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传统转向系统 传统的汽车转向系统是机械系统，汽车的转向运动是由驾驶员操纵方向盘，通过转向器和一系列的杆件传递到转向车轮而实现的。普通的转向系统建立在机械转向的基础上，通常根据机械式转向器形式可以分为：齿轮齿条式、循环球式、蜗杆滚轮式、蜗杆指销式。常用的有两种是齿轮齿条式和循环球式(用于需要较大的转向力时)。这种转向系统是我们最常见的，目前大部分低端轿车采用的就是齿轮齿条式机械转向系统。 从上世纪四十年代起，为减轻驾驶员体力负担，在机械转向系统基础上增加了液压助力系统HPS(hydraulic power steering)，它是建立在机械系统的基础之上的，额外增加了一个液压系统，一般有油泵、V形带轮、油管、供油装置、助力装置和控制阀。由于其工作可靠、技术成熟至今仍被广泛应用。现在液压助力转向系统在实际中应用的最多，根据控制阀形式有转阀式和滑阀式之分。这个助力转向系统最重要的新功能是液力支持转向的运动，因此可以减少驾驶员作用在方向盘上的力。 虽然传统转向系统工作最可靠，但是也存在很多固有的缺点，传统转向系统由于方向盘和转向车轮之间的机械连接而产生一些自身无法避免的缺陷：①汽车的转向特性受驾驶员驾驶技术的影响严重；②转向传动比固定，使汽车转向响应特性随车速、侧向加速度等变化而变化，驾驶员必须提前针对汽车转向特性幅值和相位的变化进行一定的操作补偿，从而控制汽车按其意愿行驶。这就变相地增加了驾驶员的操纵负担，使汽车转向行驶存在很大的不安全隐患；③液压助力转向系统经济性差，一般轿车每行驶一百公里要多消耗升的燃料；另外，存在液压油泄漏问题，对环境造成污染，在环保性能被日益强调的今天，无疑是一个明显的劣势。

我为大家整理的汽车科技论文题目，希望你们喜欢。 汽车科技论文题目 1发动机排放技术的应用分析 2微型车怠速不良原因与控制措施 3柴油机电子控制系统的发展 4我国汽车尾气排放控制现状与对策 5发动机自动熄火的诊断分析 6汽车发动机的维护与保养 7柴油机微粒排放的净化技术发展趋势 8汽车污染途径及控制措施 9现代发动机自诊断系统探讨 10关于****型不能着车的故障分析 11***动力不足的检测与维修 12上海通用别克发动机电控系统故障的诊断与检修 13现代伊兰特发动机电控系统故障的诊断与检修 14广本雅阁发动机电控系统故障的诊断与检修 15电子燃油喷射系统的诊断与维修 16帕萨特排放控制系统的结构控制原理与检修 17广本雅阁排放控制系统的结构控制原理与检修 18汽车发动机怠速成抖动现象的原因及排查方法探讨 19汽车排放控制系统的检修 21论汽车检测技术的发展 22奥迪A6排放控制系统的结构控制原理与检修 23丰田凌志400发动机电控系统故障的诊断与检修 24奥迪A6B5电子燃油喷射系统的诊断与维修 25标致307电子燃油喷射系统的诊断与维修 27汽车转向盘摆振故障分析 28防抱死系统在常用轿车上的使用特点分析 29汽车底盘的故障诊断分析 30汽车的常用转向系统的性能分析 31汽车变速箱故障故障诊断 32安全气囊的发展与应用 33汽车制动系统故障诊断 34分析国产几种汽车行走系统特点 35分析国产几种汽车制动系统特点 36分析国产几种汽车转向系统特点 37机电液一体化技术在汽车中的应用 38丰田系列ABS故障诊断方法的探讨 39通用系列ABS故障诊断探讨 40奔驰560SEL车型ABS系统故障案例分析 41AL4自动变速器的结构控制原理与检修 42汽车四轮定位的探讨 434T65E自动变速器的结构控制原理与检修 44上海通用别克转向系统故障的诊断与检修 45上海通用别克制动系统故障的诊断与检修 46现代伊兰特转向系统故障的诊断与检修 47现代伊兰特制动系统故障的诊断与检修 48SONATA制动系统的结构控制原理与检修 49电控悬架系统的结构控制原理与检修 50上海帕萨特B5自动变速器的结构控制原理与检修 51丰田佳美制动系统的结构控制原理与检修 52丰田凌志400悬架系统的结构控制原理与检修 53标致307制动系统故障的诊断与检修 54标致307手动变速器的结构控制原理与检修 55上海通用别克悬架与车桥故障分析与检修 56电控液动式自动变速器的结构控制原理与维修 57分析轮胎性能对汽车行走行使的影响 58捷达轿车底盘常见故障分析与检修 59汽车转向系课件设计 60汽车ABS综述 61车用防抱死制动系统设计 62汽车蓄电池的维护与故障控制 63信息技术在汽车中的应用 64现代汽车渗漏故障与控制技术 65汽车点火系统故障诊断 66丰田凌志400空调控制系统分析 67桑塔纳故障诊断方法的研究 68汽车空调技术浅析 69蒙迪欧的空调系统分析 70氧传感器故障检测 71传统诊断在轿车维修中的应用 汽车科技论文范文 现代高科技汽车维修技术浅谈 摘 要：现代汽车行业在高科技的道路上蓬勃发展，其技术含量与日俱增，传统的修车模式已经不能满足现代汽车的维修。现代汽车越来越多的由计算机进行控制，各系统模块由程序完成执行操作，这样的发展导致现代汽车维修行业成为了一种新兴技术应用的行业，传统维修理念的改革势在必行，针对我国现代汽车的现状分析，进行策略改革。 关键词：现代汽车;维修;策略;发展趋势 中图分类号： 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 (2013) 24-0000-02 科学技术日新月异，带给汽车行业的也是新兴技术的革新，新技术、新材料、新工艺等高新技术产物，被广泛的集成于汽车制造行业，特别是电子技术、液压技术。新技术的应用使现代汽车俨然成为了先进技术的集成。随着现代汽车的不断翻新，其产生的故障也越来越复杂，对现代汽车的维修已经不能局限于传统观念，对于汽车故障的诊断不能只靠手摸眼看，汽车维修也不再是一门手艺，而是对与时俱进的科技的调试。所以，伴随汽车行业的成长，现代汽车的维修技术也要相应的做出改变，修车理念要不断更新、不断创新。 一、现代汽车维修特征 (一)故障诊断新技术 现代汽车的发展已经与科技的发展相契合，汽车不再是一个代步的机械产物，而是一个集无数高新技术于一身的高科技结晶体。电子技术、数字技术、电脑控制技术被广泛的应用到汽车的各个系统。现代汽车中一些系统的故障检测，已经不再是依靠人为触摸、观察可以感受到的，而是依靠电控元件的自我诊断。汽车中一些主要系统总成均由电控元件全面控制，这些系统有电子燃油喷射系统发电机、安全气囊系统、加速滑动调整器、电子悬挂系统、自动巡航系统、动力牵引系统、防抱死制动系统、电子控制自动变速箱系统、自动空调系统、动力转向系统、中控门锁及防盗系统、还有自我诊断系统。这些高度自动化的系统，如果出现故障，电控单元会自动进行诊断，将诊断的结果以程序代码的形式记录，存储到存储器中。然后工作人员再利用解码器解读故障中的诊断报告，得到故障码，从而对故障发生的地方进行定位，也可以通过在线帮助为顾客提供故障排除。 (二)高新技术维修工具 伴随着现代汽车技术的革新，故障诊断系统的升级，现代汽车检修、维修的设备也有了新的突破。汽车维修保养设备不再以机械工具为主，而是以同样是高科技集成产物的检测设备、仪器为主体。上世纪90年代，我国针对汽车行业引进了一大批先进技术以及仪器设备，其中包括一些检测仪器、维修设备等，如四轮定位仪、汽车专用示波器、解码器、汽车专用电表、发动机分析仪、电脑动平衡机、尾气测试仪等。对于那时的汽车维修行业，这些仪器只能起到精确故障范围、节省人力物力的微小作用，但是现在，这些仪器设备已成为现代汽车维修不可缺少的工具，以其自身精密、高新的技术原理，来应对现代汽车故障，大大增加了现代汽车维修的科技含量，使得汽车维修更加简洁、方便、准确、精密，减少了人工检测时，因经验不足而导致的失误。所以，现代汽车维修的前提，是要求维修人员了解电子技术、数字技术、电脑控制技术的相关知识，了解各种维修检修仪器设备的设计原理和使用方法。 (三)维修人才培训特征 现代汽车维修的理念与传统的维修理念大相径庭。传统汽车维修，大多以一种“江湖手艺”的形式出现，师傅传授徒弟，大多以实践为主，直接上手，在亲手操作中摸索方法、积累经验来实现维修技术的提高，这种模式直接导致汽车维修行业中维修工人文化水平不高、普遍理论基础相当薄弱、外语水平较低、接受新技术的能力较差。随着汽车技术的发展，现代汽车的维修理念需要改革，维修人员的培训模式做出革新。从事汽车维修的人员首先要进行技术理论培训，掌握现代汽车中应用到的科学技术、设计原理，还需进行各种修车必要的仪器设备的使用培训，了解其原理，掌握一门外语，能够看懂国外对汽车先进技术的介绍，同时还要求汽修人员能够熟练的使用电脑控制技术，进行分析和查询，能够通过互联网进行在线查询、维修、咨询、帮助。提升自身素质，才能够适应现代汽车发展的步伐。 二、制约现代汽车维修技术提高的因素 伴随世界汽车技术的蓬勃发展，我国现代汽车技术也在与时俱进，但是，对于现代汽车的维修技术，还有待提高，其中制约我国现代汽车维修技术发展的因素有以下几点： (一)从业人员水平偏低 从传统修车方式发展而来，导致现在的从业人员技术水平、文化水平、业务素质水平普遍偏低，大多从业人员对现代汽车的制造原理、内含的科学技术不是很了解，对于现代设备仪器的原理和使用方法不够明确，学习能力较低，不能够很快适应现代汽车技术的发展。从而，制约了我国现代汽车维修技术的发展。 (二)检测维修设备落后 伴随着现代汽车的迅猛发展，世界先进水平的现代汽车维修技术，已经达到高科技、自动化、数字化、智能化。但是，我国汽车修理行业一直处在闭关状态，依旧保持原有保守传统的修理模式，与外界的先进技术严重脱轨。现阶段，我国维修行业所应用的检测、维修方面的设备，相较世界先进水平，还很落后，与现代汽车的高新技术不同步，这也是我国现代汽车维修技术落后的主要因素之一。 (三)维修理念陈旧 传统维修理念，周期长，成本高，人力物力消耗过大，主要以对汽车进行大拆大卸的解体方式，和简单的手工工具进行故障检测，靠的是长期积累的经验和猜测。这样的检测不准确、不科学、不省时，更不能应对现代汽车高新技术方面出现的问题。陈旧的维修理念已经严重阻碍了我国现代汽车维修技术的发展了，所以，建立现代的维修理念迫在眉睫，必须要向机、电、液一体化的现代化理念转变，以检测、诊断技术为现代汽车维修技术的核心。 三、现代汽车维修策略 为适应现代汽车的发展步伐，我国现代汽车维修技术应该做出相应的改革，制定现代汽车维修策略，以提升现代汽车的维修技术，使其摆脱落后局面。 (一)掌握现代汽车新技术的发展方向 现代汽车的发展蓬勃迅猛，新技术如雨后春笋相继应用到汽车的各个系统，使现代汽车成为智能化、自动化的产物。所以，掌握现代汽车新技术的发展方向，提前进入对其的研究，对其可能出现的故障进行预测，模拟检修。例如，环保作为各行各业永恒的话题，现代汽车为了达到环保的要求，减少尾气排放对环境造成的污染，增加改进了很多装置，汽油机电控燃油喷射系统、高能电子点火系统、双燃料汽车的CPG系统等。还有，人们对现代汽车的要求已不只是代步工具，而更多地要求其舒适度、安全性，所以微电脑控制系统在汽车中逐步开始应用，安全气囊防碰撞系统、制动抱死系统、自动变速控制系统、空调自动控制系统、渐进式动力转向机构等。所以，如果维修人员能够掌握这些新技术的原理及应用，那么当汽车在这些方面出现故障的时候，就可以轻车熟路的解决问题，从容的面对汽车中新技术的改进。 (二)改变传统的维修理念 现代汽车的高科技进程，传统的维修理念已经不能够满足其需求。传统修理理念是凭借经验、手感、猜测进行故障检测，将汽车大拆大卸之后，逐一排除，周期长、成本高、耗资大，不科学、不经济。现阶段，对于科技含量高的现代汽车，这种传统的修理模式，只会使系统故障更加复杂，增加汽车故障检测、修理的难度。所以，要想提高我国现代汽车维修技术，必须要摒弃传统陈旧的维修理念，建立新兴的、高科技水平的维修理念。增加维修人员的理论基础，使他们了解汽车行业现应用的科学技术、应用原理，理论联系实践，将维修重点放在故障的检测及排查上面，善用高科技仪器设备，进行检测维修。建立现代的维修理念，才能适应现代汽车的发展，才不会在面临汽车故障时束手无策，在改进维修理念的同时，维修人员自身的知识储备、眼光见解、维修经验都会得到升级。 (三)提高维修技术水平 现代汽车维修技术越来越向智能化、自动化、现代化发展，在维修汽车时，经验不再是修车的主体，技术才是修理现代汽车不可缺少的。基于现在汽车行业的发展，不但现代汽车本身为高新技术的产物，而且维修汽车要用到的设备仪器也是高科技含量的，低水平的技术人员如果仅凭经验，是无法诊断故障所在，更不要说进行修理。所以，维修人员作为汽车修理的操作者，应该具备一定的专业素养，对汽车中各个系统的组成及原理较为了解，能够通过使用一些检测仪器对其进行诊断，提高诊断的准确率，减少不必要的人力物力的浪费，其中应掌握的知识应包括：现代汽车的原理结构、传感器技术的应用、液压控制技术、自动控制技术等。汽车维修企业的管理也直接关系到汽车维修人员的技术水平，企业应该积极引进新的技术，为维修人员的学习研究提供平台。维修人员的水平提高，定能够提高现代汽车维修技术的整体水平。 (四)诊断时注重数据的分析和应用 信息时代，通讯发达，使各个领域都是一派新气象。汽车行业也不例外，汽车不论从外观，还是结构原理都离不开数据、程序、资料等。对于汽车这样一个高科技产物，其中的数字化、自动化应用设备层出不穷，各种软件控制模拟控制，需要大量的数据、程序。仅靠经验积累已经不能主宰汽车维修这个行业，技术人员对数据、信息的采集，和通过对其分析处理来发现故障所在，针对诊断结果进行检修。所以，技术人员在进行诊断时，应该注重数据积累，提高数据信息的利用率，通过网络进行信息管理以及在线查询帮助等。现代汽车维修技术中，熟练查阅各种汽车数据、正确运用汽车数据是技术人员必须要掌握的技能。 (五)配备现代化的检测、诊断、维修设备 现代汽车技术中很多系统都是程序化、智能化，依靠数据、程序进行控制，基本已经实现机、电、液一体化，其中大部分故障是仅靠经验或手感无法检测出来的。应对高科技水平的现代汽车，我们的维修设备不能仅局限于手工工具，而是应该引进高科技含量的设备仪器，对其进行检测，对其内部代码、组成、结构进行自动诊断，发现其内部控制的故障。诊断时现代汽车维修的重中之重，正确的诊断出故障所在，不但能够减少人力物力的资源浪费，还能够将维修时的失误降到最低，这便需要高精度的仪器设备。对于内部故障，如程序代码、或控制系统出现异常，维修时也要依靠外加设备，进行漏洞修补和完善。针对现代汽车技术的维修，检测、诊断、维修设备已成为必不可少的工具，如四轮定位仪、汽车专用示波器、解码器、汽车专用电表、发动机分析仪、电脑动平衡机、尾气测试仪等。 (六)建立故障诊断专家系统 目前，我国车辆数目逐年快速增加，进口先进车型也越来越多，品种繁多，车型复杂，各种品牌的车的结构控制方式有所不同，汽车修理人员不可能熟悉所有车型的构造，应对一种车型的经验，也不足以支撑其它车型的修理调试，所以很多汽车维修企业因缺乏相关维修专家的技术指导而不能适应现代汽车维修市场的需求，所以需要建立一个故障诊断专家系统，利用计算机网络强大的信息处理功能，广泛采集各种品牌、车型的技术数据、故障表现、诊断程序、修理工艺以及各个系统的组成原理、可能出现的故障和处理预防办法。这样的网络，能够实现现代汽车维修技术的共享，使我国现代汽车维修技术的整体水平得到提升。 (七)建立网络平台提供在线咨询服务 现代汽车维修设备新、车型复杂、技术含量高，如果没有相应的结构介绍、诊断数据、电路图、相关程序等大量数据信息，技术人员无从下手。而汽车构造越复杂，可能出现的故障越细微，对其检测维修的难度越大，维修人员越是需要数据信息对其进行分析、排查，但是，对车型的不熟悉、控制的不同会导致维修进行的很艰难，所以建立网络平台提供在线咨询服务，能够减轻维修技术人员的压力，能够为技术人员收集数据提供一个平台，解决在维修中遇到的疑难杂症。 四、现代汽车的发展趋势 随着局域网控制、数据总线技术和嵌入式系统的成熟，汽车电子技术的集成化将成为现代汽车的发展方向，如发动机管理系统和自动变速器控制系统，集成为动力传动系统的综合控制等。智能控制方法将自适应控制、模糊控制、鲁棒控制、最优控制、神经网络控制等引入，推动了汽车智能化的发展，汽车的智能化也将成为汽车发展的一个方向。同时，现代汽车也会向网络化继续发展，车载网络系统也将成为大势所趋。 面对现代汽车行业的发展趋势，现代汽车维修也应做出姿态，适应汽车的发展，与其同步。总之，在现代汽车维修行业中，要不断更新技术，改进设备，进行品牌化经营，提高技术人员的综合素质和诊断分析能力，摒弃传统观念，建立现代观念，注重维护，注重效率，倡导汽车维修行业的服务优质化、品牌化、现代化势在必行。 参考文献： [1]张晶，王云龙.现代汽车维修中应用传统诊断技术浅析[J].中国科技财富，2011(14)：34-37. [2]潘彩凤.浅析传统故障诊断法在现代汽车维修中的应用[J].商品与质量・学术观察，2013(05)：13-16. [3]张国彬.现代汽车维修的特征与技术分析[J].中国科技投资，2013(16)：04-07. 看了“汽车科技论文题目”的人还看： 1. 关于汽车的科技论文3000字 2. 关于汽车的科技论文 3. 科技论文题目 4. 关于创新科技论文题目 5. 浅谈汽车技术管理论文

2006年第1期 (总第174期) 农业装备与车辆工程 AGRICULTURAL EQUIPMENT＆VEHICLE ENGINEERING No．1 2006 (Totally 174) 汽车线控转向系统综述 于蕾艳林逸李玉芳 (北京理工大学机械与车辆工程学院，北京100081) 摘要：线控转向(Steer—By—W ire)~．-种先进的转向技术。由于取消了方向盘和车轮的机械连接，可以任意设计传 动比，对转向轮进行主动控制，并对随车速变化的参数进行补偿，实现理想的转向特性，提高操纵稳定性。综述了国 内外线控转向的研究发展，介绍了线控转向的结构、关键技术、研究方法，并提出了线控转向的发展趋势。 关键词：线控转向；操纵稳定性 中圈分类号：U463．4 文献标识码：A 文章编号：1673—3142(2006)01—0032—06 Summarization of Automobile Steer——by．．W ire System Yu Leiyan Lin Yi Li Yufang (School of Mechanism and Vehicle Engineering，Beijing Institute of Technology，Beijing 100081，China) Abstract：Steer-By-Wire is an advanced steering technology．As the mechanical connections between steering wheel and turning wheels are eliminated，the drive ratio can be designed according to needs，the turning wheels can be controlled actively compensating the parameters with vehicle speed variation，thus ideal steering characteristics is realized and handling stability is improved．Research development of home and abroad of Steer-by-Wire technology is summarized，structure，key technologies and study methods of Steer-by-Wire is introduced and developing trend of Steer-by-Wire is presented． Key Words：Steer-by-Wire(sBw)system；handling stability 1 前言 汽车发展的趋势是安全、节能、环保。转向系统 是关系主动安全的重要系统，其操纵稳定性好坏对 汽车性能影响很大。操纵性是汽车准确跟踪驾驶员 意图行驶；稳定性是要求危险工况(高速行驶，侧向 加速度大，离心力大，超过轮胎侧偏力而发生大的侧 滑；小附着系数路面的侧滑；对开路面上轮胎左右侧 偏力不相等、侧向风引起的横摆)下汽车仍稳定行 驶。为提高操纵稳定性，出现了ESP(电子稳定程 序)、主动转向、4WS(4轮转向)等。ESP判断产生不 足转向或过度转向时相应在后轮、前轮产生制动力， 产生横摆力矩即纠偏力矩。四轮转向的后轮也参与 转向。低速时，后轮与前轮反向转向，减小转弯半径， 提高机动灵活性。高速时，后轮与前轮同向转向，提 高汽车的稳定性。其控制目标是质心侧偏角为零。 然而这些汽车转向系统却处于机械传动阶段，由于 其转向传动比固定，汽车的转向响应特性随车速而 收稿日期：2oo5—10—24 作者简介：于蕾艳(1980-)。女，北京理工大学车辆工程系博士，主要 从事汽车电子、线控转向方面的研究。 ·32· 变化。因此驾驶员就必须提前针对汽车转向特性的 幅值和相位变化进行一定的操作补偿，从而控制汽 车按其意愿行驶。 如果能够将驾驶员的转向操作与转向车轮之间 通过信号及控制器连接起来，驾驶员的转向操作仅 仅是向车辆输入自己的驾驶指令，由控制器根据驾 驶员指令、当前车辆状态和路面状况确定合理的前 轮转角，从而实现转向系统的智能控制，必将对车辆 操纵稳定性带来很大的提高，降低驾驶员的操纵负 担，改善人一车闭环系统性能。因而线控转向系统 (Steering-By-Wire System，简称SBW)应运而生。 SBW 是X-By-Wire的一种。X—By—W 的全称是 “没有机械和液力后备系统的安全相关的容错系 统”。“x”表示任何与安全相关的操作，包括转向、制 动等等。“By—Wire”表示X—By—wire是一个电子系 统。在X—By—Wire系统中，所有元件的控制和通讯 都通过电子来实现。x—By—Wire系统是没有机械和 液力后备系统的，传统的机械和液力系统由于结构 的原因(间隙、运动惯量等)，从控制指令发出到指令 执行会有一定的延迟，这在极限情况下是不能允许 维普资讯 2006年1月于蕾艳等： 汽车线控转向系统综述 的。X—By—Wire系统用电来控制会大大地减小延迟， 为危险情况下的紧急处理赢得了宝贵的时间。 2 线控转向系统的发展概况 2O世纪5O年代，TRW 等转向系统开发商就做 了大胆的假设，将方向盘与转向车轮之间用控制信 号代替原有的机械连接。在2001年的第71届日内 瓦国际汽车展览会上，意大利的Bertone汽车设计 及开发公司展示了新型概念车“FILO”。“FILO”采用 了“drive—by—wire”系统，所有的驾驶动作都通过信 号传递的。它使用操纵杆进行转向操作，并采用了 最新的42V供电系统。 美国的德尔福公司继成功推出了EPS系统后， 又开发出了自己的前轮和四轮线控转向系统，并应 用于加州的自动高速公路系统(automated highway system，AHS)中。1997年德尔福公司与意大利菲亚 特公司签订了应用于小型车的线控转向系统研制 合同。到2000年上半年德尔福公司已经与欧美等 地的汽车生产厂家签订了关于开发线控转向系统 的合同。 在欧洲，以Daimler—Chrysler、Fiat、Ford Europe 和Volvo等汽车公司、Bosch等电子公司和 Chalmers、Vienna等大学联合发起了“Brite—EuRam ‘X_by—wire’计划”进行线控转向系统的实现以及安 全性和可靠性方面的研究。Daimler—Chrysler已经开 发出电子驱动概念车“R 129”。它取消了方向盘、加 速踏板和制动踏板，完全采用操纵杆控制，实现了 Drive—by—wire技术。此项技术被列为2000年汽车 十大新技术之一。 第59届法兰克福汽车展的雪铁龙越野概念车 “C—CROSSER”，也采用了线控转向系统。 目前由于蓄电池电压和功率等因素的影响，线 控转向系统只能使用24V或36V电源，难以提供较 大的转向功率，现阶段线控转向系统的研究以及近 期的应用对象主要是针对轿车。要在重型卡车上应 用，还必须采用液压执行机构。随着蓄电池技术发 展和42V电子设备在汽车上的应用，全线控转向系 统将应用到中型和重型汽车上。目前42V电源已经 在一些概念车上得到应用，其中通用的“自主魔力” 概念车和Bertone公司的“FILO”概念车就采用了 42V电源。 预估在两三年之后，传统的如煞车、操控等机械 系统将会由线缆与电子信号取代，其中有部分车厂 投下巨资与电子业共同合作，研发一套名为 FlexRay的新一代应用于汽车上的网络通讯系统。 FlexRay网络通讯系统是用以整合包括Brake—by— Wire(电子制动)、Steer—by—Wire(电子转向)等“线传 控制”系统(目前最快数据传送速度为10Mbit／s)，让 汽车发展成百分之百的由单一电子系统控制车辆， 完全不需要机械系统的支持。 3 线控转向系统的结构及性能特点 3．1 线控转向系统的结构 线控转向系统由方向盘总成、转向执行总成和 主控制器(ECU)-个主要部分以及自动防故障系统、 电源等辅助系统组成，如图1。 图1 线控转向系统结构示意图 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。 · 33· 维普资讯 农业装备与车辆工程2006年第1期 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。 电源系统承担着控制器、两个执行马达以及其 它车用电器的供电任务，其中仅前轮转角执行马达 的最大功率就有500—8ooW，加上汽车上的其它电 子设备，电源的负担已经相当沉重。所以要保证电 网在大负荷下稳定工作，电源的性能就显得十分重 要。在42V供电系统中这个问题将得到圆满的解 决。 3．2 线控转向系统的性能特点 1)取消了方向盘和转向车轮之间的机械连接， 通过软件协调它们之间的运动关系，因而取消了它 们之间的机械约束和干涉，使之可以相对独立运动， 因而可以实现传动比的任意设置，可以根据车速和 驾驶员喜好由程序根据汽车的行驶工况实时设置传 动比。同时还可以从信号中提出最能够反映汽车行 驶状态的信息，作为方向盘回正力矩的控制变量，使 方向盘仅仅提供驾驶员有用信息，以减轻驾驶员的 体力脑力负荷，提高“人一车闭环系统”对道路的跟 踪特性。同时由于减少了机构部件数量，而减少了 从执行机构到转向车轮之间的传递过程，使系统惯 性、系统摩擦和传动部件之间的总间隙都得以降低， 从而使系统的响应速度和响应的准确性得以提高。 2)线控转向系统采用了软件控制，因而可以把 转向系统与其它主动安全设备如ABS、汽车动力学 控制、防碰撞、轨道跟踪、自动导航以及自动驾驶等 功能相结合，实现对汽车的整体控制，提高汽车整体 稳定性，且实现了ITS中的汽车辅助转向功能。 3)线控转向系统在实现上述操作性能上的突破 的同时也带来了可观的经济性和环境效益。 4)线控转向系统是通过一个通用的执行器来调 整转向的。要对汽车转向的动力性进行调整，必须 使用一个转角传感器，这并不影响方向盘对车轮的 快速调整。另一方面，一个力矩传感器也是必须的， - 34- 它将对汽车转向的调整和自动驾驶起重要作用。因 此，驾驶员通过提供到方向盘的力矩知道正确的方 向，并通过进一步的引导控制系统来进行评估。 5)与“电子驾驶”和“电子停车”一起，它提供了 把它们实际化的条件，并且把动力性和汽车控制统 一到一个系统中。 6)对汽车生产商的好处。传统转向系中转向柱 安装要求提供足够的空间(左手或右手驾驶)，而线 控转向严格地控制了转向柱在发动机间隔内的自由 度，表明了机械式的转向柱没有很好地利用发动机 的空间。 7)对将来的好处 · 提供转向的舒适性，路况作为评估系统，只有 有用的信息才提供给驾驶员。 - 方向盘的回馈力矩和转向传动比能通过软件 不断地调整，因此，可以使转向系统对任何目标和环 境进行调整，而不需要对系统进行重新设计。 · 没有转向柱减少了驾驶员在事故中受伤的危 险。 · 转向行为(减速、加速、自动转向)都被软件记 录，为再以后的继续完善提供了第一手的资料。 4 线控转向系统的关键技术 虚拟现实技术、人工神经网络、模糊控制等新思 想、新技术的提出，为研究者站在一个新的高度研究 汽车操纵稳定性提供了可能，汽车操纵稳定性的研 究从单一的汽车本身的特性研究到汽车一驾驶员一 环境闭环系统的研究，人工神经网络、模糊控制理论 和模糊神经等新思想、新理论也应用到汽车操纵稳 定性的研究中，在研究方法上采用虚拟试验技术。线 控转向可以利用这些成果研究。 2自由度的整车动力学模型称为经典模型。这2 个自由度为质心侧偏角和横摆角速度。其中质心侧 偏角表示汽车方向特性。横摆角速度与侧向加速度 在描述侧向动力学特性有同等作用，可选其一作系 统变量。加入线控转向系统的仿真模型见图2。也可 借助advisor、vedyna的整车模型进行仿真研究。 4．1前轮转角算法 前轮转向执行电机根据传感器测得的车轮行驶 状态与驾驶员意图，实时修正前轮转角，使得汽车的 转向特性如横摆角速度增益不随车速变化，减轻驾 驶员负担。 方案1：在驾车过程中，不论车速怎么变化，驾 驶员的预瞄时间基本不变(或变化很小)。如果能够 维普资讯 2006年1月于蕾艳等：汽车线控转向系统综述 图2 线控转向系统的仿真模型 合理设计车辆的转向特性，使在一定预瞄时间下，车 辆达到前方某侧向位置的方向盘转角不随车速变 化，将在很大程度上减少驾驶员对车辆特性变化的 补偿，减轻驾驶员的负担，见图3。 目标点 ，Y ) I x {I 11． ， 。，Y。) 图3 理想传动比示意图 方案2：转向系传动比随方向盘转角变化：低速 小方向盘转角时传动比小，驾驶员可以少打方向盘 就实现大的转向任务；高速大方向盘转角时，传动比 大，减少汽车对转向盘输入的敏感程度。图4中，Is 一4o0 —2o0 O 2o0 400 方向盘转角(。) 图4 随方向盘转角变化的传动比方案 2比较理想。 4．2方向盘回正力矩模拟 由于方向盘和转向车轮间没有机械连接，路面 的不平冲击不会传到方向盘，但同时驾驶员缺少对 车辆行驶状态和路况的把握，所以模拟恰当的方向 盘回正力矩很重要。可以通过以下公式模拟： T~=-[Fo( ，8~)sign(Sh)+ (V， )+ ) + ( ，q)】 (1) ( ， )是系统的干摩擦， ( ， )体现了转向 系刚度，其设置要保证当方向盘偏离中间位置时，方 向盘回正力矩能够在一定程度上迅速增大，也就是 在方向盘中间位置应该有足够的或合理的力矩梯 度，让驾驶员感知方向盘偏离了中间位置。随着方向 盘转角增大，力矩梯度应该减小到一个合理值，保证 方向盘回正力矩不会超过合理范围。)体现了转 向系统的阻尼，车辆高速行驶时，方向盘回正力矩主 要受函数( ， )的影响严重。 4．3 汽车稳定性控制算法 由于车辆系统本身存在滞后和非线性，同时车 辆的行驶环境十分复杂，在驾驶员的合理操作范围 内我们希望车辆能够准确执行驾驶员指令。一旦车 辆处于危险状态，我们则希望车辆能够自动恢复到 正常状态。 4．3．1 横摆角速度反馈控制 如图5的横摆角速度反馈控制在一定程度上改 善了车辆的动态特性，这种作用在高速时尤为明显。 当车速较高时，横摆角速度反馈不但使横摆角速度 响应的带宽增大，而且同时使横摆角速度阻尼增大。 使车辆重心侧偏角的超调量较无横摆角速度反馈控 制的车辆有所减小，且车辆重心侧偏角响应的过渡 时间减小，可以使其更快速地到达稳态值。横摆角速 度反馈控制还可以减小车辆重心侧偏角的稳态增 ·35· ／ 一 ／ ～ ，／ 一 ．／ ／ 一 ／ p - ， ／ ／ 一 ／ ／ 一 维普资讯 农业装备与车辆工程2006年第l期 图5 横摆角速度反馈框图 ^ I 壬：自自l～ l I Lr l， ] --，、l r ]l 『：：= l 上J 一-1转I司盘一．1～L ’。I- 一一兰车辆 ， ) + 一 ◆ 一。D yV ． 回正力矩电机l· 6T． K }．．— ) 一口 图6 横摆角速度、侧向加速度综合控制 益，使车辆具有良好的方向特性。这种形式的横摆角 速度反馈控制，使得侧向加速度超调量减小，转向运 动更加平稳。但同时这种反馈控制也使得侧向加速 度增益减小，这意味着有横摆角速度反馈控制的车 辆驾驶员要多打方向盘，这在低速和中等车速工况 下加重了驾驶员的负担。 4．3．2 横摆角速度、侧向加速度综合控制 按D = ． + Vy (2) 进行横摆角速度、侧向加速度综合控制，如图6。 4．4 安全与可靠性设计 线控转向系统若真正走向消费市场，首先要解 决其安全可靠性问题， 因而必须采用容错控制技 术。容错控制设计方法有硬件冗余和解析冗余。硬 件冗余对重要部件及易发生故障部件提供备份；解 析冗余是通过设计控制器的软件提高整个系统的 冗余度。SBW 中，相对于CU，传感器和执行机构更 容易发生故障，一些传感器和执行机构存在冗余。 现阶段采用机械、液压的备份转向系统，一旦线控 转向出现故障，备份转向仍然可以工作，完成基本 转向任务。 ·36- 5 线控转向系统的前景展望 未来汽车的主体是低排放汽车(LEV)、混合动力 汽车(HEV)、燃料电池汽车(FCEV)、电动汽车(EV)四 大EV汽车，这给线控转向系统带来了更加广阔的 应用前景。除了安全性和可靠性外，还有模拟路感的 电机振动、电源、传感器的精度和成本问题等。模拟 路感的电机振动控制在EPS的研发过程中，已经有 成熟的技术和经验可以借鉴。车用42V电源预计在 未来的几年内将会快速发展并普及，届时汽车电子 附件的供电问题将会得到圆满解决。车用各种传感 器如非接触扭矩、转角传感器、横摆角速度传感器等 的精度在不断提高，成本下降，在未来的几年内将会 在精度和价格方面满足各种电控系统的要求。预计， 到2010年40％的欧洲生产的汽牟将全部采用X— By—Wire技术。随着X—By—Wire的发展，Brake—By— W ire，Thrust—By—Wire，Steer—By—Wire，Shift-By— Wire等By-Wire系统将成为x—By—Wire系统的各 个子系统，它们之问会有一些数据要共享，将有一个 更大的通讯系统来实现它们之间的通讯，从而使整 个汽车成为一个完全的x—By—Wire系统。