新型混動公交車輛電控轉向裝置設計

王謙 何飛 何川

摘? 要：混合動力公交車輛是進行道路運輸和人們出行的工具，其在行駛過程中道路的路況也會產生變化，道路可能會具有一定的坡度，且道路不會處于完全平直的狀況，如果車輛的轉彎速度過快或轉動方向盤過急，車輛轉彎時的離心力就較大，這時若駕駛員控制不恰當容易造成車輛側滑，進而釀成事故。現有的電控轉向裝置通過獲取車輛中ECU的轉向信號和速度信號，來判斷車輛的轉向信息和速度信息，這種裝置需要改變車輛的結構以獲取相應的信息，使用范圍受限，本文設計了一種新型電控轉向裝置，以在不改變混動公交車輛結構的情況下檢測車輛轉彎過程中的速度和方向盤轉動速度，及時提醒駕駛員進行減速，旨在提高混動公交車輛的行駛安全性。

關鍵詞：混動公交車輛;電控轉向裝置;電子控制

中圖分類號：U463.6? ? ? ?文獻標識碼：A 文章編號：2096-4706（2019）21-0054-02

Abstract：Hybrid bus is a tool for road transportation and peoples travel. The road condition will also change during the driving process. The road may have a certain slope，and the road will not be completely straight. If the turning speed of the vehicle is too fast or the steering wheel is too fast，the centrifugal force of the vehicle when turning will be greater. At this time，if the driver controls improper vehicles are easy to cause sideslip，which leads to accidents. The existing electronic steering device judges the turning information and speed information of the vehicle by acquiring the turning signal and speed signal of the ECU in the vehicle. This device needs to change the structure of the vehicle to obtain the corresponding information，and the scope of use is limited. In this paper，a new type of electric control steering device is designed to detect the speed and steering wheel rotation speed in the process of turning without changing the structure of hybrid public transport vehicles，and remind the driver to slow down in time，so as to improve the driving safety of hybrid public transport vehicles.

Keywords：hybrid bus;electronic steering device;electronic control

1? 新型電控轉向裝置的設計結構

新型電控轉向裝置的結構包括電控盒體，電控盒體內開設空腔，空腔的內底上固接導電線圈，導電線圈內空套有可左右移動的磁性桿，磁性桿為左右極性相反的磁鐵，磁性桿的長度小于導電線圈的軸向長度，保證導電線圈的輕微移動就能產生感應電流，靈敏度更高，導電線圈軸向的電控盒體的兩側壁上均焊接壓簧，壓簧的自由端上均焊接抵板，抵板的中心與磁性桿的中軸線正對[1，2]。

電控盒體的底部焊接安裝座，安裝座底部粘接吸盤，安裝座內開設氣腔，所述氣腔的底壁上開設第一通孔，氣腔的側壁上開設第二通孔，本設計中第二通孔位于安裝座的右側壁上，安裝座的側壁上粘接覆蓋住第二通孔的彈性囊，氣囊通過第二通孔與空腔連通，空腔通過第一通孔與吸盤連通，彈性囊在未受到擠壓時處于鼓脹狀態，當彈性囊受到的擠壓力撤除后，空氣進入彈性囊使其自動鼓脹。

新型電控轉向裝置的設計結構如圖1所示。

如圖2所示，該裝置的電子控制部分由電流傳感器、壓力傳感器、控制器和報警器組成，電流傳感器與導電線圈形成閉合回路，電流傳感器用于檢測導電線圈內的電流，壓力傳感器位于與壓簧中軸線同軸的電控盒體側壁上，壓力傳感器用于檢測磁性桿的壓力，控制器在獲取電流傳感器的電流信號后對壓力傳感器的壓力信號進行獲取，控制器獲取壓力信號后控制報警器進行報警。

控制器可用現有的單片機芯片，例如C8051F040單片機[3]，壓力傳感器使用現有的壓力傳感器器件，例如PT12 4G-111，壓力傳感器與單片機的輸入引腳信號連接，電流傳感器可用現有的ACS758 ACS758LCB-050B-PFF-T[4]，電流傳感器與單片機的輸入引腳信號連接，報警器可用現有的蜂鳴器，單片機的輸出引腳與報警器控制連接，單片機獲取檢測信號并控制報警器進行報警的技術屬于現有技術，在此不再贅述[5]。

2? 新型電控轉向裝置的工作原理

新型電控轉向裝置的工作原理為：在車輛行駛過程中，當車輛在轉彎時，車輛駕駛臺上的電控盒體會由于慣性隨車輛的行進而具有擺動的趨勢，因為磁性桿并未固定在電控盒體中，所以磁性桿可隨著電控盒體的擺動趨勢在導電線圈中移動，磁性桿移動過程中讓導電線圈切割磁感線，因為導電線圈與電流傳感器組成閉合回路，所以導電線圈中會產生感應電流。

電流傳感器對導電線圈中產生感應電流進行檢測并向控制器傳遞電流信號，控制器獲取電流信號后即表示車輛處于轉彎狀態，此時，控制器持續對壓力傳感器的壓力信號進行獲取。當車輛轉彎速度過快或車輛方向盤轉動過急時，磁性桿繼續朝車輛的擺動方向進行移動并持續壓縮壓簧，壓簧被完全壓縮完后車輛還未通過彎道，當磁性桿將壓簧完全壓縮并壓到壓力傳感器時，控制器獲取到壓力信號，控制器控制報警器進行報警，提示駕駛員注意轉向控制，避免轉向速度過快或轉向方向盤轉動過急而導致側滑。

由于轉彎時壓簧被磁性桿壓縮產生彈性形變，當車輛轉過彎道后，磁性桿沒有慣性力作用，壓簧恢復彈性形變使磁性桿復位。壓簧的自由端上均固設有抵板，抵板的中心與磁性桿正對。在壓簧的自由端設置抵板后，磁性桿與壓簧的接觸方式由面點接觸改變成面面接觸，底板增大了磁性桿可與壓簧接觸的面積，當磁性桿左右移動時，保證磁性桿能夠壓縮壓簧，避免磁性桿與壓簧的面點接觸時面積較小而打滑，導致無法壓縮壓簧。磁性桿為左右極性相反的磁鐵，磁鐵的磁場方向為從磁性桿的左端到右端，或者右端到左端，磁場方向根據左右兩端的極性決定，磁場方向為北極到南極，保證磁鐵磁場中的磁感線能在磁性桿移動時被切割到，讓線圈中產生感應電流，同時檢測電流的靈敏度更高，而且這種磁鐵是最普通的磁鐵，容易得到，減小成本。

3? 新型電控轉向裝置的使用方法

本裝置在具體使用時，可先將電控盒體通過吸盤吸附到駕駛臺上，操作時，先捏住彈性囊從第一通孔擠出囊中絕大部分空氣，讓吸盤吸附在駕駛臺上后，松開彈性囊，由于彈性囊中的空氣被擠壓完，吸盤內的空氣向彈性囊流動，使吸盤吸附更穩定，拆下時先擠壓彈性囊使空氣進入吸盤中，增加吸盤中的空氣以降低吸盤氣密性，方便快速拆下裝置。

本裝置還可用于模型車賽道中，將本裝置固定到模型車上，由本實例中的裝置對模型車轉彎時行駛速度進行檢測，通過提示模型車的轉彎速度來提醒遙控者對模型車轉彎速度進行控制，避免模型車在賽道中的彎道側滑后才能發現，耽擱模型車行進時間。為了減少模型車在賽道中側滑導致翻車的情況發生，模型車賽道具有一定的規格，轉彎時的賽道規格，方便賽道的設置改進。

4? 結? 論

上述的新型混合動力公交車輛電控轉向裝置在不改變車輛結構的情況下檢測車輛轉彎過程中的速度和方向盤轉動速度，及時提醒駕駛員進行減速，從而避免事故的發生，該設計可廣泛應用于各類型現代城市混動公交車輛，進而為大眾的安全、便捷出行提供可靠的保障。

參考文獻：

[1] 張鵬飛，張伯俊，董小偉，等.汽車無級變速器功耗特性與節能潛力研究 [J].機械傳動，2016，40（7）：47-52.

[2] Van der Sluis，Francis，Van Dongen，等.壓力鋼帶式無級變速器技術降低油耗的潛能分析（二） [J].汽車技術，2006（11）：1-4.

[3] 羅勇，孫冬野，秦大同，等.考慮CVT效率的無級變速車輛最佳經濟性控制 [J].機械工程學報，2010，46（4）：80-86.

[4] 王謙.基于魯棒控制的超輕度混合動力傳動特性分析 [D].天津：天津職業技術師范大學，2015.

[5] 郝允志.無級變速器控制系統與硬件在環仿真研究 [D].重慶：重慶大學，2011.

作者簡介：王謙（1989.10-），男，漢族，河北石家莊人，汽車工程系汽車電子專業負責人，講師，工程師，高級技師，碩士研究生，研究方向：新能源汽車、汽車電子技術;何飛（1995. 09-），男，漢族，重慶何川人，汽車實訓中心管理員，助理級實驗員，本科，研究方向：新能源汽車、汽車電子技術;何川（1996. 10-），男，漢族，重慶長壽人，汽車實訓中心管理員，助理級實驗員，本科，研究方向：汽車電子技術。