CN114348104A - 一种电转向控制及驱动系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电转向控制及驱动系统，包括逻辑与安全控制模块、驱动模块、动力总成和减速机构，所述逻辑与安全控制模块包括接口模块、信号处理电路和逻辑处理单元，操作者制动方向盘或操作手柄，通过安装在操作手柄下的传感器，将信号通过接口模块输入逻辑与安全控制模块，所述信号处理电路对接口模块接收到的信号进行处理并反馈给逻辑处理单元，所述驱动模块接收指令并输出至动力总成，同时所述驱动模块输出参数驱动动力总成，所述动力总成的输出轴与所述减速机构连接，所述减速机构终端连接转向轮。本发明通过设计一种独创的集成系统方案实现了电转向系统一体化，避免了各模块分离导致的系统匹配困难、故障率高、体积大、成本高等问题。
Description
技术领域
本发明涉及电转向技术领域，具体来说，涉及一种电转向控制及驱动系统。
背景技术
目前，电动车辆作为新能源领域的重要组成部分，得到飞速的发展。市面上已经出现各种电动车，如电动叉车、电动汽车、电动大巴等等。
在现有技术中，电转向一般分为电辅助转向（APS）和电转向（EPS）两种，一般APS系统以日韩为主，欧美多以EPS为主，国内二者皆有。但无论是电辅助转向（APS）还是电转向（EPS），都至少分为4个部分：电机、减速机构、电机驱动器及逻辑与安全控制器（多见集成在VCU中）。
这样就导致客户在使用中必须协调多方供应商，如性能要求、接口对接、指令传感器规格参数、反馈传感器规格参数等等，工作量大且难以达到理想的系统效率和匹配效果。
发明内容
针对相关技术中的上述技术问题，本发明提出一种电转向控制及驱动系统，能够克服现有技术方法的上述不足。
为实现上述技术目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种电转向控制及驱动系统，包括逻辑与安全控制模块、驱动模块、动力总成和减速机构，其中，
所述逻辑与安全控制模块包括接口模块、信号处理电路和逻辑处理单元，整车通电后，系统自身检查硬件、软件和对外接口上的传感器,若均无异常，操作者则制动方向盘或操作手柄，通过安装在操作手柄下的传感器，将信号通过所述接口模块输入至所述逻辑与安全控制模块，所述信号处理电路对接口模块接收到的信号进行处理并反馈给逻辑处理单元，所述逻辑处理单元采用双MCU设计，所有信号同时传入处理器一和处理器二，再将处理器一和处理器二的数据对比并传入所述驱动模块；
所述驱动模块接收所述逻辑与安全控制模块输入的转动方向、加速器和速度指令并输出至所述动力总成，同时所述驱动模块输出参数驱动所述动力总成工作；
所述动力总成接收所述驱动模块输入的指令进而输出相应要求动力，所述动力总成的输出轴与所述减速机构连接；
所述减速机构根据自身减速比来降低转动速度、放大输出扭矩，所述减速机构终端连接转向轮来实现转向，同时采集来自所述转向轮上的角度、位置反馈装置使整个系统形成闭环。
进一步的，所述接口模块接收的信号包括转动方向、转动速度指令及当前角度反馈。
进一步的，所述指令信号均采用双路交叉冗余模拟量，同时反馈至双编码器或者一个编码器+1个模拟量信号的模式。
进一步的，所述减速机构减速比范围为1:22-1:45。
进一步的，所述处理器一为主工作单元，处理器二为监控，处理器一和处理器二之间通过CAN总线来交互数据进行实时对比，同时确保信息准确，对比完成后,将指令传入所述驱动模块。
本发明的有益效果：通过设计一种独创的集成系统方案从而使得电转向系统一体化，进而达到避免了各模块分离导致的系统匹配困难、故障率高、体积大、成本高等问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本发明实施例所述的电转向控制及驱动系统的模块示意图。
图2是根据本发明实施例所述的电转向控制及驱动系统的工作模式示意图。
图3是根据本发明实施例所述的电转向控制及驱动系统的工作逻辑关系示意图。
图中：1.接口、2.信号处理电路、3.逻辑处理单元、4.驱动、5.动力总成、6.减速机构、7.逻辑与安全控制、8.电机速度和位置反馈传感器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围，为了方便理解本发明的上述技术方案，以下通过具体使用方式上对本发明的上述技术方案进行详细说明。
如图1所示，根据本发明实施例所述的电转向控制及驱动系统，包括逻辑与安全控制模块、驱动模块、动力总成5和减速机构6。
如图2所示，所述逻辑与安全控制模块包括接口模块、信号处理电路2和逻辑处理单元3，整车通电后，若系统自身检查硬件、软件和对外接口上的传感器均通过，则操作者制动方向盘或操作手柄，通过安装在操作手柄下的传感器，将信号通过接口模块输入逻辑与安全控制模块，所述信号包括转动方向、转动速度指令，当前角度反馈，所述信号处理电路2对接口模块接收到的信号进行处理并反馈给逻辑处理单元3，为提高转向在整车系统中的优先级及安全等级，所述逻辑处理单元3采用双MCU设计，所有信号同时传入处理器一和处理器二，处理器一为主工作单元，处理器二为监控，二者之间通过CAN总线交互数据实时对比，进而确保信息的正确和准确，完成后将指令传入驱动模块；
所述驱动模块接收逻辑与安全控制模块7输入的转动方向、加速器和速度指令并输出至动力总成5，在本实施例中驱动模块采用驱动电路，同时所述驱动模块输出参数驱动动力总成5；
所述动力总成5接收驱动模块输入的指令进而输出相应要求动力，所述动力总成5的输出轴与所述减速机构6连接，在本实施例中动力总成5为电机，所述动力总成5中设有电机速度/位置反馈传感器8，且所述动力总成5采用三相异步标配PMSM电机或BLDC标配PMSM电机；
所述减速机构6根据自身减速比降低转动速度、放大输出扭矩，所述减速机构6减速比范围为1:22-1:45，所述减速机构6终端连接转向轮实现转向，为确保精度和安全性，同时采集来自转向轮上的角度、位置反馈装置，使整个系统形成闭环。特别指出，如图3所示，本文中指令信号均采用双路交叉冗余模拟量，同时反馈至双编码器或者一个编码器+1个模拟量信号的模式，从根本上保证系统安全等级达到ISO13849要求的PLd和Category #3。
整车状态检查良好无碍后，制动方向盘或操作手柄，指令信号由所述接口模块传入所述逻辑与安全控制模块，所述信号处理电路2和逻辑处理单元3依次处理后指令输出至所述驱动模块，所述驱动模块将参数传至动力总成5同时驱动其运转，所述动力总成5输出动力带动减速机构6运转，所述减速机构6通过自身结构特点减低转速同时放大输出扭矩，最终通过连接在减速机构终端的转向轮实现转向，转向轮上的角度、位置反馈装置连接接口模块，整个模块形成闭环。
综上所述，借助于本发明的上述技术方案，通过合适的减速机构减速比（速比可以做到1:22到1:45，适用范围广）来降低速度放大输出扭矩，最终通过连接在减速机构终端的转向轮实现转向；通过采用双MCU设计，提高了转向在整车系统中的优先级及安全等级，实现了电转向系统一体化，进而避免了各模块分离导致的系统匹配困难、效率低下、故障率高、体积大、不便于整车排布及成本高等问题，使得电转向系统更加可靠、安全、高效。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种电转向控制及驱动系统，包括逻辑与安全控制模块、驱动模块、动力总成(5)和减速机构(6)，其中，
所述逻辑与安全控制模块包括接口模块、信号处理电路(2)和逻辑处理单元(3)，整车通电后，系统自身检查硬件、软件和对外接口上的传感器,若均无异常，操作者则制动方向盘或操作手柄，通过安装在操作手柄下的传感器，将信号通过所述接口模块输入至所述逻辑与安全控制模块，所述信号处理电路(2)对接口模块接收到的信号进行处理并反馈给逻辑处理单元(3)，所述逻辑处理单元(3)采用双MCU设计，所有信号同时传入处理器一和处理器二，再将处理器一和处理器二的数据对比并传入所述驱动模块；
所述驱动模块接收所述逻辑与安全控制模块输入的转动方向、加速器和速度指令并输出至所述动力总成(5)，同时所述驱动模块输出参数驱动所述动力总成(5)工作；
所述动力总成(5)接收所述驱动模块输入的指令进而输出相应要求动力，所述动力总成(5)的输出轴与所述减速机构(6)连接；
所述减速机构(6)根据自身减速比来降低转动速度、放大输出扭矩，所述减速机构(6)终端连接转向轮来实现转向，同时采集来自所述转向轮上的角度、位置反馈装置使整个系统形成闭环。
2.根据权利要求1所述的电转向控制及驱动系统，其特征在于，所述动力总成(5)中设有电机速度和位置反馈传感器(8)，所述动力总成(5)采用三相异步标配PMSM电机或BLDC标配PMSM电机。
3.根据权利要求1所述的电转向控制及驱动系统，其特征在于，所述接口模块接收的信号包括转动方向、转动速度指令及当前角度反馈。
4.根据权利要求1所述的电转向控制及驱动系统，其特征在于，所述指令信号均采用双路交叉冗余模拟量，同时反馈至双编码器或者一个编码器+1个模拟量信号的模式。
5.根据权利要求1所述的电转向控制及驱动系统，其特征在于，所述减速机构(6)减速比范围为1:22-1:45。
6.根据权利要求1所述的电转向控制及驱动系统，其特征在于，所述处理器一为主工作单元，处理器二为监控，处理器一和处理器二之间通过CAN总线来交互数据进行实时对比，同时确保信息准确，对比完成后,将指令传入所述驱动模块。
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