汽车底盘故障综合检修的项目17 汽车线控转向技术简介.ppt

出版社 理工分社 汽车底盘故障综合检修 * 项目17 汽车线控转向技术简介 17.1 概述 1. 汽车线控技术的概念 线控技术（X-by-Wire）源于飞机控制系统，飞机的新型飞行控制系统是一种线控系统（Fly-by-Wire），它将飞机驾驶员的操纵命令转换成电信号，利用计算机控制飞机飞行。 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攻率放大再推动执行机构。其实质就是在需要有机构动作的地方不是应用液压系统来传递操纵动作，而是利用弱电信号再控制强电执行机构来完成。线控（电控）系统中弱电信号早期用模拟信号较多，目前多用数字信号。 图17-1 线控系统的组成框图 2. 线控技术的优点 （1）采用线控技术，可以降低部件的复杂性，减少液压与机械控制装置，可以减少杠杆、轴承等金属连接件，减轻质量，降低油耗和制造成本，相应也提高了可靠性和安全性。 （2）由于电线走向布置的灵活性，因此汽车操纵部件的布置也具有灵活性，扩大了汽车设计的自由空间 * 3. 汽车线控技术的发展历程 （1）目前所有大型汽车制造商都在开发线控系统雏形及其产品。 （2）美国TRW公司开发的线控驾驶系统使得燃油经济性上升5％；DELPHI汽车在电子转向系统中也作了类似改进；BOSCH、VALEO公司和其他一些设备制造商已开发或正在开发线控技术和产品； （3）HONDA在新一代雅阁V6轿车上采用线控油门技术。 （4）德国大众也有线控的概念车。 （5）美国通用公司在2003年研制的HY-WIRE概念车和2005年研制的Sequel概念车上都采用了线控转向和线控制动技术。 图17-2为线控转向系统的概念图。 图17-2 线控转向系统概念图 * 4. 线控技术应用的技术背景 （1）微电子器件的成本降低、可靠性提高，如单片机，DSP等； （2）电力电子装置的功能增强、成本降低，可靠性提高，如执行步进电机，伺服电机，传感器等等。 （3）随着汽车电子化的不断深入，线控技术将在汽车上得到普遍应用，笨重、精确度低的机械系统将被精确、敏感的电子传感器和执行元件所代替，汽车传统的操纵机构、操纵方式、执行机构也将会发生根本性的变革。 * 17.2 线控转向系统的结构和工作原理 1. 线控转向系统的结构 线控转向系统取消了传统的机械式转向装置，转向器与转向柱间无机械连接。整个系统主要由转向盘位置传感器、力反馈电动机、转向执行机构、转向ECU、轮胎角度传感器、环境传感器组成，结构如图17-3所示。 图17-3 线控转向系统结构示意图 * 如图17-3所示，ECU控制转向电机驱动转向轮，跟踪目标前轮转角，实现主动转向；齿条位移传感器测量前轮的运动状态，以进行前轮转角的反馈控制，并为路感反馈提供参考信号，将车辆运动状况反馈给驾驶员。车况传感器包括车速传感器，另外根据不同路感控制策略和主动转向控制策略的需要，还可以安装横摆角速度传感器、侧向加速度传感器等。 17.3 线控转向系统的技术应用 1. 线控转向系统的总线技术 线控技术要求网络的实时性好、可靠性较高,而且一些线控部分要求功能实现冗余,以保证在出现一定的故障时系统仍可实现这个装置的基本功能。这就要求用于线控的网络数据传输速度高,时间特性好和可靠性高等 在汽车向智能化、高速化发展的今天，线控转向系统作为一种提高汽车性能的重要手段，结合具有高速性、高容错安全性及高实时性等特点的 FlexRay 总线技术 2. 线控转向系统理想传动比的确定 为了使汽车的转向特性在各种行驶工况下保持一致，从而能使驾驶员轻松地驾驶汽车沿期望的轨迹行驶，由这一思想引出了转向系统理想传动比的概念，可以针对传统转向系统的不足并根据驾驶员的实际期望进行方向盘转角与车辆路径行驶角之间的合理设计。现有传动比设计方案中大致集中在随车速变化、随方向盘转角变化以及随车速和方向盘转角同时变化这3种方案。 * 3. 线控转向系统的容错技术 线控转向系统除了能向车辆使用者提供良好的性能之外，还必须证明它的安全可靠性。线控转向系统中方向盘与转向轮之间的机械连接不再存在，完全依靠电子和电气元件工作，需要采用容错措施。容错技术的实现主要依靠冗余，即所设计的系统在功能上或者数量上有一定的冗余，当某个零部件出现故障时，其冗余部分就承担起相应的功能。 目前使用的主要容错措施除了系统的故障分析、故障等级划分，以及针对不同等级的故障处理等微观方面之外，关于线控转向系统的容错设计硬件上主要有如下3种形式： （1）采用液压转向系统作为应急转向系统； （2）采用双套