王谦 何飞 何川

摘  要：混合动力公交车辆是进行道路运输和人们出行的工具，其在行驶过程中道路的路况也会产生变化，道路可能会具有一定的坡度，且道路不会处于完全平直的状况，如果车辆的转弯速度过快或转动方向盘过急，车辆转弯时的离心力就较大，这时若驾驶员控制不恰当容易造成车辆侧滑，进而酿成事故。现有的电控转向装置通过获取车辆中ECU的转向信号和速度信号，来判断车辆的转向信息和速度信息，这种装置需要改变车辆的结构以获取相应的信息，使用范围受限，本文设计了一种新型电控转向装置，以在不改变混动公交车辆结构的情况下检测车辆转弯过程中的速度和方向盘转动速度，及时提醒驾驶员进行减速，旨在提高混动公交车辆的行驶安全性。

关键词：混动公交车辆;电控转向装置;电子控制

中图分类号：U463.6       文獻标识码：A 文章编号：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  新型电控转向装置的设计结构

新型电控转向装置的结构包括电控盒体，电控盒体内开设空腔，空腔的内底上固接导电线圈，导电线圈内空套有可左右移动的磁性杆，磁性杆为左右极性相反的磁铁，磁性杆的长度小于导电线圈的轴向长度，保证导电线圈的轻微移动就能产生感应电流，灵敏度更高，导电线圈轴向的电控盒体的两侧壁上均焊接压簧，压簧的自由端上均焊接抵板，抵板的中心与磁性杆的中轴线正对[1，2]。

电控盒体的底部焊接安装座，安装座底部粘接吸盘，安装座内开设气腔，所述气腔的底壁上开设第一通孔，气腔的侧壁上开设第二通孔，本设计中第二通孔位于安装座的右侧壁上，安装座的侧壁上粘接覆盖住第二通孔的弹性囊，气囊通过第二通孔与空腔连通，空腔通过第一通孔与吸盘连通，弹性囊在未受到挤压时处于鼓胀状态，当弹性囊受到的挤压力撤除后，空气进入弹性囊使其自动鼓胀。

新型电控转向装置的设计结构如图1所示。

如图2所示，该装置的电子控制部分由电流传感器、压力传感器、控制器和报警器组成，电流传感器与导电线圈形成闭合回路，电流传感器用于检测导电线圈内的电流，压力传感器位于与压簧中轴线同轴的电控盒体侧壁上，压力传感器用于检测磁性杆的压力，控制器在获取电流传感器的电流信号后对压力传感器的压力信号进行获取，控制器获取压力信号后控制报警器进行报警。

控制器可用现有的单片机芯片，例如C8051F040单片机[3]，压力传感器使用现有的压力传感器器件，例如PT12 4G-111，压力传感器与单片机的输入引脚信号连接，电流传感器可用现有的ACS758 ACS758LCB-050B-PFF-T[4]，电流传感器与单片机的输入引脚信号连接，报警器可用现有的蜂鸣器，单片机的输出引脚与报警器控制连接，单片机获取检测信号并控制报警器进行报警的技术属于现有技术，在此不再赘述[5]。

2  新型电控转向装置的工作原理

新型电控转向装置的工作原理为：在车辆行驶过程中，当车辆在转弯时，车辆驾驶台上的电控盒体会由于惯性随车辆的行进而具有摆动的趋势，因为磁性杆并未固定在电控盒体中，所以磁性杆可随着电控盒体的摆动趋势在导电线圈中移动，磁性杆移动过程中让导电线圈切割磁感线，因为导电线圈与电流传感器组成闭合回路，所以导电线圈中会产生感应电流。

电流传感器对导电线圈中产生感应电流进行检测并向控制器传递电流信号，控制器获取电流信号后即表示车辆处于转弯状态，此时，控制器持续对压力传感器的压力信号进行获取。当车辆转弯速度过快或车辆方向盘转动过急时，磁性杆继续朝车辆的摆动方向进行移动并持续压缩压簧，压簧被完全压缩完后车辆还未通过弯道，当磁性杆将压簧完全压缩并压到压力传感器时，控制器获取到压力信号，控制器控制报警器进行报警，提示驾驶员注意转向控制，避免转向速度过快或转向方向盘转动过急而导致侧滑。

由于转弯时压簧被磁性杆压缩产生弹性形变，当车辆转过弯道后，磁性杆没有惯性力作用，压簧恢复弹性形变使磁性杆复位。压簧的自由端上均固设有抵板，抵板的中心与磁性杆正对。在压簧的自由端设置抵板后，磁性杆与压簧的接触方式由面点接触改变成面面接触，底板增大了磁性杆可与压簧接触的面积，当磁性杆左右移动时，保证磁性杆能够压缩压簧，避免磁性杆与压簧的面点接触时面积较小而打滑，导致无法压缩压簧。磁性杆为左右极性相反的磁铁，磁铁的磁场方向为从磁性杆的左端到右端，或者右端到左端，磁场方向根据左右两端的极性决定，磁场方向为北极到南极，保证磁铁磁场中的磁感线能在磁性杆移动时被切割到，让线圈中产生感应电流，同时检测电流的灵敏度更高，而且这种磁铁是最普通的磁铁，容易得到，减小成本。

3  新型电控转向装置的使用方法

本装置在具体使用时，可先将电控盒体通过吸盘吸附到驾驶台上，操作时，先捏住弹性囊从第一通孔挤出囊中绝大部分空气，让吸盘吸附在驾驶台上后，松开弹性囊，由于弹性囊中的空气被挤压完，吸盘内的空气向弹性囊流动，使吸盘吸附更稳定，拆下时先挤压弹性囊使空气进入吸盘中，增加吸盘中的空气以降低吸盘气密性，方便快速拆下装置。

本装置还可用于模型车赛道中，将本装置固定到模型车上，由本实例中的装置对模型车转弯时行驶速度进行检测，通过提示模型车的转弯速度来提醒遥控者对模型车转弯速度进行控制，避免模型车在赛道中的弯道侧滑后才能发现，耽搁模型车行进时间。为了减少模型车在赛道中侧滑导致翻车的情况发生，模型车赛道具有一定的规格，转弯时的赛道规格，方便赛道的设置改进。

4  结  论

上述的新型混合动力公交车辆电控转向装置在不改变车辆结构的情况下检测车辆转弯过程中的速度和方向盘转动速度，及时提醒驾驶员进行减速，从而避免事故的发生，该设计可广泛应用于各类型现代城市混动公交车辆，进而为大众的安全、便捷出行提供可靠的保障。

参考文献：

[1] 张鹏飞，张伯俊，董小伟，等.汽车无级变速器功耗特性与节能潜力研究 [J].机械传动，2016，40（7）：47-52.

[2] Van der Sluis，Francis，Van Dongen，等.压力钢带式无级变速器技术降低油耗的潜能分析（二） [J].汽车技术，2006（11）：1-4.

[3] 罗勇，孙冬野，秦大同，等.考虑CVT效率的無级变速车辆最佳经济性控制 [J].机械工程学报，2010，46（4）：80-86.

[4] 王谦.基于鲁棒控制的超轻度混合动力传动特性分析 [D].天津：天津职业技术师范大学，2015.

[5] 郝允志.无级变速器控制系统与硬件在环仿真研究 [D].重庆：重庆大学，2011.

作者简介：王谦（1989.10-），男，汉族，河北石家庄人，汽车工程系汽车电子专业负责人，讲师，工程师，高级技师，硕士研究生，研究方向：新能源汽车、汽车电子技术;何飞（1995. 09-），男，汉族，重庆何川人，汽车实训中心管理员，助理级实验员，本科，研究方向：新能源汽车、汽车电子技术;何川（1996. 10-），男，汉族，重庆长寿人，汽车实训中心管理员，助理级实验员，本科，研究方向：汽车电子技术。