[发明专利]面向人机共驾测评的驾驶模拟器双电机高拟真转向系统

权利要求书

1.一种面向人机共驾测评的驾驶模拟器双电机高拟真转向系统，其特征在于，该系统主要包括发送自动驾驶转角信号的上位机，用作转向机构控制信号的来源；转角微控制器，用于解析所述上位机发送的自动驾驶转角信号并控制转向机构的运动；双电机转向机构，主要用于驱动方向盘进行转动；仪表盘，主要用于显示车速、发动机转速和所述上位机发出的接管信号；所述双电机转向机构、转角微控制器、仪表盘均固定于驾驶模拟器台架；

其中，所述仪表盘包括仪表盘盘面，主要用于显示车速、发动机转速和挡位信息；接管请求指示灯，用于显示所述上位机根据自动驾驶情况发出的接管请求，需要驾驶员进行接管时，接管请求指示灯亮以提示驾驶员进行手动接管；

所述双电机转向机构包括电容式方向盘，用于根据驾驶员的双手在方向盘上的位置情况，显示不同的握持状态；转向助力电机，用于模拟车辆转向过程中的转向助力，时刻与转向轴连接；转角控制电机，用于接收所述上位机发出的自动驾驶转角信号，驱动所述电容式方向盘进行角度跟随；离合器，用于结合或分离所述转角控制电机与转向轴，当转角控制电机与转向轴结合时，自动驾驶系统能够对所述电容式方向盘进行控制，进行自动驾驶，当转角控制电机与转向轴分离时，只能通过驾驶员对所述电容式方向盘进行手动控制，进行手动驾驶；转向轴及连接部件，用于连接所述转向助力电机、转角控制电机、离合器和电容式方向盘。

2.根据权利要求1所述的面向人机共驾测评的驾驶模拟器双电机高拟真转向系统，其特征在于，所述面向人机共驾测评的驾驶模拟器双电机高拟真转向系统具有自动驾驶、接管、手动驾驶和自动驾驶恢复四种工作模式：

其中，自动驾驶模式是指所述离合器将转角控制电机与转向轴连接，对转向轴进行驱动，进而带动所述电容式方向盘跟随上位机发送的自动驾驶转角进行转动，实现自动驾驶，因此，自动驾驶时，转向轴受力情况为：

M_Axle＝M_Assist+M_Control

其中M_Axle为转向轴上的总力矩，M_Assist为转向助力电机施加在转向轴上的力矩，M_Control为转角控制电机施加在转向轴上的力矩；

接管模式是指自动驾驶系统判断当前时刻需要进行接管，所述上位机发送接管请求使所述仪表盘接管请求指示灯亮，驾驶员接收到所述仪表盘上显示的接管请求后，手动转动方向盘，所述离合器断开，所述转角控制电机不再驱动转向轴，进而切换到手动驾驶模式；

手动驾驶模式是指所述离合器将转角控制电机与转向轴分离，不再对转向轴进行驱动，而是驾驶员手动转动所述电容式方向盘进而驱动转向轴，进行手动驾驶，因此，手动驾驶时，转向轴受力情况为：

M_Axle＝M_Assist+M_Driver

其中M_Driver为驾驶员通过方向盘施加在转向轴上的力矩；

自动驾驶恢复模式是指当前处于所述手动驾驶模式，驾驶员意图重新进入所述自动驾驶模式，驾驶员激活自动驾驶后，自动驾驶系统向所述双电机转向机构发送控制信号，使所述离合器重新吸合，将所述转角控制电机与转向轴重新连接，对转向轴进行驱动，进而带动所述电容式方向盘跟随所述上位机发送的自动驾驶转角信号进行转动，实现自动驾驶恢复。

3.根据权利要求2所述的面向人机共驾测评的驾驶模拟器双电机高拟真转向系统，其特征在于，所述电容式方向盘包含握持状态指示灯，且电容式方向盘与转向轴通过法兰盘直接相连。

4.根据权利要求3所述的面向人机共驾测评的驾驶模拟器双电机高拟真转向系统，其特征在于，所述离合器为电磁离合器，离合器转子与所述转向轴通过平键连接，电磁离合器片在线圈通电时，靠磁性吸合电机转子。

5.根据权利要求4所述的面向人机共驾测评的驾驶模拟器双电机高拟真转向系统，其特征在于，所述转角控制电机为永磁同步电机，所述电磁离合器线圈通电时，所述转角控制电机转子与离合器转子通过被磁化的衔铁电磁吸合；所述电磁离合器线圈断电时，所述转角控制电机转子与离合器转子因衔铁无磁性而分离；且所述转角控制电机选用的控制方式为无感FOC矢量控制。