[发明专利]一种汽车前大灯自动随行两自由度转向直驱系统

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自动随行两自由度转向直驱系统。

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，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、加减速、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到达到灯体仰角的调节，使用另一台电机控制齿轮间接驱动灯体水平方向转动。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

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种无需齿轮传动、结构简单、可靠性高、成本低廉，且能够满足汽车前大灯水平和垂直两自由度转向的转向灵明度高、转向角度准确的要求，符合司机意图的汽车前大灯自动随行两自由度转向直驱系统。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种汽车前大灯自动随行两自由度转向直驱系统，包括灯体、两自由度球形电机、支架和微控制器，其特征在于所述的支架支撑灯体，所述的两自由度球形电机包括定子和转子，所述的支架安装在两自由度球形电机转子端部中心点，所述的微控制器通过导线与两自由度球形电机相连。

所述的两自由度球形电机为内转子球形电机，所述的定子上有两套相互垂直的绕组，所述的转子外表面上表贴了两套相互垂直的磁钢，所述的定子上的两套绕组分别和转子上的两套磁钢平行，所述的定子上装有两个限位器，所述的限位器限制转子在水平面和垂直面的转动角度。

所述的两自由度球形电机为内转子球形电机，所述的定子内表面上表贴两套相互垂直的磁钢，所述的转子上有两套相互垂直的绕组，所述的定子上的两套磁钢分别和转子上的两套绕组平行，所述的定子上装有两个限位器，所述的限位器限制转子在水平面和垂直面的转动角度。

所述的两自由度球形电机为外转子球形电机，所述的定子上有两套相互垂直的绕组，所述的转子内表面上表贴了两套相互垂直的磁钢，所述的定子上的两套绕组分别和转子上的两套磁钢平行，所述的定子上装有两个限位器，所述的限位器限制转子在水平面和垂直面的转动角度。

所述的两自由度球形电机为外转子球形电机，所述的定子外表面上表贴两套相互垂直的磁钢，所述的转子上有两套相互垂直的绕组，所述的定子上的两套磁钢分别和转子上的两套绕组平行，所述的定子上装有两个限位器，所述的限位器限制转子在水平面和垂直面的转动角度。

所述的两自由度球形电机既能在垂直面上作摇摆运动，也能在水平面上作旋转运动。

所述的灯体转动方向和两自由度球形电机转子转动方向一致。

所述的微控制器根据方向盘转向信号以及前后车身高度传感器信号、采用矢量控制策略控制两自由度球形电机直接驱动灯体在水平面和垂直面两自由度转动。

采用上述技术方案后，本发明具有以下有益效果：本发明无需齿轮传动、结构简单、可靠性高、成本低廉，且能够满足汽车前大灯水平和垂直两自由度转向的转向灵明度高、转向角度准确的要求，符合司机的转向意图。微控制器接受方向盘的有效转向角信号，根据车速计算出灯体期望水平转向角，根据前后车身高度传感器的信号计算出灯体期望垂直转向角，使用矢量控制策略驱动两自由度球形电机运行，直接驱动灯体到期望的角度，实现灯体在水平和垂直两自由度的角度直接调节，保证了灯体转向的快速性、转角的精确性，确保照亮了“盲区”。

附图说明

图1是本发明内转子式球形电机驱动灯体的整体结构示意图。

图2是本发明外转子式球形电机驱动灯体的整体结构示意图。

图3是本发明内转子式两自由度球形电机结构示意图。