CN201882139U - 一种电动汽车直流伺服转向系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电动汽车技术领域，尤其涉及一种电动汽车直流伺服转向系统，它包括方向手柄、主控制器，伺服控制器、伺服电机、转向轴和转向轮，方向手柄设有位置设定信号传感器，位置设定信号传感器与主控制器的转向角度信号输入端口连接，主控制器的脉冲信号输出端口与伺服控制器的输入端口连接，伺服控制器与伺服电机电连接，伺服电机设有位置反馈信号传感器，位置反馈信号传感器与主控制器的反馈信号输入端口连接，伺服电机与转向轴连接，转向轴与转向轮连接。本实用新型动作迅速，安全可靠，转向角度精准，避免能源损耗，能源转换效率高，节约电能。

Description

一种电动汽车直流伺服转向系统

技术领域

本实用新型属于电动汽车技术领域，尤其涉及一种电动汽车直流伺服转向系统。

背景技术

传统燃油汽车的转向系统采用柴油或汽油发动机通过机械传动带动液压油泵增压以减轻负荷，转动方向盘进行汽车转向；现有的电动汽车为电动机带动液压油泵增压以减轻转向负荷，与传统燃油汽车的区别仅在于简单地将油泵叶轮动力的来源由发动机换成电动机。现有的电动汽车存在如下缺点：a)在传统燃油汽车的基础上，只是将原来由发动机带动油泵改为由电动机带动油泵，但无法兼顾电动汽车低速时的转向轻便性和高速时的转向稳定性；b)在将电能转化为油缸的压力时因存在能源转换率低、油缸泄露、摩擦发热等无法避免的缺陷，能源损耗严重，转换效率极低；c)不管转向系统是否在工作，油泵都始终在工作，浪费电能。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术的不足，而提供一种电动汽车直流伺服转向系统，其动作迅速，安全可靠，转向角度精准，避免能源损耗，能源转换效率高，节约电能。

本实用新型是通过以下技术来实现的。

一种电动汽车直流伺服转向系统，它包括方向手柄、主控制器，伺服控制器、伺服电机、转向轴和转向轮，方向手柄设有位置设定信号传感器，位置设定信号传感器与主控制器的转向角度信号输入端口连接，主控制器的脉冲信号输出端口与伺服控制器的输入端口连接，伺服控制器与伺服电机电连接，伺服电机设有位置反馈信号传感器，位置反馈信号传感器与主控制器的反馈信号输入端口连接，伺服电机与转向轴连接，转向轴与转向轮连接。

其中，位置设定信号传感器为光电式旋转编码器。

其中，位置设定信号传感器为线性霍尔传感器。

其中，位置设定信号传感器为可调电阻。

其中，位置反馈信号传感器为绝对值光电编码器。

其中，位置反馈信号传感器为旋转变压器。

其中，它还包括自动防故障系统，自动防故障系统与主控制器电连接。

其中，它还包括电源模块，电源模块与主控制器的电源输入端口连接。

本实用新型的有益效果为：本实用新型的一种电动汽车直流伺服转向系统，它包括方向手柄、主控制器，伺服控制器、伺服电机、转向轴和转向轮，方向手柄设有位置设定信号传感器，位置设定信号传感器与主控制器的转向角度信号输入端口连接，主控制器的脉冲信号输出端口与伺服控制器的输入端口连接，伺服控制器与伺服电机电连接，伺服电机设有位置反馈信号传感器，位置反馈信号传感器与主控制器的反馈信号输入端口连接，伺服电机与转向轴连接，转向轴与转向轮连接。

当操纵方向手柄时，位置设定信号传感器不断地实时输出转向角度信号给主控制器，主控制器接收到转向角度信号并与当前实际位置进行比较后，发出脉冲信号给伺服控制器，伺服控制器输出相对应的电流给伺服电机，伺服电机通过转向轴驱动转向轮转向；位置反馈信号传感器反馈伺服电机的角度位置信号给主控制器，主控制器将角度位置信号与方向手柄的转向角度信号进行比较，给出修正脉冲，以修正转向角度，实现闭环控制，动作迅速，转向稳妥、安全可靠，定位精准，精确度高；本实用新型只有在电动汽车转向时才工作，电能直接转化为转向的扭力，不存在中间转换环节，能源转换效率高，不存在能源损耗，避免能源损耗，节约电能；其安全可靠，动作迅速，转向角度精准，避免能源损耗，能源转换效率高，节约电能。

附图说明

利用附图对本实用新型作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本实用新型的任何限制。

图1为本实用新型的一种电动汽车直流伺服转向系统的原理示意图。

图2为本实用新型的一种电动汽车直流伺服转向系统的结构示意图。

图3为图2的A处放大示意图。

在图1至图3中包括有：

1——方向手柄            2——主控制器      3——伺服控制器

4——伺服电机              5——转向轴          6——转向轮

7——自动防故障系统     8——电源模块

11——位置设定信号传感器

41——位置反馈信号传感器。

具体实施方式

结合以下实施例对本实用新型作进一步描述。

如图1~3所示，一种电动汽车直流伺服转向系统，它包括方向手柄1、主控制器2，伺服控制器3、伺服电机4、转向轴5和转向轮6，方向手柄1设有位置设定信号传感器11，位置设定信号传感器11与主控制器2的转向角度信号输入端口连接，主控制器2的脉冲信号输出端口与伺服控制器3的输入端口连接，伺服控制器3与伺服电机4电连接，伺服电机4设有位置反馈信号传感器41，位置反馈信号传感器41与主控制器2的反馈信号输入端口连接，伺服电机4与转向轴5连接，转向轴5与转向轮6连接。伺服电机4与转向轴5连接通过法兰盘连接，转向轴5与转向轮6为机械连接。

本实施例所述的位置设定信号传感器11为光电式旋转编码器，光电式旋转编码器（encoder）是集光机电技术于一体的速度位移传感器。当光电式旋转编码器轴带动光栅盘旋转时，经发光元件发出的光被光栅盘狭缝切割成断续光线，并被接收元件接收产生初始信号。该信号经后继电路处理后，输出脉冲或代码信号。

本实施例所述的位置设定信号传感器11为线性霍尔传感器。线性型霍尔传感器由霍尔元件、线性放大器和射极跟随器组成。方向手柄1的旋转动作带动内置磁铁的转动，改变线性型霍尔传感器感应面的磁场强度，由它输出0－5V的模拟量，以精确表示方向手柄1的当前方位。线性型霍尔传感器的精度高、线性度好，传输精确。

本实施例所述的位置设定信号传感器11为可调电阻。可调电阻也叫可变电阻，其电阻值的大小随着方向手柄1的旋转而改变。给其正负两端通上5V电源，便能在输出端产生0－5V的模拟量信号表示方向手柄1的当前方位。

本实施例所述的位置反馈信号传感器41为绝对值光电编码器。伺服电机带动绝对值光电编码器的轴旋转时，有与位置一一对应的代码（二进制、BCD码等）输出，从代码大小的变更可判别正反方向和位移所处的位置，无需判别电路。由此信号来确定电机当前角度和方向。

本实施例所述的位置反馈信号传感器41为旋转变压器。旋转变压器（resolver）是一种电磁式传感器，又称同步分解器。它是一种测量角度用的小型交流电动机，用来测量旋转物体的转轴角位移和角速度，由定子和转子组成。其中定子绕组作为变压器的原边，接受励磁电压。转子绕组作为变压器的副边，通过电磁耦合得到感应电压。

本实施例还包括自动防故障系统7，自动防故障系统7与主控制器2电连接。自动防故障系统7包括一系列的监控和实施算法，针对不同的故障形式和故障等级做出相应的处理，以求最大限度地保持电动汽车的正常行驶。它采用严密的故障检测和处理逻辑，提高电动汽车安全性能。

本实施例还包括电源模块8，电源模块8与主控制器2的电源输入端口连接。电源模块8承担着主控制器2、伺服控制器3以及其它电动汽车用电器的供电任务。

当操纵方向手柄1时，位置设定信号传感器11不断地实时输出转向角度信号给主控制器2，主控制器2接收到转向角度信号并与当前实际位置进行比较后，发出脉冲信号给伺服控制器3，伺服控制器3输出相对应的电流给伺服电机4，伺服电机4通过转向轴5驱动转向轮6转向；位置反馈信号传感器41反馈伺服电机4的角度位置信号给主控制器2，主控制器2将角度位置信号与方向手柄1的转向角度信号进行比较，给出修正脉冲，以修正转向角度，实现闭环控制，动作迅速，转向稳妥、安全可靠，定位精准，精确度高；本实用新型只有在电动汽车转向时才工作，电能直接转化为转向的扭力，不存在中间转换环节，能源转换效率高，不存在能源损耗，避免能源损耗，节约电能；其安全可靠，动作迅速，转向角度精准，避免能源损耗，能源转换效率高，节约电能。

本实用新型具有如下突出优势：1）、通过位置反馈信号传感器41的反馈闭环控制、伺服控制器3脉冲信号定位，转向稳妥、可靠、高精度；2)、取消了方向手柄1和转向轮6之间的机械连接，通过软件协调它们之间的运动关系，取消了它们之间的机械约束和干涉，使之相对独立运动，驾驶员只需很小的力量就可轻易转动方向手柄1，转向时快速、省力；3）、1：1传动比设置，减少了机构部件数量，而减少了从方向手柄1到转向轮6之间的传递过程，使系统惯性、系统摩擦和传动部件之间的总间隙都得以降低，从而使系统的响应速度和响应的准确性得以提高；4）、1：1传动比设置，方向手柄1偏转的角度即汽车转向的角度，所见即所得，直观、明了，便于掌控；5)、直流伺服转向系统采用了软件控制，因而可以把转向系统与其它主动安全设备如ABS、汽车动力学控制、防碰撞、轨道跟踪、自动导航以及自动驾驶等功能相结合，实现对汽车的整体控制，提高汽车整体稳定性。

以上所述仅是本实用新型的较佳实施方式，故凡依本实用新型专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本实用新型专利申请范围内。

Claims (8)

1.一种电动汽车直流伺服转向系统，其特征在于：它包括方向手柄、主控制器，伺服控制器、伺服电机、转向轴和转向轮，方向手柄设有位置设定信号传感器，位置设定信号传感器与主控制器的转向角度信号输入端口连接，主控制器的脉冲信号输出端口与伺服控制器的输入端口连接，伺服控制器与伺服电机电连接，伺服电机设有位置反馈信号传感器，位置反馈信号传感器与主控制器的反馈信号输入端口连接，伺服电机与转向轴连接，转向轴与转向轮连接。

2.根据权利要求1所述的一种电动汽车直流伺服转向系统，其特征在于：位置设定信号传感器为光电式旋转编码器。

3.根据权利要求1所述的一种电动汽车直流伺服转向系统，其特征在于：位置设定信号传感器为线性霍尔传感器。

4.根据权利要求1所述的一种电动汽车直流伺服转向系统，其特征在于：位置设定信号传感器为可调电阻。

5.根据权利要求1所述的一种电动汽车直流伺服转向系统，其特征在于：位置反馈信号传感器为绝对值光电编码器。

6.根据权利要求1所述的一种电动汽车直流伺服转向系统，其特征在于：位置反馈信号传感器为旋转变压器。

7.根据权利要求1所述的一种电动汽车直流伺服转向系统，其特征在于：它还包括自动防故障系统，自动防故障系统与主控制器电连接。

8.根据权利要求1至7任意一项所述的一种电动汽车直流伺服转向系统，其特征在于：它还包括电源模块，电源模块与主控制器的电源输入端口连接。