CN106218703B - 教练车、教练车转向系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种教练车、教练车转向系统及教练车转向系统的控制方法，其中，教练车转向系统包括：第一电机和转向器；设置在主驾驶侧的主转向盘、主转向管柱、第一转角传感器、第一扭矩传感器，主转向盘与主转向管柱相连；设置在副驾驶侧的副转向盘、副转向管柱、第二转角传感器、第二扭矩传感器、第二电机，副转向盘与副转向管柱相连，第二电机用于驱动副转向管柱转动以使副转向盘与主转向盘保持同步；分别与第一转角传感器、第一扭矩传感器、第二转角传感器、第二扭矩传感器、第一电机和第二电机相连的控制器，用于对第一电机和第二电机进行控制。该教练车转向系统能够实现主副转向盘控制之间的快速、安全切换，保证教练车的安全性。

Description

教练车、教练车转向系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，尤其涉及一种教练车转向系统、一种教练车转向系统的控制方法和一种教练车。

背景技术

教练车多是在现有车辆的基础上增设一套副转向盘、副转向管柱、副制动踏板等零部件，以便紧急情况时教练可以通过增设的零部件控制住车辆。增设的副转向盘有多种实现方式，例如，在转向器(多为齿轮齿条式)上增加一个副输入轴，副转向盘通过副转向管柱连接在转向器的副输入轴上，教练与学员共同控制方向。或者，通过皮带、链条等连接方式，将副方向盘与主方向盘连接在一块，教练与学员共同控制方向。

然而，对于两个转向盘共同控制转向器，当学员与教练转向意图不一致时，会产生冲突，转向系统无法识别优先级，只能通过学员和教练输入方向盘力的大小做出机械反应，存在一定安全风险。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种教练车转向系统。该系统能够实现主转向盘和副转向盘之间的快速、安全切换，保证教练车的安全性。

本发明的第二个目的在于提出一种教练车。

本发明的第三个目的在于提出一种教练车转向系统的控制方法。

为实现上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种教练车转向系统，包括：第一电机和转向器，所述第一电机用于驱动所述转向器进行转向运动；设置在主驾驶侧的主转向盘、主转向管柱、第一转角传感器、第一扭矩传感器，所述主转向盘与所述主转向管柱相连，所述第一转角传感器用于检测所述主转向盘的转动角度，所述第一扭矩传感器用于检测施加至所述主转向管柱的扭矩；设置在副驾驶侧的副转向盘、副转向管柱、第二转角传感器、第二扭矩传感器、第二电机，所述副转向盘与所述副转向管柱相连，所述第二转角传感器用于检测所述副转向盘的转动角度，所述第二扭矩传感器用于检测施加至所述副转向管柱的扭矩，所述第二电机用于驱动所述副转向管柱转动以使所述副转向盘与所述主转向盘保持同步；控制器，所述控制器分别与所述第一转角传感器、所述第一扭矩传感器、所述第二转角传感器、所述第二扭矩传感器、所述第一电机和所述第二电机相连，所述控制器用于对所述第一电机和所述第二电机进行控制。

本发明实施例的教练车转向系统，在主驾驶侧设置有第一转角传感器、第一扭矩传感器，在副驾驶侧设置有第二转角传感器、第二扭矩传感器，以使控制器根据第一转角传感器、第一扭矩传感器、第二转角传感器和第二扭矩传感器的检测信号对第一电机和第二电机进行控制，且第二电机可驱动副转向管柱转动使得副转向盘与主转向盘保持同步，由此，能够实现主转向盘和副转向盘之间的快速、安全切换，保证教练车的安全性。

另外，本发明上述实施例的教练车转向系统还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一个实施例，当教练车处于主驾驶状态时，所述控制器根据施加至所述主转向管柱的扭矩和所述教练车的当前车速对所述第一电机进行控制，并根据所述第一转角传感器检测到的所述主转向盘的转动角度和所述第二转角传感器检测到的所述副转向盘的转动角度对所述第二电机进行控制。

根据本发明的一个实施例，当教练车处于副驾驶状态时，所述控制器根据所述第一转角传感器检测到的所述主转向盘的转动角度和所述第二转角传感器检测到的所述副转向盘的转动角度对所述第一电机进行控制。

根据本发明的一个实施例，当所述教练车处于所述主驾驶状态时，如果施加至所述副转向管柱的扭矩大于预设扭矩阈值，所述控制器则控制所述教练车切换至副驾驶状态。

根据本发明的一个实施例，所述主转向管柱还与所述转向器相连，所述主转向管柱在所述主转向盘的带动下直接驱动所述转向器进行转向运动。

根据本发明的一个实施例，所述第一电机与所述转向器之间还连接有减速机构。

根据本发明的一个实施例，还包括设置在所述主驾驶侧的主驾接管按键和设置在副驾驶侧的副驾接管按键，所述主驾接管按键和所述副驾接管按键分别与所述控制器相连，其中，当所述主驾接管按键被触发且所述副驾接管按键未被触发时，所述控制器控制教练车进入主驾驶状态；当所述副驾接管按键被触发时，所述控制器控制所述教练车处于副驾驶状态。

进一步地，本发明第二方面实施例提出了一种教练车，其包括本发明上述实施例的教练车转向系统。

本发明实施例的教练车，能够实现主驾驶状态和副驾驶状态之间的快速、安全切换，保证教练车的安全性。

为实现上述目的，本发明第三方面实施例提出了一种教练车转向系统的控制方法，包括以下步骤：所述教练车处于主驾驶状态时，判断施加至所述副转向管柱的扭矩是否大于所述预设扭矩阈值；如果施加至所述副转向管柱的扭矩大于所述预设扭矩阈值，则所述控制器控制所述教练车切换至副驾驶状态，并根据所述第二转角传感器检测的所述副转向盘的转动角度和所述第一转角传感器检测的所述主转向盘的转动角度对所述第一电机控制；如果施加至所述副转向管柱的扭矩不大于所述预设扭矩，则所述控制器根据所述第一转角传感器检测的所述主转向盘的转动角度和所述第二转角传感器检测的所述副转向盘的转动角度对所述第二电机进行控制，以使副转向盘与主转向盘保持同步。

本发明实施例的教练车转向系统的控制方法，当教练车处于主驾驶状态时，如果施加至副转向管柱的扭矩大于预设扭矩阈值，则控制器控制教练车切换至副驾驶状态，并根据第二转角传感器检测的副转向盘的转动角度和第一转角传感器检测的主转向盘的转动角度对第一电机控制，如果施加至副转向管柱的扭矩不大于预设扭矩，则控制器根据第一转角传感器检测的主转向盘的转动角度和第二转角传感器检测的副转向盘的转动角度对第二电机进行控制，以使副转向盘与主转向盘保持同步。由此，能够实现主驾驶状态和副驾驶状态之间的快速、安全切换，保证教练车的安全性。

另外，根据本发明上述实施例的教练车转向系统的控制方法还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述控制方法还包括：所述教练车处于主驾驶状态时，所述主转向管柱在所述主转向盘的带动下直接驱动所述转向器进行转向运动，或者，所述控制器根据所述第一扭矩传感器检测的施加至所述主转向柱的扭矩和所述教练车的当前车速对所述第一电机进行控制，以及如果所述副驾接管按键被触发，则所述控制器控制所述教练车切换至副驾驶状态；所述教练车处于副驾驶状态时，如果所述主驾接管按键被触发且所述副驾接管按键未被触发，则所述控制器控制所述教练车切换至主驾驶状态。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明一个实施例的教练车转向系统的结构框图；

图2是根据本发明一个实施例的教练车转向系统的结构示意图；

图3是根据本发明另一个实施例的教练车转向系统的结构框图；

图4是根据本发明一个实施例的教练车转向系统的控制方法的流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考附图描述本发明实施例的教练车转向系统、教练车和教练车转向系统的控制方法。

图1是根据本发明一个实施例的教练车转向系统的结构框图。如图1所示，该教练车转向系统包括：第一电机11、转向器12、主转向盘13、主转向管柱14、第一转角传感器15、第一扭矩传感器16、副转向盘17、副转向管柱18、第二转角传感器19、第二扭矩传感器20、第二电机21和控制器22。

其中，第一电机11用于驱动转向器12进行转向运动；主转向盘13、主转向管柱14、第一转角传感器15、第一扭矩传感器16设置在主驾驶侧，主转向盘13与主转向管柱14相连，第一转角传感器15用于检测主转向盘13的转动角度，第一扭矩传感器16用于检测施加至主转向管柱14的扭矩；副转向盘17、副转向管柱18、第二转角传感器19、第二扭矩传感器20、第二电机21设置在副驾驶侧，副转向盘17与副转向管柱18相连，第二转角传感器19用于检测副转向盘17的转动角度，第二扭矩传感器20用于检测施加至副转向管柱18的扭矩，第二电机21用于驱动副转向管柱18转动以使副转向盘17与主转向盘13保持同步；控制器22分别与第一转角传感器15、第一扭矩传感器16、第二转角传感器19、第二扭矩传感器20、第一电机11和第二电机21相连，控制器22用于对第一电机11和第二电机21进行控制。

具体地，控制器22根据第一转角传感器15检测的主转向盘13的转动角度、第一扭矩传感器16检测的施加至主转向管柱14的扭矩、第二转角传感器19检测的副转向盘17的转动角度、第二扭矩传感器20检测的施加至副转向管柱18的扭矩对第一电机11和第二电机21进行控制，由此，既可以满足主驾驶侧的主转向盘13的控制作用，又能在紧急情况时切换至副驾驶状态，通过副驾驶侧的副转向盘17对教练车进行控制，保证了教练车的安全性。另外，通过第二电机21驱动副转向管柱18转动以使副转向盘17与主转向盘13保持同步，能够使得副驾驶侧的教练根据副驾驶侧的副转向盘17的转动及时掌握主驾驶侧学员的学习情况。

在本发明的一个实施例中，当教练车处于主驾驶状态时，控制器22可以根据施加至主转向管柱14的扭矩和教练车的当前车速对第一电机11进行控制，并根据第一转角传感器15检测到的主转向盘13的转动角度和第二转角传感器16检测到的副转向盘14的转动角度对第二电机21进行控制。

具体地，图2是本发明一个实施例的主驾驶侧和副驾驶侧的各结构组成的示意图。如图2所示，第一扭矩传感器16检测施加至主转向管柱14的扭矩，控制器22可以通过该扭矩以及教练车的当前车速计算出第一电机11应输出的助力值，并控制第一电机11输出相应的助力，以驱动转向器12进行转向运动。同时，控制器22还可以将第一转角传感器15检测到的主转向盘13的转动角度设为目标角度值，将第二转角传感器19检测到的副转向盘17的转动角度设为被控制量，根据主转向盘13的转动角度和副转向盘17的转动角度之间的差值控制第二电机21，以使副转向盘17与主转向盘13的转动角度一致，即副转向盘17与主转向盘13保持同步，以使教练员便于了解学员的驾驶情况。

其中，如图2所示，第一电机11与转向器12之间还连接有减速机构23，第一电机11通过减速机构23驱动转向器12进行转向运动。

可选地，主转向管柱14还与转向器12相连，主转向管柱14在主转向盘13的带动下直接驱动转向器12进行转向运动。

在本发明的一个实施例中，当教练车处于主驾驶状态时，如果施加至副转向管柱18的扭矩大于预设扭矩阈值，控制器22则控制教练车切换至副驾驶状态，即控制器22在对第一电机11进行控制时将不再参考第一扭矩传感器15检测到的施加至主转向管柱14的扭矩。

其中，预设扭矩阈值可以根据教练车的性能等实际情况进行设置。

进一步地，在本发明的一个实施例中，当教练车处于副驾驶状态时，控制器22根据第一转角传感器15检测到的主转向盘13的转动角度和第二转角传感器19检测到的副转向盘17的转动角度对所述第一电机进行控制。

具体地，控制器22将第二转角传感器19检测到的副转向盘17的转动角度设为目标转角，将第一转角传感器15检测到的主转向盘13的转动角度设为被控制量，根据副转向盘17的转动角度和主转向盘13的转动角度之间的差值控制第一电机11，第一电机11通过减速机构23驱动转向器13根据副转向盘17的转动角度完成转向动作。

具体而言，当教练车处于主驾驶状态时，即学员通过主转向盘对教练车进行控制，如果学员的操作不当，如主转向盘13施加至主转向管柱14的扭矩过小，可能会使教练车出现故障，则副驾驶位置的教练可以驱动副转向盘17，以对副转向管柱18施大于预设扭矩阈值的扭矩，以实现副转向盘17对教练车的控制，即教练车切换至副驾驶状态。进而教练针对教练车的当前情况，控制副转向盘17动作，以使控制器22将第二转角传感器19检测到的副转向盘17的转动角度设为目标转角，将第一转角传感器15检测到的主转向盘13的转动角度设为被控制量，根据副转向盘17的转动角度和主转向盘13的转动角度之间的差值控制第一电机11，第一电机11通过减速机构23驱动转向器13根据副转向盘17的转动角度完成转向动作。

在本发明的一个实施例中，如图3所示，教练车转向系统还包括设置在主驾驶侧的主驾接管按键24和设置在副驾驶侧的副驾接管按键25，主驾接管按键24和副驾接管按键25分别与控制器22相连，其中，当主驾接管按键24被触发且副驾接管按键25未被触发时，控制器22控制教练车进入主驾驶状态；当副驾接管按键25被触发时，控制器22控制教练车处于副驾驶状态。

综上，本发明实施例的教练车转向系统，在主驾驶侧设置有第一转角传感器、第一扭矩传感器和主驾接管按键，在副驾驶侧设置有第二转角传感器、第二扭矩传感器和副驾接管按键，并通过控制器根据第一转角传感器、第一扭矩传感器、第二转角传感器和第二扭矩传感器的检测信号，以及主驾接管按键和副驾接管按键的触发信号切换教练车的驾驶状态，对第一电机和第二电机进行控制。该教练车转向系统，能够实现主转向盘和副转向盘之间的快速、安全切换，保证教练车的安全性。

图4是根据本发明上述实施例的教练车转向系统的控制方法的流程图。如图4所示，该教练车转向系统的控制方法包括：

S101，教练车处于主驾驶状态时，判断施加至副转向管柱的扭矩是否大于预设扭矩阈值。

在本发明的实施例中，预设扭矩阈值可以根据教练车的性能等实际情况进行设置。

S102，如果施加至副转向管柱的扭矩大于预设扭矩阈值，则控制器控制教练车切换至副驾驶状态，并根据第二转角传感器检测的副转向盘的转动角度和第一转角传感器检测的主转向盘的转动角度对第一电机控制。

具体地，教练车切换至副驾驶状态后，控制器将第二转角传感器检测到的副转向盘的转动角度设为目标转角，将第一转角传感器检测到的主转向盘的转动角度设为被控制量，根据副转向盘的转动角度和主转向盘的转动角度之间的差值控制第一电机，第一电机通过减速机构驱动转向器根据副转向盘的转动角度完成转向动作。

需要说明的是，教练车切换至副驾驶状态后，控制器在对第一电机进行控制时将不再参考第一扭矩传感器检测到的施加至主转向管柱的扭矩。

S103，如果施加至副转向管柱的扭矩不大于预设扭矩，则控制器根据第一转角传感器检测的主转向盘的转动角度和第二转角传感器检测的副转向盘的转动角度对第二电机进行控制，以使副转向盘与主转向盘保持同步。

具体地，控制器可以将第一转角传感器检测到的主转向盘的转动角度设为目标角度值，将第二转角传感器检测到的副转向盘的转动角度设为被控制量，根据主转向盘的转动角度和副转向盘的转动角度之间的差值控制第二电机，以使副转向盘与主转向盘的转动角度一致，即副转向盘与主转向盘保持同步，以使教练员便于了解学员的驾驶情况。

在本发明的实施例中，教练车处于主驾驶状态时，主转向管柱在主转向盘的带动下直接驱动转向器进行转向运动。当教练车行驶过程中，控制器可以根据第一扭矩传感器检测的施加至主转向柱的扭矩和教练车的当前车速对第一电机进行控制。

在本发明的一个实施例中，教练车处于主驾驶状态时，如果副驾接管按键被触发，则控制器控制教练车切换至副驾驶状态。以及教练车处于副驾驶状态时，如果主驾接管按键被触发且副驾接管按键未被触发，则控制器控制教练车切换至主驾驶状态。由此，可以实现教练车主驾驶状态和副驾驶状态的快速、安全切换，保证行车的可靠性。

本发明实施例的教练车转向系统的控制方法，当教练车处于主驾驶状态时，如果施加至副转向管柱的扭矩大于预设扭矩阈值，则控制器控制教练车切换至副驾驶状态，并根据第二转角传感器检测的副转向盘的转动角度和第一转角传感器检测的主转向盘的转动角度对第一电机控制，如果施加至副转向管柱的扭矩不大于预设扭矩，则控制器根据第一转角传感器检测的主转向盘的转动角度和第二转角传感器检测的副转向盘的转动角度对第二电机进行控制，以使副转向盘与主转向盘保持同步。由此，能够实现主驾驶状态和副驾驶状态之间的快速、安全切换，保证教练车的安全性。

进一步地，基于上述实施例的教练车转向系统，本发明提出了一种教练车，其包括本发明上述实施例的教练车转向系统。

本发明实施例的教练车，能够实现主驾驶状态和副驾驶状态之间的快速、安全切换，保证教练车的安全性。

另外，本发明上述实施例的教练车的其他构成及其作用对本领域的技术人员而言是已知的，为减少冗余，此处不做赘述。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种教练车转向系统，其特征在于，包括：

第一电机和转向器，所述第一电机用于驱动所述转向器进行转向运动；

设置在主驾驶侧的主转向盘、主转向管柱、第一转角传感器、第一扭矩传感器，所述主转向盘与所述主转向管柱相连，所述第一转角传感器用于检测所述主转向盘的转动角度，所述第一扭矩传感器用于检测施加至所述主转向管柱的扭矩；

设置在副驾驶侧的副转向盘、副转向管柱、第二转角传感器、第二扭矩传感器、第二电机，所述副转向盘与所述副转向管柱相连，所述第二转角传感器用于检测所述副转向盘的转动角度，所述第二扭矩传感器用于检测施加至所述副转向管柱的扭矩，所述第二电机用于驱动所述副转向管柱转动以使所述副转向盘与所述主转向盘保持同步；

控制器，所述控制器分别与所述第一转角传感器、所述第一扭矩传感器、所述第二转角传感器、所述第二扭矩传感器、所述第一电机和所述第二电机相连，所述控制器用于对所述第一电机和所述第二电机进行控制。

2.如权利要求1所述的教练车转向系统，其特征在于，当教练车处于主驾驶状态时，所述控制器根据施加至所述主转向管柱的扭矩和所述教练车的当前车速对所述第一电机进行控制，并根据所述第一转角传感器检测到的所述主转向盘的转动角度和所述第二转角传感器检测到的所述副转向盘的转动角度对所述第二电机进行控制。

3.如权利要求1所述的教练车转向系统，其特征在于，当教练车处于副驾驶状态时，所述控制器根据所述第一转角传感器检测到的所述主转向盘的转动角度和所述第二转角传感器检测到的所述副转向盘的转动角度对所述第一电机进行控制。

4.如权利要求2所述的教练车转向系统，其特征在于，当所述教练车处于所述主驾驶状态时，如果施加至所述副转向管柱的扭矩大于预设扭矩阈值，所述控制器则控制所述教练车切换至副驾驶状态。

5.如权利要求1-4中任一项所述的教练车转向系统，其特征在于，所述主转向管柱还与所述转向器相连，所述主转向管柱在所述主转向盘的带动下直接驱动所述转向器进行转向运动。

6.如权利要求1-4中任一项所述的教练车转向系统，其特征在于，所述第一电机与所述转向器之间还连接有减速机构。

7.如权利要求1所述的教练车转向系统，其特征在于，还包括设置在所述主驾驶侧的主驾接管按键和设置在副驾驶侧的副驾接管按键，所述主驾接管按键和所述副驾接管按键分别与所述控制器相连，其中，

当所述主驾接管按键被触发且所述副驾接管按键未被触发时，所述控制器控制教练车进入主驾驶状态；

当所述副驾接管按键被触发时，所述控制器控制所述教练车处于副驾驶状态。

8.一种教练车，其特征在于，包括如权利要求1-7中任一项所述的教练车转向系统。

9.一种如权利要求1-7中任一项所述的教练车转向系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

所述教练车处于主驾驶状态时，判断施加至所述副转向管柱的扭矩是否大于所述预设扭矩阈值；

如果施加至所述副转向管柱的扭矩大于所述预设扭矩阈值，则所述控制器控制所述教练车切换至副驾驶状态，并根据所述第二转角传感器检测的所述副转向盘的转动角度和所述第一转角传感器检测的所述主转向盘的转动角度对所述第一电机控制；

如果施加至所述副转向管柱的扭矩不大于所述预设扭矩，则所述控制器根据所述第一转角传感器检测的所述主转向盘的转动角度和所述第二转角传感器检测的所述副转向盘的转动角度对所述第二电机进行控制，以使副转向盘与主转向盘保持同步。

10.如权利要求9所述的教练车转向系统的控制方法，其特征在于，还包括：

所述教练车处于主驾驶状态时，所述主转向柱在所述主转向盘的带动下直接驱动所述转向器进行转向运动，或者，所述控制器根据所述第一扭矩传感器检测的施加至所述主转向柱的扭矩和所述教练车的当前车速对所述第一电机进行控制，以及如果所述副驾接管按键被触发，则所述控制器控制所述教练车切换至副驾驶状态；

所述教练车处于副驾驶状态时，如果所述主驾接管按键被触发且所述副驾接管按键未被触发，则所述控制器控制所述教练车切换至主驾驶状态。