汽车转向系统毕业论文解读

方向盘-连杆-万向节-助力泵-横拉杆-球头-仰角-前桥-前轮 是转向系统的几大部件。其中方向盘--的故障是明显破裂或断裂。维修办法是换掉。拉杆--和万向节--是连接在一起的，常见故障是发向间隙过大，转向时明显松动。办法是换掉，保养是常打黄油。方向机助力泵--故障 ，转向不助力，无法搬动方向，漏油，方向突然暴死，助力泵红烧等保养办法是随时检查机油，定期做保养。除一般管道漏油可自行跟换油管和抱搰外其他的最好去专业维修点修。严重的还要跟换助力泵，而且还很贵。横拉杆--，基本上不会出现什么问题，但也要随时检查它的连接螺栓。因为很拉杆脱落而导致无方向造成的严重事故很多。球头--球头是转向连接的一个受力要点，因此磨损也最严重。一般故障是发向明显抖动。修理方法是换掉。保养是定期打黄油。仰角连接前桥和前轮的东西。不用说也很明显它很关键了。故障是方向很不好控制，方向晃动相当明显，且脚踢前轮时，前轮还会动。如果用千斤将前轮打起来时，前轮晃动更明显。一般情况是跟换。保养是打黄油和检查立柱销。前桥--不用说了一般不会坏的，除了车祸。前轮在这也不多说了，前轮还包括前刹车·····

楼上已经很详细了

转向沉重的判断与排除；低速摆头的判断与排除；高速摆头的判断与排除；行驶跑偏的判断与排除；单边转向不足的判断与排除；动力转向系统转向沉重的判断与排除；动力转向系统有噪音的判断与排除一、转向沉重的判断与排除故障现象：（1）汽车转弯行驶时，转动转向盘很吃力（2）汽车转向时，转向盘不能自动回位1、检查汽车是否超载或前部装载过多，前轮胎气压是否过低，若轮胎气压偏低，应充气使之达到规定值。2、支起前桥，用手转动转向盘试验。①若感到转向盘轻便，说明前轴或车架变形，前轮定位失准等，应检查校准；②若转向仍感沉重，说明故障在转向器或转向传动机械，与前桥和车桥无关。3、拆下转向摇臂，转动转向盘试验。①若感觉转向轻便，说明故障在转向传动机构；用手左右扳动前轮试验，检查转向节主销与衬套的配合情况，若扳动车轮比较费力，说明转向节主销润滑不良或配合间隙过小，应加注润滑脂或调整配合间隙；②检查转向节止推轴承，若轴承缺油或损坏，应更换；③检查转向拉杆各球头的润滑和松紧度情况，若拉杆球头过紧，应加注润滑脂或调整拉杆球头的松紧度，若转向仍然沉重，说明故障在转向器；应检查转向器内润滑油量和质量若润滑油液面过低，说明转向器内缺少润滑油，应添加至规定位置若润滑油变质，应更换润滑油；检查转向器自由行程，若自由行程过小，说明转向器啮合转动副啮合间隙过小，应调整；转动转向盘，查听转向轴与套管有夫碰擦声，若有碰擦声，说明转向轴或套管变形，应校直；④检查转向传动轴万向节，若万向节缸油，应加注润滑脂，若万向节十字轴轴承损坏，应更换；⑤检查转向器蜗杆上下轴承的预紧度，若预紧度过大，应调整；⑥经上述检查均正常，应拆检转向器，检查转向器内部的轴承、衬套、啮合副齿有损坏或严重磨损等，根据检视情况，更换相应零部件。二、低速摆头的判断与排除故障现象：汽车在低速行驶时，感到方向不稳，产生前轮摆振1、外观检查检查车辆是否装载货物超长，而引起前轮承载过小，检查后轮胎气压是否过低，应充气使之达到规定值，检查前悬架弹簧是否错位、拆断或固定不良，若错位，应拆卸修复；若折断，应更换，若固定不良，应按规定力矩拧紧。2、检查转向盘自由行程由一人握紧转向摇臂，另一个转动转向盘试验，若自由行程过大，说明转向器啮合传动副间隙过大，应调整。放开转向摇臂，仍由一人转动转向盘，另一人在车下观察转向拉杆球头销，若有松旷现象，说明球头销或球碗磨损过甚，弹簧折断或调整过松，应先更换损坏的零件，再进行调整。3、调查以上检查均正常，可支起前桥，并用手沿转向节轴轴向推拉前轮，凭感觉判断是否松旷，若有松旷感觉，可由另一人观察前轴与转向节连接部位，若此处松旷，说明转向节主销与衬套的配合间隙过大或前轴主销孔与主销配合间隙过大，应理换主销及衬套。若此处不松旷，说明前轮毂轴承松旷，应重新调整轴承的预紧度。4、若非上述原因所致，应对前轴进行检查，检查前轮定位是否正确，若不正确，应调整，检查前轴是否变形，若有变形应进行校正。三、高速摆头的判断与排除故障现象：汽车在高速或某一个较高车速行驶时，出理转向盘发抖，行驶不稳定。1、外观检查检查后轮胎气压是否过低，若气压过低，应充气使之达到规定值。检查前桥、转向器及转向传动机构是否松动，若松动，应紧固。检查前减振器是否漏油，若漏油或失效，应更换。检查左右悬架弹簧是不时折断或弹力减弱，若有折断或弹力减弱，应更换。检查悬挂弹簧是否固定可靠，若松动，应紧固。2、支起起动桥，用三角架塞住非驱动轮，起动发动机并逐步使汽车换入高速档，使驱动轮达到车身摆振的车速，若此时车身和转向盘出现抖动，说明传动轴严重弯曲或松旷，驱动桥齿轮啮合间隙过大，应更换或调整，若此时车身和转向盘不抖动，说明故障在前桥。3、检查前轮是不时偏摆支起前桥，在前轮轮辋过上放一划针，慢慢地转动车轮，查看轮辋是否偏摆过大，若轮辋偏摆过大，应更换。拆下前轮，在车轮动平衡仪上检查，前轮的动平衡情况，若不平衡量不大，应加装平衡块予以平衡。4、经上述检查均正常，应检查车架和前轮是否正常，用前轮定位仪检查前轮是否正确，若不正确，应调整，检查车架有无变形，若有变形，应校正。四、行驶跑偏的判断与排除故障现象：汽车直线行驶时，必须紧握转向盘。若稍松转向盘，便会自动跑向一边。1、外观检查检查左、右两前轮轮胎气压是否一致，若不一致，应按规定充气，使两前轮轮胎气压保一致，检查左、右两前轮轮胎的磨损程度，若磨损不一致，应更换磨损严重的轮胎。检查左、右两前轮轮胎的花纹是否一致，如花纹不一致，应更换轮胎，使花纹一致。将汽车停放在平坦地面上，查看汽车前部高度是否一致，若高度不一致，车辆左右倾斜，说明悬架弹簧折断或弹力减弱，应更换。2、用手触摸跑偏一方的车轮制动毂和轮毂轴承部位，感觉温度情况，若感觉车轮制动毂特别热，说明轮制动器间隙过小或回位不彻底，应检查调整。若感觉轮毂特别热，说明该轮轴承过紧，应重亲调整轴承预紧度。3、测量前后桥左右两端中心的距离是否相等，若不相等，说明轴距短的一边钢板弹簧错位，车轴或半轴套管转曲等，应检查维修。用前轮定位仪检查前轮定位是否正确，若不正确，应调整。五、单边转向不足的判断与排除故障现象：汽车左右转向时，出现某一边转向角过小1、外观检查检查转向拉杆有无变形，若有变形，应校直。检查悬架弹簧有无变形，钢板弹簧中心螺栓有无折断，若有变形或折断，应更换。检查前轴有无变形，若有变形，应校直。2、若汽车在维修后出现单边转向不足将汽车停放在平坦的地面上，支起前桥，将转向盘一边转到底，再回转另一边到底，记住转向盘转动的总圈数，将转向盘由一边转过总圈数的一半，检查前轮是否处于直线行驶位置，若前轮不处于直线行驶位置，说明转向摇臂安装位置不对，应拆下重新安装，若转向盘转不到总圈数的一半，转向角限位螺钉就顶住转向节，说明转向角限位螺钉调整不当，应重新调整。2、经上述检查均正常，应拆检转向器，检查转向器内是否有异物卡住，转向器啮合传动副磨损过甚或变形等，检查检视情况，更换相应零部件。六、动力转向系统转向沉重的判断与排除故障现象：汽车转弯行驶时，感到转向沉重，液压助力作用有短暂的丧失1、检查转向油泵驱动部分的情况，用手压下转向油泵的驱动皮带，若压下量过大，说明驱劝皮带过紧，需调整。起动发动机，使发动机处于怠速运转，突然提高发动机的转速，检查转向油泵驱动皮带有无打滑现象，如有打滑现象，说明驱动皮带过松或磨损过甚，应调整或更换。2、检查转向油液在储液罐中的液面高度，若转向油液液面处于下线或“MIN”线以下，说明转向油液不足，应添加至规定位置。3、检查转向油液储液罐内的滤清器，取下滤清器，观察滤网的状况，若发现滤网过脏，说明滤清堵塞，应清洗。若发现滤网破裂，应更换。4、检查系统中是否会有空气，起动发动机，并使其处于怠速运转，然后来回转动几次转向盘，观察转向油液的状况，若发现转向油液中有泡沫或油液混浊，说明转向系统中有空气混入，应排除。检查转向油泵的进油管是否破裂，若有破裂，应更换。检查各管路接头是否松动，若松动，应紧固。检查转向油泵轴上的密封环是否损坏，若漏油应更换。5、检查转向系统的油压，用压力表连接在转向油泵和转向助力器之间，使发动机处于怠速运转，关闭压力表阀门，若10S内压力达不到固定值，说明转向油泵压力不足，应拆检维修。将转向盘转到左或右极限位置，打开压力表阀门，若压力达不到规定值，说明转向助力器有故障或阀调整不当，应折检调整。6、检查发动机怠速时的转速，起动发动机，并使其处于怠速运转，观察此时发动机转速表的指示值，若指示值偏低，或转速不稳，说明发动机怠速过低，应调整。七、动力转向系统有噪音的判断与排除故障现象：汽车转向时，转向油泵处产生响声1、检查储油罐内转向油液面高度，若液面低于下线或“MIN”线以下，说明转向油液液面过低，应添加至规定位置。若转向油液消耗过快，说明有严重漏油处，应检查排除。2、检查转向油泵驱动部分的情况，用手下压转向油泵的驱动皮带，若压下量过大，说明驱动皮带过松，应调整。3、检查转向油压中是否有空气，打开储油罐盖，启动发动机并使其处于怠速运转，来回转动几次转向盘，观察转向油液中是否有气泡，若有气泡，说明转向油液中混入空气，应排除。4、检查储油罐滤网是否堵塞，油管路布置是否正确，取下储油管滤网，如发现过脏，说明油液循环不畅，应清洗，若油管路弯折、凹瘪，应更换。5、经上述检查均正确，应拆检转向油泵，检查叶片是否有划痕，检查泵体是否有划痕，根据拆检情况，更换相应的零件。

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。