第五章-现代汽车转向技术.ppt

5.4 线控转向系统简介 线控技术（X-by-Wire） 源于飞机控制系统，这种控制方式引入到汽车驾驶上，就是将驾驶员的操作动作经过传感器转变成电信号，通过电信号网络传输到功率放大再推动执行机构。 在车辆高速化、驾驶人员大众化、车流密集化的今天，针对更多不同水平的驾驶人群，汽车的易操纵性设计显得尤为重要。线控转向系统（Steering-By-Wire Systerm，简称SBW）的发展，正是满足这种客观需求。 SBW系统一般由转向盘模块、转向执行模块和主控制器ECU、自动防故障系统以及电源等模块组成。线控转向技术组成如图所示。 方向盘总成包括方向盘、方向盘转角传感器、力矩传感器、方向盘回正力矩电机。方向盘总成的主要功能是将驾驶员的转向意图（通过测量方向盘转角）转换成数字信号，并传递给主控制器：同时接受主控制器送来的力矩信号，产生方向盘回正力矩，以提供给驾驶员相应的路感信息。转向执行总成包括前轮转角传感器、转向执行电机、转向电机控制器和前轮转向组件等组成。转向执行总成的功能是接受主控制器的命令，通过转向电机控制器控制转向车轮转动，实现驾驶员的转向意图。 主控制器对采集的信号进行分析处理.判别汽车的运动状态，向方向盘回正力电机和转向电机发送指令，控制两个电机的工作，保证各种工况下都具有理想的车辆响应，以减少驾驶员对汽车转向特性随车速变化的补偿任务，减轻驾驶员负担。同时控制器还可以对驾驶员的操作指令进行识别，判定在当前状态下驾驶员的转向操作是否合理。当汽车处于非稳定状态或驾驶员发出错误指令时线控转向系统会将驾驶员错误的转向操作屏蔽，而自动进行稳定控制，使汽车尽快地恢复到稳定状态。 自动防故障系统是线控转向系的重要模块.它包括一系列的监控和实施算法，针对不同的故障形式和故障等级做出相应的处理，以求最大限度地保持汽车的正常行驶。作为应用最广泛的交通工具之一，汽车的安全性是必须首先考虑的因素，是一切研究的基础，因而故障的自动检测和自动处理是线控转向系统最重要的组成系统之一。它采用严密的故障检测和处理逻辑，以更大地提高汽车安全性能。 汽车线控转向系统的工作原理如图所示。用传感器检测驾驶员的转向数据.然后通过数据总线将信号传递给车上的ECU，并从转向控制系统获得反馈命令：转向控制系统也从转向操纵机构获得驾驶员的转向指令，并从转向系统获得车轮情况。从而指挥整个转向系统的运动。转向系统控制车轮转到需要的角度，并将车轮的转角和转动转矩反馈到系统的其余部分，比如转向操纵机构，以使驾驶员获得路感，这种路感的大小可以根据不同的情况由转向控制系统控制。 汽车线控转向的优势在于： 1 ）提高了整车设计自由度， 便于操控系统布置。例如没有了机械连接，可以很容易把左舵驾驶换为右舵驾驶。 2 ）转动效率高，响应时间短。控制单元接收各种数据，可以在瞬时转向条件下， 立刻提供转向动力，转动车轮。 3 ）改善驾驶特性， 增强操纵性。基于车速、牵引力控制以及其它相关参数基础上的转向比率（转向盘转角和车轮转角的比值）不断变化。 4） 取消转向柱、转向器后，有利于提高汽车碰撞安全性和整车主动安全性。5有利于整合底盘技术和降低底盘综合开发成本。 围绕汽车开发的节能、环保和安全主题，未来汽车的主体将是零排放汽车。混合动力电动汽车（HEV）、燃料电池电动汽车（FCEV）等新型电动汽车，它们的逐步推广应用为线控电动转向系统的应用带来了非常广阔的前景。 （4）转角比传感器 转角比传感器安装在执行器上，为一只可变电阻，如图所示。通过检测转角比传感器输出的电压值，可表明执行器的状态和转向情况、转向比例以及根据前轮转向情况所得到的后轮最大偏转量。 转角比传感器 2）转向角比例控制四轮转向系统控制原理 转向角比例控制四轮转向系统控制原理如图所示 转向角比例控制四轮转向系统控制原理 （1）转角比控制 按右图进行转角比控制，再根据行驶车速控制主电动机，从而实现对转角的控制。驾驶员可使用四轮转向模式切换开关，选择“NORMAL”或“SPORT”模式。 （2）两轮转向选择功能 当两轮转向选择开关设定在0N，且变速器被挂入倒挡位置时，后轮转向量被设置为零。 （3）故障诊断控制 当系统发生异常情况时，防误操作控制点亮驾驶室内的“四轮转向警告灯”，提示驾驶员。同时，将故障以代码的形式存储到故障存储器。 ①主电动机异常。此时，驱动辅助电动机，仅利用转角控制图中“NORMAL”模式的同向转向部分，进行与车速相对应的转角比控制 ②车速传感器异常。使用SP1、SP2中输出的较高车速值，通过主电动机仅进行同向转向的转角比控制。 ③转角比传感器异常。利用辅助电动机驱动到同方向最大值，然后中止其后的控制，若此时辅助电动机异常，则用主电动机完成上述工作。 ④ECU异常。