CN207697805U - 一种液压转向器集成控制电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种液压转向器集成控制电路，属于液压控制技术领域。该控制电路CPU模块，含有智能主控芯片，用以根据转角信号输出相应的补偿控制信号;信号采集模块,其输入端外接方向盘转角传感器以及车轮转角传感器,输出端接CPU模块的传感信号输入端，用以将采集的方向盘转角传感器以及车轮转角传感器相应转角数据传输给CPU模块；电磁阀驱动模块,含有功率放大电路，其输入端接CPU模块的控制信号输出端，输出端接转向器的补偿电磁阀，用以将CPU模块输出的补偿控制信号放大后控制驱动补偿电磁阀；人机交互模块，与CPU模块通讯连接，用以将设置参数输出给CPU模块。采用本实用新型可基本消除转向偏差，方向盘球头实现记忆功能，提高转向操控精度，确保转向操作方便、精确、安全。

Description

一种液压转向器集成控制电路

技术领域

本实用新型涉及一种控制电路，尤其是一种液压转向器集成控制电路，属于液压控制技术领域。

背景技术

全液压转向系统是一种设置在方向盘与转向机构之间的非机械连接液压动力转向型式，具有增力明显、操作轻便灵活、整机配置方便等优点。然而，由于液压元件存在内泄漏，因此方向盘与车轮之间的位置关系无法直接1:1对应，结果导致方向盘相对于车轮的转向角度有一定误差，使驾驶员不容易记忆方向盘手柄球头位置，不便于转向操控，严重时还带来安全隐患。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：针对上述现有技术存在的问题，提出一种可以自动补偿消除误差的液压转向器集成控制电路，同时给出相应的方法，从而方便操控，确保安全。

如图1所示，方向盘的定向球头Q初始状态处于中位，转向时绕旋转中心O作圆周运动，带动车轮相应转动。由于液压转向系统存在内泄漏方向盘转角与车轮转角不能保持准确的转角比，产生车轮转角与方向盘转角对应位置的误差，导致车轮回到起始中位时，方向盘球头无法回到起始中位，而是处于随机位置。申请人经过研究分析，归纳出方向盘相对于车轮转角误差以及是否需要补偿的各种情况：

如2所示，方向盘顺时针右转带动车轮转过角度β后，对应的方向盘无误差转角Kp*β（Kp是方向盘与车轮的额定转角比）而方向盘的实际转角为α。若α-Kp*β<0，即处于①位置，此工况表示顺时针右转时球头的实际位置滞后于其应该到达的位置，此时无需进行油液的补偿；若α-Kp*β>0，即处于②位置，此工况表示球头的实际位置超前于其应该到达的位置，此时需要进行油液的补偿。

如图3所示示，方向盘顺时针右转后逆时针带动车轮回程过程中，当车轮的转角为β时，对应的方向盘无误差转角Kp*β，而方向盘的实际转角为α。若α-Kp*β<0，即处于③位置，此工况表示回程时球头的实际位置超前于其应该到达的位置，需要进行油液的补偿；若α-Kp*β>0，即处于如④位置，此工况表示球头的实际位置滞后于其应该到达的位置，无需进行油液的补偿。

如图4所示，方向盘逆时针左转带动车轮转过角度β后，对应的方向盘无误差转角为Kp*β，而方向盘的实际转角为α。若α-Kp*β>0，即处于⑤位置，此工况表示逆时针左转时球头的实际位置滞后于其应该到达的位置，无需进行油液的补偿；若α-Kp*β<0，即处于⑥位置，此工况表示逆时针左转时球头的实际位置超前于其应该到达的位置，需要进行油液的补偿。

如图5所示中，方向盘逆时针左转后顺时针带动车轮回程过程中，当车轮的转角为β时，对应的方向盘无误差转角Kp*β，而方向盘的实际转角为α。若α-Kp*β>0，即处于⑦位置，此工况表示回程时球头的实际位置超前于其应该到达的位置，需要进行油液的补偿；若α-Kp*β<0，即处于⑧位置，此工况表示球头的实际位置滞后于其应该到达的位置，无需进行油液的补偿。

为了达到以上目的，在上述分析研究基础上，申请人提出本实用新型的液压转向器集成控制电路包括：

CPU模块，含有智能主控芯片，用以根据转角信号输出相应的补偿控制信号;

信号采集模块，其输入端分别外接方向盘转角传感器以及车轮转角传感器,输出端接CPU模块的传感信号输入端，用以将采集的方向盘转角传感器以及车轮转角传感器相应转角数据传输给CPU模块；

电磁阀驱动模块，含有功率放大电路，其输入端接CPU模块的控制信号输出端，输出端接转向器的补偿电磁阀，用以将CPU模块输出的补偿控制信号放大后控制驱动补偿电磁阀；

人机交互模块，与CPU模块通讯连接，用以将设置参数输出给CPU模块。

所述CPU模块的智能主控芯片包括：

存储装置——用以存储人机交互模块输入的转角允差值和需补偿范围；

采集装置——用以读入信号采集模块按预定时间间隔传输的方向盘转角以及车轮转角信号；

计算装置——用以根据前后输入的实际方向盘转角得出方向盘转向，根据实际方向盘转角与方向盘无误差转角之差得出误差值；

范围判断装置——用以判断车轮的当前转角是否超出需补偿范围，如是则保持补偿电磁阀关闭，如否则启动控制判断装置；

控制判断装置——用以根据转角正负值决定的转向以及相应的误差值确定是否需要控制补偿，如否则保持补偿电磁阀关闭，如是则启动控制输出装置；

控制输出装置——用以输出补偿控制信号到电磁阀驱动模块,经放大后控制驱动补偿电磁阀。

本实用新型控制电路中CPU模块的智能主控芯片实现的控制方法按如下步骤循环进行：

存储步骤——存储人机交互模块输入的转角允差值和需补偿范围；

采集步骤——读入信号采集模块按预定时间间隔传输的方向盘转角以及车轮转角信号；

计算步骤——根据前后输入的实际方向盘转角得出方向盘转向，根据实际方向盘转角与方向盘无误差转角之差得出误差值；

范围判断步骤——判断车轮的当前转角是否超出需补偿范围，如是则保持补偿电磁阀关闭，如否则进行控制判断步骤；

控制判断步骤——根据转角正负值决定的转向以及相应的误差值确定是否需要控制补偿，如否则保持补偿电磁阀关闭，如是则启动控制输出步骤；

控制输出步骤——输出补偿控制信号到电磁阀驱动模块,经放大后控制驱动补偿电磁阀。

由此可见，采用本实用新型后，车辆在转向过程中借助方向盘转角传感器和车轮转角传感器实时监测方向盘以及车轮的转角，在判断车轮转向以及是去程还是回程的基础上，通过控制电磁阀启闭，采取相应的油液补偿措施，即可基本消除转向偏差，提高转向操控精度，确保转向操作方便、精确、安全。

附图说明

图1为现有技术方向盘结构示意图。

图2至图5为方向盘相对于车轮转角误差各种工况示意图。

图6为本实用新型一个实施例的电路结构图。

图7为图6实施例的控制逻辑框图。

图8为图6实施例的电路原理图。

具体实施方式

实施例一

本实施例作为整个电控全液压转向系统的核心部件与控制中枢的液压转向器集成控制电路如图6和图8所示，主要由以下模块组成：

1）CPU模块：由处理器智能主控芯片STC15F2K60S2与必要的辅助电路构成，用以根据转角信号输出相应的补偿控制信号;

2）供电模块：根据电路元器件的电源需求，对车载蓄电池电源进行电平转换，为控制电路供电；

3）信号采集模块：其输入端分别通过相应接口J4、J3外接作为方向盘转角传感器的旋转变压器以及作为车轮转角传感器的霍尔角度传感器,输出端通过AD2S1205旋变数字转换芯片U4接CPU模块的传感信号输入端，用以将采集的方向盘转角传感器以及车轮转角传感器相应转角数据传输给CPU模块；

4）电磁阀驱动模块，含有两运算放大器U5A和U5B分别通过放大三极管Q2、Q3和Q4、Q5构成的两路功率放大电路，其输入端接CPU模块的控制信号输出端，输出端接转向器的补偿电磁阀，用以将CPU模块输出的补偿控制信号放大后控制驱动补偿电磁阀；

5）数据通信模块：通过RS485通讯接口将控制电路与上位机互联，实现内部数据的上传与程序下载更新；

6）人机交互模块，包括液晶显示与参数调整按键，与CPU模块通讯连接，用以将相关参数通过液晶屏实时显示，利用按键进行在线调整，将设置参数输出给CPU模块，为控制调试提供便利。

如图7所示，本实施例控制电路中CPU模块的智能主控芯片实现的控制方法循环运行如下步骤：

存储步骤——存储人机交互模块设置输入的转角允差值Err和需补偿范围[-θ,θ]；

采集步骤——读入信号采集模块按预定时间间隔传输的方向盘转角α以及车轮转角信号β；

计算步骤——根据前后输入的实际方向盘转角α、α’信号之差得出转角正负值iTemp1，根据实际方向盘转角α与对应车轮转角β的方向盘无误差转角Kp*β之差得出误差值iTemp2；

范围判断步骤——判断车轮的当前转角β是否超出需补偿范围[-θ,θ]，如是则保持补偿电阀关闭，如否则进行控制判断步骤；

控制判断步骤——根据iTemp1正+、负-判断得到的转向后，分别判断相应的误差值iTemp2是否超出转角允差值，确定是否需要控制补偿，如否则保持补偿电阀关闭，如是则启动控制输出步骤；

控制输出步骤——输出与误差值iTemp2相应的补偿控制信号到电磁阀驱动模块,经放大后控制驱动补偿电磁阀。

采用本实施例后，测试型号为106-5-80、排量80ml/r的电控系列全液压转向器装机后的方向盘控制精度误差如下表所示：

序号	车轮角度（°）	方向盘角度（°）
			1	-1	+6
2	+1	0
			3	+2	+4
4	+1	+1
			5	0	-8
6	0	+4
			7	+1	+3
8	0	+5
			9	+2	+2
10	0	+3

由上表可以看出，当车轮回到起始中位或其附近±2°的范围内时，方向盘角度只在一个很小的范围内波动，说明经过电控补偿后，每次车轮回到起始中位时，方向盘的球头均能回到起始的中位或者只在起始中位附近的小误差范围内波动，达到了所需的操控要求，实现了方向盘球头 “记忆”功能,可以确保转向操作方便、精确、安全。

Claims (3)

1.一种液压转向器集成控制电路，其特征在于包括：

CPU模块，含有智能主控芯片，用以根据转角信号输出相应的补偿控制信号;

信号采集模块，其输入端分别外接方向盘转角传感器以及车轮转角传感器,输出端接CPU模块的传感信号输入端，用以将采集的方向盘转角传感器以及车轮转角传感器相应转角数据传输给CPU模块；

电磁阀驱动模块，含有功率放大电路，其输入端接CPU模块的控制信号输出端，输出端接转向器的补偿电磁阀，用以将CPU模块输出的补偿控制信号放大后控制驱动补偿电磁阀；

人机交互模块，与CPU模块通讯连接，用以将设置参数输出给CPU模块。

2.根据权利要求1所述液压转向器集成控制电路，其特征在于：所述信号采集模块的输入端分别通过相应接口外接作为方向盘转角传感器的旋转变压器以及作为车轮转角传感器的霍尔角度传感器。

3.根据权利要求2所述液压转向器集成控制电路，其特征在于：还包括数据通信模块，用以通过通讯接口将所述控制电路与上位机互联，实现内部数据的上传与程序下载更新。