一种含故障诊断的电动汽车主动转向系统的制作方法

1.本实用新型属于电动汽车主动转向技术领域，特别涉及一种含电机故障诊断的电动汽车的主动转向系统。


背景技术：

2.汽车行业中，由于主动转向系统可以有效解决传统转向系统无法兼顾低速时的转向轻便性和高速时的操纵稳定性的问题，而逐渐成为现代汽车转向系统的发展方向。但是，由于车辆运行场景复杂多变，如车辆的振动，车载电源的连接不良等外界干扰会影响车载电气系统的可靠性，导致电机的实际输出与期望值有较大偏差。这种偏差主要体现在两个方面，其一是电机实际输出效率低于100％，其二是电机输出转矩有较大幅度波动；这种情况会导致汽车在转向过程的稳定性和行驶安全性降低。
3.在专利“一种商用车eps和ephs结合的汽车主动转向系统(cn 210101744 u)”中，通过接收车载传感器的测量信号，整车ecu发出控制指令，分别控制转向助力电机和液压助力电机协调工作，弥补传统单一eps动力不足的缺陷，提高主动转向系统系统的控制效果。但是该专利技术没有考虑到电气系统的复杂性和脆弱性，在车辆多变的行驶工况下，容易引发电机的故障问题，因而在车辆主动转向系统的可靠性上有所欠缺。


技术实现要素：

4.本实用新型旨在至少在一定程度上解决上述相关技术中的技术问题之一。
5.为此，本实用新型提出一种含故障诊断的电动汽车主动转向系统，该系统一方面改善了车辆的驾乘舒适性，另一方面能有效提高了车辆电气系统可靠性和行驶安全性。
6.本发明提供的一种含故障诊断的电动汽车主动转向系统，包括信号采集模块，方向盘、转向柱、转向横拉杆、电机故障诊断模块、整车控制器、转向助力电机、电机控制器和车轮，
7.转向柱的一端与方向盘连接，另一端与转向横拉杆连接，车轮与转向横拉杆连接，转向助力电机与转向柱连接，电机控制器的输出端与转向助力电机连接；
8.信号采集模块用于采集车辆的运行状态信号，且信号采集模块与整车控制器的输入端连接；整车控制器的输出端与电机控制器的输入端连接，整车控制器的信号采集端连接信号采集模块来获取的车辆运行状态信号，通过计算在信号输出端产生转向控制信号，发送给电机控制器；电机控制器的信号采集端接收来自整车控制器的信号，通过调节电流电压使转向助力电机输出相应转矩，带动转向横拉杆，进而调节前轮转角，执行汽车转向过程。
9.故障诊断模块包括电机传感器和数据融合模块，其中，电机传感器用于采集转向助力电机运行时的参数，数据融合模块用于根据电机传感器采集的参数生成电机运行状况信号，当电机运行状况信号超出预设的阈值，电机故障诊断模块发出故障警示信号。故障诊断模块用于接收转向助力电机的运行参数信号并发送到数据融合模块，然后并生成一个电
机运行参数信号，当该运行状态信号超出设定的阈值，发出故障警示信号。
10.进一步地，还包括减速器，转向助力电机通过减速器与转向柱连接。
11.进一步地，信号采集模块包括用于采集转矩信号的转矩传感器、用于采集前轮转角信号的转角传感器和用于采集轮速信号的轮速传感器，且转矩传感器、转角传感器和轮速传感器均与整车控制器的输入端连接。
12.进一步地，转矩传感器设置在转向柱上，转角传感器设置在转向横拉杆上，轮速传感器设置在车轮上。
13.进一步地，电机故障诊断模块还包括显示屏，显示屏与数据融合模块连接，当电机运行状况信号超出预设的阈值，电机故障诊断模块通过显示屏发出故障警示信号。
14.进一步地，电机传感器包括用于采集电机运行时的振幅和振频的振动传感器、用于采集动压力的压力传感器和用于采集电机温度的温度传感器。电机运行参数由对应电机传感器采集，包括振幅，振频、动压力、电机温度。
15.进一步地，振动传感器和压力传感器均设置在转向助力电机的轴承位置处，温度传感器设置在转向助力电机的冷却器位置处。
16.与现有技术相比，本实用新型的有益效果体现为：在主动转向系统中增加了针对转向执行电机的故障诊断模块，使得在电机运行状况超出标准时，能够及时让驾乘人员获悉故障问题以及排查，在使用主动转向系统改善驾乘舒适性的前提下，还有效地提高了主动转向系统的可靠性和车辆的行驶安全性。
附图说明
17.本实用新型的优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，图1是本实用新型实施例的含故障诊断的电动汽车的主动转向系统的结构示意图。
具体实施方式
18.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，本实用新型所采用元器件均为市购。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
19.图1是本实用新型其中一个实施例提供的含故障诊断的电动车辆主动转向系统的结构示意图。包括信号采集模块220、方向盘110、转向柱120、减速器190、转向横拉杆200、故障诊断模块180、整车控制器230(选用联合汽车电子公司的车身控制模块ecu)、转向助力电机260、电机控制器270(选用英博尔公司mc3902型号)和车轮280。
20.转向柱120的一端与方向盘110连接，另一端与转向横拉杆200连接，车轮280与转向横拉杆200连接，转向助力电机260与转向柱120连接，电机控制器270的输入端与整车控制器230的输出端连接，输出端与转向助力电机260连接，转向助力电机260的输出轴通过减速器190与转向柱120连接。
21.信号采集模块220用于采集车辆的运行状态信号，包括安装在转向柱120上的转矩传感器140(选用德国hella公司tas传感器)、安装在转向横拉杆200上的转角传感器240(选用德国hella公司tas传感器)、安装在车轮280上的轮速传感器250(选用波兰allegro公司a19250型号传感器)，且转矩传感器140、转角传感器240和轮速传感器250分别连接至整车
控制器230的三个信号输入端。
22.整车控制器230的信号输出端连接电机控制器270，电机控制器270的信号采集端接收来自整车控制器230的信号，信号输出端连接转向助力电机260，转向助力电机260连接电机控制器270的信号输出端。
23.故障诊断模块180包括电机传感器单元、数据融合模块130(选用微型控制器arc-625d)以及显示屏210。其中，电机传感器单元用于采集转向助力电机260运行时的参数，包括安装在轴承位置的振动传感器150(选用精敏科技asvxxxca型号)、压力传感器160(选用泽天传感科技cyb230型号)以及安装在电机冷却器位置的温度传感器170(选用泽天传感科技cwb120型号)。数据融合模块用于分析采集来的电机运行参数并给出一个运行状态信号，内部的数据融合算法为现有算法，可采用贝叶斯估计、加权平均融合以及模糊逻辑推理等。当电机运行状况信号超出设定的阈值，由显示屏210发出故障警示信号。
24.可以理解的是，以上给出的产品的具体型号只是一个具体的示例，在其他实施例中，也可以采用其他的型号。
25.具体的，本实用新型实施例提供的主动转向系统的工作过程如下：
26.1、信号采集模块220采集车辆的运行状态信号并将信号发送给整车控制器230，其中，车辆运行状态信号包括前轮转角信号、转矩信号和轮速信号，分别由转矩传感器140、转角传感器240和轮速传感器250采集。
27.2、在车辆行驶过程中，当整车控制器230的信号采集端接收到来自信号采集模块220发送来的信号后，整车控制器230通过计算在信号输出端向电机控制器270发送转向控制信号。
28.3、电机控制器270接收来自整车控制器230的转向控制信号，向转向助力电机260输出期望转矩信号，输出的期望转矩信号经由减速器190，带动转向横拉杆200，进而调节前轮转角，执行汽车转向过程。
29.4、电机传感器单元在转向助力电机260运行过程实时采集电机的运行参数，电机故障诊断模块180中的数据融合模块130通过接收转向助力电机260的运行参数信号，生成一个电机运行状态信号，用以判断电机故障情况。其中，电机运行参数由对应传感器采集，采集的参数包括振幅、振频、动压力和电机温度。当电机运行状态信号超出设定的阈值，显示屏210发出故障警示信号，提醒驾驶员接管或停车检查，从而提高主动转向系统的可靠性和车辆的行驶安全性。
30.综上，根据本实用新型实施例提供的含故障诊断的电动汽车主动转向系统，通过信号采集模块220、整车控制器230、电机控制器270、转向助力电机260和电机故障诊断模块180的相互协调，一方面改善了转向过程的轻便性和稳定性，同时由于增加了针对转向执行电机的故障诊断模块180，提高了主动转向系统的可靠性和车辆的行驶安全性。
31.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。