汽车线控转向技术的原理介绍及发展应用

2 汽车线控转向系统的主要技术发展

汽车线控转向系统的实现有如下的关键技术需要解决。

2．1 线控转向系统的稳定可靠及安全性问题

目前阻挠线控转向系统普及的一个重要因素是其可靠性问题，现在还无法在可靠性与成本之间取得一个很好的平衡。世界各大研究机构正在就这一问题进行联合攻关，相信这一问题能够得到合理的解决。装载机线控转向系统的实现，必须解决如下问题：

(1)目前，电子部件还没有达到机械部件那样可靠的程度，如何保证在电子部件出现故障后，系统仍能实现其最基本的转向功能，即如何保证电子转向系统的稳定可靠、安全工作是十分重要的，这也是电子转向系统目前最为突出的问题；

(2)由于方向盘与转向轮之间没有直接的机械连接，因此如何提供给驾驶员合适的路感，以使驾驶员能够感受到道路的状况以及转向轮所处的位置，从而据此调节转向力矩是其中的关键技术之一；

(3)为了保证车辆的行驶安全性，即车辆只要是在运行中，都应该保证转向系统能够起作用；

( 4)如何通过软件来实现方向盘转向圈数、转向敏感度和路感强弱可调节。

线控转向系统的稳定可靠及安全性问题对于传统的机械系统，可以通过精巧设计来实现系统的安全性和可靠性，但线控转向系统由于转向盘和转向车轮之间无机械连接，完全依靠电子和电器元件来工作。目前，电子部件还没有达到机械部件那样可靠的程度，如何保证在电子部件出现故障后，系统仍能实现其最基本的转向功能，即如何保证线控转向系统的稳定可靠、安全工作是十分重要的。这也是线控转向系统最需要解决的关键技术。为解决这个问题，国外一些汽车公司采用了系统冗余和容错技术。

2．2 线控转向系统中模拟“路感”的问题

如何生成让驾驶员能够感知汽车实际行驶状态和路面状况的路感，是实现线控转向系统必须解决的问题之一。这就涉及到模拟路感的电机震动控制技术。

汽车转向系一直存在着轻与灵的矛盾。为此，人们常将转向器设计成变传动比，在转向盘小转角时以灵为主，在转向盘大转角时以轻为主。但是，灵的范围只在转向盘中间位置附近，仅对高速行驶有意义，并且传动比不能随车速变化，所以这种方法不能从根本上解决这一矛盾。另外，转向力与路感也是相互制约的，转向力小意味着转向轻便，能减小驾驶员的体力消耗；但转向力过小，就缺乏路感。传统液压动力转向由于不能对助力进行实时调节与控制，所以协调转向力与路感的关系困难，特别是汽车高速行驶时，仍然会提供较大助力，使驾驶员缺乏路感，甚至感觉汽车发飘，从而影响操纵稳定性。由于线控转向系统由电机提供动力源，由于电动机具有弹簧阻尼的效果，能减少不平路面对转向盘的冲击力和车轮不平衡引起的震动，这样同时就减少了驾驶员的“路感”。采用模拟路感的电机震动控制技术可以有效地解决这一问题。

2．3 线控转向系统的动力电源问题

线控转向系统在传统的ECU供电系统条件下无法实施。未来车辆将采用电源技术，到时汽车电子附件的供电问题将会得到圆满解决。

2．4 传感器的精度和成本问题

传感器是线控转向系统中最重要的器件之一。在线控转向系统中需要多个转向传感器参与工作。这些传感器的作用是：实时检测转向盘与转向电动机的转矩或转角的大小和方向，并将此信息转换为电信号传送到电子控制器。电子控制器根据转向传感器的信号及车辆导向单元的信号按照控制模型进行分析运算与判断，然后将该信息送至转向盘电动机与两个转向电动机。

传感器的精度问题决定了整个线控转向系统的性能可靠性。加速开发研究既可靠又低廉的传感器十分重要，价格昂贵也是线控转向系统难于推广的一个原因。

3 应用前景

从我国装载机行业的整体技术发展的水平来看，装载机线控转向技术的大量应用尚有一段距离，但该项技术的采用，必定会带来我国装载机行业技术水平的质的飞跃。

辅助驾驶系统和无人驾驶是现在新兴的热门研究领域，实现车辆智能转向的最佳方案就是采用线控转向系统，因而线控转向系统的研制开发也为自动驾驶车辆的开发提供了良好的科研平台，其自身也具有良好的应用前景。线控转向系统由汽车产业向工程车辆转移，是工程车辆发展的必然趋势，虽然国内外生产厂商刚开始注意这个问题，但我们相信线控转向系统以其特有的优势，必然会在工程车辆中得到广泛的应用。

4 结束语

综上所述，汽车线控转向技术以求获得最佳的汽车转向性能，提高汽车的操纵性、稳定性和安全性，使汽车具有一定的智能化。汽车线控转向技术的发展代表未来汽车转向技术的发展方向，并将在汽车转向领域中占据主导地位。我国的线控转向技术研究还是空白，无法与国外相比。从我国现有条件出发，对该系统进行深入、细致的研究，对于拓展电气传动技术的应用、加快国产汽车的电子化发展以及提供未来智能汽车驾驶技术的支持，都将有深远的意义。