陳建華

摘要：動態(tài)全輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的新結(jié)構(gòu)。該系統(tǒng)根據(jù)實驗獲得的不同運轉(zhuǎn)條件下的控制方法，并從傳感器輸入信號判定車輛的行駛狀況，計算出執(zhí)行電機所需要的工作電流，利用改變電動機電流的方向和幅值，向功率控制器發(fā)出驅(qū)動信號。該系統(tǒng)減少了許多繁雜的機械傳動機構(gòu)，從而降低了成本和重量。它可以協(xié)助駕駛員行車，并減輕身體和心理負(fù)擔(dān)。具有轉(zhuǎn)向能力強、轉(zhuǎn)向響應(yīng)速度、彎道行駛穩(wěn)定等優(yōu)點。本文介紹了動態(tài)全輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基本組成和工作原理，闡述了電子控制動態(tài)全輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)對汽車操縱穩(wěn)定性的影響。

Abstract： Dynamic all-wheel steering system is a new structure of automobile steering system. According to the control methods under different operating conditions obtained from the experiment， the system determines the running condition of the vehicle from the input signal of the sensor， calculates the working current required for the execution of the motor， and sends the driving signal to the power controller by changing the direction and amplitude of the motor current. The system reduces many complicated mechanical transmission mechanisms， thus reducing cost and weight. It can help the driver to drive， and reduce the physical and psychological burden. It has the advantages of strong steering ability， steering response speed， stable driving on corners， etc. This paper introduces the basic composition and working principle of dynamic all-wheel steering system， and expounds the influence of electronic control dynamic all-wheel steering system on vehicle handling stability.

關(guān)鍵詞：動態(tài)全輪轉(zhuǎn)向;后輪轉(zhuǎn)向;可變轉(zhuǎn)向;結(jié)構(gòu)原理

Key words： dynamic all-wheel steering;rear wheel steering;variable steering;structure principle

中圖分類號：U472? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2020）24-0045-02

0? 引言

對于現(xiàn)代的車輛來說一般采用前輪轉(zhuǎn)向就能夠滿足汽車行駛的要求。但是隨著道路交通系統(tǒng)的不斷改善以及先進汽車技術(shù)的層出不窮地發(fā)展，汽車的動態(tài)全輪轉(zhuǎn)向技術(shù)得到了更多的應(yīng)用，這種技術(shù)不僅可以改善汽車的轉(zhuǎn)向機動性、操縱穩(wěn)定性和行駛安全性，也滿足了駕駛者對汽車操縱能力更靈敏更精確的要求，更重要的是能提升汽車在各種行駛工況下以及各種駕駛狀態(tài)下的轉(zhuǎn)向性能。

1? 奧迪動態(tài)全輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)概述

動態(tài)全輪轉(zhuǎn)向是一個新系統(tǒng)，是選裝系統(tǒng)。該系統(tǒng)是在首次應(yīng)用與Audi Q7上的全輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)基礎(chǔ)上進一步開發(fā)而來的。其新穎之處是把前輪電動機械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)EPS、后輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)與動態(tài)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)合在一起了，前輪和后輪所需要的轉(zhuǎn)向角都由底盤控制單元來進行中央控制。把規(guī)定轉(zhuǎn)向角轉(zhuǎn)換成前輪和后輪執(zhí)行裝置所要求的電流值，這個工作是由轉(zhuǎn)向助力控制單元、后輪轉(zhuǎn)向控制單元以及動態(tài)轉(zhuǎn)向（主動轉(zhuǎn)向）控制單元分別完成的。這樣的話，司機可獨立將后輪和前輪轉(zhuǎn)一定的角度。這就大大改善了車輛主觀和客觀方面的行駛動力學(xué)性能。具有以下幾個優(yōu)點：①轉(zhuǎn)彎半徑縮小，提高了車輛的靈活性。配置有動態(tài)全輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的車輛在低速行駛時，前后輪在轉(zhuǎn)向過程中的轉(zhuǎn)動方向是相反的，這可以大大地減小車輛的轉(zhuǎn)彎半徑。在狹窄的道路上掉頭或是車輛停放的過程中，便可讓車輛轉(zhuǎn)向操縱更加便捷。②轉(zhuǎn)向更省力。前橋電動機械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)EPS該助力裝置的電機和循環(huán)球式輔助轉(zhuǎn)向器裝在齒條上，使轉(zhuǎn)向助力比進一步加大。因此轉(zhuǎn)向更加輕便。③在高速工況下，動態(tài)全輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可以改善行駛穩(wěn)定性，特別是提高了車輛的直線行駛的穩(wěn)定性。當(dāng)行駛過程中如果遇到路面不平、側(cè)風(fēng)等情況時，能有效地減小對車輛行駛穩(wěn)定性的不利影響。當(dāng)車輛高速行駛的過程中，為了躲避前方的障礙物需要快速更換車道時，此時駕駛員便大幅度打方向盤，前輪和后輪能夠往相同方向轉(zhuǎn)動來提高車輛的穩(wěn)定性，避免出現(xiàn)由于轉(zhuǎn)向過度而產(chǎn)生車輛甩尾的現(xiàn)象，大大提高汽車的安全性、穩(wěn)定性和操控性。④改善了響應(yīng)特性，車輛反應(yīng)時間降低了。

2? 奧迪動態(tài)全輪轉(zhuǎn)向的工作原理

動態(tài)全輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，就是在基本轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（電動機械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)EPS）中增加了動態(tài)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和后輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。前輪和后輪所需要的轉(zhuǎn)向角都由底盤控制單元來進行中央控制?？刂茊卧獣ㄟ^傳感器的數(shù)據(jù)計算出轉(zhuǎn)向角，并且告知執(zhí)行元件應(yīng)該增大還是應(yīng)該減小轉(zhuǎn)向的角度。以便實現(xiàn)可變轉(zhuǎn)向傳動比。

底盤控制單元，如圖1所示，通過分析下面這些重要參數(shù)來獲知車輛行駛狀況：

2.1 車速

底盤控制單元根據(jù)車輪轉(zhuǎn)速來計算出當(dāng)前車速。

2.2 方向盤轉(zhuǎn)角

通過分析轉(zhuǎn)向角傳感器的測量數(shù)據(jù)或者通過電動機械式轉(zhuǎn)向機構(gòu)的計算而得出的。

2.3 橫向加速度和橫擺率

由安全氣囊控制單元內(nèi)的傳感器測得并經(jīng)車載網(wǎng)絡(luò)總線傳給底盤控制單元。

2.4 發(fā)動機扭矩

內(nèi)燃機實時扭矩由發(fā)動機控制單元通過車載網(wǎng)絡(luò)總線來傳送底盤控制單元。

2.5 垂直方向動力學(xué)狀況

通過分析車輛水平傳感器的測量值來確定。

底盤控制單元主要接收方向盤轉(zhuǎn)角、車輪轉(zhuǎn)速、Drive Select的設(shè)置、橫向加速度/橫擺率、掛車狀態(tài)、駕駛員輔助系統(tǒng)狀態(tài)、發(fā)動機實際扭矩和油門踏板位置等數(shù)據(jù)信號，還有接收轉(zhuǎn)向助力控制單元、動態(tài)轉(zhuǎn)向控制單元和后輪轉(zhuǎn)向控制單元的工作狀態(tài)。在車輛行駛過程中，計算后輪轉(zhuǎn)角以及設(shè)置前輪轉(zhuǎn)向傳動比還要考慮到車速。具體計算由底盤控制單元基于一個復(fù)雜的計算模型來完成。最終計算出來的要求的轉(zhuǎn)向角指令傳給轉(zhuǎn)向助力控制單元、動態(tài)轉(zhuǎn)向控制單元和后輪轉(zhuǎn)向控制單元。如圖2所示。

動態(tài)轉(zhuǎn)向控制單元給指令讓動態(tài)轉(zhuǎn)向的執(zhí)行裝置工作，后輪轉(zhuǎn)向控制單元給指令讓后橋轉(zhuǎn)向單元工作，前輪和后輪完美的配合，大大改善了車輛主觀和客觀方面的行駛動力學(xué)性能，實現(xiàn)轉(zhuǎn)彎半徑更小、轉(zhuǎn)向更省力、明顯改善了靈活性、改善了行駛穩(wěn)定性和改善了響應(yīng)特性，車輛反應(yīng)時間降低了。

3? 奧迪動態(tài)全輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)功能

①駕駛員轉(zhuǎn)向建議（DSR， driver steering recommendation）功能。當(dāng)左、右側(cè)車輪與路面之間由于地面情況從而產(chǎn)生不同的摩擦系數(shù)時，施加在兩個車輪上的制動力也是不同的，從而導(dǎo)致車輛偏離所希望的行駛方向，此時控制單元將“轉(zhuǎn)向請求”發(fā)送給轉(zhuǎn)向控制單元，并且將轉(zhuǎn)向電機激活，轉(zhuǎn)向電機驅(qū)動齒條在相應(yīng)方向?qū)Ψ较虮P施加一個最大為2-3Nm的力。這個轉(zhuǎn)向角動量向司機提高了轉(zhuǎn)向建議，表明了現(xiàn)在應(yīng)該向哪個方向轉(zhuǎn)動方向盤。

②提供最合適的轉(zhuǎn)向傳動比功能。動態(tài)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)一般可以實現(xiàn)舒適型的和運動型兩種不同的駕駛體驗，這是由相應(yīng)的兩條可變的特性曲線來提高的參考。根據(jù)車速和方向盤的轉(zhuǎn)角就可實現(xiàn)最佳轉(zhuǎn)向傳動比，并通過不同特性的曲線是根據(jù)車速和轉(zhuǎn)向角來改變轉(zhuǎn)向車輪的實際轉(zhuǎn)動大小，從而解決了恒定轉(zhuǎn)向傳動比的折衷問題。

車輛在不同摩擦系數(shù)路面上的制動時，動態(tài)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)能通過自動調(diào)整車輪轉(zhuǎn)角來補償車輛所產(chǎn)生的側(cè)滑，可以比司機更快而準(zhǔn)確地調(diào)節(jié)所需要的轉(zhuǎn)角，動態(tài)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)這種新型智能轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，在明顯提高主動的行車安全性的前提下，還能增加行駛和轉(zhuǎn)向舒適性。

③全輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)根據(jù)車輪速度、方向盤轉(zhuǎn)向角、基準(zhǔn)信號和轉(zhuǎn)子位置信息來判定車輛的行駛狀況，并通過主動式后輪轉(zhuǎn)向調(diào)節(jié)元件調(diào)節(jié)后輪前束，從而改進車輛行駛運動性和舒適性。低速時反向轉(zhuǎn)動后橋車輪（前后輪反向）可縮小轉(zhuǎn)彎半徑，高速時同向轉(zhuǎn)動后橋車輪（前后輪同向）可保持車輛穩(wěn)定性。如圖3所示。

4? 結(jié)論

動態(tài)全輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展以及新材料的發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用已經(jīng)有了長足的改變，在今后的發(fā)展過程中也將會有更為廣泛的應(yīng)用。動態(tài)全輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)提供了更安全更全面的汽車駕駛體驗，在逐漸淘汰落后的陳舊技術(shù)的同時也將成為轉(zhuǎn)向系統(tǒng)發(fā)展過程中的主流。拓展出更充分的應(yīng)用，在操縱性、穩(wěn)定性、安全性、舒適性等領(lǐng)域開發(fā)出用戶感知明顯的系統(tǒng)功能。

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