元13与发动机转速传感器18连接，用于将发动机转速转换为车速。

本发明实施例中的转向系统，还包括：

第二存储单元9，用于存储待测车速与第一设定值的对应关系；

第三存储单元10，用于存储待测车速与第二设定值的对应关系；

控制单元1与第二存储单元9和第三存储单元10连接，用于获取与车速匹配的第一设定值和第二设定值，从而当车辆的胎压变化率大于与车速匹配的第一预设值，且车胎受到地面的逆向力力矩大于与车速匹配的第二预设值时，确定车辆发生爆胎，控制单元1从第一存储单元4中获取与车速匹配的爆胎保护参数，进行爆胎保护。

基于同一发明构思，本发明实施例中还提供一种车辆爆胎的保护方法，包括：

存储车速与爆胎保护参数的对应关系，所述爆胎保护参数包括与助力大小相关的助力参数和提供助力的持续时间；

检测车速；

检测车胎胎压；

计算胎压的变化率，所述胎压的变化率为当前胎压和初始胎压的差值与初始胎压之比；

检测车胎受到地面的逆向力力矩的力矩检测单元；

获取车速、胎压的变化率和车胎受到地面的逆向力力矩，当胎压的变化率大于与车速匹配的第一设定值，且车胎受到地面的逆向力力矩大于与车速匹配的第二设定值时，获取与车速匹配的爆胎保护参数，并根据所述助力参数控制所述助力电机向转向机构传输助力，在提供助力的持续时间内维持方向盘的角度不变。

上述保护方法通过在行车过程中检测车辆是否爆胎，当爆胎时通过助力电机向转向机构传输助力，从而在提供助力的持续时间内维持方向盘的角度不变，阻止轮胎爆胎的冲击造成车辆偏转，实现对行车中出现爆胎状况的控制和干预，提高车辆安全系数。通过检测胎压的变化率以及车胎受到地面的逆向力力矩即可判断车辆在行车过程中是否爆胎，实现自动检测，提高控制和干预效率。

本发明实施例中的保护方法，还包括：

获取车速与爆胎保护参数的对应关系。

具体的，获取车速与爆胎保护参数的对应关系的步骤可以包括：

设定多个待测车速；

试验车辆分别以所述多个待测车速行驶，当试验车辆以一待测车速行驶时，获取爆胎时能够阻止车辆偏转的爆胎保护参数，并存储待测车速与爆胎保护参数的对应关系。

其中，所述爆胎保护参数包括与助力大小相关的助力参数和提供助力的持续时间，当所述助力参数为助力电流时，则获取爆胎时阻止车辆偏转的爆胎保护参数的步骤包括：

获取爆胎时向转向机构传输的助力电流。

在实际应用过程中，可以以40km/h起点，每隔10km/h标定一次，直到160km/h，设定多个待测车速。

在上述步骤中，当试验车辆以一待测车速行驶时，还可以获取未爆胎时的第一检测胎压和爆胎时的第二检测胎压，确定第一检测胎压和第二检测胎压的差值与第一检测胎压之比为第一预设值，并存储待测车速与第一预设值的对应关系。当试验车辆以一待测车速行驶时，还可以获取未爆胎时车胎受到地面的检测逆向力力矩，确定所述检测逆向力力矩为第二预设值，并存储待测车速与第二预设值的对应关系。则，当车辆的胎压变化率大于与车速匹配的第一预设值，且车胎受到地面的逆向力力矩大于与车速匹配的第二预设值时，确定车辆发生爆胎。

本发明实施例中的保护方法，当胎压的变化率大于与车速匹配的第一设定值，且车胎受到地面的逆向力力矩大于与车速匹配的第二设定值时，获取与车速匹配的爆胎保护参数的步骤之前还包括：

获取点火信号和发动机转速信号；

具体为当车辆点火且发动机转速大于零时，获取车速、胎压的变化率和车胎受到地面的逆向力力矩，当胎压的变化率大于与车速匹配的第一设定值，且车胎受到地面的逆向力力矩大于与车速匹配的第二设定值时，获取与车速匹配的爆胎保护参数，进行爆胎保护。

如图2所示，本发明实施例中车辆爆胎的保护方法具体包括：

获取点火信号和发动机转速信号；

判断车辆是否点火，发动机转速是否大于零；

当车辆点火且发动机转速大于零时，获取车速、胎压的变化率、车胎受到地面的逆向力力矩；

判断胎压的变化率是否大于与车速匹配的第一设定值，且车胎受到地面的逆向力力矩是否大于与车速匹配的第二设定值；

当胎压的变化率大于与车速匹配的第一设定值，且车胎受到地面的逆向力力矩大于与车速匹配的第二设定值时，获取与车速匹配的爆胎保护参数，并根据所述助力参数控制所述助力电机向转向机构传输助力，在提供助力的持续时间内维持方向盘的角度不变。

本发明在现有的转向系统基础上，通过增加相应的传感器、控制单元等，实现阻止行车过程中爆胎的冲击，保证平稳驾驶的功能，提高安全系数，且便于实现，对车辆的改造简单，开发周期短。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。