汽車線控轉(zhuǎn)向技術(shù)取消了傳統(tǒng)方向盤與方向盤之間的機(jī)械連接,擺脫了傳統(tǒng)
轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的局限性。線控轉(zhuǎn)向技術(shù)可以通過數(shù)據(jù)總線傳輸信號,并從轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)獲得反饋指令。由于取消了轉(zhuǎn)向柱等機(jī)械連接,線控轉(zhuǎn)向技術(shù)可以大大提高汽車的安全行駛性能,防止交通事故中轉(zhuǎn)向柱對駕駛員的傷害。此外,該技術(shù)可以在轉(zhuǎn)彎或停車時減小方向盤的轉(zhuǎn)動角度,獲得更好的直行駕駛體驗。在駕駛過程中,通過仿真生成駕駛員的道路體驗,方向盤提供的信息更加準(zhǔn)確,能夠有效反饋駕駛路況。汽車線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和基本原理。汽車線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)汽車線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)由方向盤總成、轉(zhuǎn)向執(zhí)行器總成和主控制器(
ECU)三個主要部分,以及自動故障處理系統(tǒng)、電源等輔助系統(tǒng)組成,如圖1所示。圖1汽車線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方向盤總成的主要作用是將駕駛員的轉(zhuǎn)向意圖(通過測量方向盤角度)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號,并傳送給主控制器;同時接收來自主控制器的
扭矩信號,產(chǎn)生方向盤定位扭矩,為駕駛員提供相應(yīng)的路感信息。方向盤組件包括方向盤、方向盤角度傳感器、扭矩傳感器和方向盤定位扭矩電機(jī)。轉(zhuǎn)向執(zhí)行器總成的作用是接受主控制器的命令,通過轉(zhuǎn)向電機(jī)控制器控制方向盤轉(zhuǎn)動,實現(xiàn)駕駛員的轉(zhuǎn)向意圖。轉(zhuǎn)向致動器組件包括前輪角度傳感器、轉(zhuǎn)向致動器馬達(dá)、轉(zhuǎn)向馬達(dá)控制器和前輪轉(zhuǎn)向組件。主控制器(ECU)的作用是對采集的信號進(jìn)行分析處理,判斷車輛的運(yùn)動狀態(tài),向方向盤扶正器和轉(zhuǎn)向電機(jī)發(fā)出指令,控制兩個電機(jī)的工作,保證車輛在各種工況下的理想響應(yīng),從而減輕駕駛員對車輛轉(zhuǎn)向特性隨車速變化的補(bǔ)償任務(wù),減輕駕駛員的負(fù)擔(dān)。同時,控制器還可以識別駕駛員的操作指令,判斷駕駛員在當(dāng)前狀態(tài)下的轉(zhuǎn)向操作是否合理。當(dāng)汽車處于不穩(wěn)定狀態(tài)或駕駛員發(fā)出錯誤指令時,線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)會屏蔽駕駛員的錯誤轉(zhuǎn)向操作,自動控制穩(wěn)定性,使汽車盡快恢復(fù)穩(wěn)定狀態(tài)。自動故障處理系統(tǒng)是線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的重要模塊。包括一系列的監(jiān)控和執(zhí)行算法,根據(jù)不同的故障形式和故障等級做出相應(yīng)的處理,最大限度的保持汽車的正常運(yùn)行。作為應(yīng)用最廣泛的汽車之一,汽車的安全性是首要考慮的問題,也是所有研究的基礎(chǔ),因此自動故障檢測和自動處理是線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)最重要的組成部分之一。它采用了嚴(yán)格的故障檢測和處理邏輯,大大提高了汽車的安全性能。供電系統(tǒng)負(fù)責(zé)控制器、兩個執(zhí)行電機(jī)等車載電器的供電任務(wù),其中僅前輪轉(zhuǎn)角的執(zhí)行電機(jī)
最大功率就達(dá)到500 ~ 800 W,車上其他電子設(shè)備供電負(fù)擔(dān)較重。因此,電源的性能對于保證電網(wǎng)在重負(fù)荷下的穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。2.線控轉(zhuǎn)向的原理。汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是決定汽車主動安全性的關(guān)鍵總成。傳統(tǒng)的汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是一個機(jī)械系統(tǒng),汽車的轉(zhuǎn)向運(yùn)動是由駕駛員操縱方向盤,通過轉(zhuǎn)向器和一系列連桿傳遞給方向盤來實現(xiàn)的。汽車線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)取消了方向盤與方向盤之間的機(jī)械連接,完全依靠電能實現(xiàn)轉(zhuǎn)向
傳感器用于檢測駕駛員的轉(zhuǎn)向數(shù)據(jù),然后通過數(shù)據(jù)總線將信號傳輸?shù)杰囕v上的ECU,并從轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)得到反饋指令。轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)還從轉(zhuǎn)向控制機(jī)構(gòu)獲得駕駛員的轉(zhuǎn)向命令,并從轉(zhuǎn)向系統(tǒng)獲得車輪狀況。從而引導(dǎo)整個轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的運(yùn)動。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制車輪轉(zhuǎn)向所需的角度,并將車輪角度和扭矩反饋給系統(tǒng)的其余部分,如轉(zhuǎn)向控制機(jī)構(gòu),使駕駛員獲得路感,轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)根據(jù)不同情況控制路感。圖2線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)II的工作原理。汽車線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的特點(diǎn)。提高汽車的安全性能。拆除轉(zhuǎn)向柱等機(jī)械連接,徹底避免碰撞事故中轉(zhuǎn)向柱對駕駛員的傷害;智能ECU根據(jù)汽車的行駛狀態(tài)判斷駕駛員的操作是否合理,并做出相應(yīng)的調(diào)整;它能自動控制汽車在極限工況下的穩(wěn)定性。當(dāng)系統(tǒng)中的電子元件出現(xiàn)故障時,由于冗余和容錯技術(shù),系統(tǒng)仍然可以實現(xiàn)其最基本的轉(zhuǎn)向功能。2.改善駕駛特性,增強(qiáng)機(jī)動性?;谲囁?、牽引力控制等相關(guān)參數(shù)的轉(zhuǎn)向比(方向盤轉(zhuǎn)角與車輪轉(zhuǎn)角的比值)是不斷變化的。低速行駛時,轉(zhuǎn)向比低,轉(zhuǎn)彎或停車時可減小方向盤轉(zhuǎn)角;高速行駛時,轉(zhuǎn)向比變大,獲得更好的直線行駛條件。3.提高駕駛員的路感。由于方向盤與方向盤之間的元機(jī)械連接,駕駛員的路感是通過仿真產(chǎn)生的??梢詮男盘栔刑岢鲎钅芊从称噷嶋H行駛狀態(tài)和路況的信息,作為方向盤定位力矩的控制變量,使方向盤只能向駕駛員提供有用的信息,從而為駕駛員提供更真實的“路感”。4.提高汽車的舒適性。因為取消了機(jī)械結(jié)構(gòu)連接,地面的不平和方向盤的不平衡不會傳遞到轉(zhuǎn)向軸上。從而減輕駕駛員的疲勞,并明顯增加駕駛員腿部的活動空間和汽車底盤的空間。5.個性化設(shè)置??梢愿鶕?jù)駕駛員的要求設(shè)定轉(zhuǎn)向傳動比和方向盤反饋扭矩,以滿足不同駕駛員的要求,適應(yīng)不同的駕駛環(huán)境。與轉(zhuǎn)向相關(guān)的駕駛行為可以通過軟件設(shè)置和實現(xiàn)。