一种改装车的电动助力转向系统及其控制方法与流程

1.本发明涉及电动转向助力领域，用于车辆改装增加电动转向助力，特别涉及一种改装车的电动助力转向系统及其控制方法。


背景技术：

2.电动助力转向系统是汽车转向系统的发展方向。该系统由电动助力机直接提供转向助力，省去了液压动力转向系统所必需的动力转向油泵、软管、液压油、传送带和装于发动机上的皮带轮，既节省能量，又保护了环境。另外，还具有调整简单、装配灵活以及在多种状况下都能提供转向助力的特点。正是有了这些优点，电动助力转向系统作为一种新的转向技术，将挑战大家都非常熟知的、已具有50多年历史的液压转向系统。
3.驾驶员在操纵方向盘进行转向时，转矩传感器检测到转向盘的转向以及转矩的大小，将电压信号输送到电子控制单元，电子控制单元根据转矩传感器检测到的转距电压信号、转动方向和车速信号等，向电动机控制器发出指令，使电动机输出相应大小和方向的转向助力转矩，从而产生辅助动力。汽车不转向时，电子控制单元不向电动机控制器发出指令，电动机不工作。
4.在车辆的设计要求并不需要电动助力转向系统随速改变助力的特性，但是在后期用户使用时，驾驶人期望在使用车辆时，可以通过自主控制不同的模式切换，改变方向盘不同的轻重手感以达到更优的驾驶体验。直接搭载电动助力转向系统无法满足该车辆的设计需求，而如果在改装时接入vcu则需要对vcu进行大的改动，由于vcu是车辆的核心，一般主机厂不允许vcu进行私自更改，这就造成了无法改装电动转向助力系统，无法满足用户对于电动助力系统可变助力的要求。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供改装车的电动助力转向系统及其控制方法，适用于改装车辆，实现改装车辆可以调节电动助力。
6.为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种可调节转向助力的电动转向助力系统，包括控制模块ecu、转矩传感器，所述转矩传感器将检测到的转向盘的转向以及转矩的大小发送至控制模块ecu中，所述系统还包括车速模拟模块，所述车速模块的输出端连接控制模块ecu；所述车速模拟模块输出车速信号至控制模块ecu中；所述控制模块ecu控制电动转向助力系统的助力电机运行提供助力。
7.所述车速模拟模块包括旋钮开关、中央处理器cpu、can模块，所述旋钮开关与中央处理器cpu连接，所述中央处理器cpu的输入端根据旋钮开关输入的电压信号通过can模块输出不同的车速模拟信号至控制模块ecu中。
8.车辆的ig供电模块经过防反二极管后连接至电源电路的输入端，电源电路的输入端连接至cpu，为cpu进行供电。
9.所述中央控制器cpu的输入端连接故障信号采集模块，所述中央控制器cpu的输出
端连接故障指示灯，用于根据故障信号来驱动故障指示灯的点亮状态。
10.所述故障信号采集模块包括电压信号采集模块，所述中央处理器cpu通过电压信号采集模块采集ig供电模块的电压信号。
11.所述故障信号采集模块包括旋钮开关故障监测模块，其输出端连接中央控制器cpu的输入端，用于根据采集的旋钮开关信号判断旋钮开关是否故障。
12.所述中央处理器cpu对can模块进行通信监测判断can通信模块的工作状态。
13.所述中央处理器cpu与eps的控制模块ecu的故障信号输出端连接，用于获取eps的故障信号；若接收到状态信号显示当前eps运行不正常或eps故障，判断为eps故障，故障led点亮直至状态信号显示eps正常，故障led灯熄灭。
14.所述中央控制器cpu判断为调速旋钮故障时，通过can模块发送车速信号为预设的最小助力对应的车速信号。
15.所述中央控制器cpu通过电压判断供电电压欠压故障时，中央控制器cpu通过can模块发送eps提供最大助力对应的车速信号值控制模块ecu。
16.一种改装车的电动助力转向系统的控制方法，所述控制方法包括：将系统安装在改装车上后，控制模块ecu根据采集的转矩信号和车速模拟信号来输出对应的助力。
17.本发明的优点在于：电路结构简单，可以根据用户的需求通过旋钮开关的方式通过不同电压信号来表征对应的车速信号至cpu中，然后由cpu发送不同的车速信号至eps中，从而实现了用户的转向助力可以自主调节的目的，适用于改装车辆无法直接对vcu修改的电动助力系统的改装，避免了对ecu进行较大的改动，满足了车辆对eps更多的需求，增加了eps可调节方向盘手力轻重的功能。
附图说明
18.下面对本发明说明书各幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：
19.图1为车辆ig线束与本发明及eps-ecu连接结构示意图；
20.图2为本发明的软件主流程图；
21.图3为本发明的硬件框图。
具体实施方式
22.下面对照附图，通过对最优实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
23.本发明的目的在对无法提供车速信号至电动助力转向系统及对搭载电动助力转向系统无随速改变助力要求但期望方向盘手力能够调节的车辆，使车辆能够兼容使用电动助力转向系统或满足车辆对于电动助力转向系统的特殊要求。其技术方案为：采用车速模拟模块来模拟发送车速至eps中，本技术针对车速模拟模块设计了一种can-box来实现这一目的，调速can-box来模拟车速发送至eps从而实现这一目的,方案包括：代替传统情况下为电动助力转向系统控制模块(以下称ecu)提供车速信号的整车控制器(以下称vcu)提供车速信号，随时体现调速can-box运行状态的led故障灯及可改变预设车速的5挡调速旋钮。
24.提供车速信号具体包括：在调速can-box内预设车辆与期望搭载的电动助力转向系统(以下称eps)的车速通讯协议，通过调节安装于调速can-box外壳体上的旋钮，代替vcu
对eps发送不同的车速信号，eps接收到车速信号后以提供不同的转向助力。
25.调节调速旋钮改变预设车速包括：在预设车速时，对应调速旋钮不同档位设置相对应的期望车速，调速can-box通过识别驾驶人当前调节旋钮档位对eps发送不同的车速信号。
26.体现调速can-box运行状态的led故障灯具体包括：为了避免调速can-box的失效，导致eps运行异常，方向盘手力轻重突变，时刻监控检测调速can-box正常运行所需要的必要条件及eps当前运行状态，任意条件缺失、错误或eps运行状态报错时，故障led灯亮起提醒驾驶人。
27.调速can-box正常运行所需要的必要条件及eps当前运行状态包括：调速can-box的运行电压，在8-16v电压内可正常运行，在6-8v电压条件下，调速can-box进入失效模式运行，向eps发送预设特定车速信号。低于6v或高于16v,调速can-box停止向eps发送车速信号。调速can-box与eps连接的信号线状态，作为代替vcu发送eps车速信号，需要与eps之间的通讯时刻保持正常。调速旋钮的状态，监控旋钮的是否损坏，旋钮是否旋转到位而非两个档位之间。eps状态位，eps向外部发送的运行状态标志位，确保eps在正常运行中。
28.如图3所示为can-box原理图，其中ig供电经过防反二极管输出12v电源，然后经过供电电路转换成5v电源后为cpu供电，其中供电电路为dcdc降压模块。旋钮开关采用五档旋钮开关，不同旋钮位置对应不同的电压输出，旋钮开关的输入端连接+5v电源，旋钮开关的负极接地，这样只要旋钮开关旋转至一个位置后其对应的输出一个电压至cpu的输入端，也就是将旋钮开关的电压输出端连接至cpu的输入端，cpu根据输入电压的不同对应的通过can模块输出不同的车速信号，其中cpu的输出端通过can模块连接至eps的控制模块ecu的输入端，以can通信的方式输入到ecu中。cpu的输出端连接指示灯，指示灯采用led来实现，通过驱动指示灯led的亮灭来提醒调速can-box的故障与否，从而给出提醒。故障信号获取包括设置有电压采集模块，电压采集模块分别采集ig电源的12v电源信号、旋钮开关的输出电压信号，根据采集的电压cpu可以判断出欠压故障，根据旋钮开关的电压信号判断旋钮开关是否故障或处于两个档位之间，该电压采集模块的输出端连接至cpu的输入端。cpu的输入端还与eps的控制模块ecu的故障信号输出端连接，用于接收eps的故障信号，当eps自己检测到故障后会通过故障信号输出端输出故障信号至其他模块中，本技术直接连接至其输出端，可以获取其故障信号，从而通过指示灯发出提醒。由于cpu与can模块通信连接的，可以根据心跳机制等各种方式获取can模块的通信状态以及联通状态，进而可以判断can模块的故障与否并给出提醒。
29.本实施例主要是代替整车vcu向eps发送车速信号，调速can-box通过信号线束与ecu相连接，具体通信方式为can协议通讯。如图1所示，车辆ig作为调速can-box的供电线束同时与调速can-box及eps-ecu连接。当车辆点火后，调速can-box与eps同时开始协同工作。
30.如图2所示，调速can-box在开始运行后，会在第一时间确认当前旋钮位置，以便于调速can-box尽快通过内部can通讯电路模块向eps-ecu发送准确的期望车速信号，使eps以期望的助力大小为方向盘提供助力。此后每20ms，调速can-box会再次对调速旋钮的位置进行确认，当发现调速旋钮位置发生改变，且连续25次即连续500ms确认为相同结果，can通讯电路模块开始发送新的期望车速信号。
31.为确保车辆在行驶中的驾驶安全，本发明对在运行过程中可能发生的故障预设了
故障对策。
32.供电电压欠压故障，在调速can-box运行过程中，每20ms对供电电压即车辆ig进行检测，当检测到供电电压低于8v，判断为供电电压欠压故障，发送的车速信号会立即调整为0km/h，即eps能够提供的最大助力，且与此同时安装于外壳体上的故障led灯点亮，提醒驾驶人当前车辆转向系统发生故障，以便于驾驶人能够正常操控方向盘将车辆行驶至安全区域停车检查。但当供电电压持续降低至6v以下，调速can-box供电电压欠压，完全无法工作时，只能依靠eps的故障策略。在供电电压在6v至8v之间，每20ms对当前供电电压持续进行检测，当连续检测到供电电压连续超过5次即100ms都高于10v时，当前认为供电电压欠压故障解除，发送车速信号恢复为选定调速旋钮对应的期望车速，且故障led灯熄灭，提醒驾驶人故障解除。
33.调速旋钮故障，如：调速旋钮意外脱落、未充分调节调速旋钮以至于处于两个档位之间。在调速can-box运行过程中，每20ms对调速旋钮预设的5个档位进行确认，若5个档位有任意一个档位的状态不明确或错误连续超过25次即500ms，判断为调速旋钮故障，发送车速信号会调整为40km/h即预设的最小助力，以防因调速旋钮故障方向盘突然变轻导致出现驾驶人转向角度过大发生危险。且故障led灯点亮，提醒驾驶人当前转向系统出现故障。当故障解除后，需车辆重新点火上电，发送车速信号恢复为选定调速旋钮对应的期望车速，且故障led灯熄灭，提醒驾驶人故障解除。
34.can通信故障，在调速can-box运行过程中，每100ms对can总线状态进行检测，若总线检测到异常如：can通信线束断路、短路，总线关断、繁忙等非正常状态，判断为can通信故障，故障led灯点亮，提醒驾驶人当前转向系统出现故障。此时调速can-box已无法为eps提供车速信号，依靠eps自身故障策略。若检测到can总线恢复正常，can通讯立即恢复，发送车速信号恢复为选定调速旋钮对应的期望车速，且故障led灯熄灭，提醒驾驶人故障解除。
35.eps故障，在can通信正常的情况下，接收eps向外发送的状态信号，若接收到状态信号显示当前eps运行不正常或eps故障，判断为eps故障，故障led点亮，提醒驾驶人当前转向系统出现故障。直至状态信号显示eps正常，故障led灯熄灭，提醒驾驶人故障解除。
36.显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，均在本发明的保护范围之内。