CN114644037A - 一种纯电动客车智能转向系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种纯电动客车智能转向系统，包括相互连接的转向传动轴和动力转向器，还包括转向电机、行驶位置检测模块、电机控制器和整车控制器，其中，所述转向电机与所述转向传动轴驱动连接；所述行驶位置检测模块实时采集纯电动客车的行驶位置信息，并发送至所述整车控制器；所述整车控制器根据行驶位置信息判断客车是否转向、转向角度及转向速率以获得转向指令，将转向指令通过电机控制器发送至所述转向电机；所述转向电机通过所述转向传动轴控制所述动力转向器。本发明具有实现自动转向、轻便转向、随速助力及主动回正功能，且结构紧凑等优点。

Description

一种纯电动客车智能转向系统
技术领域
本发明涉及纯电动客车转向领域，尤其涉及一种纯电动客车智能转向系统。
背景技术
近年来各汽车厂掀起智能驾驶车辆设计开发热潮，智能驾驶车辆及相关总成的开发高速发展，作为保证车辆改变或保持汽车行驶和倒退方向的转向系统也需实现电控化和智能化，才能保证转向系统在无人操作情况下按需转向，使车辆真正实现智能驾驶。而客车转向系统在汽车转向系统中有其特殊性，故很多乘用车的技术并不能完全移植，特别是对于纯电动客车则需考虑更多，比如转向助力的实现方式、比如转向伺服电机的最合适安装位置、再比如转向可靠性等等，因此，如何实现纯电动客车的智能化转向控制成为亟待解决的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种实现自动转向、轻便转向、随速助力及主动回正功能，且结构紧凑的纯电动客车智能转向系统。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
一种纯电动客车智能转向系统，包括相互连接的转向传动轴和动力转向器，还包括转向电机、行驶位置检测模块、电机控制器和整车控制器，其中，所述转向电机与所述转向传动轴驱动连接；所述行驶位置检测模块实时采集纯电动客车的行驶位置信息，并发送至所述整车控制器；所述整车控制器根据行驶位置信息判断客车是否转向、转向角度及转向速率以获得转向指令，将转向指令通过电机控制器发送至所述转向电机；所述转向电机通过所述转向传动轴控制所述动力转向器。
作为上述技术方案的进一步改进：
纯电动客车智能转向系统还包括安装于转向传动轴上的扭矩角度检测模块，所述扭矩角度检测模块在人工驾驶时实时采集转向扭矩和转向角度值，并发送至所述整车控制器；所述整车控制器将转向扭矩和转向角度值与行驶位置信息进行比较，当比较值不相等时，所述整车控制器通过电机控制器发送调整指令给转向电机，以通过所述转向传动轴提供转向辅助力。
所述扭矩角度检测模块包括扭矩传感器和转向角传感器，所述扭矩传感器和所述转向角传感器均安装于所述转向传动轴上，并位于所述转向电机内。
所述转向电机与所述转向传动轴之间通过传动部件驱动连接，所述传动部件包括相互啮合的电机蜗杆和传动蜗轮，所述电机蜗杆设于所述转向电机的驱动端，所述传动蜗轮设于所述转向传动轴上。
所述转向电机的本体通过转向电机两侧的固定支架安装于客车车架上。
纯电动客车智能转向系统还包括双电源油泵和油泵供电组件，所述油泵供电组件包括油泵驱动板、高压供电模块、低压供电模块、应急开关和控制模块，其中，所述高压供电模块和低压供电模块并联布置，且与所述油泵驱动板连接；所述应急开关设于所述高压供电模块的线路上；所述控制模块分别与所述应急开关和所述高压供电模块的供电源连接，当所述控制模块检测到所述高压供电模块的供电源无法正常工作时，发送断开指令给所述应急开关。
所述高压供电模块的供电源为高压供电电机，所述低压供电模块的供电源为低压供电的蓄电池。
纯电动客车智能转向系统还包括转向油箱和循环管路，所述转向油箱与所述动力转向器通过循环管路串联，所述双电源油泵设于所述循环管路上。
纯电动客车智能转向系统还包括人工转向组件，所述人工转向组件包括依次连接的方向盘、转向管柱和角转向器，所述角转向器与所述转向传动轴连接，所述人工转向组件在自动驾驶时随转向传动轴被动转向。
纯电动客车智能转向系统还包括转向传动组件，所述转向传动组件包括相互连接的转向垂臂和转向直拉杆，所述动力转向器与所述转向垂臂连接，所述转向直拉杆通过一转向弯臂与客车轮体连接。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明设置有行驶位置检测模块、转向电机、电机控制器和整车控制器，整车控制器根据行驶位置检测模块的行驶位置信息判断是否转向、转向角度及转向速率以获得转向指令，并将转向指令通过电机控制器发送至转向电机；转向电机通过转向传动轴控制动力转向器，从而实现客车轮体的自动转向调整。即本发明通过在传统液压助力转向系统的基础上增加了电机助力模块，使得纯电动客车智能转向系统可根据客车的实时行驶位置信息进行自动转向调整，实现了自动驾驶、人工驾驶时的轻便转向、随速助力及主动回正等功能，满足了转向系统的电控化和智能化要求。同时，转向电机与转向传动轴集成设置使得现有车型在较小改动的情况下即可实现转向系统电控化，其布局紧凑、节约成本。
附图说明
在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：
图1是本发明纯电动客车智能转向系统的立体结构示意图。
图2是本发明纯电动客车智能转向系统的控制原理图。
图3是本发明转向电机与扭矩角度检测模块的位置关系示意图。
图4是本发明油泵供电组件的电路图。
图中各标号表示：
1、转向传动轴；2、动力转向器；3、转向电机；31、电机蜗杆；32、传动蜗轮；33、固定支架；4、行驶位置检测模块；5、电机控制器；6、整车控制器；7、扭矩角度检测模块；71、扭矩传感器；72、转向角传感器；8、人工转向组件；81、方向盘；82、转向管柱；83、角转向器；9、供油机构；91、双电源油泵；92、油泵驱动板；93、高压供电模块；931、高压供电电机；94、低压供电模块；941、蓄电池；95、应急开关；96、控制模块；97、转向油箱；98、循环管路；10、转向传动组件；101、转向垂臂；102、转向直拉杆。
具体实施方式
下面将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明，但并不因此而限制本发明的保护范围。
如图1所示，本实施例的纯电动客车智能转向系统，包括相互连接的转向传动轴1和动力转向器2，转向传动轴1通过带动动力转向器2实现客车轮体转向。如图2所示，本实施例中，纯电动客车智能转向系统还包括转向电机3、行驶位置检测模块4、电机控制器5和整车控制器6，其中，转向电机3与转向传动轴1驱动连接；行驶位置检测模块4实时采集纯电动客车的行驶位置信息，并发送至整车控制器6；整车控制器6根据行驶位置信息判断客车是否转向、转向角度及转向速率以获得转向指令，整车控制器6将转向指令通过电机控制器5发送至转向电机3；转向电机3通过转向传动轴1控制动力转向器2。
本发明设置有转向电机3、行驶位置检测模块4、电机控制器5和整车控制器6，整车控制器6根据行驶位置检测模块4的行驶位置信息判断是否转向、转向角度及转向速率以获得转向指令，同时，整车控制器6将转向指令通过电机控制器5发送至转向电机3；转向电机3通过转向传动轴1控制动力转向器2，从而实现客车轮体的自动转向调整。即本发明通过在传统液压助力转向系统的基础上增加了电机助力模块，使得纯电动客车智能转向系统可根据客车的实时行驶位置信息进行自动转向调整，实现了自动驾驶、人工驾驶时的轻便转向、随速助力及主动回正等功能，满足了转向系统的电控化和智能化要求。同时，转向电机3与转向传动轴1集成设置使得现有车型在较小改动的情况下即可实现转向系统电控化，其布局紧凑、节约成本。
进一步地，纯电动客车智能转向系统还包括扭矩角度检测模块7。扭矩角度检测模块7安装于转向传动轴1上；扭矩角度检测模块7在人工驾驶时实时采集转向传动轴1的转向扭矩和转向角度值，并发送至整车控制器6；整车控制器6将转向扭矩和转向角度值与行驶位置信息进行比较，当比较值不相等时，整车控制器6通过电机控制器5发送调整指令给转向电机3，以通过转向传动轴1提供转向辅助力。其使得转向系统在人工驾驶时可根据人工驾驶的扭矩和车速等增加助力或调整方向重力，使得驾驶员在驾驶时可轻便转向、保证驾驶安全。
如图3所示，扭矩角度检测模块7包括扭矩传感器71和转向角传感器72，扭矩传感器71和转向角传感器72均安装于转向传动轴1上，扭矩传感器71在人工驾驶时实时采集转向传动轴1的转向扭矩，转向角传感器72实时采集转向传动轴1的转向角度值，以感知驾驶员手力及方向盘81的转角。同时，扭矩传感器71和转向角传感器72均集成安装于转向电机3内，其布局紧凑、占用空间小。
进一步地，转向电机3与转向传动轴1之间通过传动部件驱动连接，传动部件包括相互啮合的电机蜗杆31和传动蜗轮32，电机蜗杆31设于转向电机3的驱动端，传动蜗轮32设于转向传动轴1上。以将转向电机3的驱动作用力转换为转向传动轴1的旋转作用力，其布局紧凑、传力效果好。
更进一步地，转向电机3的本体通过转向电机3两侧的固定支架33安装于客车车架上，可保证转向电机3在工作过程中的安装强度。
如图1和图4所示，纯电动客车智能转向系统设有供油机构9，供油机构9还包括双电源油泵91和油泵供电组件，油泵供电组件包括油泵驱动板92、高压供电模块93、低压供电模块94、应急开关95和控制模块96。其中，高压供电模块93和低压供电模块94并联布置，且高压供电模块93和低压供电模块94均与油泵驱动板92连接；应急开关95设于高压供电模块93的线路上；控制模块96分别与应急开关95和高压供电模块93的供电源连接。当控制模块96检测到高压供电模块93的供电源无法正常工作时，发送断开指令给应急开关95，此时，低压供电模块94给油泵驱动板92供电，保证双电源油泵91正常工作。
本发明在正常状态下由高压供电模块93给油泵驱动板92提供高压电；在高压电突然断电等紧急情况下，通过控制模块96控制由低压供电模块94给油泵驱动板92提供低压电，有效保证了转向系统在如高压失效等紧急情况下的转向需求，保障行车安全性和可靠性。
进一步地，高压供电模块93的供电源为高压供电电机931，低压供电模块94的供电源为蓄电池941。双电源油泵91在正常工作时由高压供电电机931提供高压供电；当高压或高压供电电机931出现故障、应急开关95打开时，由蓄电池941向双电源油泵91低压供电，以保证应急状态下的转向需求。
如图1所示，纯电动客车智能转向系统还包括转向油箱97和循环管路98，转向油箱97与动力转向器2通过循环管路98串联，双电源油泵91设于循环管路98上，以提供动力转向器2所需的液压动力。本实施例中，动力转向器2采用平卧安装，以适应转向系统的安装要求。
本实施例中，纯电动客车智能转向系统还包括人工转向组件8。人工转向组件8包括依次连接的方向盘81、转向管柱82和角转向器83，角转向器83与转向传动轴1连接，以实现操作员的人工操纵。
同时，纯电动客车智能转向系统还包括转向传动组件10，转向传动组件10包括相互连接的转向垂臂101和转向直拉杆102，动力转向器2与转向垂臂101连接，转向直拉杆102通过一转向弯臂与客车轮体连接。
在人工驾驶时，驾驶员根据转向需求操纵方向盘81，转向管柱82跟随方向盘81转动并带动角转向器83的输入轴旋转，角转向器83的输出轴将旋转运动换向传给转向传动轴1，转向传动轴1再传递至动力转向器2进而带动转向垂臂101旋转，此时，转向直拉杆102带动，转向直拉杆102通过转向弯臂使客车前轮体完成转向动作。其中，在旋转运动传递至转向传动轴1时，扭矩角度检测模块7将转向传动轴1传递的扭矩及角度信号发给整车控制器6，通过整车控制器6判断是否发送调整指令给转向电机3。
在自动驾驶时，整车控制器6通过行驶位置检测模块4(包括传感器及雷达等)实时采集的客车行驶位置信息判断车辆是否需要转向、转向角度及转向速率大小，并发送转向指令至电机控制器5，电机控制器5接收转向指令后控制转向电机3，转向电机3驱动转向传动轴1转动，进而完成客车轮体的转向动作。此时，角转向器83、转向管柱82、方向盘81为被动转向。
虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (10)

1.一种纯电动客车智能转向系统，包括相互连接的转向传动轴和动力转向器，其特征在于，还包括转向电机、行驶位置检测模块、电机控制器和整车控制器，其中，所述转向电机与所述转向传动轴驱动连接；所述行驶位置检测模块实时采集纯电动客车的行驶位置信息，并发送至所述整车控制器；所述整车控制器根据行驶位置信息判断客车是否转向、转向角度及转向速率以获得转向指令，将转向指令通过电机控制器发送至所述转向电机；所述转向电机通过所述转向传动轴控制所述动力转向器。
2.根据权利要求1所述的纯电动客车智能转向系统，其特征在于，还包括安装于转向传动轴上的扭矩角度检测模块，所述扭矩角度检测模块在人工驾驶时实时采集转向扭矩和转向角度值，并发送至所述整车控制器；所述整车控制器将转向扭矩和转向角度值与行驶位置信息进行比较，当比较值不相等时，所述整车控制器通过电机控制器发送调整指令给转向电机，以通过所述转向传动轴提供转向辅助力。
3.根据权利要求2所述的纯电动客车智能转向系统，其特征在于，所述扭矩角度检测模块包括扭矩传感器和转向角传感器，所述扭矩传感器和所述转向角传感器均安装于所述转向传动轴上，并位于所述转向电机内。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的纯电动客车智能转向系统，其特征在于，所述转向电机与所述转向传动轴之间通过传动部件驱动连接，所述传动部件包括相互啮合的电机蜗杆和传动蜗轮，所述电机蜗杆设于所述转向电机的驱动端，所述传动蜗轮设于所述转向传动轴上。
5.根据权利要求4所述的纯电动客车智能转向系统，其特征在于，所述转向电机的本体通过转向电机两侧的固定支架安装于客车车架上。
6.根据权利要求1至3中任意一项所述的纯电动客车智能转向系统，其特征在于，还包括双电源油泵和油泵供电组件，所述油泵供电组件包括油泵驱动板、高压供电模块、低压供电模块、应急开关和控制模块，其中，所述高压供电模块和低压供电模块并联布置，且与所述油泵驱动板连接；所述应急开关设于所述高压供电模块的线路上；所述控制模块分别与所述应急开关和所述高压供电模块的供电源连接，当所述控制模块检测到所述高压供电模块的供电源无法正常工作时，发送断开指令给所述应急开关。
7.根据权利要求6所述的纯电动客车智能转向系统，其特征在于，所述高压供电模块的供电源为高压供电电机，所述低压供电模块的供电源为低压供电的蓄电池。
8.根据权利要求6所述的纯电动客车智能转向系统，其特征在于，还包括转向油箱和循环管路，所述转向油箱与所述动力转向器通过循环管路串联，所述双电源油泵设于所述循环管路上。
9.根据权利要求1至3中任意一项所述的纯电动客车智能转向系统，其特征在于，还包括人工转向组件，所述人工转向组件包括依次连接的方向盘、转向管柱和角转向器，所述角转向器与所述转向传动轴连接，所述人工转向组件在自动驾驶时随转向传动轴被动转向。
10.根据权利要求9所述的纯电动客车智能转向系统，其特征在于，还包括转向传动组件，所述转向传动组件包括相互连接的转向垂臂和转向直拉杆，所述动力转向器与所述转向垂臂连接，所述转向直拉杆通过一转向弯臂与客车轮体连接。
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