具体实施方式

为了便于清楚描述本申请实施例的技术方案，在本申请的实施例中，采用了“第一”、“第二”等字样对功能和作用基本相同的相同项或相似项进行区分。例如，第一无线通信模块和第二无线通信模块仅仅是为了区分不同的无线通信模块，并不对其先后顺序进行限定。本领域技术人员可以理解“第一”、“第二”等字样并不对数量和执行次序进行限定。

需要说明的是，本申请中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本申请中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其他实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。

本发明实施例中，“和/或”用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B可以表示：单独存在A，同是存在A和B，单独存在B。其中A，B可以是单个中，也可以是多个。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种电动汽车轮毂转向驱动系统用时钟弹簧、包含该时钟弹簧的转向系统以及电动车辆，以避免线束缠绕。

本实施例提供了一种电动汽车轮毂转向驱动系统用时钟弹簧、包含该时钟弹簧的转向系统，以及包含上述时钟弹簧或上述转向系统的电动车辆。

上述电动汽车轮毂转向驱动系统包括：转向驱动模块2、转向臂4，以及与所述转向臂4相连接的驱动转轴7。其中，参见图1，转向驱动模块2固定于车架1上，转向驱动模块2包括用于驱动转向臂4转动的机构，比如转向电机以及转向电机与转向臂之间的传动机构，该传动机构可以包括减速机构等，上述转向电机可以根据方向盘的转角或扭力，输出相应的转角，并通过上述传动机构传递至驱动转轴7，而驱动转轴7与转向臂4如图1所示的固定连接，驱动转轴7带动转向臂4转动，实现对转向臂4转向的驱动。其中上述转向电机、传动机构与其外壳共同构成本文所述的转向驱动模块2。

时钟弹簧应用于电动汽车轮毂转向驱动系统，可避免线束缠绕。

上述时钟弹簧示例性的包括：转子6和定子3。其中，转子6用于固定设置于所述驱动转轴7上，随驱动转轴7的转动而转动，定子3用于固定设置于所述转向驱动模块2上，转向驱动模块2相对于车架不动。转子6和定子3的装配后的示意图如图1所示。

在一个示例中，请参见图2，上述转子6包括转子壳体66、第一无线通信模块64和触头组件。

其中，触头组件固定于上述转子壳体66上，触头组件至少包括导电触头61。

转子壳体66上开设有第一容纳空间65，所述第一无线通信模块64安装于所述第一容纳空间65中。

参见图3，上述定子3包括定子壳体32、第二无线通信模块33和具有开口的环形电阻31。

其中，环形电阻31固定于上述定子壳体32上，所述定子壳体32上开设有第二容纳空间34，所述第二无线通信模块33安装于所述第二容纳空间34中。

所述第一无线通信模块64与所述第二无线通信模块33通信连接。

第一无线通信模块64、第二无线通信模块33之间示例性的可采用蓝牙、紫蝶等方式进行通信连接。通过通信至少可实现上传传感信息。此外，在本发明其他实施例中，也可实现ECU的控制信息下发。其中，为上传传感信息，第一无线通信模块64用于获取轮毂上传感器的传感信息并将其发送至第二无线通信模块33。第二无线通信模块33用于将上述传感信息传输至相应ECU。

具体的，第二无线通信模块33可与设置于转子侧的传感器(例如轮毂上的传感器)相连接，以获取相应的传感信息并以无线方式传输给第一无线通信模块64。

第一无线通信模块64可接入整车网络，从而可将获取的传感信息传输至相应的ECU。

若为实现ECU的控制信息，则可设计第一无线通信模块64通过整车网络中获取ECU的控制信息，并转发至第一无线通信模块64，第一无线通信模块64再将控制信息发送至相应的传感器或其他与之相连的设备。

定子3和转子6装配到上述电动汽车轮毂转向驱动系统系统后，随着转向臂4的转动，上述导电触头61能够在所述环形电阻31上滑动，使环形电阻31开口一端35与导电触头61之间的电阻(简称电阻)随着转向臂4的转动而发生变化，也即电阻会随转向臂4转向角度的变化而变化，进而依据该变化的电阻便可以确定转向臂4的转角(第一转向角)。

在另一个示例中，环形电阻31固定设置在转子壳体66上，触头组件固定设置在定子壳体32上，其他工作原理与上一示例相同。也就是说，当环形电阻31固定在定子壳体32上时，触头组件便固定在转子壳体66上，当环形电阻31固定在转子壳体66上时，触头组件便固定在定子壳体32上。

在本发明其他实施例中，为了实现对转向臂4转向角的计算，上述所有实施例中的时钟弹簧还可包括转角测量电路，该电路可根据环形电阻31开口一端35与导电触头61之间的电阻计算转向臂4的转向角(第一转向角)。

计算转向臂4的转向角可设计多种方式实现。

例如：将环形电阻31开口一端35以及导电触头61接入转角测量电路，该转角测量电路在环形电阻31开口一端35以及导电触头61之间施加一设定的电压，以构成回路，回路中会有电流通过。

回路中电流值的大小依环形电阻31开口一端35以及导电触头61之间的电阻的大小变化而变化。

转角测量电路可测量回路中的电流值，根据电流值计算推导接入回路中的电阻(即环形电阻31开口一端35与导电触头61之间的电阻，也可称为接入电阻)的大小，进一步根据该计算推导出的接入电阻确定转向臂4的转角(第一转向角)。

其中，上述接入电阻(即环形电阻31开口一端35与导电触头61之间的电阻)与转向臂4转角之间的第一对应关系可以预先标定，当计算推导出具体的接入电阻值后，通过标定的第一对应关系便可以直接确定转向臂4的转角(第一转向角)。

当然，也可以对电流值与向臂转角之间的第二对应关系进行预先标定，当测量得到具体的电流值后，通过标定的第二对应关系便可以确定转向臂4的转角。

再例如，转角测量电路也可采用电阻测量仪直接测得环形电阻31开口一端35以及导电触头61之间的电阻，再根据该测量出的电阻确定转向臂4的转角。在此种方式下，也可预先标定环形电阻31开口一端35以及导电触头61之间的电阻，与转向臂4转角之间的第三对应关系，当得到具体的电阻值后，通过标定的第三对应关系便可以确定转向臂4的转角。

第一、第二、第三对应关系可为标定表形式，也可为函数、曲线等形式，在此不作赘述。

下面对如何构成回路进行具体介绍。

由于需要将环形电阻31开口一端35以及导电触头61接入转角测量电路，而环形电阻31与导电触头61之间又是可以相对运动的，为了避免环形电阻31开口一端35以及导电触头61在接入转角测量电路构成回路后，回路中发生线束缠绕问题，在本发明其他实施例中，请参见图2和图3，上述所有实施例中的时钟弹簧还包括：滑环36以及电刷63；所述电刷63与所述滑环36之间始终接触。

其中：所述滑环36与所述环形电阻31同心，且一同固定在所述定子壳体32或所述转子壳体66上。所述电刷63与所述导电触头61一同固定在所述转子壳体66或所述定子壳体32上。随着所述转向臂4的转动，所述电刷63能够在所述滑环36上滑动。

为构成回路，所述转角测量电路的一端连接所述导电触头61，另一端连接所述电刷63，所述滑环36与所述开口一端35电连接；或所述转角测量电路的一端连接所述滑环36，另一端连接所述开口一端35，所述导电触头61与所述电刷63电连接。

由于环形电阻31与滑环36之间始终相对静止，电刷63与导电触头61之间始终相对静止，因此，不会出现线束缠绕。

参见图4，随着转向臂4的运动，导电触头61在环形电阻31上沿环形电阻31运动，电刷63在滑环36上沿滑环36运动，电刷63与滑环36之间始终接触，且二者之间不需要设置线束即可实现电能传输。

示例性的，转角测量电路可进一步包括：电压源，电流测量器，以及，转向角计算器。其中，电压源、电流测量器、电刷63、导电触头61、环形电阻31、滑环36相连接，构成回路。

其中，电压源用于提供设定的电压，电流测量器则用于测量回路中的电流值。

转向角计算器则可根据电流测量器测得的电流值计算回路等效电阻，再根据等效电阻计算得到第一转向角。如何根据等效电阻计算得到第一转向角可参照前述记载，在此不作赘述。

或者，转向角计算器可根据电流测量器测得的电流值直接计算得到第一转向角。如何根据电流值计算得到第一转向角可参照前述记载，在此不作赘述。

对于前述提及的采用电阻测量仪测量电阻的方式，转角测量电路可进一步包括电阻测量仪和转向角计算器，在电阻测量仪测量得到电阻后，转向角计算器可根据前述的第三对应关系来确定转向臂4的转向角(第一转向角)。

下面对环形电阻31进行具体介绍。

环形电阻31如图4所示，其镶嵌于定子壳体32或转子壳体66中。环形电阻的俯视形状可为具有开口的圆形、椭圆形、多边形等，本发明对其不进行限制，只要其可与导电触头61能够始终保持接触即可。

由于随着转向臂4的转动，接入转角测量电路的电阻值越来越大，这样使得转角的测量灵敏度越来越差。比如，转向臂4在0度时，导电触头61位于环形电阻31开口一端35，随着转向臂4的转动，导电触头61在环形电阻31上滑动，接入测量电路的电阻值将越来越大，在施加于开口一端35与导电触头61之间的电压值一定时，测量电路中的电流值会越来越小，且转过相同的角度对应的电流变化量也会也来越小，这样一来，导致转角的测量灵敏度越来越低。

为了改善这一情况，环形电阻31可示例性的从开口一端35到开口的另一端，相同圆心角对应的电阻的阻值逐渐变小。需要说明的是，当环形电阻的俯视形状不是圆形时，圆心角指环形电阻内接圆或外接圆的圆心角。

其中，阻值逐渐变小的实现方式可以是环形电阻31纵剖面的面积逐渐变小，也可以是环形电阻31的宽度逐渐变小，也可以是环形电阻31的厚度逐渐变小，也可以是环形电阻31的电阻率(可以通过改变材质来改变电阻率)逐渐变小。

图5为环形电阻的纵剖面，此图展示的环形电阻的纵剖面为一矩形(当然，环形电阻的纵剖面还可以是任何规则的、不规则的多边形)。

上述厚度指的是安装面与相对面之间的距离。这里的安装面指环形电阻31与定子外壳32或转子外壳66相接触的一面，其相对面为能够与导电电阻相接触的一面。

上述宽度为所述节段的内侧面与外侧面之间的距离，所述内侧面为所述节段靠近所述驱动转轴7的一侧面，所述外侧面为所述节段远离所述驱动转轴7的一侧面。

具体的，环形电阻31可以由多个节段构成，各节段对应的圆心角相等，从开口一端35到开口的另一端，下一节段纵剖面的面积小于上一节段纵剖面的面积，或下一节段的厚度小于上一节段的厚度，或下一节段的电阻率小于上一节段的电阻率。

在另一个示例中，也可以仅改善风险系数高的转向角度范围。比如，当车轮5的转角在30度以内时的风险系数可能低于车轮5转角在30度到90度时的风险系数。因此，可以仅改善车轮5转角在30度到90度这一转角范围的转角测量灵敏度。

比如，以从厚度方面进行改善为例，如图6所示，将30度到90度这一转角范围对应的环形电阻31位置的厚度设置得比其他位置的厚度小一些，以实现这一转角范围对应的电阻，进而使这一转角范围的转角测量灵敏度得到一定的改善。

在本发明其他实施例中，上述所有实施例中的触头组件还可包括弹性元件62，所述弹性元件62与所述导电触头61的一端连接，在所述弹性元件62的压力作用下，所述导电触头61保持与所述环形电阻31接触。

比如，请参见图6，在环形电阻31各节段的厚度不同的情况下，如果环形电阻31的安装面为一水平面时，则环形电阻31与导电触头61相接触的一面是高低不平的，导电触头61在弹性元件62的弹力作用下，实现与环形电阻31的始终接触。

其中，弹性元件62示例性的可为弹簧、弹片等。

具体的，由于定子壳体与转子壳体分别固定在转向驱动模块和转向臂上，定子壳体与转子壳体之间的距离固定，设置时，使弹性元件始终处于压缩状态，即即使导电触头位于环形弹簧厚度最薄的位置时，弹簧也处于压缩状态，向导电触头施加一个抵在环形电阻上的力。

在此基础上，上述实施例中的触头组件还可以包括压力传感器，所述压力传感器设置于所述弹性元件62与所述导电触头61之间。

由于环形电阻31各节段的厚度不同，在工作状态下，若安装面与水平面平行，则环形电阻31与导电触头61相接触的一面是高低不平的，则弹性元件62向所述导电触头61所施加的压力也随着变动。

因此，压力传感器的压力值与环形电阻31的节段的厚度值之间具有对应关系。与此同时，节段的厚度值与其电阻值之间具有对应关系，进而可与接入转角测量电路的各节段的电阻值总和(也即环形电阻31开口一端35与导电触头61之间的电阻)之间也具有对应关系。

而前又述及，环形电阻31开口一端35与导电触头61之间的电阻，与转向臂4转角之间也有对应关系。综上可以推导出压力传感器的压力值与转向臂4转角之间具有对应关系。

因此，根据压力传感器的压力值也可以确定转向臂4的转角(记为第二转向角)。

在一个示例中，可预先标定压力与转向臂4转角之间的第四对应关系，当得到具体的压力值后，通过标定的第四对应关系便可以确定第二转向角。

第四对应关系可为标定表形式，也可为函数、曲线等形式，在此不作赘述。

与之相对应，上述时钟弹簧还可以包括：处理器，该处理器与所述压力传感器电连接。上述处理器可用于将第一转角和第二转角进行融合，得到转向臂4的最终转角。

融合方式具体可包括加权平均方式，在该方式下，第一转角和第二转角对应的权重值可依据实验确定。或者，也可采用平均方式计算第一转角和第二转角的算术平均值，作为最终转角。

需要说明的是，除融合方式外，对于转向臂转角的确定，在本发明其他实施例中，可仅采用转角测量电路确定转向臂的转角，也可以仅基于压力传感器的压力测量数据确定转向臂的转角。

综上，本发明实施例提供的电动汽车轮毂转向驱动系统用时钟弹簧具有以下优势：

1、通过定子和转子间的无线通信方式实现了轮毂传感信息到汽车的控制中心(ECU)的传输。由于定子和转子间并未设置线束，从而避免了线束的缠绕。

2、本发明实施例通过设置环形电阻和导电触头，实现了转向臂转向角度的测量。

3、能够针对不同车轮不同转角位置的风险系数不同设置相应的角度测量灵敏度。

4、融合了基于电阻的转角测量方式和基于压力的转角测量方式，提高了转向臂转角的测量精度。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。