汽車線控技術的應用及發(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。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、轉(zhuǎn)向電機控制器和前輪轉(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)向電機實現(xiàn)要求的前輪轉(zhuǎn)角，完成駕駛員的轉(zhuǎn)向意圖。ECU對采集的信號進行分析處理，判別汽車的運動狀態(tài)，向方向盤回正力電機和轉(zhuǎn)向電機發(fā)送命令，控制兩個電機的工作。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)控和實施算法，針對不同的故障形式和等級作出相應處理，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，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)向傳動機構上的位移傳感器的信號來控制轉(zhuǎn)矩反饋電動機的旋轉(zhuǎn)方向，并根據(jù)轉(zhuǎn)向力模擬，生成反饋轉(zhuǎn)矩，控制轉(zhuǎn)向電動機的旋轉(zhuǎn)方向、轉(zhuǎn)矩大小和旋轉(zhuǎn)角度，通過機械轉(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)的關鍵技術

　　由于線控系統(tǒng)取消了傳統(tǒng)的氣動、液壓及機械連接，取而代之的是傳感器、ECU、電磁的執(zhí)行機構，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)行機構的快速性、可靠性及不同系統(tǒng)ECU之間通信的實時性，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的廣泛應用。制約線控技術的關鍵技術包括以下幾方面。

　?。?）傳感器技術。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)的關鍵技術之一。

　　（2）總線技術。汽車各電子系統(tǒng)的ECU如何進行信息通訊及各系統(tǒng)如何進行集成，在很大程度上依賴于總線技術。目前存在著多種汽車總線標準，未來會使用具有高速實時傳輸特性的一些總線標準和協(xié)議。這一類總線標準主要有時間觸發(fā)協(xié)議（TTP）、Byteflight和FlexRay。TTP是一個應用于分布式實時控制系統(tǒng)的完整的通信協(xié)議，能夠支持多種容錯策略，具有節(jié)點恢復和再整合功能;BMW公司的Byteflight可用于汽車線控系統(tǒng)的網(wǎng)絡通信，其特點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用的網(wǎng)絡通信系統(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。