裝在后輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)靠近車輪的一側(cè)；轉(zhuǎn)向角傳感器采用非接觸型霍爾元件傳感器，用來檢測(cè)前、后車輪的瞬時(shí)偏轉(zhuǎn)角。轉(zhuǎn)向角傳感器采用型號(hào)為WDJ22-D轉(zhuǎn)向角傳感器。
[0025]車身橫擺角速度傳感器4安裝在汽車質(zhì)心處的車身上，采用壓電射流角速度傳感器，檢測(cè)汽車轉(zhuǎn)向行駛時(shí)的車身橫擺角速度，以電信號(hào)的形式輸入FPGA現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列，F(xiàn)PGA現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列輸出控制信號(hào)，實(shí)時(shí)控制汽車的轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)，保證汽車轉(zhuǎn)向行駛時(shí)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性。車身橫擺角速度傳感器4采用型號(hào)為KD8651A059橫擺角速度傳感器。
[0026]車速傳感器5安裝在車速里程表的轉(zhuǎn)子一側(cè)，采用型號(hào)為CZG-8-2CH光電式車速傳感器，將汽車前進(jìn)速度檢測(cè)出來，以脈沖信號(hào)的形式輸出，以CAN總線輸送給四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)FPGA現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列。
[0027]電動(dòng)機(jī)電流傳感器6用來采集直流電動(dòng)機(jī)工作電流，作為對(duì)電動(dòng)機(jī)控制的反饋信號(hào)。電動(dòng)機(jī)電流傳感器6采用采用型號(hào)為CHB-20L/SP9霍爾式電流傳感器，霍爾式電流傳感器可測(cè)量直流電、交流電、脈沖電流，具有響應(yīng)快，閉環(huán)型精度高，電氣隔離，使用簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，專門用于控制測(cè)量。
[0028]電磁離合器7作為一個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，裝在減速機(jī)構(gòu)的一側(cè)，用于保證電動(dòng)機(jī)在預(yù)先設(shè)置的車速范圍內(nèi)工作，增加助力轉(zhuǎn)向可靠性，當(dāng)車速超過這個(gè)范圍，電磁離合器分離，使助力電動(dòng)機(jī)與離合器分離，這個(gè)系統(tǒng)僅以駕駛員操縱力作為動(dòng)力源。此外，當(dāng)電動(dòng)機(jī)或傳感器出現(xiàn)故障時(shí)，電磁離合器也將會(huì)自動(dòng)分離，以保證僅以駕駛員的操縱力也可以實(shí)現(xiàn)正常的轉(zhuǎn)向操作。電磁離合器采用型號(hào)為凱順/CDF010AA電磁離合器。
[0029]直流電動(dòng)機(jī)11的功用是根據(jù)FPGA現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列輸出適宜的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)角，驅(qū)動(dòng)前、后輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，控制前、后輪的轉(zhuǎn)向，是四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件。直流電動(dòng)機(jī)采用型號(hào)為ZWH120-500/24直流電動(dòng)機(jī)。
[0030]減速機(jī)構(gòu)9的功用是降低步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，增大步進(jìn)電動(dòng)機(jī)傳遞給轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)矩，常采用蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)或行星齒輪機(jī)構(gòu)。
[0031]控制開關(guān)10用于控制四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的啟動(dòng)、關(guān)閉狀態(tài)。采用按鍵方式，每次將其推入，該系統(tǒng)的電源就接通或關(guān)閉。當(dāng)四輪轉(zhuǎn)向出現(xiàn)故障時(shí)，及時(shí)切換傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，取消電機(jī)的助力。
[0032]本實(shí)用新型的工作原理是在車輛行駛過程中，當(dāng)車輛處于轉(zhuǎn)向狀態(tài)時(shí)，轉(zhuǎn)向角傳感器將前輪轉(zhuǎn)向的信號(hào)和汽車行駛狀態(tài)的信號(hào)送入FPGA現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列，F(xiàn)PGA現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列根據(jù)各傳感器采集的模擬信號(hào)量，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，由FPGA對(duì)各路數(shù)字量進(jìn)行邏輯比較，并通過電磁離合器和電動(dòng)機(jī)電流傳感器，向直流電動(dòng)機(jī)輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)，直流電動(dòng)機(jī)動(dòng)作，向前輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)輸出助力矩，通過后輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)后輪偏轉(zhuǎn)。同時(shí)FPGA現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視汽車狀況，分析目標(biāo)轉(zhuǎn)向角與后輪實(shí)際轉(zhuǎn)向角之間的差值，來實(shí)時(shí)調(diào)整后輪的轉(zhuǎn)角。這樣可以根據(jù)汽車的實(shí)際運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)汽車的四輪轉(zhuǎn)向。
[0033]本實(shí)用新型中各個(gè)傳感器、控制開關(guān)和FPGA現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列相連，F(xiàn)PGA現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列再通過電磁離合器來驅(qū)動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)對(duì)前、后輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的助力轉(zhuǎn)向。本實(shí)用新型采用自動(dòng)化技術(shù)根據(jù)汽車的實(shí)際運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)汽車的四輪轉(zhuǎn)向，轉(zhuǎn)向精確度高、使用成本低，還可減少駕駛員轉(zhuǎn)向操作負(fù)擔(dān)，而且能夠提高車輛的轉(zhuǎn)向輕便性和轉(zhuǎn)向靈活性。
[0034]圖3中B1-B7分別為各個(gè)傳感器的集到的離散信號(hào)，經(jīng)過FPGA邏輯門電路模塊對(duì)各個(gè)傳感器采集的模擬信號(hào)首先進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)量Serialin_l, Serial_in_2,…，Serial_in_7分別傳遞給各個(gè)分門電路模塊，分門電路模塊的功能是將實(shí)時(shí)傳來的7路信號(hào)做實(shí)時(shí)的邏輯比較，其工作任務(wù)就是按照每一路信號(hào)的正常值范圍對(duì)信號(hào)進(jìn)行域值檢測(cè)。輸出結(jié)果以操作代碼Code_l，Code_2,…，Code_7的方式輸入到電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路輸出驅(qū)動(dòng)電流給電動(dòng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)助力電動(dòng)機(jī)的控制。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于四輪轉(zhuǎn)向的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于，包括FPGA現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(I)，轉(zhuǎn)向盤扭矩角度傳感器(2)、轉(zhuǎn)向角傳感器(3)、車身橫擺角速度傳感器(4)、車速傳感器(5)、電動(dòng)機(jī)電流傳感器(6)、電磁離合器(7)、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)⑶和直流電動(dòng)機(jī)(11)，其中，轉(zhuǎn)向盤扭矩角度傳感器(2)、轉(zhuǎn)向角傳感器(3)、車身橫擺角速度傳感器(4)、車速傳感器(5)、電動(dòng)機(jī)電流傳感器(6)均與FPGA現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列⑴相連，F(xiàn)PGA現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(I)通過電磁離合器(7)的閉合驅(qū)動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)(11)，直流電動(dòng)機(jī)(11)與轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)⑶相連并作用力矩于轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)(8)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于四輪轉(zhuǎn)向的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于，所述直流電動(dòng)機(jī)(11)還連接有減速機(jī)構(gòu)(9)，且減速機(jī)構(gòu)(9)采用蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)或行星齒輪機(jī)構(gòu)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于四輪轉(zhuǎn)向的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于，所述電磁離合器(7)設(shè)置在減速機(jī)構(gòu)(9) 一側(cè)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于四輪轉(zhuǎn)向的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于，所述電動(dòng)機(jī)電流傳感器(6)采用霍爾式電流傳感器。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于四輪轉(zhuǎn)向的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于，所述車速傳感器(5)安裝在車速里程表的轉(zhuǎn)子一側(cè)。6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的一種基于四輪轉(zhuǎn)向的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于，所述車速傳感器(5)采用光電式車速傳感器。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于四輪轉(zhuǎn)向的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于，所述車身橫擺角速度傳感器(4)安裝在汽車質(zhì)心處的車身上。8.根據(jù)權(quán)利要求1或7所述的一種基于四輪轉(zhuǎn)向的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于，所述車身橫擺角速度傳感器(4)采用壓電射流角速度傳感器。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于四輪轉(zhuǎn)向的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于，所述轉(zhuǎn)向角傳感器(3)共4個(gè)，包括2個(gè)前輪轉(zhuǎn)向角傳感器以及2個(gè)后輪轉(zhuǎn)向角傳感器；前輪轉(zhuǎn)向角傳感器安裝在前輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)靠近車輪的一側(cè)，后輪轉(zhuǎn)向角傳感器安裝在后輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)靠近車輪的一側(cè)。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于四輪轉(zhuǎn)向的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于，還包括用于控制四輪轉(zhuǎn)向的啟動(dòng)、關(guān)閉狀態(tài)且與FPGA現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(I)相連的控制開關(guān)(!O)。
【專利摘要】一種基于四輪轉(zhuǎn)向的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置，包括FPGA現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列，轉(zhuǎn)向盤扭矩角度傳感器、轉(zhuǎn)向角傳感器、車身橫擺角速度傳感器、車速傳感器、電動(dòng)機(jī)電流傳感器、電磁離合器、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)和直流電動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)向盤扭矩角度傳感器、轉(zhuǎn)向角傳感器、車身橫擺角速度傳感器、車速傳感器、電動(dòng)機(jī)電流傳感器均與FPGA現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列相連，F(xiàn)PGA現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列通過電磁離合器的閉合驅(qū)動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)，直流電動(dòng)機(jī)與轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)相連并作用力矩于轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)。本實(shí)用新型采用自動(dòng)化技術(shù)根據(jù)汽車的實(shí)際運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)汽車的四輪轉(zhuǎn)向，轉(zhuǎn)向精確度高、使用成本低，還可減少駕駛員轉(zhuǎn)向操作負(fù)擔(dān)，而且能夠提高車輛的轉(zhuǎn)向輕便性和轉(zhuǎn)向靈活性。
【IPC分類】B62D101/00, B62D6/00, B62D113/00, B62D137/00, B62D119/00, B62D5/04
【公開號(hào)】CN204871167
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520554944
【發(fā)明人】張永輝, 王悅, 仇建華
【申請(qǐng)人】西安航空學(xué)院
【公開日】2015年12月16日
【申請(qǐng)日】2015年7月28日