汽車線控技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展趨勢分析研究

方向盤模塊包括方向盤、方向盤轉(zhuǎn)角、力矩傳感器、方向盤回正力矩電機(jī)。方向盤模塊的主要功能是將駕駛員的轉(zhuǎn)向意圖（通過測量方向盤轉(zhuǎn)角）轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號并傳遞給主控制器;同時接受ECU送來的力矩信號，產(chǎn)生方向盤回正力矩以提供給駕駛員相應(yīng)的路感信號。轉(zhuǎn)向執(zhí)行模塊包括前 輪轉(zhuǎn)角傳感器、轉(zhuǎn)向執(zhí)行電機(jī)、轉(zhuǎn)向電機(jī)控制器和前輪轉(zhuǎn)向組件等。轉(zhuǎn)向執(zhí)行模塊的功能是接受ECU的命令，控制轉(zhuǎn)向電機(jī)實(shí)現(xiàn)要求的前輪轉(zhuǎn)角，完成駕駛員的轉(zhuǎn)向意圖。ECU對采集的信號進(jìn)行分析處理，判別汽車的運(yùn)動狀態(tài)，向方向盤回正力電機(jī)和轉(zhuǎn)向電機(jī)發(fā)送命令，控制兩個電機(jī)的工作。自動防故障系統(tǒng)是線控轉(zhuǎn)向系的重要模塊，它包括一系列監(jiān)控和實(shí)施算法，針對不同的故障形式和等級作出相應(yīng)處理，以求最大限度地保持汽車的正常行駛。汽車的安全性是必須首先考慮的因素，是一切研究的基礎(chǔ)，因而故障的自動檢測和自動處理是線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)最重要的組成系統(tǒng)之一。

　　SBW的工作原理是當(dāng)轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動時，轉(zhuǎn)向傳感器和轉(zhuǎn)向角傳感器將測量到的駕駛員轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)變成電信號輸入到ECU，ECU依據(jù)車速傳感器和安裝在轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)上的位移傳感器的信號來控制轉(zhuǎn)矩反饋電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向，并根據(jù)轉(zhuǎn)向力模擬，生成反饋轉(zhuǎn)矩，控制轉(zhuǎn)向電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向、轉(zhuǎn)矩大小和旋轉(zhuǎn)角度，通過機(jī)械轉(zhuǎn)向裝置控制轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)向位置，使汽車沿著駕駛員期望的軌跡行駛。

　　3 線控系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

　　由于線控系統(tǒng)取消了傳統(tǒng)的氣動、液壓及機(jī)械連接，取而代之的是傳感器、ECU、電磁的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，因而傳感器的精度，ECU硬件的可靠性、抗干擾性，控制算法的可靠性、容錯性，執(zhí)行機(jī)構(gòu)的快速性、可靠性及不同系統(tǒng)ECU之間通信的實(shí)時性，總線的容錯性和仲裁能力及動力電源等都制約著線控技術(shù)的廣泛應(yīng)用。制約線控技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)包括以下幾方面。

　?。?）傳感器技術(shù)。傳感器是組成線控系統(tǒng)的基本且重要單元，無論是EHB、EMB，還是SBW等都是由許多傳感器構(gòu)成，例如SBW系統(tǒng)由角位移傳感器、轉(zhuǎn)矩傳感器、車速傳感器、側(cè)向加速度傳感器、橫擺角速度傳感器等組成，它們構(gòu)成了SBW的主要部分。而汽車電子控制系統(tǒng)的控制效果卻緊緊依賴于傳感器的信息采集和反饋精度，因而傳感器的科技含量直接影響整個汽車電子控制系統(tǒng)的性能。如何制造出體積小、成本底、可靠性高而且測量精度高的傳感器就成為線控系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。

　　（2）總線技術(shù)。汽車各電子系統(tǒng)的ECU如何進(jìn)行信息通訊及各系統(tǒng)如何進(jìn)行集成，在很大程度上依賴于總線技術(shù)。目前存在著多種汽車總線標(biāo)準(zhǔn)，未來會使用具有高速實(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)主要有時間觸發(fā)協(xié)議（TTP）、Byteflight和FlexRay。TTP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)恢復(fù)和再整合功能;BMW公司的Byteflight可用于汽車線控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信，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)，需要中斷處理的要求;FlexRay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。