一种基于四轮转向的电动助力转向装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于车辆操纵稳定性技术领域，涉及一种转向助力装置，具体涉及一种基于四轮转向的电动助力转向装置。
【背景技术】
[0002]汽车转向系统作为汽车的一个重要组成部分，其性能直接影响汽车的操纵稳定性和行驶安全性。随着汽车转向系统和汽车电子技术的发展，电动助力转向系统作为一种新型的助力转向系统应用于汽车领域，它采用电动机作为助力源，助力性能优越，可有效地解决转向轻便性与路感之间的矛盾，还可以兼顾节能、环保、舒适和安全等优点，己成为汽车技术研究的热点之一。传统的电动助力转向主要针对前轮转向车辆，但是如何使后轮可相对于车身主动转向，以改善汽车的转向机动性、操纵稳定性和行驶安全性，具有很大的现实实用性。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型的目的在于提供一种基于四轮转向的电动助力转向装置，该装置能够利用FPGA现场可编程门阵列接收各个传感器实时测量的车的转向盘力矩和转向盘转角，行驶车速、横摆角速度、转向轮转角等多源信息，根据采集信号分析前、后轮转向机构所需要的助力力矩以及转向角度，给直流电动机发出驱动信号，自动调节前轮转向盘助力矩以及后轮转向机构的电机助力矩，既保证前轮转向轻便，同时后轮可相对于车身主动转向，使汽车的四个车轮都能起转向作用，以改善汽车的转向机动性、操纵稳定性和行驶安全性。
[0004]为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案予以实现:
[0005]—种基于四轮转向的电动助力转向装置，包括FPGA现场可编程门阵列，转向盘扭矩角度传感器、转向角传感器、车身横摆角速度传感器、车速传感器、电动机电流传感器、电磁离合器、转向机构和直流电动机，其中，转向盘扭矩角度传感器、转向角传感器、车身横摆角速度传感器、车速传感器、电动机电流传感器均与FPGA现场可编程门阵列相连，FPGA现场可编程门阵列通过电磁离合器的闭合驱动直流电动机，直流电动机与转向机构相连并作用力矩于转向机构。
[0006]所述直流电动机还连接有减速机构，且减速机构采用蜗轮蜗杆机构或行星齿轮机构。
[0007]所述电磁离合器设置在减速机构一侧。
[0008]所述电动机电流传感器采用霍尔式电流传感器。
[0009]所述车速传感器安装在车速里程表的转子一侧。
[0010]所述车速传感器采用光电式车速传感器。
[0011]所述车身横摆角速度传感器安装在汽车质心处的车身上。
[0012]所述车身横摆角速度传感器采用压电射流角速度传感器。
[0013]所述转向角传感器共4个，包括2个前轮转向角传感器以及2个后轮转向角传感器；前轮转向角传感器安装在前轮转向机构靠近车轮的一侧，后轮转向角传感器安装在后轮转向机构靠近车轮的一侧。
[0014]还包括用于控制四轮转向的启动、关闭状态且与FPGA现场可编程门阵列相连的控制开关。
[0015]与现有技术相比，本实用新型具有的有益效果:本实用新型通过设置转向盘扭矩角度传感器、转向角传感器、车身横摆角速度传感器、车速传感器、电动机电流传感器，且这些传感器将采集的信号送入电动助力转向中央单元FPGA现场可编程门阵列，FPGA现场可编程门阵列根据这些传感器的信号进行逻辑比较，得出所需要的前后轮转向机构所需要的助力力矩以及转向角度，并给直流电动机发出驱动信号，自动调节前轮转向盘助力矩以及后轮电机助力矩，从而实现四轮转向车辆的电动助力转向。本实用新型的工作原理是在车辆行驶过程中，当车辆处于转向状态时，转向角传感器将前轮转向的信号和汽车行驶状态的信号送入FPGA现场可编程门阵列，FPGA现场可编程门阵列根据各传感器采集的模拟信号量，经过A/D转换为数字量，由FPGA对各路数字量进行逻辑比较，并通过电磁离合器和电动机电流传感器，向直流电动机输出驱动信号，直流电动机动作，向前轮转向机构输出助力矩，通过后轮转向机构驱动后轮偏转。同时FPGA现场可编程门阵列进行实时监视汽车状况，分析目标转向角与后轮实际转向角之间的差值，来实时调整后轮的转角。这样可以根据汽车的实际运动状态，实现汽车的四轮转向，具有转向精确度高、使用成本低，还可减少驾驶员转向操作负担，而且能够提高车辆的转向轻便性和转向灵活性。
【附图说明】
[0016]图1是本实用新型的硬件连接示意图。
[0017]图2是FPGA电控单元的电路图。
[0018]图3是FPGA逻辑电路图。
[0019]其中，I为FPGA现场可编程门阵列，2为转向盘扭矩角度传感器，3为转向角传感器，4为车身横摆角速度传感器，5为车速传感器，6为电动机电流传感器，7为转向机构，8为转向机构，9为减速机构，10为控制开关，11为直流电动机，12为信号调理电路，13为信号分配电路，14为驱动电路，15为H桥，16为动力电池，17为时钟电路，18为电源电路，19为复位电路。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图和实施例对本实用新型的具体内容作进一步详细地说明。
[0021]如图1所示，一种基于四轮转向的电动助力转向装置，包括FPGA现场可编程门阵列1，转向盘扭矩角度传感器2、转向角传感器3、车身横摆角速度传感器4、车速传感器5、电动机电流传感器6、电磁离合器7、转向机构8、减速机构9、控制开关10和直流电动机11。其中，转向盘扭矩角度传感器2、转向角传感器3、车身横摆角速度传感器4、车速传感器5、电动机电流传感器6、控制开关10均与FPGA现场可编程门阵列I相连，FPGA现场可编程门阵列I通过电磁离合器7的闭合驱动直流电动机11，直流电动机11作用力矩于转向机构8。
[0022]参见图2，FPGA现场可编程门阵列是四轮转向系统的核心，型号为IDS2-70，其功用是按照逻辑门电路对各种传感器输入信号进行A/D转换为数字量后，通过逻辑比较，然后输出控制信号指令，驱动直流电动机动作。整个装置的设计电路图如2图所示，各个传感器采集的信号包括横摆角速度、转矩转角、转向角要由输入信号调理电路12，然后通过逻辑比较电路比较后，由信号分配电路13输出至驱动电路14、驱动电路14输出的信号经H桥15后分为两路，一路进入直流电动机11，另一路进入电动机电流传感器6，电动机电流传感器6输出的信号一路经过载保护返回驱动电路14，另一路经信号调理电路12后进行A/D转换。车速信号通过CAN接口输送至CAN;动力电池16输出的电压经DC/DC变换后，经电源电路18输送至FPGA，FPGA还连接有复位电路19，H桥15还与电磁离合器7相连接，且电磁离合器7与由动力电池16供电。FPGA还连接有时钟电路17。为保证控制系统可靠地工作，逻辑比较电路还必须采取有效的抗干扰措施和故障自诊断处理措施。
[0023]转向盘扭矩角度传感器2采用型号为FCA7300转向盘扭矩角度传感器，主要用来检测驾驶员作用在方向盘上操纵力矩和转向盘转角，并将转向盘的输入力矩和转角的大小和方向转换成电信号输入给FPGA现场可编程门阵列。转向盘扭矩角度传感器2的信号既作为FPGA现场可编程门阵列的输入信号又作为助力效果的反馈信号，其输出特性直接影响到整个四轮转向系统的性能。
[0024]转向角传感器3共4个，包括2个前轮转向角传感器以及2个后轮转向角传感器；前轮转向角传感器安装在前轮转向机构靠近车轮的一侧，后轮转向角传感器安
文档序号 :
【 9962294 】
技术研发人员：张永辉,王悦,仇建华
技术所有人：西安航空学院
备 注：该技术已申请专利，仅供学习研究，如用于商业用途，请联系技术所有人。
声 明 ：此信息收集于网络，如果你是此专利的发明人不想本网站收录此信息请联系我们，我们会在第一时间删除
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