一种基于四轮转向的电动助力转向装置的制造方法
[0025]车身横摆角速度传感器4安装在汽车质心处的车身上，采用压电射流角速度传感器，检测汽车转向行驶时的车身横摆角速度，以电信号的形式输入FPGA现场可编程门阵列，FPGA现场可编程门阵列输出控制信号，实时控制汽车的转向运动，保证汽车转向行驶时的动态稳定性。车身横摆角速度传感器4采用型号为KD8651A059横摆角速度传感器。
[0026]车速传感器5安装在车速里程表的转子一侧，采用型号为CZG-8-2CH光电式车速传感器，将汽车前进速度检测出来，以脉冲信号的形式输出，以CAN总线输送给四轮转向系统FPGA现场可编程门阵列。
[0027]电动机电流传感器6用来采集直流电动机工作电流，作为对电动机控制的反馈信号。电动机电流传感器6采用采用型号为CHB-20L/SP9霍尔式电流传感器，霍尔式电流传感器可测量直流电、交流电、脉冲电流，具有响应快，闭环型精度高，电气隔离，使用简单的优点，专门用于控制测量。
[0028]电磁离合器7作为一个执行机构，装在减速机构的一侧，用于保证电动机在预先设置的车速范围内工作，增加助力转向可靠性，当车速超过这个范围，电磁离合器分离，使助力电动机与离合器分离，这个系统仅以驾驶员操纵力作为动力源。此外，当电动机或传感器出现故障时，电磁离合器也将会自动分离，以保证仅以驾驶员的操纵力也可以实现正常的转向操作。电磁离合器采用型号为凯顺/CDF010AA电磁离合器。
[0029]直流电动机11的功用是根据FPGA现场可编程门阵列输出适宜的转矩和转角，驱动前、后轮转向机构，控制前、后轮的转向，是四轮转向系统中的驱动执行元件。直流电动机采用型号为ZWH120-500/24直流电动机。
[0030]减速机构9的功用是降低步进电动机转速，增大步进电动机传递给转向传动机构的转矩，常采用蜗轮蜗杆机构或行星齿轮机构。
[0031]控制开关10用于控制四轮转向系统的启动、关闭状态。采用按键方式，每次将其推入，该系统的电源就接通或关闭。当四轮转向出现故障时，及时切换传统的转向机构，取消电机的助力。
[0032]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。
[0033]本实用新型中各个传感器、控制开关和FPGA现场可编程门阵列相连，FPGA现场可编程门阵列再通过电磁离合器来驱动直流电动机，实现对前、后轮转向机构的助力转向。本实用新型采用自动化技术根据汽车的实际运动状态，实现汽车的四轮转向，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。
[0034]图3中B1-B7分别为各个传感器的集到的离散信号，经过FPGA逻辑门电路模块对各个传感器采集的模拟信号首先进行A/D转换，转换后的数字信号量Serialin_l, Serial_in_2,…，Serial_in_7分别传递给各个分门电路模块，分门电路模块的功能是将实时传来的7路信号做实时的逻辑比较，其工作任务就是按照每一路信号的正常值范围对信号进行域值检测。输出结果以操作代码Code_l，Code_2,…，Code_7的方式输入到电机驱动电路输出驱动电流给电动机，实现助力电动机的控制。
【主权项】
1.一种基于四轮转向的电动助力转向装置，其特征在于，包括FPGA现场可编程门阵列(I)，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⑶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)均与FPGA现场可编程门阵列⑴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)与转向机构⑶相连并作用力矩于转向机构(8)。2.根据权利要求1所述的一种基于四轮转向的电动助力转向装置，其特征在于，所述直流电动机(11)还连接有减速机构(9)，且减速机构(9)采用蜗轮蜗杆机构或行星齿轮机构。3.根据权利要求2所述的一种基于四轮转向的电动助力转向装置，其特征在于，所述电磁离合器(7)设置在减速机构(9) 一侧。4.根据权利要求1所述的一种基于四轮转向的电动助力转向装置，其特征在于，所述电动机电流传感器(6)采用霍尔式电流传感器。5.根据权利要求1所述的一种基于四轮转向的电动助力转向装置，其特征在于，所述车速传感器(5)安装在车速里程表的转子一侧。6.根据权利要求1或5所述的一种基于四轮转向的电动助力转向装置，其特征在于，所述车速传感器(5)采用光电式车速传感器。7.根据权利要求1所述的一种基于四轮转向的电动助力转向装置，其特征在于，所述车身横摆角速度传感器(4)安装在汽车质心处的车身上。8.根据权利要求1或7所述的一种基于四轮转向的电动助力转向装置，其特征在于，所述车身横摆角速度传感器(4)采用压电射流角速度传感器。9.根据权利要求1所述的一种基于四轮转向的电动助力转向装置，其特征在于，所述转向角传感器(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装在后轮转向机构靠近车轮的一侧。10.根据权利要求1所述的一种基于四轮转向的电动助力转向装置，其特征在于，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(I)相连的控制开关(!O)。
【专利摘要】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，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，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。本实用新型采用自动化技术根据汽车的实际运动状态，实现汽车的四轮转向，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。
【IPC分类】B62D101/00, B62D6/00, B62D113/00, B62D137/00, B62D119/00, B62D5/04
【公开号】CN204871167
【申请号】CN201520554944
【发明人】张永辉, 王悦, 仇建华
【申请人】西安航空学院
【公开日】2015年12月16日
【申请日】2015年7月28日
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
技术研发人员：张永辉,王悦,仇建华
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