一种汽车自动转向装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及车辆转向控制领域，尤其涉及一种基于电动式EPS与ESC的汽车自动转向装置。
【背景技术】
[0002]随着人们生活水平的提高，汽车已经逐渐走向千家万户，并趋于普及，人们在选购汽车时，很重要的一个参考指标就是汽车安全性能和操控性能，因此，每个汽车生产厂家都在极力的提升车辆的安全性和操控性。
[0003]汽车的操控性主要体现在车辆转向系统上，而转向系统对于车辆安全性也有着重要的影响，随着科技的进步与发展，车辆转向的自动控制越来越迫切，但重新研制一套自动转身系统是一项庞大的工程，开发周期长成本高。因此，自若动转向系统能够建立在现有的电子转向设备基础上，不仅能降低了车辆研发成本，也能提升车辆的操控性能和安全性會K。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是实现一种充分利用原车资源的汽车转向自动控制
目.ο
[0005]为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为:一种汽车自动转向装置，该装置设有与CAN总线通信的电子控制单元，所述电子控制单元输出信号至电机，所述电机驱动电磁离合器完成转向动作，方向盘转角传感器输出方向盘转向信号至CAN总线，微处理器通过CAN总线接收方向盘转角传感器的转向信号，装置设有电子开关，微处理器的输出端与DA转换芯片的输入端连接，所述DA转换芯片的输出端与电子开关的常开端相连，电子开关COM端口与缓冲器的输入端相连，所述的缓冲器输出信号至电子控制单元。
[0006]安装在车辆转向轴上的扭矩传感器输出端接入电子开关常闭端，所述的扭矩传感器、电子控制单元、电机和电磁离合器为车辆EPS中部件，所述的方向盘转角传感器为ESC中部件。
[0007]工控机通过车身加载传感器获得车辆转向信息，通过车身CAN总线将车辆转向信息输送至微处理器。
[0008]所述的电子开关采用MAX4674EUE电子开关芯片构成。
[0009]所述的缓冲器采用运放AD8648ARUZ构成两路双通道缓冲器。
[0010]本发明是一种基于电动助力转向系统的无人驾驶车辆转向自动控制装置，该装置充分利用原车资源，具有开发低成本、接口简单、易于安装调试、低功耗、手动/自动切换方便的优点。
【附图说明】
[0011]下面对本发明说明书中每幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明:
[0012]图1:原车电动式EPS的结构示意图；
[0013]图2:原车电动式EPS的结构示意图；
[0014]图3:本发明自动转向装置的结构示意图；
[0015]图4:本发明电子开关的电路图；
[0016]图5:本发明缓冲器的电路图；
[0017]上述图中的标记均为:1、方向盘；2、转向轴；3、电子控制单元；4、电机；5、电磁离合器；6、转向齿条；7、横拉杆；8、转向轮；9、输出轴；10、扭力杆；11、扭矩传感器；12、转向齿轮。
【具体实施方式】
[0018]本发明是基于现有转向系统研制，只要包括ESC和EPS。汽车主动安全技术中的ESC (Electronic Stability Control,电子稳定性控制系统):能在快速转弯或变道行驶等工况下出现车辆失稳的情况时，进行制动和驱动干预，使车辆保持稳定行驶状态。现ESC已成为汽车标配，而其中的核心元件就是方向盘转角传感器，通过传感器掌握驾驶者的转向意图。
[0019]汽车的转向系统已由早期的机械液压助力转向全面升级到电动式电子助力转向，电动助力转向系统的结构及工作原理如图1所示电动式EPS通常由扭矩传感器11、车速传感器、电子控制单元3 (ECT)、电动机和电磁离合器5等组成。电动式EPS是利用电动机作为助力源，根据车速和转向参数等，由电子控制单元3完成助力控制。原理:当操纵转向盘时，装在转向盘轴上的扭矩传感器11不断地测出转向轴上的扭矩信号，该信号与车速信号同时输入到电子控制单元3。电控单元根据这些输入信号，确定助力扭矩的大小和方向，SP选定电动机的电流和转向，调整转向辅助动力的大小。电动机的扭矩由电磁离合器5通过减速机构减速增扭后，加在汽车的转向机构上，使之得到一个与汽车工况相适应的转向作用力。为此，充分利用原车电子助力转向系统，是实现车辆自动转向控制的有效途径。
[0020]除利用车辆上已经安装的ESC和EPS，本发明装置还包括微处理器、微处理器的CAN总线通讯接口和DA转换芯片、电子开关构成的转向控制单元，如图3所示，微处理器通过CAN通讯接口与工控机通讯，接受转向控制指令；作为转向检测单元的方向盘转角传感器的输出送入车身CAN总线，同时微处理器由CAN总线获得实时转向数据，EPS的扭矩传感器11输出与原车EPS的电子控制单兀3ECU (电子控制单兀3)切断，扭矩传感器11输出接入电子开关的NC (常闭)端。本装置控制单元的输出端接入原车EPS的ECU，本装置的控制单元内各部件的连接关系为:微处理器的输出端与DA转换芯片的输入端相连。DA转换芯片的输出端与电子开关的NO(常开)端相连，电子开关COM端口与电压跟随器(缓冲器)的输入端相连，电压跟随器的输出端为本装置控制单元的输出端，ESC系统已固定好，不用再安装。
[0021 ] 本发明直接利用原车电动式EPS，微处理器解析并输出车辆转向信息输出至EPSECU处理，驱动电机4转动，同时由方向盘转角传感器来检测转向角度并进行实时调整。
[0022]上述微处理器采用MC9S12G128 (LQFP64)，DA转换芯片采用AD5621BKSZ、电子开关采用MAX4674EUE、缓冲器采用AD8648ARUZ，方向盘转角传感器采用嘉兴华昌产非接触式测量，角度分辨率0.1°。
[0023]工控机借助于车身加载传感器(如毫米波雷达等)计算出的车辆转向信息，通过车身CAN总线传给本发明装置的微处理器，微处理器解析后通过SPI总线控制DA芯片输出原车EPS ECU可识别的类似扭矩信号，再控制电机4与电磁离合器5进行预设转向操作，同时方向盘转角传感器实时监控车辆转向动作，测试结果通过CAN总线送给本发明装置的微处理器，形成一个闭环控制。
[0024]如图4所示电子开关采用MAX4674EUE电子开关芯片构成，NO(常开)端口接DA转换器输出，NC (常闭)端口接原车扭矩传感器11输出，COM端口为输出端口，接至缓冲器。
[0025]如图5所示缓冲器采用运放AD8648ARUZ构成两路双通道缓冲器，每个通道都会送回本实施例的MCU进行校验，保证进入EPS E⑶数据正确，确保系统可靠。
[0026]上面结合附图对本发明进行了示例性描述，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，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种汽车自动转向装置，该装置设有与CAN总线通信的电子控制单元，所述电子控制单元输出信号至电机，所述电机驱动电磁离合器完成转向动作，其特征在于:方向盘转角传感器输出方向盘转向信号至CAN总线，微处理器通过CAN总线接收方向盘转角传感器的转向信号，装置设有电子开关，微处理器的输出端与DA转换芯片的输入端连接，所述DA转换芯片的输出端与电子开关的常开端相连，电子开关COM端口与缓冲器的输入端相连，所述的缓冲器输出信号至电子控制单元。2.根据权利要求1所述的汽车自动转向装置，其特征在于:安装在车辆转向轴上的扭矩传感器输出端接入电子开关常闭端，所述的扭矩传感器、电子控制单元、电机和电磁离合器为车辆EPS中部件，所述的方向盘转角传感器为ESC中部件。3.根据权利要求1或2所述的汽车自动转向装置，其特征在于:工控机通过车身加载传感器获得车辆转向信息，通过车身CAN总线将车辆转向信息输送至微处理器。4.根据权利要求1所述的汽车自动转向装置，其特征在于:所述的电子开关采用MAX4674EUE电子开关芯片构成。5.根据权利要求1所述的汽车自动转向装置，其特征在于:所述的缓冲器采用运放AD8648ARUZ构成两路双通道缓冲器。
【专利摘要】本发明揭示了一种汽车自动转向装置，该装置设有与CAN总线通信的电子控制单元，所述电子控制单元输出信号至电机，所述电机驱动电磁离合器完成转向动作，方向盘转角传感器输出方向盘转向信号至CAN总线，微处理器通过CAN总线接收方向盘转角传感器的转向信号，装置设有电子开关，微处理器的输出端与DA转换芯片的输入端连接，所述DA转换芯片的输出端与电子开关的常开端相连，电子开关COM端口与缓冲器的输入端相连，所述的缓冲器输出信号至电子控制单元。本发明是一种基于电动助力转向系统的无人驾驶车辆转向自动控制装置，该装置充分利用原车资源,具有开发低成本、接口简单、易于安装调试、低功耗、手动/自动切换方便的优点。
【IPC分类】B62D5/04, B62D6/08
【公开号】CN105128931
【申请号】CN201510455591
【发明人】张绍山, 张绍勇, 段山保
【申请人】芜湖市汽车产业技术研究院有限公司
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2015年7月27日