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        談汽車轉(zhuǎn)向電子控制系統(tǒng)的動力學原理

        2012-12-31 00:00:00王宗勇
        科技創(chuàng)新導報 2012年25期

        摘 要:汽車的電子控制系統(tǒng)的廣泛應用極大地改善了汽車的主動安全性。本文對汽車轉(zhuǎn)向的電子控制系統(tǒng)的有關(guān)動力學原理進行了分析,為底盤控制提供了必要的依據(jù)。常見的底盤控制系統(tǒng)可分為主動前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)AFS,四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)4WS,電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)EPS;同時對汽車主動懸架系統(tǒng)AS,輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)TPMS以及線控技術(shù)進行了闡述。

        關(guān)鍵詞:電子控制系統(tǒng) AFS 4WS EPS AS TPMS 線控技術(shù)

        中圖分類號:TP2 文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2012)09(a)-0092-01

        1 汽車轉(zhuǎn)向的電子控制系統(tǒng)

        1.1 主動前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)AFS(Active Front Steering)

        主動前輪動力轉(zhuǎn)向是德爾福一體化底盤控制系統(tǒng)中的一項新技術(shù),也稱為UCC。它通過集成化控制技術(shù)來改善車輛的操控性和行駛平順性,從而提高了車輛的安全性能。主動前輪動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)能在車輛的轉(zhuǎn)向、制動和懸掛系統(tǒng)之間實現(xiàn)無縫連接,而且能在不增加液壓系統(tǒng)或部件尺寸的前提下在車輛上加以應用??刂圃砣鐖D1。

        1.2 四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)4WS(4 wheels system)

        這種系統(tǒng)主要有四個部件—— 前輪定位傳感器、可轉(zhuǎn)向的整體準雙曲面后軸、電動機驅(qū)動的執(zhí)行器以及一個控制單元。前輪定位傳感器和速度傳感器連續(xù)不斷地向控制單元報告數(shù)據(jù),控制單元根據(jù)報告的數(shù)據(jù)確定后輪合適的角度。通過計算,系統(tǒng)決定正確的操作方式。該系統(tǒng)有三種主要運行方式:負相、中相、正相。低速行駛時.后輪轉(zhuǎn)彎方向與前輪相反,這就是負相。中速行駛時,后輪筆直而保持中相。高速行駛時,后輪處于正相,和前輪轉(zhuǎn)彎方向相同。中速行駛時,后輪筆直而保持中相。高速行駛時,后輪處于正相,和前輪轉(zhuǎn)彎方向相同。在低速行駛時,負相拖曳操縱,尾部跟隨車輛的真實軌跡,比兩輪轉(zhuǎn)向更緊密。這使得在城市交通中的駕駛更容易。低速操縱時,比如倒車上船板或野外帶拖車停車時,該系統(tǒng)將使操縱更容易。倒拖車時。負相極大地改進拖車對轉(zhuǎn)向動作的反應,更容易使車輛就位。系統(tǒng)提高了車輛的高速行駛平穩(wěn)性。高速行駛時后輪和前輪的轉(zhuǎn)向相同,有助于減少車輛側(cè)滑或扭擺,對平衡車輛在超車、變道、或躲避不平路面時的反應均有幫助。(如圖2)

        1.3 電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)EPS(Electric Power Steering)

        電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)EPS是一種直接依靠電機提供輔助扭矩的動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng),與傳統(tǒng)的液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)HPS(Hydraulic Power Steering)相比,EPS系統(tǒng)具有很多優(yōu)點。尤其是在使駕駛員操縱輕便方面,電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可根據(jù)汽車的行駛速度,靈活地調(diào)節(jié)助力大小。EPS主要由扭矩傳感器、車速傳感器、電動機、減速機構(gòu)和電子控制單元(ECU)等組成。相比傳統(tǒng)液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng),電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)具有以下優(yōu)點:

        (1)只在轉(zhuǎn)向時電機才提供助力,可以顯著降低燃油消耗。

        (2)轉(zhuǎn)向助力大小通過調(diào)整能夠兼顧低速時的轉(zhuǎn)向輕便性和高速時的操縱穩(wěn)定性,回正性能好。

        (3)結(jié)構(gòu)緊湊,質(zhì)量輕,生產(chǎn)線裝配好,易于維護保養(yǎng)。

        (4)通過程序的設置,電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)容易與不同車型匹配,可以縮短生產(chǎn)和開發(fā)的周期。

        2 結(jié)語

        近幾年來,制動防抱死系統(tǒng)(ABS),驅(qū)動防滑系統(tǒng)(TCS),主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(4WS/AFS),電子穩(wěn)定系統(tǒng)(ESP),主動懸架系統(tǒng)(AS)等底盤電子控制系統(tǒng)的出現(xiàn),大大提高了現(xiàn)代汽車的操縱穩(wěn)定性。隨著傳感器技術(shù)的進一步發(fā)展和完善,這些新的信息同汽車底盤電子控制系統(tǒng)結(jié)合,將會出現(xiàn)更多的新功能和新系統(tǒng),比如自適應車速巡航控ACC(Adaptive Cruise Control);碰撞警告和自動制動系統(tǒng)CWAB(Collision Warning with Brake Assist);前向車輛碰撞警告系統(tǒng)FVCWS(Forward Vehicle Collision Warning Systems);車道偏離警告系統(tǒng)LDWS(Line Departure Warning Systems)等。

        參考文獻

        [1] Thomas D.Gillespie車輛動力學基礎[M].趙六奇,金達鋒,譯.北京:清華大學出版社,2006.

        [2] Robert Bosch GmbH.Sicherheits-und Komfortsysteme[M].Vieveg Verlag, 2004.

        [3] 中國汽車工程學會.世界汽車技術(shù)發(fā)展跟蹤研究[M].北京:北京理工大學出版社,2006.

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