CN114537511A - 防止汽车电动助力转向系统擅自工作的控制装置及方法 - Google Patents

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Abstract

一种防止汽车电动助力转向系统擅自工作的控制装置及方法，包括方向盘、转向轴，方向盘连接在转向轴的一端上，还包括角度传感器、控制器、转向控制继电器以及汽车电动助力转向系统，角度传感器设于方向盘上且与转向轴同轴，转向轴的另一端与汽车电动助力转向系统连接，角度传感器的输出端与控制器连接，所述转向控制继电器的电源端与控制器连接，转向控制继电器的开关端与汽车电动助力转向系统连接，控制器用于控制转向控制继电器工作状态。本发明通过对方向盘自由转角的度数监控，避免装有汽车电动助力转向系统的汽车启动后或行驶中，在驾驶员没有转动方向盘的情况下，汽车电动助力转向系统驱动转向车轮转向的问题，大大提升车辆的驾驶安全性。

Description

防止汽车电动助力转向系统擅自工作的控制装置及方法
技术领域
本发明涉及新型汽车电动助力转向控制装置，尤其涉及一种防止汽车电动助力转向系统擅自工作的控制装置及方法。
背景技术
随着电子行业的飞速发展，电动助力转向系统作为机电一体化的代表，将电机与电子产品相结合，对汽车的驾驶系统进行了提升，在满足驾驶员对操纵系统轻便性的同时，保证了驾驶员对路感的把握性，因此得到了广泛的应用。
现有的汽车电动助力转向系统的工作原理是：驾驶员转动方向盘时转矩传感器发出信号，ECU控制单元收到这个信号控制转向助力电动机工作，同时控制电磁离合器吸合，助力电动机的驱动力经过减速机构传递到转向装置，助力驾驶员转向。但是现有的汽车电动助力转向系统与驾驶员控制的机械转向装置呈并联关系，都可以控制汽车转向，如果汽车电动助力转向系统出现擅自工作的情况，由于汽车电动助力转向系统输出的扭矩比驾驶员通过方向盘输出的扭矩大，那么驾驶员将无法控制转向，严重的情况可能造成车毁人亡的事故。而造成汽车电动助力转向系统擅自工作一般是以下两种情况：
(1)当驾驶员没有转动方向盘时，ECU控制单元可能收到不是驾驶员发出的转矩信号，从而使得汽车电子助力转向系统擅自工作，使汽车转向行驶驾驶员无法操控汽车；
(2)当黑客非法入侵操控汽车时，可能使得汽车电子助力转向系统擅自工作。
发明内容
本发明所有解决的技术问题是，提供一种能够防止汽车电动助力转向系统擅自工作的控制装置及方法，从而杜绝驾驶员在没有转向意图的情况下，汽车电动助力转向系统擅自发出转向指令危害到驾驶员安全的问题发生，提高驾驶安全性以及汽车电子防御性能，进而避免智能网联车辆被黑客入侵操纵车辆转向问题情况的出现。
本发明解决其技术问题所采的技术方案是：一种防止汽车电动助力转向系统擅自工作的控制装置，包括方向盘、转向轴，所述方向盘连接在转向轴的一端上，还包括角度传感器、控制器、转向控制继电器以及汽车电动助力转向系统，所述角度传感器设于方向盘上且与转向轴同轴，所述转向轴的另一端与汽车电动助力转向系统连接，所述角度传感器的输出端与控制器连接，所述转向控制继电器的电源端与控制器连接，转向控制继电器的开关端与汽车电动助力转向系统连接，所述控制器用于控制转向控制继电器工作状态。
进一步，所述汽车电动助力转向系统包括ECU控制单元、助力电机、转矩传感器和电磁离合器，所述助力电机的输入端与ECU控制单元连接，所述转矩传感器设于转向轴上，所述助力电机的输出端通过电磁离合器与转向轴连接，所述转向控制继电器的开关端与ECU控制单元以及助力电机连接，用于对ECU控制单元和助力电机进行连接控制。
进一步，所述ECU控制单元与电磁离合器连接，所述转向控制继电器的开关端与ECU控制单元和电磁离合器连接实现对ECU控制单元和电磁离合器的连接控制。
进一步，所述控制器上连接有授权开关，所述授权开关用于恢复汽车电动助力转向系统工作状态。
进一步，所述角度传感器包括陀螺仪、触点开关、光敏传感器以及位置传感器。
进一步，提供一种应用上述控制装置的控制方法，该方法将角度传感器安装在方向盘上且与转向轴同轴，控制器连接角度传感器接收角度传感器的信号，当方向盘处于中央位置且左右转向不超过15°时，控制器判定汽车电动助力转向系统处于擅自工作状态，控制器控制转向控制继电器不工作，使得助力电机的电源线被断开，汽车电动助力转向系统不能工作；当方向盘从中央位置左右转向超过15°时，即自由转角左右转向超过15°时，控制器判定汽车电动助力转向系统处于非擅自工作状态，控制器控制转向控制继电器工作，使助力电机的电源线连接，汽车电动助力转向系统可以工作，进行助力转向工作。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1、本发明通过对方向盘自由转角的度数实时监控，避免装有汽车电动助力转向系统的汽车启动后，在驾驶员没有转动方向盘或转到方向盘的角度小于自由转角时，汽车电动助力转向系统驱动转向车轮转向的问题出现，大大提升车辆的驾驶安全性。
2、本发明通过转向控制继电器控制ECU控制单元，实现转向控制继电器对电磁离合器、助力电机以及ECU控制单元的控制，确保汽车电动助力转向系统输出的动力隶属于驾驶员驱动转向轮的动力，只要驾驶员没有转向的意图，那么汽车电动助力转向系统无法工作，避免黑客入侵控制使得车辆无法操控转向情况的出现。
3、本发明通过设置单独的授权开关，当驾驶员按下授权开关时，就是默认汽车电动助力转向系统处于正常的工作状态。如果车辆发生自由转向而造成的事故，车辆生产商与驾驶员可以分清责任关系。
附图说明
图1为本发明一实施例的结构示意图；
图中：1.角度传感器、2.方向盘、3.转矩传感器、4.转向轴、5.电磁离合器、6.助力电机、7.ECU控制单元、8.转向控制继电器、9.控制器、10.授权开关。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
参照附图1，本实施例包括方向盘2、转向轴4，方向盘2连接在转向轴4的一端上，同时还包括角度传感器1、控制器9、转向控制继电器8以及汽车电动助力转向系统，角度传感器1设于方向盘2上且与转向轴4同轴，转向轴4的另一端与汽车电动助力转向系统连接，角度传感器1的输出端与控制器9连接，转向控制继电器8的电源端与控制器9连接，转向控制继电器8的开关端与汽车电动助力转向系统连接，实现控制器9控制转向控制继电器8工作状态。
汽车电动助力转向系统包括ECU控制单元7、助力电机6、转矩传感器3和电磁离合器5，助力电机6的输入端与ECU控制单元7连接，转矩传感器3设于转向轴4上，助力电机6的输出端通过电磁离合器5与转向轴4连接，转向控制继电器8的开关端与ECU控制单元7以及助力电机6连接，用于对ECU控制单元7和助力电机6进行连接控制，转矩传感器3的信息传输至ECU控制单元7内，通过ECU控制单元7对转矩传感器3的信息进行处理，保障汽车电动助力转向系统信息传送的及时性。
ECU控制单元7与电磁离合器5连接，转向控制继电器8的开关端与ECU控制单元7和电磁离合器5连接实现对ECU控制单元7和电磁离合器5的连接控制，实现对汽车电动助力转向系统的控制。
控制器9上连接有授权开关10，当授权开关10按下后，授权开关10控制控制器9断开转向控制继电器8与ECU控制单元7、助力电机6以及电磁离合器5的连接，使汽车电动助力转向系统恢复正常工作状态。
本实施例中角度传感器1采用陀螺仪。
实施例2
本实施例与实施例1的不同之处在于：角度传感器1采用触点开关。
实施例3
本实施例与实施例1的不同之处在于：角度传感器1采用光敏传感器。
实施例4
本实施例与实施例1的不同之处在于：角度传感器1采用位置传感器。
实施例1-4中任一实施例，根据国家标准，汽车方向盘的自由转角不得大于30度，左右转各15度，通过使用上述实施例中任一实施例，将角度传感器1安装在方向盘2上且与转向轴4同轴，之后控制器9连接角度传感器1接收信号，当方向盘2处于中央位置且左右转向不超过15°时，控制器9判定汽车电动助力转向系统处于擅自工作状态，控制器9控制转向控制继电器8不工作，使得助力电机6的电源线被断开，汽车电动助力转向系统不能工作；当方向盘2从中央位置左右转向超过15°时，即自由转角左右转向超过15°时，控制器9判定汽车电动助力转向系统处于非擅自工作状态，控制器9控制转向控制继电器8工作，使助力电机6的电源线连接，汽车电动助力转向系统可以工作，进行助力转向工作，并且，将来可以根据车辆的实际自由转角的角度进行设置。

Claims (6)

1.一种防止汽车电动助力转向系统擅自工作的控制装置，包括方向盘(2)、转向轴(4)，所述方向盘(2)连接在转向轴(2)的一端上，其特征在于，还包括角度传感器(1)、控制器(9)、转向控制继电器(8)以及汽车电动助力转向系统，所述角度传感器(1)设于方向盘(2)上且与转向轴(2)同轴，所述转向轴(2)的另一端与汽车电动助力转向系统连接，所述角度传感器(1)的输出端与控制器(9)连接，所述转向控制继电器(8)的电源端与控制器(9)连接，转向控制继电器(8)的开关端与汽车电动助力转向系统连接，所述控制器(9)用于控制转向控制继电器(8)工作状态。
2.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所述汽车电动助力转向系统包括ECU控制单元(7)、助力电机(6)、转矩传感器(3)和电磁离合器(5)，所述助力电机(6)的输入端与ECU控制单元(7)连接，所述转矩传感器(3)设于转向轴(2)上，所述助力电机(6)的输出端通过电磁离合器(5)与转向轴(2)连接，所述转向控制继电器(8)的开关端与ECU控制单元(7)以及助力电机(6)连接，用于对ECU控制单元(7)和助力电机(6)进行连接控制。
3.根据权利要求1或2所述的控制装置，其特征在于，所述ECU控制单元(7)与电磁离合器(5)连接，所述转向控制继电器(8)的开关端与ECU控制单元(7)和电磁离合器(5)连接实现对ECU控制单元(7)和电磁离合器(5)的连接控制。
4.根据权利要求3所述的控制装置，其特征在于，所述控制器(9)上连接有授权开关(10)，所述授权开关(10)用于恢复汽车电动助力转向系统工作状态。
5.根据权利要求4所述的控制装置，其特征在于，所述角度传感器(1)包括陀螺仪、触点开关、光敏传感器以及位置传感。
6.一种防止汽车电动助力转向系统擅自工作的控制方法，其特征在于，包括使用权利1-5中任一项所述的防止汽车电动助力转向系统擅自工作的控制装置，该方法将角度传感器(1)安装在方向盘(2)上且与转向轴(4)同轴，之后控制器(9)连接角度传感器(1)接收角度传感器(1)的信号，当方向盘(2)处于中央位置且左右转向不超过15°时，控制器(9)判定汽车电动助力转向系统处于擅自工作状态，控制器(9)控制转向控制继电器(8)不工作，使得助力电机(6)的电源线被断开，汽车电动助力转向系统不能工作；当方向盘(2)从中央位置左右转向超过15°时，即自由转角左右转向超过15°时，控制器(9)判定汽车电动助力转向系统处于非擅自工作状态，控制器(9)控制转向控制继电器(8)工作，使助力电机(6)的电源线连接，汽车电动助力转向系统可以工作，进行助力转向工作。
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