CN104015795A - 基于eps的自动转向控制方法和控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明具体涉及装有电动助力转向系统车辆的自动转向控制方法和控制装置。本发明基于EPS的自动转向控制装置，包括电动助力转向系统和自动转向控制装置，自动转向控制装置由上位机、控制模块、转矩模拟模块和模式选择模块组成。在控制模块的控制下，由模式选择模块选择人工转向或者自动转向，并将转向信息传输到电子控制单元，驱动电机工作，实现对汽车转向的控制。本装置成本低，转向精确，可靠性高，体积小，安装方便，可以在需要时启用，不影响原有EPS的使用。

Description

基于EPS的自动转向控制方法和控制装置
技术领域
本发明涉及汽车转向控制技术领域，具体涉及装有EPS车辆的自动转向控制方法和控制装置。 
背景技术
随着现代技术进步和科技发展，对现代车辆有了更高的要求，在满足传统行驶的基础上，实现车辆的智能化控制，如无人驾驶汽车、自适应巡航、车辆主动安全、全自动泊车等功能。而车辆自动转向控制作为智能化控制中重要部分，可以实现智能改变汽车的行驶方向。 
目前，电动助力转向(EPS)系统已经在乘用车转向助力系统中占据着重要地位，逐步取代机械液压助力转向系统。驾驶员在操纵方向盘进行转向时，转矩传感器检测到转向盘的转角以及转矩的大小，将电压信号输送到电子控制单元(ECU)，电子控制单元根据转矩传感器检测的转矩电压信号、转角和车速信号等，控制电动机输出相应大小和方向的转向助力转矩，从而产生辅助动力。本发明以现有的EPS为基础，加装自动转向装置，实现车辆方向智能控制。 
发明内容
针对现有EPS车辆只能通过驾驶员手动操作完成转向、缺少智能控制的问题，本发明设计一种自动转向控制方法和控制装置，根据转向要求，智能改变汽车行驶方向。为实现上述目的，本发明具体技术方案如下：一种基于EPS的自动转向控制方法，包括以下步骤： 
(1)判断自动转向控制装置是否启动；若启动转(2)，否则转(5)； 
(2)控制模块接收上位机命令，转(3)； 
(3)转矩模拟模块根据控制模块命令产生输出信号送模式选择模块，转(4)； 
(4)模式选择模块选择转矩模拟模块的输出信号送电子控制单元，转(8)； 
(5)电动助力转向系统的转矩传感器根据人工操作产生输出信号，转(6)； 
(6)电动助力转向系统的转矩传感器的输出信号送模式选择模块，转(7)； 
(7)模式选择模块选择转矩传感器的输出信号送电子控制单元，转(8)； 
(8)电子控制单元控制汽车转向。 
本发明还提供了一种基于EPS的自动转向控制装置，包括电动助力转向系统由转矩传感 器、车速传感器、转角传感器、电子控制单元、电动机控制器和机械转向系统组成，还包括自动转向控制装置，自动转向控制装置包括：上位机、控制模块、转矩模拟模块和模式选择模块；上位机与控制模块无线连接，接收用户的转向要求并向控制模块发送转向指令；控制模块由单片机构成，输入端与上位机和电动助力转向系统的转角传感器连接，输出端与转矩模拟模块和模式选择模块连接，用于接收来自转角传感器的方向盘信息和来自上位机的转向指令信息，向转矩模拟模块和模式选择模块发出控制信号；转矩模拟模块由数字电位器组成，输入端与控制模块连接，输出端与模式选择模块连接，用于接收控制模块的控制信号，改变数字电位器的电阻值得到预期的电压信号，输出到模式选择模块；模式选择模块由电子开关组成，输入端与控制模块、转矩模拟模块和电动助力转向系统的转矩传感器连接，输出端与电动助力转向系统的电子控制单元连接，用于接收控制模块的命令，从转矩传感器的输出通道和转矩模拟模块的输出通道中选择一路通道送电子控制单元。 
进一步地，上述自动转向控制装置不改变原电动助力转向系统传输协议和控制流程。 
进一步地，上述自动转向控制装置不启动时，模式选择模块的输出为来自电动助力转向系统的转矩传感器的输出信号。 
与现有技术相比，本发明充分利用了原车电动转向系统的角度传感器、电子控制单元和机械转向单元，实现了方向盘自转向闭环控制。本装置成本低，转向精确，可靠性高，体积小，安装方便，可以在需要时启用，不影响原有EPS的使用。 
附图说明
图1为基于EPS的自动转向控制方法的流程图。 
图2为车辆原有电动助力转向系统结构原理图。 
图3为基于EPS的自动转向控制装置结构原理图。 
图4为转矩模拟模块控制电路图。 
图5为模式选择模块控制电路图。 
具体实施方式
下面结合附图和实施实例对本发明作进一步描述。 
图1为基于EPS的自动转向控制方法的流程图，具体流程如下： 
(1)判断自动转向控制装置是否启动；若启动转(2)，否则转(5)； 
(2)控制模块接收上位机命令，转(3)； 
(3)转矩模拟模块根据控制模块命令产生输出信号送模式选择模块，转(4)； 
(4)模式选择模块选择转矩模拟模块的输出信号送电子控制单元，转(8)； 
(5)电动助力转向系统的转矩传感器根据人工操作产生输出信号，转(6)； 
(6)电动助力转向系统的转矩传感器的输出信号送模式选择模块，转(7)； 
(7)模式选择模块选择转矩传感器的输出信号送电子控制单元，转(8)； 
(8)电子控制单元控制汽车转向。 
本发明是在现有的车辆电动助力转向系统的基础上增加自动转向控制装置，实现车辆的自动转向。图2为车辆原有电动助力转向系统结构原理图，电动助力转向系统包括转矩传感器、车速传感器、转角传感器、电子控制单元、电动机控制器和机械转向系统。驾驶员在操纵方向盘进行转向时，转矩传感器检测转向盘的转向以及转矩的大小产生电信号，并将电信号传输到电子控制单元；车速传感器和转角传感器分别检测车速和当前转角并产生电信号送电子控制单元；电子控制单元根据来自转矩传感器、车速传感器和转角传感器的输入信号产生输出送电动机控制器，由电动机控制器发出指令控制机械转向系统，实现汽车转向。 
图3为基于EPS的自动转向控制装置结构原理图，基于EPS的自动转向控制装置包括电动助力转向系统和自动转向控制装置；自动转向控制装置包括：上位机、控制模块、转矩模拟模块和模式选择模块；上位机为手持智能终端，本实施例使用的是Android智能手机，与控制模块无线连接，接收用户的转向要求并向控制模块发送转向指令；控制模块由单片机构成，本实施例使用的英飞凌XC866型号的单片机；控制模块输入端与上位机和电动助力转向系统的转角传感器连接，输出端与转矩模拟模块和模式选择模块连接，用于接收来自转角传感器的方向盘信息和来自上位机的转向指令信息，向转矩模拟模块和模式选择模块发出控制信号；转矩模拟模块由数字电位器组成，输入端与控制模块连接，输出端与模式选择模块连接，用于接收控制模块的控制信号，改变数字电位器的电阻值得到预期的电压信号，输出到模式选择模块；模式选择模块由电子开关组成，输入端与控制模块、转矩模拟模块和电动助力转向系统的转矩传感器连接，输出端与电动助力转向系统的电子控制单元连接，用于接收控制模块的命令，从转矩传感器的输出通道和转矩模拟模块的输出通道中选择一路通道送电子控制单元。 
本发明自动转向控制装置无需改变原车EPS传输协议和控制流程，在控制模块的控制下，由模式选择模块选择人工转向或者自动转向，并将转向信息传输到电子控制单元，驱动电机工作，实现对汽车转向的控制。当自动转向控制装置不启动时，模式选择模块的输出为来自电动助力转向系统的转矩传感器的输出信号。 
图4为转矩模拟模块控制电路图。转矩模拟模块由两块数字电位器(X9C103)和固定电阻组成。将数字电位器的控制端口与控制模块的单片机相连，数字电位器接收控制模块发出 的不同脉冲数，改变电位器的阻值，实现输出电压的变化。控制模块根据上位机的指令信号，分析出转矩模拟模块输出的电压，计算两块数字电位器的阻值，发出相应的脉冲数。 
图5为模式选择模块控制电路图。模式选择模块由多路选择开关(CD4052)构成的多路选择模块，共有4对通道，其控制端口与控制模块相连，改变A、B端口电平信号，可以接通相应的一对通道。本装置将原车的EPS扭矩电压输出线路通过X0、Y0端口输入，模拟转矩输出线路通过X1、Y1端口输入，通过公共输出端口输出。控制模块根据上位机指令，接通一对通道。在本装置不启动时，默认接通原车的输出线路。 

Claims (4)

1.一种基于EPS的自动转向控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)判断自动转向控制装置是否启动；若启动转(2)，否则转(5)；
(2)控制模块接收上位机命令，转(3)；
(3)转矩模拟模块根据控制模块命令产生输出信号到模式选择模块，转(4)；
(4)模式选择模块选择转矩模拟模块的输出信号送电子控制单元，转(8)；
(5)电动助力转向系统的转矩传感器根据人工操作产生输出信号，转(6)；
(6)电动助力转向系统的转矩传感器的输出信号到模式选择模块，转(7)；
(7)模式选择模块选择转矩传感器的输出信号送电子控制单元，转(8)；
(8)电子控制单元控制汽车转向。
2.一种基于EPS的自动转向控制装置，包括电动助力转向系统，由转矩传感器、车速传感器、转角传感器、电子控制单元、电动机控制器和机械转向系统组成，其特征在于：还包括自动转向控制装置；所述自动转向控制装置包括：上位机、控制模块、转矩模拟模块和模式选择模块；所述上位机与控制模块无线连接，接收用户的转向要求并向控制模块发送转向指令；所述控制模块由单片机构成，输入端与上位机和电动助力转向系统的转角传感器连接，输出端与转矩模拟模块和模式选择模块连接，用于接收来自转角传感器的方向盘信息和来自上位机的转向指令信息，向转矩模拟模块和模式选择模块发出控制信号；所述转矩模拟模块由数字电位器组成，输入端与控制模块连接，输出端与模式选择模块连接，用于接收控制模块的控制信号，改变数字电位器的电阻值得到预期的电压信号，输出到模式选择模块；所述模式选择模块由电子开关组成，输入端与控制模块、转矩模拟模块和电动助力转向系统的转矩传感器连接，输出端与电动助力转向系统的电子控制单元连接，用于接收控制模块的命令，从转矩传感器的输出通道和转矩模拟模块的输出通道中选择一路通道送电子控制单元。
3.如权利要求2所述的基于EPS的自动转向控制装置，其特征在于：所述自动转向控制装置不改变原电动助力转向系统传输协议和控制流程。
4.如权利要求2所述的基于EPS的自动转向控制装置，其特征在于：所述自动转向控制装置不启动时，模式选择模块的输出为来自电动助力转向系统的转矩传感器的输出信号。
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