自转向控制系统和360度自转向底盘机构及其控制方法技术方案

本发明专利技术涉及一种自转向控制系统和360度自转向底盘机构及其控制方法，其中该自转向控制系统包括信号感知模块、控制模块和执行模块；所述信号感知模块由若干个转角传感器和转矩传感器组成，用于获取转角和转矩信号；所述控制模块用于转向助力控制、车轮主动回正控制以及四个车轮360度转向控制；所述执行模块包括安装在转向管柱总成上的4WS‑EPS助力电机总成、安装在车架上实现360度转向的双向伸缩式直线电机总成和安装在四个轮内的轮毂电机；所述执行模块和所述感知模块均与所述控制模块相连接；该系统为布置方便、占用空间小的电控转向系统。

Self steering control system and 360 degree self steering chassis mechanism and its control method

The invention relates to a self steering control system and 360 degree of self steering chassis mechanism and control method thereof, wherein the self steering control system comprises a signal sensing module, control module and execution module; the signal sensing module is composed of a plurality of angle sensor and torque sensor is used to obtain the angle and torque signals; the control module is used for steering wheel driving control, return control and four wheel steering control 360 degrees; the execution module includes the installation of the steering column assembly on the 4WS EPS motor assembly, installation of a bidirectional telescopic linear motor on the frame is 360 degrees to the assembly and installation in the four round the wheel hub motor; the execution module and the sensing module is connected with the control module; the system for convenient installation, small space occupation electronic steering system.

【技术实现步骤摘要】
自转向控制系统和360度自转向底盘机构及其控制方法
本专利技术涉及汽车转向系统及其控制方法，尤其涉及一种自转向控制系统和360度自转向底盘机构及其控制方法。
技术介绍
主动驾驶控制技术是自动驾驶系统核心功能模块，汽车主动转向技术是实现主动驾驶技术的重要一环。360度自转向底盘技术，横向运动控制技术是实现汽车主动转向技术的有效途径。传统的两轮转向方式转向半径较大，汽车机动灵活性不高。360度自转向底盘能够实现转向半径为零的原地转向，大大提高了汽车的机动灵活性。随着科技的进步，汽车逐渐向智能化方向发展，现有的自动泊车技术存在造价高，对停车位空间要求高，泊车操作不灵活，泊车时间长，易受环境影响等缺点。因此，现在有必要开发一种高效灵活的四轮转向系统,可以实现汽车的原地360度自动转向的自转向控制系统和360度自转向底盘机构及其控制方法。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，开发一种高效灵活的四轮转向系统,可以实现汽车的原地360度自动转向的自转向控制系统。为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：该自转向控制系统包括信号感知模块、控制模块和执行模块；所述信号感知模块由若干个转角传感器和转矩传感器组成，用于获取转角和转矩信号；所述控制模块用于转向助力控制、车轮主动回正控制以及四个车轮360度转向控制；所述执行模块包括安装在转向管柱总成上的4WS-EPS助力电机总成、安装在车架上实现360度转向的双向伸缩式直线电机总成和安装在四个轮内的轮毂电机；所述执行模块和所述感知模块均与所述控制模块相连接。采用上述技术方案，通过安装在不同位置的信号感知模块、控制模块和不同位置的执行模块形成信号控制回路，可以实现四个车轮的自转向控制，这样可以更加精确的控制车轮的转向。本专利技术进一步改进在于，所述信号感知模块包括安装在转向管柱中的4WS-EPS方向盘转角传感器、转矩传感器和分别安装在四个车轮转向节处的车轮转角传感器。本专利技术进一步改进在于，所述控制模块为4WS-EPS控制器，所述4WS-EPS控制器包括MCU、信号处理电路、继电器驱动电路、看门狗、通讯控制电路、稳压电路和诊断口电路组成，所述信号处理电路、继电器驱动电路、诊断口电路、串口电路、稳压电路和通信控制电路均与MCU相连接，其中，所述串口电路、诊断口电路与MCU形成双向数据连接，所述稳压电路的输出端与所述MCU电气连接，所述信号处理电路向所述MCU传输数据，所述MCU通过所述通信控制电路接受车速传感器输入的车速信号。本专利技术进一步改进在于，所述信号感知模块还包括安装在车身的质心处的横摆角速度传感器，其输出整车横摆角速度信号至4WS-EPS控制器。本专利技术进一步改进在于，所述4WS-EPS控制器输送信号至车内显示器，并在车内设有功能选择按钮，进行驾驶模式的选择；所述通信控制电路包括CAN通信控制器和LIN通信控制器。本专利技术要解决的技术问题是，开发一种高效灵活的四轮转向系统,可以实现汽车的原地360度自动转向的利用自转向控制系统的360度自转向底盘机构。为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：该利用自转向控制系统的360度自转向底盘机构，包括左前转向轮毂电机总成、右前转向轮毂电机总成、左后转向轮毂电机总成和右后转向轮毂电机总成，所述左前转向轮毂电机总成和右前转向轮毂电机总成通过左前转向横拉杆、右前转向横拉杆和前轴双向伸缩式直线电机总成相连接，所述左前转向轮毂电机总成的转向节上安装有左前车向轮转角传感器；所述右前转向轮毂电机总成的转向节上安装有右前车向轮转角传感器；所述左后转向轮毂电机总成和右后转向轮毂电机总成通过左后转向横拉杆、右后转向横拉杆与后轴双向伸缩式直线电机总成相连接；所述左后转向轮毂电机总成的转向节上安装有左后车向轮转角传感器；所述右后转向轮毂电机总成的转向节上安装有右后车向轮转角传感器；所述前轴双向伸缩式直线电机总成依次通过转向摇臂、单臂转向器、转向管柱总成与方向盘相连接，所述转向管柱总成上还连接有4WS-EPS助力电机总成。本专利技术进一步改进在于，前轴双向伸缩式直线电机总成和后轴双向伸缩式直线电机总成均包括两根滚珠丝杆一、一根滚珠丝杆二、直线电机总成壳和伺服电机，所述伺服电机设置在所述直线电机总成壳的中间，所述伺服电机的输出轴齿轮与所述滚珠丝杆二中部的齿轮组成蜗轮蜗杆机构，两根所述滚珠丝杆一分别插入所述滚珠丝杆二的两端形成可伸缩丝杆机构；所述转向管柱总成还包括转矩传感器和4WS-EPS方向盘转角传感器，所述4WS-EPS方向盘转角传感器和转矩传感器均设置在转向管柱上；所述单臂转向器通过转向横拉杆与所述转向摇臂相连接并驱动转向摇臂。本专利技术要解决的技术问题是，开发一种高效灵活的四轮转向系统,可以实现汽车的原地360度自动转向的360度自转向底盘机构的控制方法。为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：该360度自转向底盘机构的控制方法，包括以下步骤：(1)车辆启动后，4WS-EPS控制器实时采集方向盘转角信号和车速信号；所述4WS-EPS控制器根据驾驶功能将转向系统定义为正常转向模式和360度四轮转向模式；当车辆处于正常转向模式时，驾驶员操纵方向盘进行车轮转向，前轮随方向盘转动，后轮不随方向盘转动；(2)当车辆进入360度四轮转向模式时，若转向系统存在故障，则360度转向信号灯显示红色；若系统无故障，4WS-EPS控制器确认车速是否为零，车速不为零则360度转向信号灯显示亮橙色，当车速为零后则360度转向信号灯亮绿色；(3)当4WS-EPS控制器确认系统无故障，且车速为零后，360度转向信号灯亮绿色，4WS-EPS控制器输出回正控制信号给4WS-EPS助力电机，从而驱动4WS-EPS助力电机使方向盘及车轮回正，位于转向节处的转角传感器检测回正角度并反馈给所述4WPS-EPS控制器，当车轮回正角度误差在误差允许范围内则4WS-EPS控制器输出4WS-EPS助力电机自锁信号，4WS-EPS助力电机自锁，驾驶员则不能够通过方向盘进行车轮转向；(4)然后所述4WS-EPS控制器输出360自旋转驱动指令，驱动前轴双向伸缩式直线电机工作使左右前轴车轮对称地向内转动，与中心对称平面成59°锐角夹角后停止转动并自锁，后轴双向伸缩式直线电机工作左右后轴车轮对称地向外转动，与中心对称平面成59°锐角夹角后停止转动并自锁；当作顺时针旋转时，左前轮毂电机和右后轮毂电机工作；当作逆时针旋转式，右前轮毂电机和左后轮毂电机工作；从而使四个车轮绕底盘旋转中心旋转。本专利技术进一步改进在于，还包括步骤(5)当车辆进入正常模式时，4WS-EPS控制器输出自锁信号至前轴双向伸缩式直线电机总成和后轴双向伸缩式直线电机总成，则前轴双向伸缩式直线电机和后轴双向伸缩式直线电机完成自锁；驾驶员操纵方向盘，通过转向管柱总成，驱动单臂转向器的直齿条横向运动，再由与单臂转向器连接的转向横拉杆驱动转向摇臂，前轴双向伸缩式直线电机总成，车身车架组成的曲柄滑块机构，最终实现将方向盘的转动转换为前轴双向伸缩式直线电机总成的整体沿车身支架导轨的左右直线运动，再通过连在两端的左前转向横拉杆、右前转向横拉杆实现车轮的正常转向功能；车轮转角传感器与转矩传感器实时采集信号传输至所述4WS-EPS控制器，所述4WS-EPS控制器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自转向控制系统，其特征在于，该自转向控制系统包括信号感知模块、控制模块和执行模块；所述信号感知模块由若干个转角传感器和转矩传感器组成，用于获取转角和转矩信号；所述控制模块用于转向助力控制、车轮主动回正控制以及四个车轮360度转向控制；所述执行模块包括安装在转向管柱总成上的4WS‑EPS助力电机总成、安装在车架上实现360度转向的双向伸缩式直线电机总成和安装在四个轮内的轮毂电机；所述执行模块和所述感知模块均与所述控制模块相连接。

【技术特征摘要】
1.一种自转向控制系统，其特征在于，该自转向控制系统包括信号感知模块、控制模块和执行模块；所述信号感知模块由若干个转角传感器和转矩传感器组成，用于获取转角和转矩信号；所述控制模块用于转向助力控制、车轮主动回正控制以及四个车轮360度转向控制；所述执行模块包括安装在转向管柱总成上的4WS-EPS助力电机总成、安装在车架上实现360度转向的双向伸缩式直线电机总成和安装在四个轮内的轮毂电机；所述执行模块和所述感知模块均与所述控制模块相连接。2.根据权利要求1所述的自转向控制系统，其特征在于，所述信号感知模块包括安装在转向管柱总成中的4WS-EPS方向盘转角传感器、转矩传感器和分别安装在四个车轮转向节处的车轮转角传感器。3.根据权利要求2所述的自转向控制系统，其特征在于，所述控制模块为4WS-EPS控制器，所述4WS-EPS控制器包括MCU、信号处理电路、继电器驱动电路、看门狗、通讯控制电路、稳压电路和诊断口电路组成，所述信号处理电路、继电器驱动电路、诊断口电路、串口电路、稳压电路和通信控制电路均与MCU相连接，其中，所述串口电路、诊断口电路与MCU形成双向数据连接，所述稳压电路的输出端与所述MCU电气连接，所述信号处理电路向所述MCU传输数据，所述MCU通过所述通信控制电路接受车速传感器输入的车速信号。4.根据权利要求3所述的自转向控制系统，其特征在于，所述信号感知模块还包括安装在车身的质心处的横摆角速度传感器，其输出整车横摆角速度信号至4WS-EPS控制器。5.根据权利要求4所述的自转向控制系统，其特征在于，所述4WS-EPS控制器输送信号至车内显示器，并在车内设有功能选择按钮，进行驾驶模式的选择；所述通信控制电路包括CAN通信控制器和LIN通信控制器。6.一种利用如权利要求1-5任一项所述的自转向控制系统的360度自转向底盘机构，其特征在于，包括左前转向轮毂电机总成、右前转向轮毂电机总成、左后转向轮毂电机总成和右后转向轮毂电机总成，所述左前转向轮毂电机总成和右前转向轮毂电机总成通过左前转向横拉杆、右前转向横拉杆和前轴双向伸缩式直线电机总成相连接，所述左前转向轮毂电机总成的转向节上安装有左前车向轮转角传感器；所述右前转向轮毂电机总成的转向节上安装有右前车向轮转角传感器；所述左后转向轮毂电机总成和右后转向轮毂电机总成通过左后转向横拉杆、右后转向横拉杆与后轴双向伸缩式直线电机总成相连接；所述左后转向轮毂电机总成的转向节上安装有左后车向轮转角传感器；所述右后转向轮毂电机总成的转向节上安装有右后车向轮转角传感器；所述前轴双向伸缩式直线电机总成依次通过转向摇臂、单臂转向器、转向管柱总成与方向盘相连接，所述转向管柱总成上还连接有4WS-EPS助力电机总成。7.根据权利要求6所述的360度自转向底盘机构，其特征在于，前轴双向伸缩式直线电机总成和后轴双向伸缩式直线电机总成均包括两根滚珠丝杆一、一根滚珠丝杆二、直线电机总成壳和伺服电机，所述伺服电机设置在所述直线电机总成壳的中间，所述伺服电机的输出轴齿轮与所述滚珠丝杆二中部的齿轮组成蜗轮蜗杆机构，两根所述滚...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄洁，李志恩，骆杨，陈尚严，
申请(专利权)人：江苏速度智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32