本發(fā)明屬于汽車技術(shù)領(lǐng)域，具體的說(shuō)是一種汽車轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比測(cè)量裝置。

背景技術(shù)：

汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是保證汽車能按駕駛員的意志而進(jìn)行轉(zhuǎn)向行駛的專設(shè)機(jī)構(gòu)。轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比是方向盤轉(zhuǎn)角與前輪轉(zhuǎn)角的比值，可將方向盤轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)換成前輪轉(zhuǎn)角，目前一些汽車通過測(cè)量轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)比來(lái)代替轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比，以此來(lái)計(jì)算前輪轉(zhuǎn)角，但是由于轉(zhuǎn)向桿系的存在，使實(shí)際轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比并不等于轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)比。而很多汽車控制系統(tǒng)均需要準(zhǔn)確的前輪轉(zhuǎn)角信號(hào)，而直接測(cè)量前輪轉(zhuǎn)角信號(hào)成本高，難以布置傳感器而且由于前輪轉(zhuǎn)角有限，測(cè)量精度也有限，故實(shí)際控制系統(tǒng)中均是通過測(cè)量方向盤轉(zhuǎn)角計(jì)算前輪轉(zhuǎn)角。這樣一來(lái)由于轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比不等于轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)比而且呈現(xiàn)出很大的非線性特性，導(dǎo)致按轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)比計(jì)算的前輪轉(zhuǎn)角不準(zhǔn)確，使控制系統(tǒng)的性能受到很大影響。因此直接測(cè)量實(shí)車的轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比對(duì)提高汽車控制系統(tǒng)的性能尤為重要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種能精確測(cè)得汽車轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比從而得到前輪轉(zhuǎn)角的汽車轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比測(cè)量裝置，該測(cè)量裝置解決了現(xiàn)有汽車轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比計(jì)算不精確從而使前輪轉(zhuǎn)角不準(zhǔn)確的問題。

本發(fā)明技術(shù)方案結(jié)合附圖說(shuō)明如下：

一種汽車真實(shí)轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比測(cè)量裝置，該測(cè)量裝置包括車速傳感器1、多圈角度傳感器2、橫擺角速度傳感器3和信號(hào)處理模塊；所述的車速傳感器1使用真空吸盤吸牢在汽車前部中間位置的平整表面上；所述的多圈角度傳感器2固定在方向盤下方；所述的橫擺角速度傳感器3安裝在汽車質(zhì)心旁；所述的信號(hào)處理模塊包括接口電路、帶CAN總線控制器和A/D轉(zhuǎn)換器的單片機(jī)；所述的多圈角度傳感器2和橫擺角速度傳感器3的輸出端和接口電路的輸入端連接；所述的接口電路的輸出端與單片機(jī)自帶的A/D轉(zhuǎn)換輸入接口連接；所述的車速傳感器1通過跟蹤濾波器輸出端與單片機(jī)的輸入接口連接；所述的單片機(jī)的輸出端通過CAN總線與ECU雙向連接。

所述車速傳感器1選擇型號(hào)為CN65M/NS43NCT1的光電式車速傳感器。

所述的多圈角度傳感器2采用RSM2800系列多圈角度傳感器。

所述的橫擺角速度傳感器3采用型號(hào)為M12-3550135的傳感器。

所述的單片機(jī)采用型號(hào)為MC68HC908的8位單片機(jī)。

本發(fā)明的有益效果為：

1、通過本發(fā)明的測(cè)量裝置和測(cè)量方法測(cè)量實(shí)車轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比來(lái)計(jì)算的前輪轉(zhuǎn)角，所得前輪轉(zhuǎn)角數(shù)據(jù)更為準(zhǔn)確，避免了按轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)比計(jì)算前輪轉(zhuǎn)角不準(zhǔn)確的缺點(diǎn)。

2、本發(fā)明在結(jié)構(gòu)上大多數(shù)采用實(shí)車上現(xiàn)有的傳感器，裝置簡(jiǎn)單，不增加成本且更加利于實(shí)現(xiàn)，通過通信總線輸出轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比，安裝調(diào)節(jié)方便。

附圖說(shuō)明

圖1本發(fā)明汽車轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)示意框圖；

圖2本發(fā)明汽車轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比測(cè)量裝置中橫擺角速度傳感器接口電路圖；

圖3本發(fā)明汽車轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比測(cè)量裝置中多圈角度傳感器接口電路圖；

圖4本發(fā)明汽車轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比測(cè)量裝置中傳感器接口電路框圖；

圖5本發(fā)明汽車轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比測(cè)量方法流程圖；

圖6本發(fā)明汽車轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比測(cè)量裝置基于CAN總線的數(shù)據(jù)通信示意圖。

圖中：1、車速傳感器；2、多圈角度傳感器；3、橫擺角速度傳感器。

具體實(shí)施方式

參閱圖1、圖4，一種汽車真實(shí)轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比測(cè)量裝置，該測(cè)量裝置包括車速傳感器1、多圈角度傳感器2、橫擺角速度傳感器3和信號(hào)處理模塊；所述的車速傳感器(1)使用真空吸盤吸牢在汽車前部中間位置的平整表面上；所述的多圈角度傳感器2固定在方向盤下方；所述的橫擺角速度傳感器3安裝在汽車質(zhì)心旁；所述的信號(hào)處理模塊包括接口電路、帶CAN總線控制器和A/D轉(zhuǎn)換器的單片機(jī)；所述的多圈角度傳感器2和橫擺角速度傳感器3的輸出端和接口電路的輸入端連接；所述的接口電路的輸出端與單片機(jī)自帶的A/D轉(zhuǎn)換輸入接口連接；所述的車速傳感器1通過跟蹤濾波器輸出端與單片機(jī)的輸入接口連接；所述的單片機(jī)的輸出端通過CAN總線與ECU雙向連接。

所述的多圈角度傳感器2采用RSM2800系列多圈角度傳感器，安裝采用加長(zhǎng)插槽方式鑲嵌固定在方向盤下方。

所述的車速傳感器1采用型號(hào)為CN65M/NS43NCT1的光電式車速傳感器，使用真空吸盤吸牢在汽車前部中間位置的平整表面上，光電車速傳感器的輸出信號(hào)是不規(guī)則的小信號(hào)，必須通過配套的跟蹤濾波器變?yōu)榕c車速成正比的基波信號(hào)并轉(zhuǎn)換為二次儀表或計(jì)算機(jī)能夠接受的TTL電平的脈沖信號(hào)；

所述的橫擺角速度傳感器3采用型號(hào)為M12-3550135的傳感器，安裝在汽車質(zhì)心位置附近。

所述的單片機(jī)采用型號(hào)為MC68HC908的8位單片機(jī)。

參閱圖2、圖3，傳感器輸出信號(hào)與接口電路輸入端連接，其中橫擺角速度傳感3的接口電路輸出端與單片機(jī)MC68HC908自帶的A/D轉(zhuǎn)換輸入接口連接，多圈角度傳感器2的接口電路輸出端與單片機(jī)MC68HC908自帶的A/D轉(zhuǎn)換輸入接口連接，車速傳感器1通過跟蹤濾波器輸出端與單片機(jī)MC68HC908的輸入接口連接。

參閱圖2，橫擺角速度傳感器3接口電路以實(shí)現(xiàn)對(duì)傳感器輸出信號(hào)的濾波和放大功能，運(yùn)放使用滿擺幅輸出的LMX324。

參閱圖3，多圈角度傳感器2接口電路對(duì)傳感器輸出信號(hào)去除毛刺和高頻信號(hào)，并進(jìn)行放大，運(yùn)放使用常用的UA741CD。

參閱圖4，本發(fā)明所述的汽車轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比測(cè)量裝置采用8位單片機(jī)(Motorola公司的MC68HC908系列單片機(jī))，所述單片機(jī)中集成了CPU、A/D轉(zhuǎn)換器、CAN控制器。

參閱圖5，本發(fā)明所述的汽車轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比測(cè)量方法為：

1、首先，車速傳感器1使用真空吸盤吸牢在汽車前部中間位置的平整表面上，橫擺角速度傳感器3安裝在汽車質(zhì)心位置附近，多圈角度傳感器2固定在方向盤下方；

2、其次，將車速傳感器1通過跟蹤濾波器輸出端與單片機(jī)MC68HC908的輸入接口連接，橫擺角速度傳感器3的接口電路輸出端與單片機(jī)MC68HC908自帶的A/D轉(zhuǎn)換輸入接口連接，多圈角度傳感器2的接口電路與單片機(jī)MC68HC908自帶的A/D轉(zhuǎn)換輸入接口連接；

3、之后，啟動(dòng)傳感器信號(hào)采集系統(tǒng)并初始化；

4、駕駛員行駛車輛低速勻速行駛，方向盤轉(zhuǎn)角從0度轉(zhuǎn)向角起，每30度為一個(gè)測(cè)點(diǎn)，左右各測(cè)到540度，每個(gè)測(cè)點(diǎn)均通過多圈角度傳感器2測(cè)得的方向盤轉(zhuǎn)角、通過車速傳感器1得的車速信號(hào)、通過橫擺角速度傳感器3測(cè)得的質(zhì)心處橫擺角速度，并利用公式(1)計(jì)算出該方向盤轉(zhuǎn)角時(shí)的汽車實(shí)際轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比；

5.將通過公式(1)測(cè)量計(jì)算得到的轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比數(shù)據(jù)通過CAN總線傳輸存儲(chǔ)到存儲(chǔ)模塊ECU中；

上述公式(1)的表達(dá)式推導(dǎo)如下:

轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比是方向盤轉(zhuǎn)角與前輪轉(zhuǎn)角的比值，即

汽車等速圓周行駛時(shí)，常用橫擺角速度與前輪轉(zhuǎn)角之比來(lái)評(píng)價(jià)穩(wěn)態(tài)響應(yīng)，即穩(wěn)態(tài)橫擺角速度增益，以符號(hào)表示，

式中，為橫擺角速度，單位為°/s；v為車速，單位為m/s；K為穩(wěn)定性因數(shù)；L為軸距，單位為m。

汽車以低速度時(shí)，汽車橫擺角速度響應(yīng)與車輪轉(zhuǎn)角成線性比例，而輪胎無(wú)側(cè)偏角很小，此時(shí)K＝0，因此橫擺角速度

由公式(2)、(3)、(4)可得

6、用計(jì)算機(jī)讀取存儲(chǔ)在ECU中的轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比數(shù)據(jù)。

我們可以根據(jù)轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比和測(cè)得的方向盤轉(zhuǎn)角計(jì)算前輪轉(zhuǎn)角為

參閱圖6，CAN總線采用串行總線，在系統(tǒng)中組成一個(gè)局域網(wǎng)，采用多機(jī)通訊方式，由CANH、CANL組成的總線執(zhí)行多個(gè)指令。工作時(shí)，橫擺角速度傳感器和多圈角度傳感器經(jīng)輸出接口傳送至接口電路進(jìn)行信號(hào)調(diào)節(jié)處理，經(jīng)接口電路濾波和放大后將輸出的電壓信號(hào)傳送至MC68HC908，片內(nèi)有A/D轉(zhuǎn)換器，可以直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)傳送到單片機(jī)。車速傳感器輸出脈沖信號(hào)，經(jīng)跟蹤濾波器信號(hào)調(diào)節(jié)處理后可以直接通過計(jì)算其頻率而獲得數(shù)字信號(hào)，將經(jīng)調(diào)節(jié)過后的信號(hào)輸送至單片機(jī)引腳。CAN收發(fā)器選擇PCA82C250，由單片機(jī)MC68HC908接收處理過的信號(hào)經(jīng)CAN收發(fā)器PCA82C250傳遞至CAN總線通訊，通過CAN總線通訊傳遞至ECU輸入接口得到此參考信號(hào)。