线控底盘系统中线控转向长什么样？又将走向何种未来

cengjili

作为线控底盘系统中五大主要技术之一的线控转向系统，是什么样子的来历，又将走向何方？

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线控转向系统的结构  


线控转向系统是我硕士期间的研究方向，对这个部分感觉还是比较亲切，我们知道我们家里早些年买的车其转向系统都是纯机械式的，其主题机械部分式转向器，只是其系统上会带有一些助力装置帮助我们转动方向盘，或液压助力或电机助力等。

像是在机械液压助力转向系统中，机械转向器和油缸体形成了左、右两个工作腔，他们都是铜鼓油管和转向控制阀相连接的，驾驶员则就是通过转动这个转向盘的方向，而转向控制阀使转向油泵推动活塞向左和向右运动，从而使得左前轮、右前轮向左或向右偏转，从而实现汽车的转向行驶。而后面在此基础上发展出来了电子液压助力转向系统，其依旧还是利用液压力来帮助驾驶员转向，但其液压泵是由电动机来驱动的。   

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在电动助力转向系统中，这是一种依靠电动机提供辅助助力转矩的动力转向系统，控制器可以根据不同的工况来对驾驶员的工作提供助力，他会随着工况的变化而变化，使得转向更为轻便。同时其结构也更为简单、可以实现转向系统得主动回正，正因为其综合性能优质的特点，这种电动助力转向系统正逐渐取代液压助力转向系统。   

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在线控转向系统中，其中间得机械传动部分被线束等器件所取代，由此产生得最为重要的一个能力便是能够通过对方向盘转角与前轮转角的比值（即角传动比）实现控制，使得汽车得转向更为适应车速得变化和适应特定得驾驶者得驾驶习惯。

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线控转向系统的关键技术  

故障诊断与容错冗余技术  


车辆因为线控转向技术的应用，被赋予了更为灵活的布置能耐，同时因为可以根据需求自行设定角传动比从而给驾驶者带来良好的操纵性能；但另外一方面这种属性也给车辆的安全可靠性带来了挑战，正因为机械传动部分由电子和线束来取代，则必须要采用容错冗余技术。要不就是在功能上实现冗余，即开发软件层面的容错算法；要不就是在数量上是心啊冗余，即在硬件层面上建设备份。使得在某一些元器件出现问题的时候又能够实现对这个问题的容错处理，使得其不至于产生问题，而这一点主要就是依靠冗余技术（功能上或数量上，硬件层面的备份与软件层面的容错算法技术）。这是冗余功能实现角度上的开发，在冗余功能启动之前需要对整个系统进行故障诊断，通过对系统的实时监测了解系统概况；另外对电机、传感器和通信总线故障的检测与诊断则是其中的重点所在。

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路感反馈技术  


路感是指在车辆运行过程中，地面的一些凹凸不平的特质通过车轮传到到方向盘然后使得人感知到触感，这种路感即包括了车辆的运行状态和路面状态信息。而在线控转向系统的应用之下中间传动部分被取代，此前传统汽车中的路感传递路径则没有存在，轮胎上的路感则没有路径传递到驾驶员手上，此时则需要在转向柱上安装一个路感电机用以模拟路感，此时便又可以实现在不同的车型、不同的行驶环境和不同的驾驶风格中应用不同的路感。

路感反馈力矩主要就是针对的两个量：回正力矩和摩擦力矩。目前常用的获取路感反馈力矩的方法是基于动力学模型的方法。

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角传动比设计与主动转向控制策略  


       在汽车的线控转向系统当中，由于取消了方向盘到转向器之间的机械连接，转而使用线束来代替，从而使得车辆拥有了通过控制器自行设定角传动比（方向盘转角与前轮转角比值）的能力。在传统应用了机械式转向系统的车辆中，在驾驶时能够感知到在低速情况下通常驾驶起来比较笨重而在高速情况下驾驶起来又感觉过于灵敏的问题。通常这种现象是由于角传动比固定的设定所引起的，那么在线控转向系统可以设定角传动比现状之下，便可以根据具体的工况和个人的驾驶系统建立特定的“角传动比曲线图”。   

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       因为最终要控制的对象是前轮转角，具体实际的前轮转角会不会在上述角传动比作用下转动相对应的前轮转角是由控制器来控制的，且需要有一个反馈信号来形成闭环控制，而在这个领域之中的“主动转向控制策略”便是将实际前轮转角和理论前轮转角不断缩小的一个工具。   

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线控转向系统的未来  


   线控转向系统的未来终究是朝着“人车合一”以及全自动驾驶的方向发展的，一方面是随着控制技术以及自动驾驶的不断普及，转向会成为自动控制系统中的重要组成部分，愈发解放驾驶人员的双手和精力；另外一方面是随着控制技术的发展，车辆可以依据具体的人的不同以及工况的不同而设定出不同的角传动比趋势，使得车辆在转向过程中更加顺利和舒适。        

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