[發明專利]基于空心軸電機和轉角傳感器的線控轉向裝置及控制方法

有效

• 申請號: 202210993559.3
• 申請日: 2022-08-18
• 公開（公告）號: CN115402403B
• 公開（公告）日: 2023-10-13
• 發明（設計）人: 詹紹將;姜波;金希佳;馬開;夏炎
• 申請（專利權）人: 合肥智行通智能科技有限公司
• 主分類號: B62D5/04
• 分類號: B62D5/04;B62D15/02
• 代理公司: 合肥洪雷知識產權代理事務所(普通合伙) 34164
• 代理人: 張悅

1.基于空心軸電機和轉角傳感器的線控轉向裝置，包括方向盤(1)、轉向電機(2)、轉向軸(3)和轉角傳感器(4)；其特征在于，還包括：

用于連接轉向電機(2)和方向盤(1)的花鍵軸(5)以及用于連接轉向電機(2)和轉向軸(3)的花鍵套(6)，所述花鍵軸(5)的一端與花鍵套(6)的一端固定連接；

所述轉向電機(2)采用空心軸電機，所述轉向電機(2)套合在花鍵軸(5)與花鍵套(6)連接處的周側，所述轉向電機(2)的空心軸與花鍵軸(5)固定連接，實現向花鍵軸(5)傳遞扭矩；

所述轉角傳感器(4)套合在轉向軸(3)的周側，實現監測轉向軸(3)的轉動方向和角度。

2.根據權利要求1所述的基于空心軸電機和轉角傳感器的線控轉向裝置，其特征在于，所述花鍵軸(5)在靠近方向盤(1)的一端周側設有第一外花鍵，所述方向盤(1)的中心開有與第一外花鍵適配的花鍵孔(101)，所述第一外花鍵與花鍵孔(101)卡接，實現方向盤與花鍵軸(5)之間的扭矩傳遞。

3.根據權利要求2所述的基于空心軸電機和轉角傳感器的線控轉向裝置，其特征在于，所述花鍵軸(5)在靠近方向盤(1)的一端采用錐形結構，所述花鍵孔(101)采用與花鍵軸(5)適配的錐形結構，所述花鍵軸(5)采用錐形結構的一端穿過花鍵孔(101)并通過第一螺母(7)與方向盤(1)鎖緊固定。

4.根據權利要求3所述的基于空心軸電機和轉角傳感器的線控轉向裝置，其特征在于，所述花鍵套(6)在靠近轉向軸(3)的一端開有內花鍵，所述轉向軸(3)的一端設有與內花鍵適配的第二外花鍵，所述內花鍵與第二外花鍵卡接，實現轉向軸(3)與花鍵套(6)之間的扭矩傳遞。

5.根據權利要求4所述的基于空心軸電機和轉角傳感器的線控轉向裝置，其特征在于，所述花鍵套(6)與轉向軸(3)的連接處采用和方向盤(1)與花鍵軸(5)連接處相同的錐形連接結構，并通過第二螺母(8)鎖緊固定。

6.根據權利要求5所述的基于空心軸電機和轉角傳感器的線控轉向裝置，其特征在于，所述花鍵軸(5)在靠近花鍵套(6)的一端設有凸臺，所述花鍵套(6)在靠近花鍵軸(5)的一端開有與凸臺適配的凹槽，所述凸臺與凹槽卡接，實現花鍵軸(5)與花鍵套(6)之間的扭矩傳遞。

7.根據權利要求1所述的基于空心軸電機和轉角傳感器的線控轉向裝置，其特征在于，所述花鍵軸(5)在遠離方向盤(1)的一端固定連接有一法蘭(501)，所述法蘭(501)在靠近轉向電機(2)的表面設有一止口臺階，所述止口臺階與轉向電機(2)的空心軸固定連接，實現轉向電機(2)向花鍵軸(5)傳遞扭矩。

8.根據權利要求1所述的基于空心軸電機和轉角傳感器的線控轉向裝置，其特征在于，所述轉向電機(2)通過電機安裝支架(201)固定，所述轉角傳感器(4)的殼體與電機安裝支架(201)固定連接，實現限制轉角傳感器(4)的殼體轉動。

9.根據權利要求8所述的基于空心軸電機和轉角傳感器的線控轉向裝置，其特征在于，還包括用于固定轉向電機(2)和轉角傳感器(4)的固定卡箍(9)，所述固定卡箍(9)安裝在汽車轉向管柱的周側面；

所述電機安裝支架(201)與固定卡箍(9)的側面連接，實現轉向電機(2)的固定；

所述轉角傳感器(4)的殼體與固定卡箍(9)的一表面固定連接，用于限制轉角傳感器(7)的殼體轉動。

10.如權利要求1-9任一項所述的基于空心軸電機和轉角傳感器的線控轉向裝置的控制方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1：系統上電后，同時檢測到轉向電機(2)和轉角傳感器(4)報文時，延遲一定時間，啟動線控轉向子系統初始化，計算轉角傳感器(4)反饋的方向盤(1)轉角和轉向電機(2)反饋的編碼器位置值的偏移關系，用于后續從目標轉角到編碼器位置值換算；

S2：當方向盤(1)轉角連續固定時間變化小于某一特定值，初始化完畢，將上述偏移關系鎖存，直到系統下電；

S3：線控底盤系統狀態機進入自動駕駛狀態后，使能轉向電機(2)，退出自動駕駛狀態則失能轉向電機(2)；

S4：控制器應用層軟件接收自動駕駛系統發送的目標方向盤(1)轉角，將轉角換算為編碼器位置值，再加上初始化時鎖存的偏移量，輸出給底層軟件；

S5：底層軟件檢測應用層軟件電機使能狀態，當轉向電機(2)使能時，每隔一定時間周期性依次發送目標位置指令和使能指令，當轉向電機(2)失能時，每隔一定時間周期性發送失能指令。