[发明专利]一种踏板感模拟装置及其控制方法

说明书

本发明提供一种踏板感模拟装置及其控制方法，该踏板感模拟装置包括制动踏板(3)和与所述制动踏板(3)连接的U型销(406)，还包括壳体(404)、与U型销(406)固定连接的齿条(403)、用以驱动齿条(403)的电机(409)以及用以根据所述齿条(403)的位移产生踏板行程信号的行程传感器(405)。该装置的控制方法，包括：由行程传感器(405)根据齿条(403)位移产生踏板行程信号；根据踏板行程信号计算电机(409)的目标电流；将目标电流与电机(409)的实际电流进行PID控制，输出PWM波控制电机(409)；电机(409)输出扭矩用以向齿条(403)提供踏板力。本发明可逼真地模拟踏板感。

技术领域

本发明涉及汽车驾驶模拟器领域，特别涉及一种踏板感模拟装置及其控制方法。

背景技术

随着近些年汽车驾驶辅助系统的快速发展，很多高校和公司都在开展相关的研究课题。一般的研究工作流程分为：算法建模、仿真验证、实车测试等阶段。仿真验证作为其中重要的一环，通常的方法为利用驾驶模拟器进行实现。目前驾驶模拟器包含制动踏板、油门踏板、显示器、方向盘、座椅等零部件组成，其中制动踏板是较为简易的弹簧装置，与真车踏板感相差较大。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种与真车踏板感相同并且可以根据模拟人力度变化而进行变化的踏板感模拟装置。

为达到上述目的，本发明提供一种踏板感模拟装置，包括制动踏板和与所述制动踏板连接的U型销，还包括：

壳体；

齿条，其可滑动地安装于所述壳体中，所述齿条与所述U型销固定连接；

电机，所述电机的输出轴与所述齿条传动，用以驱动所述齿条(403)；

行程传感器，其用以根据所述齿条的位移产生踏板行程信号。

进一步地，所述电机的输出轴连接有齿轮，所述齿轮与所述齿条之间通过减速机构传动连接。通过增加减速机构传动的设计，可以取消回位弹簧，使得可以用扭矩很少的电机就可以实现不同踏板力的踏板感，而且直接控制电机，可以不用考虑回位弹簧的弹簧力。

再进一步地，所述减速机构包括同轴固定的减速齿轮和齿轮轴，所述减速齿轮与所述齿轮啮合传动，所述齿轮轴与所述齿条啮合传动；所述行程传感器设置在所述齿轮轴的端部外侧。

在一具体实施例中，所述电机的输出轴与所述齿轮之间设置有缓冲件。

作为本发明的另外一种扩展的技术方案，本发明的另一种踏板感模拟装置，所述电机的输出轴连接有齿轮，所述齿轮与所述齿条直接啮合传动；所述行程传感器设置在所述齿轮的端部外侧；所述齿条伸出所述壳体之外的部分和所述壳体之间设有回位弹性件。

进一步地，所述回位弹性件为回位弹簧。回位弹簧的功能不仅可以使制动踏板快速回位，而且提供的弹簧压缩力可以作为踏板感组成的一部分。电机作用在齿条上面的力和回位弹簧力共同组成了制动踏板感的总踏板力。在进行踏板感的控制时，如果总制动力大于回位弹簧力时，则电机给的是正电流，输出正扭矩；如果总制动力小于回位弹簧力时，则电机给的是负电流，输出负扭矩。

在以上技术方案中，所述电机的输出轴与所述齿轮之间设置有缓冲件。缓冲件可以减少电机瞬间启动带来的冲击。

进一步地，所述缓冲件为缓冲橡胶块，所述缓冲橡胶块的一端套接在所述电机的输出轴上，另一端套接在所述齿轮的轴上。

进一步地，所述齿条沿其自身长度方向延伸出所述壳体，并通过定位螺母与所述U型销固定连接。

进一步地，所述齿条位于所述壳体外的部分与所述壳体之间设置有防尘罩。

本发明同时提供了一种上述踏板感模拟装置的控制方法，包括以下步骤：