具有模拟驾驶功能的线控转向控制系统及模式切换方法技术方案

具有模拟驾驶功能的线控转向控制系统及模式切换方法，涉及汽车线控转向系统领域，为解决现有技术中，驾驶员操纵方向盘控制游戏操作时，转向车轮会随动，使得轮胎磨损严重且影响驾驶安全；并且无法实现正常驾驶与模拟驾驶的有效切换等问题，包括方向盘总成、线控转向控制器和转向执行总成，还包括模拟驾驶主机和模式切换开关。具体模式切换包括正常驾驶模式和模拟驾驶模式，若为正常驾驶模式，则线控转向控制器仅控制路感电机，并将驾驶员经方向盘总成输入转角信息传输至模拟驾驶主机，为驾驶员提供模拟驾驶虚拟场景画面；若为正常驾驶模式，则线控转向控制器控制路感电机和转向执行总成，为驾驶员提供正常转向操纵的路感模拟和控制车辆运动。控制车辆运动。控制车辆运动。

【技术实现步骤摘要】
具有模拟驾驶功能的线控转向控制系统及模式切换方法


[0001]本专利技术涉及汽车线控转向系统领域，具体涉及一种可实现在正常行驶模式与模拟驾驶模式间安全切换的线控转向控制系统及模式切换方法。

技术介绍

[0002]随着汽车各项性能和智能化、网联化程度的提高，对汽车的使用需求呈现多元化是未来汽车发展的一种必然趋势。近几年，国内外互联网科技公司跨界进入汽车制造领域也在推动汽车产品的属性升级、拓展和跃迁。汽车被赋予了更多的属性，用户对汽车的使用要求也不仅仅局限于作为出行交通工具的便捷性与安全性，还包括了如提供能够生活、社交，甚至娱乐的“移动家”的新的需求范畴。如国内的蔚来汽车不仅提供了汽车产品作为代步工具，而且其便利的管家式的维修保养和换电服务提高了汽车使用的便利性和友好性；再譬如理想汽车，其丰富的车内多媒体人机交互影音系统也大大提高了汽车作为家属性的生活娱乐功能，使得汽车的驾乘者能从汽车上获得更多惬意服务。再比如，国外的特斯拉公司已经基于线控转向系统甚至推出了可进行休闲娱乐模式的特斯拉Model 3。
[0003]目前线控转向技术较为成熟，传统的线控转向系统将方向盘转动状态信息传递到转向电机控制器，由转向执行机构完成转向操作，再由路感电机控制器根据转向状态控制路感电机运行，为驾驶员模拟路感，能够有效的提高驾驶员对路面状况和车辆状态的监控和感知。但目前线控转向技术针对智能座舱领域功能需求尚未发挥明显的赋能作用。虽然如特斯拉Model 3为代表的现今存在的娱乐性智能座舱技术可以实现停车时模拟驾驶游戏的功能但该技术由于依旧是基于传统电动助力转向系统开发的附属功能，因此在驾驶员操纵方向盘控制游戏操作过程中，转向车轮也会随动，使得轮胎磨损加剧，久而久之会严重影响驾驶安全。而且现有公开技术在正常驾驶与模拟驾驶的切换电路设计和切换方法方面尚没有公开报道的安全且有效地切换方法。
[0004]本专利技术针对现有技术存在的技术缺陷，提出了具有模拟驾驶功能的线控转向控制系统及其模式切换方法，实现在驾驶舱内模拟驾驶模式与正常行驶模式的安全可靠相互切换。

技术实现思路

[0005]本专利技术为解决现有技术中，驾驶员操纵方向盘控制游戏操作时，转向车轮会随动，使得轮胎磨损严重且影响驾驶安全；并且无法实现正常驾驶与模拟驾驶的有效切换等问题，提供一种具有模拟驾驶功能的线控转向控制系统及模式切换方法。
[0006]具有模拟驾驶功能的线控转向控制系统，该转向系统包括方向盘总成、线控转向控制器和转向执行总成，还包括模拟驾驶主机和模式切换开关；
[0007]所述线控转向控制器根据方向盘总成传输的转矩信号以及模式切换开关的状态信号，控制转向执行总成或模拟驾驶主机实现正常驾驶模式或模拟驾驶模式；
[0008]当所述线控转向控制器接收所述模式切换开关的状态信号S＝0时，启动正常驾驶
模式；
[0009]当所述线控转向控制器接收所述模式切换开关的状态信号S＝1时，启动模拟驾驶模式。
[0010]本专利技术中，还包括具有模拟驾驶功能的线控转向控制系统的模式切换方法，该方法由以下步骤实现：
[0011]步骤一、判断车辆是否为驻车状态，如果是，执行步骤二；否而，继续判断；
[0012]步骤二、CPU读取模式切换开关状态信号S是否为1，如果是，则启动模拟驾驶模式；否则，则启动正常驾驶模式。
[0013]本专利技术的有益效果：本专利技术所述的具有模拟驾驶功能的线控转向控制系统，设计了其正常驾驶与模拟驾驶的转换电路，且设计开发了一种基于单片机的模拟驾驶与真实驾驶切换的控制方法，通过准确判断汽车所处状态，安全可靠地实现正常驾驶与模拟驾驶系统的切换。具体优点如下：
[0014]1、在现有的线控转向控制系统基础上扩展出模拟驾驶功能。汽车可在停驶时提供给驾驶员方便快捷的实车模拟驾驶体验，另外在控制系统内储存的开关锁止程序能够保证行车安全。此功能可应用于休闲时的娱乐驾驶和汽车初学者的模拟驾驶训练等场合。
[0015]2、与机械助力转向系统相比，本专利技术所述的具有模拟驾驶功能的线控转向控制系统有效避免了模拟驾驶时的车轮随动，减弱了车轮磨损，提高了车轮使用寿命与驾驶安全性。
附图说明
[0016]图1为本专利技术所述的具有模拟驾驶功能的线控转向控制系统的原理框图。
[0017]图2为本专利技术所述的具有模拟驾驶功能的线控转向控制系统中线控制转向控制器的原理框图。
[0018]图3为正常驾驶模式下，线控转向控制系统控制转向执行总成的电路图。
[0019]图4为正常驾驶模式下，线控转向控制系统控制方向盘总成的电路图。
[0020]图5为模拟驾驶模式下，线控转向控制系统控制方向盘总成的电路图。
[0021]图6为防止误触的开关锁止模块的流程图。
[0022]图7为模式切换的流程图。
具体实施方式
[0023]具体实施方式一、结合图1至图6说明本实施方式，具有模拟驾驶功能的线控转向控制系统，该控制系统由方向盘总成、线控转向控制器、转向执行总成、模拟驾驶主机、模式切换开关及转向车轮等组成。方向盘总成，负责传递转矩信号并反馈路感；所述转向执行总成包括转向执行电机和转向器及其他组件，输出转矩给转向车轮。所述控制系统由两种工作模式，即：正常行驶模式和模拟驾驶模式。
[0024]当模式切换开关状态信号S＝0时，启动正常行驶模式，转向柱上的转角传感器采集方向盘传来的力矩及转角信号并输出信号给线控转向控制器，线控转向控制器控制转向执行总成完成正常转向。转向执行电机上的电流传感器向线控转向控制器传回路况信息，并由路感电机控制器分析并输出电压控制路感电机工作进而模拟路感；
[0025]当模式切换开关状态信号S＝1时，启动模拟驾驶模式，线控转向控制器仅控制路感电机，此时转向执行总成不工作，线控转向控制器与模拟驾驶主机进行数据传输，转向柱上的转角传感器输出信号先传入线控转向控制器，经分析后再传入模拟驾驶主机，由模拟驾驶主机中存储的模拟驾驶程序设定所需的路感力矩大小，将模拟驾驶画面信息输出至数字液晶仪表，同时将此模拟路感信号传回路感电机控制器，进而输出控制电压，控制并驱动路感电机工作，实现模拟驾驶。
[0026]如图1所示，所述方向盘总成主要包括方向盘、转向柱、方向盘转角和转矩传感器、减速器以及路感电机组成。当驾驶员转动方向盘进行转向时，路感电机根据路感电机控制器输入的电压信号指令输出阻力矩，经过减速器和转向柱传回至方向盘，从而让驾驶员经双手感知模拟的路感大小。路感电机的电压控制指令按照下述方程计算得到：
[0027]首先，对方向盘以及路感电机输出端列动力学平衡方程
[0028][0029]式中T
sw
为驾驶员手施加在方向盘上的转矩；T
h
为转向柱上扭矩传感器测得的力矩；J
sw
、B
sw
为方向盘的转动惯量、方向盘的阻尼系数，二者为机械转动固有参数，大小由方向盘结构决定；θ
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.具有模拟驾驶功能的线控转向控制系统，该转向系统包括方向盘总成、线控转向控制器和转向执行总成，其特征是：还包括模拟驾驶主机和模式切换开关；所述线控转向控制器根据方向盘总成传输的转矩信号以及模式切换开关的状态信号，控制转向执行总成或模拟驾驶主机实现正常驾驶模式或模拟驾驶模式；当所述线控转向控制器接收所述模式切换开关的状态信号S＝0时，启动正常驾驶模式；当所述线控转向控制器接收所述模式切换开关的状态信号S＝1时，启动模拟驾驶模式。2.根据权利要求1所述的具有模拟驾驶功能的线控转向控制系统，其特征在于：所述线控转向控制器包括CPU、路感电机控制器和转向电机控制器；在正常驾驶模式下，所述CPU读取模式切换开关的状态信号并将接收的方向盘总成的转矩信号传送至转向电机控制器，所述转向电机控制器控制转向执行电机完成正常转向；同时，所述转向执行电机上的电流传感器将采集的路况信号经CPU传送至路感电机控制器，进而控制路感电机实现路感模拟；在模拟驾驶模式下，所述CPU读取模式切换开关的状态信号并接收模拟驾驶主机传送的模拟路感信号，并将所述模拟路感信号传送至所述路感电机控制器，进而控制路感电机，实现路感模拟；同时，驾驶员根据路感反馈信息控制方向盘，方向盘的转矩信号经CPU处理后传送至模拟驾驶主机，所述模拟驾驶主机将显示信号传送至数字液晶仪表，实现当前模拟驾驶的状态显示。3.根据权利要求2所述的具有模拟驾驶功能的线控转向控制系统，其特征在于：还包括与CPU集成的防止误触的开关锁止模块；所述防止误触的开关锁止模块用于在车辆正常驾驶模式下，误触模式切换开关导致车辆处于模拟驾驶模式而进行模式切换开关锁止。4.根据权利要求3所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王军年，王卓，周文博，张国娟，董博文，于德龙，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：