線控轉(zhuǎn)向的關(guān)鍵技術(shù)

　　隨著汽車總線技術(shù)的發(fā)展，存在著多種汽車總線標(biāo)準(zhǔn)，未來將會使用到具有高速實(shí)時傳輸特性的一些總線標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議。這一類總線標(biāo)準(zhǔn)主要有TTP、Bytef-light和FlexRay。TTP(時間觸發(fā)協(xié)議)是一個應(yīng)用于分布式實(shí)時控制系統(tǒng)的完整的通信協(xié)議，能夠支持多種容錯策略，具有節(jié)點(diǎn)的恢復(fù)和整合功能;BMW公司的Byte-light可用于汽車線控系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)，其特點(diǎn)是既能滿足某些高優(yōu)先級消息需要時間觸發(fā)，以保證確定延遲的要求，又能滿足某些消息需要事件觸發(fā)，需要中斷處理要求;而其他汽車制造商目前計(jì)劃采用FlexRay，這是一種特別適合下一代汽車應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)，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(tǒng)的高速率通信要求。BMW、Daimler-Chryler，Motorola和Philips聯(lián)合開發(fā)和建立了FlexRay標(biāo)準(zhǔn)，GM公司，Boseh公司和Volkswagen公司也加入了聯(lián)合開發(fā)協(xié)會，現(xiàn)在已經(jīng)有7個核心成員，共同致力于開發(fā)汽車分布式控制系統(tǒng)中高速總線系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)。日前FlexRay標(biāo)準(zhǔn)的物理層標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)由Philips公司開發(fā)完成，通迅協(xié)議正在研發(fā)中。該標(biāo)準(zhǔn)的出臺不僅提高了信息傳輸?shù)囊恢滦浴⒖煽啃?，而且還簡化了信息開發(fā)和使用過程，并降低了成本。從現(xiàn)在的發(fā)展來看，由于FlexRay是基于時間和事件的觸發(fā)協(xié)議，要優(yōu)于TTP。基于總線技術(shù)的SBW系統(tǒng)將傳統(tǒng)的機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)變成通過高速容錯通信總線相連的電氣系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自動化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化與信息化。

   線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

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

　　1轉(zhuǎn)向盤模塊

　　轉(zhuǎn)向盤模塊包括轉(zhuǎn)向盤組件、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器、力矩傳感器、轉(zhuǎn)向盤回正力矩電機(jī)。其主要功能是將駕駛員的轉(zhuǎn)向意圖(通過測量轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號并傳遞給主控制器，同時主控制器向轉(zhuǎn)向盤回正力矩電機(jī)發(fā)送控制信號，產(chǎn)生轉(zhuǎn)向盤回正力矩，以提供給駕駛員相應(yīng)的路感信息。

　　2前輪轉(zhuǎn)向模塊

　　前輪轉(zhuǎn)向模塊包括前輪轉(zhuǎn)角傳感器、轉(zhuǎn)向執(zhí)行電機(jī)、電機(jī)控制器和前輪轉(zhuǎn)向組件等。其功能是將測得的前輪轉(zhuǎn)角信號反饋給主控制器，并接受主控制器的命令，控制轉(zhuǎn)向盤完成所要求的前輪轉(zhuǎn)角，實(shí)現(xiàn)駕駛員的轉(zhuǎn)向意圖。

　　3主控制器

　　主控制器對采集的信號進(jìn)行分析處理，判別汽車的運(yùn)動狀態(tài)，向轉(zhuǎn)向盤回正力矩電機(jī)和轉(zhuǎn)向電機(jī)發(fā)送命令，控制兩個電機(jī)協(xié)調(diào)工作。主控制器還可以對駕駛員的操作指令進(jìn)行識別，判定在當(dāng)前狀態(tài)下駕駛員的轉(zhuǎn)向操作是否合理。當(dāng)汽車處于非穩(wěn)定狀態(tài)或駕駛員發(fā)出錯誤指令時，前輪線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)將自動進(jìn)行穩(wěn)定控制或?qū)Ⅰ{駛員錯誤的轉(zhuǎn)向操作屏蔽，以合理的方式自動駕駛車輛，使汽車盡快恢復(fù)到穩(wěn)定狀態(tài)。

　　4自動防故障系統(tǒng)

　　自動防故障系統(tǒng)是線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的重要模塊，它包括一系列的監(jiān)控和實(shí)施算法，針對不同的故障形式和故障等級做出相應(yīng)的處理，以求最大限度的保持汽車的正常行駛。線控轉(zhuǎn)向技術(shù)采用嚴(yán)密的故障檢測和處理邏輯，以最大程度地提高汽車安全性能。

　　線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作原理

　　其工作過程：來自轉(zhuǎn)向盤傳感器和各種車輛當(dāng)前狀態(tài)的信息送給電子控制子系統(tǒng)后，利用計(jì)算機(jī)對這些信息進(jìn)行控制運(yùn)算，然后對車輛轉(zhuǎn)向子系統(tǒng)發(fā)出指令，使車輛轉(zhuǎn)向。同時車輪轉(zhuǎn)向子系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)向阻力傳感器給出的信息也經(jīng)電子控制子系統(tǒng)，傳給轉(zhuǎn)向盤子系統(tǒng)中模擬路感的部件。

　　二、線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的性能特點(diǎn)

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

　　柔性轉(zhuǎn)向能消除轉(zhuǎn)向干涉問題，為實(shí)現(xiàn)多功能全方位的自動控制，以及汽車動態(tài)控制系統(tǒng)和汽車平順性控制系統(tǒng)的系統(tǒng)集成提供了顯著的先決條件。

　　對前輪驅(qū)動轎車，在安裝發(fā)動機(jī)時需要考慮剛性轉(zhuǎn)向軸占用空間，轉(zhuǎn)向軸必須依據(jù)汽車是左側(cè)駕駛還是右側(cè)駕駛安裝在發(fā)動機(jī)附近，設(shè)計(jì)人員必須協(xié)調(diào)處理各種需要安排部件。而柔性轉(zhuǎn)向去掉了原來轉(zhuǎn)向系各個功能模塊之間的剛性機(jī)械連接，大大方便了系統(tǒng)的總布置。

　　舒適性得到提高。在剛性轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，路面不平和轉(zhuǎn)向輪的不平衡，可以回傳到轉(zhuǎn)向圖1線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖圖2線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作原理圖軸，而柔性系統(tǒng)不能。

　　轉(zhuǎn)向回正力矩能夠通過軟件依據(jù)駕駛員的要求進(jìn)行調(diào)整。因此在不改變設(shè)計(jì)的情況下，可以個性化地適合特定的駕駛者和駕駛環(huán)境，與轉(zhuǎn)向有關(guān)的駕駛行為都可以通過軟件來實(shí)現(xiàn)。

　　消除了碰撞事故中轉(zhuǎn)向柱引起傷害駕駛員的可能性，不必設(shè)立轉(zhuǎn)向防扭機(jī)構(gòu)。

　　駕駛員腿部活動空間增加，出入更方便自由。