汽車線控技術的應用及發展趨勢分析研究

方向盤模塊包括方向盤、方向盤轉角、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向意圖（通過測量方向盤轉角）轉換成數字信號并傳遞給主控制器;同時接受ECU送來的力矩信號，產生方向盤回正力矩以提供給駕駛員相應的路感信號。轉向執行模塊包括前 輪轉角傳感器、轉向執行電機、轉向電機控制器和前輪轉向組件等。轉向執行模塊的功能是接受ECU的命令，控制轉向電機實現要求的前輪轉角，完成駕駛員的轉向意圖。ECU對采集的信號進行分析處理，判別汽車的運動狀態，向方向盤回正力電機和轉向電機發送命令，控制兩個電機的工作。自動防故障系統是線控轉向系的重要模塊，它包括一系列監控和實施算法，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向系統最重要的組成系統之一。

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

　　3 線控系統的關鍵技術

　　由于線控系統取消了傳統的氣動、液壓及機械連接，取而代之的是傳感器、ECU、電磁的執行機構，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，執行機構的快速性、可靠性及不同系統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。

　　（1）傳感器技術。傳感器是組成線控系統的基本且重要單元，無論是EHB、EMB，還是SBW等都是由許多傳感器構成，例如SBW系統由角位移傳感器、轉矩傳感器、車速傳感器、側向加速度傳感器、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的關鍵技術之一。

　?。?）總線技術。汽車各電子系統的ECU如何進行信息通訊及各系統如何進行集成，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議。這一類總線標準主要有時間觸發協議（TTP）、Byteflight和FlexRay。TTP是一個應用于分布式實時控制系統的完整的通信協議，能夠支持多種容錯策略，具有節點恢復和再整合功能;BMW公司的Byteflight可用于汽車線控系統的網絡通信，其特點是既能滿足某些高優先級消息需要時間觸發，以保證確定延遲的要求，又能滿足某些消息需要事件觸發，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絡通信系統，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的高速率通信要求。