CN219245005U - 一种线控转向台架 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及线控转向技术领域，具体为一种线控转向台架，包括转向器本体，所述转向器本体与转向驱动电机的输出端相连接，并且转向驱动电机通过电机连接线与外接电源连接，所述转向器本体的两侧安装有左右转向臂，所述转向器本体上设置有信号连接器，所述转向器本体通过支撑杆固定于铝型材框架的底板上，且铝型材框架的底板和亚克力护板上安装有ECU控制器和电源。本实用新型包含ECU、CAN总线、执行机构，ECU内需包含转向控制算法，并且外接实时仿真控制系统，对该台架进行实时检测与调度，并且能接收上层自主系统下发的速度、转向角度等指令，转换为驱动器控制指令后下发至执行机构，实现上层控制需求。

Description

一种线控转向台架

技术领域

本实用新型涉及线控转向技术领域，具体为一种线控转向台架。

背景技术

自动驾驶浪潮的涌来，逐步显示出线控转向系统的独特优势，最早生产的线控转向系统可以追溯到2015年，当时的技术搭载了主动式的线控转向系统，该转向系统在正常工作下，方向盘和转向器没有机械连接，完全依靠电信号实现控制，但由于后期该技术车辆大批量被召回，可以看出当时的线控转向技术不能满足大批量生产的要求，但是自动驾驶的号角已经吹响；

线控技术由“电线”或者电信号来传递控制，取代传统机械连接装置的“硬”连接来实现操控的一种技术,电信号传递信息，响应更快，精度更高，线控系统取消了部分笨重且精度较低的液压及机械连接，取而代之以电信号驱动的传感器、控制单元及电磁执行机构，其具有结构紧凑、可控性好、响应速度快等优势，具有良好的发展前景，此外，线控转向系统高度集成、结构紧凑，重量更轻，是电动化和智能化的桥梁；

线控转向系统取消了大量的机械连接装置及液压等辅助装置，一是有助于车辆提升安全性，具备响应速度快和控制精度高的特点，二是减少了力在传导过程中能量的损耗，三是可磨损部件减少维护成本降低，基于线控转向系统台架设计，可以更好的适应各零部件的布局，同时更高的电气化水平可以有效支撑转向系统的正常运行，但是目前市场上的线控转向系统存在以下缺陷：

现有转向系统可分为转向柱助力转向、齿轮助力转向、齿条助力转向3个种类，转向柱助力式如果转向速度过快，转向助力可能会受到较大压力，从而会缩短其使用寿命；齿轮助力式转向因逆效率高，汽车行驶在不平路面上时，发生在转向轮与路面之间的冲击力，大部分能传至转向盘，会导致反冲，难以准确控制汽车行驶方向；齿条助力式的转向执行器、控制器均布置于发动机舱内，要求具备耐热、防水等性能，并且现有转向系统大多通过机械连接，拘束于机械固件的限制，如果长期在恶劣工况下使用，会造成转向节球头等零部件磨损严重，导致车辆的损耗和成本增加；

现有线控转向系统对可靠性要求很高，所以不可盲目装车使用，需要平稳的工作状态作为技术支撑，且驱动电机、转向结构体积较大，还需要继续优化机械零部件结构。

单一线控转向系统如果失效，会造成转向操作无法实现，并且没有冗余设计，盲目装车会导致危险事故的发生。

实用新型内容

为了克服上述的技术问题，本实用新型的目的在于提供一种线控转向台架，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种线控转向台架，包括转向器本体，所述转向器本体与转向驱动电机的输出端相连接，并且转向驱动电机通过电机连接线与外接电源连接，所述转向器本体的两侧安装有左右转向臂，所述转向器本体上设置有信号连接器；

所述转向器本体通过支撑杆固定于铝型材框架的底板上，且铝型材框架的底板和亚克力护板上安装有ECU控制器和电源，所述铝型材框架的底板上通过空气开关上的卡槽将其固定，所述线控转向台架主体由铝型材框架和亚克力护板组成，所述铝型材框架的底端安装有型材脚垫。

优选的，所述转向器本体设置为转向管柱式转向器。

优选的，所述转向驱动电机采用无刷电机，通过电路切换对应转角信号的电流，绕组布置于定子侧，转子为磁体。

优选的，所述ECU控制器由微控制器、集成电路、驱动电路、通断电机路径、继电器和信号接口组成，采用冗余系统，外设实时仿真平台。

优选的，所述信号连接器通过CAN通讯与上位机进行连接，结合DBC文件分析帧和各个节点间的关系。

优选的，所述电源采用V电源供电，并且电源通过空气开关控制。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

（1）此线控转向系统台架采用转向管柱式助力成本低，搭配的节能驱动电机且结构紧凑，便于狭小空间的安装。线控转向系统包含ECU、CAN总线、执行机构，ECU内需包含转向控制算法，并且外接实时仿真控制系统，对该台架进行实时检测与调度，并且能接收上层自主系统下发的速度、转向角度等指令，转换为驱动器控制指令后下发至执行机构，实现上层控制需求。

（2）线控转向台架采取系统冗余设计，搭载实时仿真控制平台，可以推动实时测试系统最常见的需求是需要实现更高的可靠性和更高的性能。并且采用硬件回路测试仿真器，在该系统中，必须确定性地执行系统模型，以提供在物理上不属于测试组件的准确仿真。

（3）此线控转向台架的ECU系统可以检测并对预警条件迅速地作出响应，这有助于防止操作人员受伤或对测试系统造成损害。并且优化系统架构，可以配置和使用主接口通信、数据记录、激励生成、预警检测和响应，以及算法和模型执行。

（4）本线控转向台架由外接12V电源供电，中间通过空气开关控制；台架框架由亚克力板构成，既可以起到保护作用，又可以实现美观效果。并且通讯系统：全部采用CAN通讯，具备500K波特率的CAN通讯能力，帧格式采用标准帧，协议为摩托罗拉格式。

（5）此线控转向采用自主设计的结构框架，主体结构采用铝型材料，侧边护板采用亚克力板，框架结构轻盈且透明，同时螺栓连接的方式便于拆卸和维修。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型的背面结构示意图；

图3为本实用新型转向器本体的立体结构示意图；

图4为本实用新型转向器本体的背面示意图；

图5为本实用新型的ECU控制器结构示意图；

图6为本实用新型的电源结构示意图；

图7为本实用新型的空气开关结构示意图；

图8为本实用新型空气开关上的空开卡槽结构示意图。

图中：1、转向器本体；2、转向驱动电机；3、左右转向臂；4、ECU控制器；5、电源；6、空气开关；7、电机连接线；8、信号连接器；9、铝型材框架；10、亚克力护板；11、型材脚垫。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-8，本实用新型提供的一种实施例：一种线控转向台架，包括转向器本体1，转向器本体1与转向驱动电机2的输出端相连接，并且转向驱动电机2通过电机连接线7与外接电源连接，转向器本体1的两侧安装有左右转向臂3，转向器本体1上设置有信号连接器8；

转向器本体1通过支撑杆固定于铝型材框架9的底板上，且铝型材框架9的底板和亚克力护板10上安装有ECU控制器4和电源5，铝型材框架9的底板上通过空气开关6上的卡槽将其固定，线控转向台架主体由铝型材框架9和亚克力护板10组成，铝型材框架9的底端安装有型材脚垫11；

作为本实用新型更进一步的，转向器本体1设置为转向管柱式转向器，转向助力式线控转向结构紧凑，采用节能电机更好的满足狭小空间的装配和使用要求，且转向驱动电机2采用无刷电机，通过电路切换对应转角信号的电流，绕组布置于定子侧，转子为磁体，使输出功率增加，也能抑制惯性力矩；

作为本实用新型更进一步的，ECU控制器4由微控制器、集成电路、驱动电路、通断电机路径、继电器和信号接口组成，采用冗余系统，外设实时仿真平台，使得整体装置工作更加稳定，且信号连接器8通过CAN通讯与上位机进行连接，结合DBC文件分析帧和各个节点间的关系，上位机实时检测线控转向系统的工作状态，使得控制更加精准；

电源5采用12V电源5供电，并且电源5通过空气开关6控制，能够保证其使用时的用电安全。

工作原理：

（1）线控转向台架由转向器本体1、转向驱动电机2、左右转向臂3、ECU控制器4、电源5、空气开关6、铝型材框架9、亚克力护板10等零部件构成。其中转向器通过支撑杆固定于台架底板上，在亚克力板和底板上预留打孔，分别将ECU控制器4和电源5安装在合适位置，空气开关6通过卡槽固定于底板，台架框架主体由铝型材、亚克力板组成。各零部件紧固连接，符合设备正常运行的工作环境。

（2）转向驱动电机2性能良好、运转平稳、没有异响、能正常起动、停止，电机的安装应牢固可靠、连接部分无松动、脱落、损坏，电机起动、运行机件齐全、性能良好、安装牢固、线路、管路无漏电现象。

（3）线控转向台架由外接12V电源5供电，中间通过空气开关6控制，线束全部被绝缘材料包裹，不会跑电、漏电，保证台架运行时的用电安全。

（4）转向台架通过CAN通讯进行指令控制，具备500K波特率的CAN通讯能力，帧格式采用标准帧，协议为摩托罗拉格式。CAN总线上的帧可以通过USB-CAN读取出来的，将该设备接入CAN网络中，如果在已知的波特率的情况下可以通过与之配套的上位机软件检测CAN网络里面所有发送的数据，USB-CAN一般由USB接口，CAN总线接口和终端电阻组成。PC通过USB将数据从USB-CAN模块发送或接收CAN消息。

（5）转向系统采取冗余设计，搭载实时仿真控制平台与使用通用操作系统相比，推动实时测试系统最常见的需求是需要实现更高的可靠性和更高的性能，实时仿真控制平台是基于NI的实时工控系统，利用Ni VeriStand配置实时测试应用程序的软件环境，能执行模拟、数字、通信总线，和基于现场可编程门阵列（FPGA）的I/O接口、可触发多文件数据记录、实时激励生成、计算通道、事件预警和预警。除此之外，该系统还能够从NI LabVIEW软件和第三方环境中导入控制算法，仿真模型和其他任务。可以使用运行时可编辑的用户界面监测这些任务，并与其交互，以实现对线控转向系统的有效控制。

（6）该系统的操控是由上位机发出指令借助USB-CAN分析仪与ECU建立通讯联系，并向控制器输出对应电信号，控制器接到指令经过解算后对驱动电机下达转速信号，进而控制左右转向臂3移动，最终实现转向角度的控制。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (6)

1.一种线控转向台架，包括转向器本体（1），其特征在于：所述转向器本体（1）与转向驱动电机（2）的输出端相连接，并且转向驱动电机（2）通过电机连接线（7）与外接电源连接，所述转向器本体（1）的两侧安装有左右转向臂（3），所述转向器本体（1）上设置有信号连接器（8）；

所述转向器本体（1）通过支撑杆固定于铝型材框架（9）的底板上，且铝型材框架（9）的底板和亚克力护板（10）上安装有ECU控制器（4）和电源（5），所述铝型材框架（9）的底板上通过空气开关（6）上的卡槽将其固定，所述线控转向台架主体由铝型材框架（9）和亚克力护板（10）组成，所述铝型材框架（9）的底端安装有型材脚垫（11）。

2.根据权利要求1所述的一种线控转向台架，其特征在于：所述转向器本体（1）设置为转向管柱式转向器。

3.根据权利要求2所述的一种线控转向台架，其特征在于：所述转向驱动电机（2）采用无刷电机，通过电路切换对应转角信号的电流，绕组布置于定子侧，转子为磁体。

4.根据权利要求3所述的一种线控转向台架，其特征在于：所述ECU控制器（4）由微控制器、集成电路、驱动电路、通断电机路径、继电器和信号接口组成，采用冗余系统，外设实时仿真平台。

5.根据权利要求2所述的一种线控转向台架，其特征在于：所述信号连接器（8）通过CAN通讯与上位机进行连接，结合DBC文件分析帧和各个节点间的关系。

6.根据权利要求2所述的一种线控转向台架，其特征在于：所述电源（5）采用12V电源（5）供电，并且电源（5）通过空气开关（6）控制。

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