一种汽车前大灯两自由度转向弧线直驱系统

摘要

本发明公开了一种汽车前大灯两自由度转向弧线直驱系统，包括灯体、第一支架、两自由度弧线电机、微控制器、位置传感器、万向节、第二支架和第三支架，其特征在于：所述的灯体安装在第一支架上，所述的第一支架上安装有万向节，所述的万向节位于两自由度弧线电机的圆心，所述的微控制器通过导线与两自由度弧线电机和位置传感器相连。本发明的微控制器控制两自由度弧线电机运动，从而驱动灯体在水平面上左右转动；在垂直面上俯仰转动。实现了灯体在水平面和垂直面两自由度的角度调节，保证了灯体转向的快速性、转角的精确性，确保照亮“盲区”。

说明书

技术领域

本发明涉及汽车前大灯照明方向、角度及宽度的调节装置，具体涉及汽车前大灯两自由度转向驱动系统。

背景技术

传统车辆前大灯方向固定，大灯光线因和车辆行驶方向保持一致，在夜间或者气候原因造成的视线不良情况下，转弯时不可避免出现照明 “盲区”；另外当载重、加速、减速、上坡、下坡等各种变化的轴载荷导致大灯倾角变化，会导致无法有效照明车辆行驶方向的路面。在这些情况下，若路上存在障碍物，可能会引发交通事故。

汽车前大灯两自由度转向技术（AFS）主要是改善夜间以及气候因素所造成的视线不良问题。前大灯两自由度转向系统能够根据行车速度、车身转向角度、轴间载荷的变化等因素自动调节前大灯的水平转向角度和垂直仰角，以便及时照亮“未到达”的区域，提供全方位的安全照明，确保夜间行车的安全。

申请号为201220083167.5的专利《异步控制随动转向大灯系统》、申请号为201220399526.8的专利《汽车自动随动转向前大灯装置》、以及现有汽车中的前大灯两自由度转向系统主要由灯具、支架、控制器、伺服电机或步进电机和定位齿轮组成。其原理是通过使用一台电机控制转轴在垂直方向上下转动达到灯体仰角的调节，使用一台电机控制齿轮使灯体水平方向转动。该系统结构复杂，制造成本高且容易出现故障。另外由于灯体转向是通过电机驱动齿轮完成的，存在转向滞后、转向灵敏度差、转向角度偏差、爬行等问题，不能反映司机的真实意图。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种无需齿轮传动、结构简单、可靠性高、成本低廉，且能够满足前大灯水平方向和垂直方向两自由度的转向灵明度高、转向角度准确的要求，符合司机的转向意图的汽车前大灯两自由度转向驱动系统。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种汽车前大灯两自由度转向弧线直驱系统，包括灯体、第一支架、两自由度弧线电机、微控制器、位置传感器、万向节、第二支架和第三支架，其特征在于：所述的灯体安装在第一支架上，所述的第一支架上安装有万向节，所述的万向节位于两自由度弧线电机的圆心，所述的微控制器通过导线与两自由度弧线电机和位置传感器相连。

所述的两自由度弧线电机包括定子、第一动子和第二动子，所述的定子和第一动子背对定子的一面上表贴有磁钢片，所述的第一动子面对于定子的一面和第二动子上各有一套绕组；或者所述的磁钢片表贴于定子和第二动子上，所述的第一动子正反两面各有一套绕组；或者所述的定子和第一动子背对定子的一面上各有一套绕组，所述的第一动子面对于定子的一面和第二动子上表贴有磁钢片；或者所述的定子和第二动子上各有一套绕组，所述的第一动子正反两面上表贴有磁钢片。所述的第一动子既作为定子的动子又作为第二动子的定子，所述的第一动子的形状是十字形的且每条边是弧形的。

所述的第一支架和第二支架通过万向节连接，所述的第二支架与定子所在平面垂直；所述的灯体尾部通过第三支架和第二动子中心点相连。

所述的位置传感器是绝对式弧线编码器，所述的绝对式弧线编码器为光栅或磁栅。

所述的灯体在水平面上转动方向与两自由度弧线电机第一动子在水平面上转动方向在圆周上是一致的，所述的灯体在垂直面上的转动方向与两自由度弧线电机第二动子在垂直面上的转动方向在圆周上是一致的。

所述的微控制器根据方向盘转向信号和车身高度传感器信号采用矢量控制策略控制两自由度弧线电机，从而驱动灯体在水平方向、垂直方向两自由度转动。

采用上述技术方案，本发明具有以下有益效果：本发明的微控制器控制两自由度弧线电机运动，从而驱动灯体在水平面上左右转动；在垂直面上俯仰转动。微控制器根据方向盘的转向角信号，车速、前后车身高度传感器信号计算出灯体期望转向角（水平面和垂直面），根据该转角指令使用三闭环（转角环、速度环、电流环）矢量控制策略，控制两自由度弧线电机动子运动到指定位置，调整灯体水平面和垂直面上的转角。实现了水平面和垂直面两自由度的角度调节，保证了灯体转向的快速性、转角的精确性，确保照亮“盲区”。

附图说明

图1是本发明的第一种整体结构示意图。

图2是图1的侧视图。

图3是本发明的第一种两自由度弧线电机结构示意图。

图4是本发明的第二种整体结构示意图。

图5是图4的侧视图。

图6是本发明的第二种两自由度弧线电机结构示意图。

图7是本发明的两自由度弧线电机驱动控制结构示意图。

图中：1、灯体    2、第一支架   3、两自由度弧线电机   3-1、   定子    3-2、第一动子    3-3、第二动子   3-4、磁钢片    3-5、绕组   4、微控制器     5、位置传感器    6、万向节   7、第二支架     8、第三支架。

具体实施方式

下面根据说明书附图和具体实施例对本发明作进一步的解释。

如图1和图4所示，一种汽车前大灯两自由度转向弧线直驱系统，包括灯体1、第一支架2、两自由度弧线电机3、微控制器4、位置传感器5、万向节6、第二支架7和第三支架8，所述的灯体1安装在第一支架2上，所述的第一支架2上安装有万向节6，所述的万向节6位于两自由度弧线电机3的圆心，所述的微控制器4通过导线与两自由度弧线电机3和位置传感器5相连。

如图3所示，所述的两自由度弧线电机3包括定子3-1、第一动子3-2和第二动子3-3，所述的定子3-1和第一动子3-2背对定子3-1的一面上表贴有磁钢片3-4，所述的第一动子3-2面对于定子3-1的一面和第二动子3-3上各有一套绕组3-5；或者如图6所示，所述的磁钢片3-4表贴于定子3-1和第二动子3-3上，所述的第一动子3-2正反两面各有一套绕组3-5；或者所述的定子3-1和第一动子3-2背对定子3-1的一面上各有一套绕组3-5，所述的第一动子3-2面对于定子3-1的一面和第二动子3-3上表贴有磁钢片3-4；或者所述的定子3-1和第二动子3-3上各有一套绕组3-5，所述的第一动子3-2正反两面上表贴有磁钢片3-4，所述的第一动子3-2既作为定子3-1的动子又作为第二动子3-3的定子3-1，所述的第一动子3-2的形状是十字形的且每条边是弧形的，即如图3和图6所示。

所述的第一支架2和第二支架7通过万向节6连接，所述的第二支架7与定子3-1所在平面垂直；所述的灯体1尾部通过第三支架8和第二动子3-3中心点相连。

所述的位置传感器5是绝对式弧线编码器，所述的绝对式弧线编码器为光栅或磁栅。

所述的灯体1在水平面上转动方向与两自由度弧线电机3第一动子3-2在水平面上转动方向在圆周上是一致的，所述的灯体1在垂直面上的转动方向与两自由度弧线电机3第二动子3-3在垂直面上的转动方向在圆周上是一致的。

如图7所示，所述的微控制器4根据方向盘转向信号和车身高度传感器信号，采用矢量控制策略控制两自由度弧线电机3驱动灯体1在水平方向、垂直方向两自由度转动。

使用时微控制器4接受方向盘转向信号，根据车速计算出灯体1期望转向角度。当方向指示灯启动时，微控制器4认为方向盘转向信号有效，控制两自由度弧线电机3第一动子3-2直接驱动灯体1在水平面上转动到期望角度；当方向指示灯关闭时，微控制器4不响应方向盘转向信号，仅控制两自由度弧线电机3第一动子3-2驱动灯体1回复到原始零位。同时微控制器4根据前后车身高度传感器信号，控制两自由度弧线电机3第二动子3-3在第一动子3-2上移动及时调整灯体1的仰角，确保灯体中心轴线和路面平行。