一种通过汽车齿条位置控制转向的装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及转向控制技术领域，具体地说是一种通过汽车齿条位置控制转向的装置，包括操纵装置、网关、电源盒，操纵装置的15针接头与网关数据采集卡的I/O通讯端连接，网关的CAN1通讯端、CAN2通讯端分别与整车主路CAN接口以及整车辅路CAN接口连接，网关的CAN3通讯端、CAN4通讯端分别与EPS主路CAN接口以及EPS辅路CAN接口连接，电源盒的输出端与操纵装置、网关的电源端连接。本发明专利技术同现有技术相比，设计了通过汽车齿条位置控制转向的装置，驾驶员能够通过操作操纵装置实现对车辆目标方向的精准控制，当高度自动化驾驶系统未开发完善时，本发明专利技术可以用于前期对齿条位置控制转向系统的整车释放和验证工作，确保功能安全性和可控性。

【技术实现步骤摘要】
一种通过汽车齿条位置控制转向的装置
本专利技术涉及转向控制
，具体地说是一种通过汽车齿条位置控制转向的装置。
技术介绍
随着5G时代的逐步到来以及智能驾驶的快速发展，全自动驾驶也在快速研发中。电子助力转向系统EPS作为车辆方向控制的执行机构，电子硬件的冗余是智能驾驶系统发生故障时的第一道安全防线。传统的EPS工作原理为：扭矩传感器、转子位置传感器为EPS传感器信号，车速等为整车总线信号，ECU计算助力、回正、阻尼等各功能模块所需的电机力矩，通过电机矢量控制单元控制三相电路桥中的晶体管的开关改变电流的大小，达到控制电机输出扭矩的目的。电流传感器会监测实际输出任意两相的电流，负反馈到ECU进行闭环补偿。转子位置传感器的信号会和角度传感器结合，输出转角信号到ECU。随着SAEL3级别以上自动驾驶的实现，系统取代驾驶员作为外部环境的监控与执行者，基于车辆的危害分析导出整车安全集成度ASILD，EPS随机硬件失效率需要满足10fit的失效时间。为满足功能安全目标，全新一代的全冗余转向系统运用于SAEL3以上的自动驾驶功能，EPS系统包含冗余的MCU、冗余的传感器、驱动电路冗余、12相电机设计；EPS发生失效，EPS系统降级到系统安全状态，即跛行模式，最大可提供50%电机助力，可以覆盖自动驾驶大部分场景。基于此冗余的转向系统可达到两种转向控制方式：手感控制和齿条位置控制。手感控制为传统的控制系统，驾驶员的手力作为输入环境，通过各功能模块的计算，输出电机扭矩。齿条位置控制为目标齿条位置作为输入条件，外部系统发送请求的目标齿条位置，通过PID控制，实际齿条位置向目标齿条位置趋近。现有的无人驾驶技术，整车的摄像系统以及雷达系统会监测周围的环境，例如道路路况，道路信息和障碍物信息，整车高度自动化驾驶系统HAD会通过环境信息和车辆状况计算出车辆的期望路径，发送EPS目标齿条位置信号，EPS从而实现转向。驾驶员作为输入环境的齿条控制转向目前还没有实现，受于道路的限制，例如乡村道路等。因此，需要设计一种通过汽车齿条位置控制转向的装置，驾驶员能够通过操纵装置实现对车辆目标方向的精准控制。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的不足，提供了一种通过汽车齿条位置控制转向的装置，驾驶员能够通过操纵装置实现对车辆目标方向的精准控制。为了达到上述目的，本专利技术是一种通过汽车齿条位置控制转向的装置，包括操纵装置、网关、电源盒，操纵装置的15针接头与网关数据采集卡的I/O通讯端连接，网关的CAN1通讯端、CAN2通讯端分别与整车主路CAN接口以及整车辅路CAN接口连接，网关的CAN3通讯端、CAN4通讯端分别与EPS主路CAN接口以及EPS辅路CAN接口连接，电源盒的输出端与操纵装置、网关的电源端连接，操纵装置包括盒体、控制开关、LED指示灯、蜂鸣器、保险丝、操纵杆、15针接头，操纵杆、控制开关、LED指示灯设置在盒体表面，蜂鸣器、保险丝设置在盒体内部，操纵杆的内部设有位置传感器一和位置传感器二，控制开关包括急停开关、梯度开关、步进开关、正弦波开关、正弦扫频开关、请求齿条位置控制开关，LED指示灯包括梯度指示灯、步进指示灯、正弦波指示灯、正弦扫频指示灯、齿条位置控制指示灯，保险丝的一端串联急停开关后，分八路分别与15针接头的1号针、梯度指示灯的阳极、步进指示灯的阳极、正弦波指示灯的阳极、正弦扫频指示灯的阳极、请求齿条位置控制开关的一端、位置传感器一的一端以及位置传感器二的一端连接，梯度指示灯的阴极串联梯度开关后，与15针接头的2号针连接，步进指示灯的阴极串联步进开关后，与15针接头的3号针连接，正弦波指示灯的阴极串联正弦波开关后，与15针接头的4号针连接，正弦扫频指示灯的阴极串联正弦扫频开关后，与15针接头的5号针连接，请求齿条位置控制开关的另一端与15针接头的6号针连接，位置传感器一的滑动端与15针接头的7号针连接，位置传感器二的滑动端与15针接头的8号针连接，15针接头的10号针与蜂鸣器的一端连接，15针接头的11号针与齿条位置控制指示灯的一端连接，位置传感器一的另一端、位置传感器二的另一端、15针接头的9号针、蜂鸣器的另一端、齿条位置控制指示灯的另一端接地。所述的15针接头为SUB-D接头。所述的网关型号为VectorVN8910。所述的网关与整车主路CAN接口以及整车辅路CAN接口之间、所述的网关与EPS主路CAN接口以及EPS辅路CAN接口之间均采用通信延长线连接。所述的网关的CAN1通讯端和CAN3通讯端为CAPL仿真网络节点的输入信号，CAN2通讯端和CAN4通讯端为CAPL仿真网络节点的输出信号，将CAN1通讯端和CAN2通讯端，CAN3通讯端和CAN4通讯端的Rx信号进行互相交换，确保整车CAN通讯中涉及到EPS的信号正常工作，将CAN1通讯端和CAN3通讯端中涉及到高度自动化驾驶系统的输入信号进行屏蔽，并通过CAN2通讯端和CAN4通讯端发送高度自动化驾驶系统信号。所述的电源盒的供电端与12V电源连接，电源盒内设有操纵装置电源开关和网关电源开关，操纵装置电源开关的一端与12V电源连接，操纵装置电源开关的另一端与操纵装置的保险丝的另一端连接，网关电源开关的一端与12V电源连接，网关电源开关的另一端与网关的电源端连接。所述的位置传感器二为冗余位移传感器，位置传感器一的位置电压值UB1为0.5V~4.5V，位置传感器二的位置电压值UB2为4.5V~0.5V，且UB1+UB2=5V。所述的操纵装置、网关包括如下步骤：步骤1，位置传感器一、位置传感器二将检测到的操纵杆位置信号生成位置电压值，位置电压值与控制开关输出的数字信号0或1通过网关的数据采集卡采集到VectorCANoe编译环境；步骤2，如位置传感器一的位置电压值UB1、位置传感器二的位置电压值UB2大于2.3V且小于2.7V，则判定当前操纵杆在中位，对应的位置电压值为初始值，如位置传感器一的位置电压值UB1、位置传感器二的位置电压值UB2大于2.7V或小于2.3V，则将当前操纵杆的位置电压值初始化为2.5V；步骤3，通过操纵杆进行齿条位置控制时，目标齿条位置=(UB1-2.5)/2*z，其中z为最大齿条半行程；步骤4，判断UB1+UB2是否为5V，若是，则进行步骤5，若不是，则返回步骤2；步骤5，定义梯度方式时间、幅值、正弦波频率、起始正弦扫频频率、最终正弦扫频频率、正弦扫频时间，根据控制开关的数字信号进行梯度模式或步进模式或正弦波模式或正弦扫频模式的切换和激活，并计算目标齿条位置；步骤6，把目标齿条位置赋值相应CAN总线信号，目标齿条位置作为输入条件，通过PID控制，实际齿条位置向目标齿条位置趋近，通过CAN信号方式控制转向机齿条移动，从而实现转向。所述的根据控制开关的数字信号进行梯度模式或步进模式或正弦波模式或正弦扫频模式的切换和激活，并计算目标齿条位置具体如下：如梯度开关的数字信号为1，则采样周期为10ms，时间t每增加10ms进行一次计算：梯度=幅值/梯度方式时间，目标齿条位置=本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种通过汽车齿条位置控制转向的装置，包括操纵装置、网关、电源盒，其特征在于：操纵装置（1）的15针接头与网关（2）数据采集卡的I/O通讯端连接，网关（2）的CAN1通讯端、CAN2通讯端分别与整车主路CAN接口以及整车辅路CAN接口连接，网关（2）的CAN3通讯端、CAN4通讯端分别与EPS主路CAN接口以及EPS辅路CAN接口连接，电源盒（3）的输出端与操纵装置（1）、网关（2）的电源端连接，操纵装置（1）包括盒体（12）、控制开关、LED指示灯、蜂鸣器（E6）、保险丝（F1）、操纵杆（11）、15针接头，操纵杆（11）、控制开关、LED指示灯设置在盒体（12）表面，蜂鸣器（E6）、保险丝（F1）设置在盒体（12）内部，操纵杆（11）的内部设有位置传感器一（B1）和位置传感器二（B2），控制开关包括急停开关（S2）、梯度开关（S3）、步进开关（S4）、正弦波开关（S5）、正弦扫频开关（S6）、请求齿条位置控制开关（S7），LED指示灯包括梯度指示灯（E1）、步进指示灯（E2）、正弦波指示灯（E3）、正弦扫频指示灯（E4）、齿条位置控制指示灯（E5），保险丝（F1）的一端串联急停开关（S2）后，分八路分别与15针接头的1号针（Pin1）、梯度指示灯（E1）的阳极、步进指示灯（E2）的阳极、正弦波指示灯（E3）的阳极、正弦扫频指示灯（E4）的阳极、请求齿条位置控制开关（S7）的一端、位置传感器一（B1）的一端以及位置传感器二（B2）的一端连接，梯度指示灯（E1）的阴极串联梯度开关（S3）后，与15针接头的2号针（Pin2）连接，步进指示灯（E2）的阴极串联步进开关（S4）后，与15针接头的3号针（Pin3）连接，正弦波指示灯（E3）的阴极串联正弦波开关（S5）后，与15针接头的4号针（Pin4）连接，正弦扫频指示灯（E4）的阴极串联正弦扫频开关（S6）后，与15针接头的5号针（Pin5）连接，请求齿条位置控制开关（S7）的另一端与15针接头的6号针（Pin6）连接，位置传感器一（B1）的滑动端与15针接头的7号针（Pin7）连接，位置传感器二（B2）的滑动端与15针接头的8号针（Pin8）连接，15针接头的10号针（Pin10）与蜂鸣器（E6）的一端连接，15针接头的11号针（Pin11）与齿条位置控制指示灯（E5）的一端连接，位置传感器一（B1）的另一端、位置传感器二（B2）的另一端、15针接头的9号针（Pin9）、蜂鸣器（E6）的另一端、齿条位置控制指示灯（E5）的另一端接地。/n...

【技术特征摘要】
1.一种通过汽车齿条位置控制转向的装置，包括操纵装置、网关、电源盒，其特征在于：操纵装置（1）的15针接头与网关（2）数据采集卡的I/O通讯端连接，网关（2）的CAN1通讯端、CAN2通讯端分别与整车主路CAN接口以及整车辅路CAN接口连接，网关（2）的CAN3通讯端、CAN4通讯端分别与EPS主路CAN接口以及EPS辅路CAN接口连接，电源盒（3）的输出端与操纵装置（1）、网关（2）的电源端连接，操纵装置（1）包括盒体（12）、控制开关、LED指示灯、蜂鸣器（E6）、保险丝（F1）、操纵杆（11）、15针接头，操纵杆（11）、控制开关、LED指示灯设置在盒体（12）表面，蜂鸣器（E6）、保险丝（F1）设置在盒体（12）内部，操纵杆（11）的内部设有位置传感器一（B1）和位置传感器二（B2），控制开关包括急停开关（S2）、梯度开关（S3）、步进开关（S4）、正弦波开关（S5）、正弦扫频开关（S6）、请求齿条位置控制开关（S7），LED指示灯包括梯度指示灯（E1）、步进指示灯（E2）、正弦波指示灯（E3）、正弦扫频指示灯（E4）、齿条位置控制指示灯（E5），保险丝（F1）的一端串联急停开关（S2）后，分八路分别与15针接头的1号针（Pin1）、梯度指示灯（E1）的阳极、步进指示灯（E2）的阳极、正弦波指示灯（E3）的阳极、正弦扫频指示灯（E4）的阳极、请求齿条位置控制开关（S7）的一端、位置传感器一（B1）的一端以及位置传感器二（B2）的一端连接，梯度指示灯（E1）的阴极串联梯度开关（S3）后，与15针接头的2号针（Pin2）连接，步进指示灯（E2）的阴极串联步进开关（S4）后，与15针接头的3号针（Pin3）连接，正弦波指示灯（E3）的阴极串联正弦波开关（S5）后，与15针接头的4号针（Pin4）连接，正弦扫频指示灯（E4）的阴极串联正弦扫频开关（S6）后，与15针接头的5号针（Pin5）连接，请求齿条位置控制开关（S7）的另一端与15针接头的6号针（Pin6）连接，位置传感器一（B1）的滑动端与15针接头的7号针（Pin7）连接，位置传感器二（B2）的滑动端与15针接头的8号针（Pin8）连接，15针接头的10号针（Pin10）与蜂鸣器（E6）的一端连接，15针接头的11号针（Pin11）与齿条位置控制指示灯（E5）的一端连接，位置传感器一（B1）的另一端、位置传感器二（B2）的另一端、15针接头的9号针（Pin9）、蜂鸣器（E6）的另一端、齿条位置控制指示灯（E5）的另一端接地。


2.根据权利要求1所述的一种通过汽车齿条位置控制转向的装置，其特征在于：所述的15针接头为SUB-D接头。


3.根据权利要求1所述的一种通过汽车齿条位置控制转向的装置，其特征在于：所述的网关（2）型号为VectorVN8910。


4.根据权利要求1所述的一种通过汽车齿条位置控制转向的装置，其特征在于：所述的网关（2）与整车主路CAN接口以及整车辅路CAN接口之间、所述的网关（2）与EPS主路CAN接口以及EPS辅路CAN接口之间均采用通信延长线连接。


5.根据权利要求1所述的一种通过汽车齿条位置控制转向的装置，其特征在于：所述的网关（2）的CAN1通讯端和CAN3通讯端为CAPL仿真网络节点的输入信号，CAN2通讯端和CAN4通讯端为CAPL仿真网络节点的输出信号，将CAN1通讯端和CAN2通讯端，CAN3通讯端和CAN4通讯端的Rx信号进行互相交换，确保整车C...

【专利技术属性】
技术研发人员：王建，魏伟，焦若愚，孙学银，
申请(专利权)人：博世华域转向系统有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31