關于汽車線控轉向系統的結構與技術原理分析

   線控轉向的關鍵技術

　　隨著汽車總線技術的發展，存在著多種汽車總線標準，未來將會使用到具有高速實時傳輸特性的一些總線標準和協議。這一類總線標準主要有TTP、Bytef-light和FlexRay。TTP(時間觸發協議)是一個應用于分布式實時控制系統的完整的通信協議，能夠支持多種容錯策略，具有節點的恢復和整合功能;BMW公司的Byte-light可用于汽車線控系統的通信網絡，其特點是既能滿足某些高優先級消息需要時間觸發，以保證確定延遲的要求，又能滿足某些消息需要事件觸發，需要中斷處理要求;而其他汽車制造商目前計劃采用FlexRay，這是一種特別適合下一代汽車應用的網絡通信系統，具有容錯功能和確定的消息傳輸時間，能夠滿足汽車控制系統的高速率通信要求。BMW、Daimler-Chryler，Motorola和Philips聯合開發和建立了FlexRay標準，GM公司，Boseh公司和Volkswagen公司也加入了聯合開發協會，現在已經有7個核心成員，共同致力于開發汽車分布式控制系統中高速總線系統的標準。日前FlexRay標準的物理層標準已經由Philips公司開發完成，通迅協議正在研發中。該標準的出臺不僅提高了信息傳輸的一致性、可靠性，而且還簡化了信息開發和使用過程，并降低了成本。從現在的發展來看，由于FlexRay是基于時間和事件的觸發協議，要優于TTP?；诳偩€技術的SBW系統將傳統的機械轉向系統變成通過高速容錯通信總線相連的電氣系統，實現系統的自動化、智能化、網絡化與信息化。

   線控轉向系統的結構

　　汽車線控轉向系統主要由轉向盤模塊、前輪轉向模塊、主控制器(ECU)以及自動防故障系統組成。

　　1轉向盤模塊

　　轉向盤模塊包括轉向盤組件、轉向盤轉角傳感器、力矩傳感器、轉向盤回正力矩電機。其主要功能是將駕駛員的轉向意圖(通過測量轉向盤轉角)轉換成數字信號并傳遞給主控制器，同時主控制器向轉向盤回正力矩電機發送控制信號，產生轉向盤回正力矩，以提供給駕駛員相應的路感信息。

　　2前輪轉向模塊

　　前輪轉向模塊包括前輪轉角傳感器、轉向執行電機、電機控制器和前輪轉向組件等。其功能是將測得的前輪轉角信號反饋給主控制器，并接受主控制器的命令，控制轉向盤完成所要求的前輪轉角，實現駕駛員的轉向意圖。

　　3主控制器

　　主控制器對采集的信號進行分析處理，判別汽車的運動狀態，向轉向盤回正力矩電機和轉向電機發送命令，控制兩個電機協調工作。主控制器還可以對駕駛員的操作指令進行識別，判定在當前狀態下駕駛員的轉向操作是否合理。當汽車處于非穩定狀態或駕駛員發出錯誤指令時，前輪線控轉向系統將自動進行穩定控制或將駕駛員錯誤的轉向操作屏蔽，以合理的方式自動駕駛車輛，使汽車盡快恢復到穩定狀態。

　　4自動防故障系統

　　自動防故障系統是線控轉向系統的重要模塊，它包括一系列的監控和實施算法，針對不同的故障形式和故障等級做出相應的處理，以求Z大限度的保持汽車的正常行駛。線控轉向技術采用嚴密的故障檢測和處理邏輯，以Z大程度地提高汽車安全性能。

　　線控轉向系統的工作原理

　　其工作過程：來自轉向盤傳感器和各種車輛當前狀態的信息送給電子控制子系統后，利用計算機對這些信息進行控制運算，然后對車輛轉向子系統發出指令，使車輛轉向。同時車輪轉向子系統中的轉向阻力傳感器給出的信息也經電子控制子系統，傳給轉向盤子系統中模擬路感的部件。

　　二、線控轉向系統的性能特點

　　由于線控轉向系統中的轉向盤和轉向輪之間沒有機械連接，是斷開的，通過總線傳輸必要的信息，故該系統也稱作柔性轉向系統。具有如下性能特點：

　　柔性轉向能消除轉向干涉問題，為實現多功能全方位的自動控制，以及汽車動態控制系統和汽車平順性控制系統的系統集成提供了顯著的先決條件。

　　對前輪驅動轎車，在安裝發動機時需要考慮剛性轉向軸占用空間，轉向軸必須依據汽車是左側駕駛還是右側駕駛安裝在發動機附近，設計人員必須協調處理各種需要安排部件。而柔性轉向去掉了原來轉向系各個功能模塊之間的剛性機械連接，大大方便了系統的總布置。

　　舒適性得到提高。在剛性轉向系統中，路面不平和轉向輪的不平衡，可以回傳到轉向圖1線控轉向系統的結構示意圖圖2線控轉向系統的工作原理圖軸，而柔性系統不能。

　　轉向回正力矩能夠通過軟件依據駕駛員的要求進行調整。因此在不改變設計的情況下，可以個性化地適合特定的駕駛者和駕駛環境，與轉向有關的駕駛行為都可以通過軟件來實現。

　　消除了碰撞事故中轉向柱引起傷害駕駛員的可能性，不必設立轉向防扭機構。

　　駕駛員腿部活動空間增加，出入更方便自由。