田振芳

（山西工程科技職業(yè)大學(xué)，山西 晉中 030619）

1 動態(tài)全輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)作用

通常，駕駛員在操縱方向盤時，駕駛員施加在轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的操縱力和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的傳動比，會直接反饋給駕駛員一個直接的“轉(zhuǎn)向操縱感”，使得駕駛員可以清楚感知到改變了行駛方向的轉(zhuǎn)向運動，車輛也呈現(xiàn)出轉(zhuǎn)向的良好運動性和靈活性。當(dāng)車輛轉(zhuǎn)向時，無動態(tài)全輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的車輛反應(yīng)非常直接，在某些行駛情況下轉(zhuǎn)向非常靈敏。比如：在車輛高速直行時，方向盤上很小的轉(zhuǎn)動，就可能引起車輛明顯失穩(wěn)。而軸距對行駛穩(wěn)定性的影響非常大，軸距較大的車輛，行駛穩(wěn)定性更好；軸距較小的車輛，則反應(yīng)靈敏乃至不穩(wěn)定[1]。

動態(tài)全輪轉(zhuǎn)向是在Audi Q7（車型 4M）上的全輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)基礎(chǔ)上開發(fā)而來。在這種裝備上，傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)向橫拉桿被一個執(zhí)行單元所取代，其特點就是把后輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)與動態(tài)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)合在一起了，這樣，駕駛員可獨立將后輪和前輪轉(zhuǎn)一定的角度，把后輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)與動態(tài)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)合在一起了，如此一來，前后軸可以實現(xiàn)不依賴于駕駛員的精準(zhǔn)的轉(zhuǎn)向角度[2]。

該系統(tǒng)應(yīng)用的好處主要體現(xiàn)在以下幾方面：轉(zhuǎn)彎時轉(zhuǎn)彎半徑更小；操縱轉(zhuǎn)向更省力；改善了轉(zhuǎn)向時的靈活性，特別是在低車速和中等車速時明顯；改善了車輛行駛的穩(wěn)定性尤其是車輛變換車道和規(guī)避時；同時也改善了車輛的響應(yīng)特性，車輛反應(yīng)時間降低。

2 動態(tài)全輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的組成與工作過程

動態(tài)全輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的組成以Audi Q7為例，是在傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)橫拉桿的位置處裝備有動態(tài)轉(zhuǎn)向的執(zhí)行裝置（圖1），在后橋上裝備有后橋轉(zhuǎn)向單元（圖2）。

圖1 動態(tài)轉(zhuǎn)向的執(zhí)行裝置圖

圖2 后橋轉(zhuǎn)向單元

在裝備有普通轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的車上，需要協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)向傳動比與行駛穩(wěn)定性關(guān)系。而轉(zhuǎn)向直接傳動比和軸距是轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計中要考慮的兩個重要參數(shù)。如果把直接轉(zhuǎn)向傳動比與短軸距結(jié)合在一起的話，那么車輛將會非常靈敏甚至不穩(wěn)定。當(dāng)車輛從停車位上開進或開出時，以及在多彎道路段行駛時，車輛靈活是優(yōu)點，當(dāng)車輛在高速行駛時，在駛?cè)牒婉偝鐾＼囄粫r以及以低速行駛在多彎道的路段時，車輛靈活是優(yōu)點，但在車輛高速行駛時，車的穩(wěn)定就會變差，此時司機就會難控制或根本無法控制車輛。

動態(tài)全輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)就是在基本轉(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)。主動轉(zhuǎn)向控制單元、后輪轉(zhuǎn)向控制單元全部通過FlexRay總線的通道A來傳遞數(shù)據(jù)，動態(tài)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和后輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)不是單獨提供的，只能作為動態(tài)全輪轉(zhuǎn)向的一部分來提供。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，在需要時就通過動態(tài)全輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)來平衡直接轉(zhuǎn)向傳動比與行駛穩(wěn)定性之間的關(guān)系。

黑色的車輪輪廓是傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向過程的，通過動態(tài)轉(zhuǎn)向在前輪上實現(xiàn)了一個更大的轉(zhuǎn)向角，此時，后輪也朝同一方向轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)彎半徑保持不變，就是說車輛的直接轉(zhuǎn)向傳動比保持不變，通過虛擬增大軸距，明顯提高了行駛穩(wěn)定性。

3 動態(tài)全輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的軟件調(diào)節(jié)

底盤控制單元內(nèi)包含有各系統(tǒng)的調(diào)節(jié)軟件，根據(jù)車輛的行駛狀態(tài)（車輛動力學(xué)狀況）、駕駛員的操作以及Audi Drive Select中所選的駕駛程序，來規(guī)定轉(zhuǎn)向角值的確定，同時還會考慮到相應(yīng)的駕駛員輔助系統(tǒng)是否正在工作中。

動態(tài)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)底盤控制單元根據(jù)車輪轉(zhuǎn)速來計算出當(dāng)前車速信號，通過轉(zhuǎn)向角傳感器的測量數(shù)據(jù)或者通過機械轉(zhuǎn)向機構(gòu)的計算而得出方向盤的轉(zhuǎn)角信號，由安全氣囊控制單元內(nèi)的傳感器測得橫向加速度和橫擺率信號經(jīng)過FlexRay總線傳給底盤控制單元，由發(fā)動機控制單元通過FlexRay總線傳送來的發(fā)動機扭矩信息，由車輛水平傳感器確定的垂直方向動力學(xué)狀況以及駕駛員所施加的轉(zhuǎn)向運動和駕駛員對油門踏板的操縱等重要參數(shù)來分析出了車輛動力學(xué)情況，并通過選擇行駛程序（舒適、均衡、運動）來改變動態(tài)全輪轉(zhuǎn)向的調(diào)節(jié)特性。需要注意的是，當(dāng)在帶掛車運行時，不允許使用動態(tài)模式。

底盤控制單元內(nèi)包含有各系統(tǒng)的調(diào)節(jié)軟件，這些系統(tǒng)之間內(nèi)部也相互交換信息，涉及的相關(guān)信號和單元有：轉(zhuǎn)向角傳感器、ABS控制單元、數(shù)據(jù)總線診斷接口、安全氣囊控制單元、駐車控制單元、發(fā)動機控制單元等[3]。

在動態(tài)全輪轉(zhuǎn)向調(diào)節(jié)時，底盤控制單元會先判斷方向盤是否處在傾斜狀態(tài)，也就是在車輛直行時，轉(zhuǎn)向角傳感器的偏離量有多大，這個偏離值會在隨后的所有轉(zhuǎn)向角測量值中考慮，但并不用于校正方向盤位置。調(diào)節(jié)主要就是保證在前輪和后輪上同步轉(zhuǎn)向角，使得前輪和后輪對轉(zhuǎn)向做出同步相應(yīng)，后輪最大轉(zhuǎn)向角可達(dá)5°。

當(dāng)點火開關(guān)接通時，控制單元就會進行常規(guī)檢測。就會進行例行的可靠性檢測。在發(fā)動機起動后而車處于靜止時，如果司機轉(zhuǎn)動方向盤，后輪就會反向轉(zhuǎn)動，最大轉(zhuǎn)角可以達(dá)0.5°。如果車輛開始行駛時，控制單元就會計算后輪轉(zhuǎn)向角且保證后輪的轉(zhuǎn)角只能轉(zhuǎn)到不撞擊到路緣上。在車輛行駛中，計算后輪轉(zhuǎn)角和前輪轉(zhuǎn)向傳動比還會考慮到車速，具體分析計算由底盤控制單元基于一個復(fù)雜的計算模型來完成，要考慮到路面摩擦系數(shù)、輪胎特性和動態(tài)轉(zhuǎn)向以及后輪轉(zhuǎn)向的調(diào)節(jié)能力。例如：如果需要的話，后輪的轉(zhuǎn)向角會減小，以避免后輪轉(zhuǎn)向造成的超過了后輪的最大摩擦系數(shù)的情況發(fā)生。動態(tài)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和后輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)持續(xù)不斷地將其負(fù)荷信息傳給底盤控制單元，因此調(diào)節(jié)軟件就能夠只將能執(zhí)行的轉(zhuǎn)向角調(diào)節(jié)要求發(fā)送給前輪和后輪。規(guī)定的轉(zhuǎn)向角則由底盤控制單元來監(jiān)控，也可由動態(tài)轉(zhuǎn)向和后輪轉(zhuǎn)向控制單元來監(jiān)控。在車輛靜止且點火開關(guān)關(guān)閉時，后輪會轉(zhuǎn)至中間位置且保持在這個位置上。

4 特殊行駛狀態(tài)時的功能

在特殊行駛狀態(tài)時，還會激活專為此而開發(fā)的功能，比如在轉(zhuǎn)向不足和過度轉(zhuǎn)向的情況就是這樣的。如果司機在過度轉(zhuǎn)向時實施反向轉(zhuǎn)向動作，那么根據(jù)車速范圍會把后輪轉(zhuǎn)至中間位置并保持在這個位置上，直至過度轉(zhuǎn)向結(jié)束。同樣，在轉(zhuǎn)向不足時，后輪轉(zhuǎn)向角也會發(fā)生相應(yīng)變化，以便將車輛保持在車道上。

在到達(dá)行駛動力學(xué)極限范圍時，后輪轉(zhuǎn)向角就受限了，在左、右車輪處于摩擦系數(shù)不同的路面時（比如右側(cè)車輪在干路面上，左側(cè)車輪在濕路面上），若實施制動，那么就會有穩(wěn)定的轉(zhuǎn)向介入，這會明顯降低車輛誤轉(zhuǎn)向或者偏向一邊。前輪和后輪上確定下來的轉(zhuǎn)向角由動態(tài)轉(zhuǎn)向和后輪轉(zhuǎn)向經(jīng)FlexRay-數(shù)據(jù)總線傳給車身穩(wěn)定控制系統(tǒng)，此系統(tǒng)在隨后的調(diào)節(jié)中會考慮到這些信息的[4]。

5 動態(tài)全輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)使用及維修

駕駛員可以使用Audi drive select來調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的特性，通過Audi drive select可以選擇不同的車輛特性模式。Audi drive select-模式就是說有3種不同的轉(zhuǎn)向運動型差速器，力矩分配情況會使得轉(zhuǎn)向反應(yīng)非常靈活，有輕微過度轉(zhuǎn)向趨勢。只有在明顯轉(zhuǎn)向過度時，驅(qū)動力矩才會穩(wěn)定地分配到后輪上。

如果激活了efficiency（高效）模式的話，激活的就是“舒適”這個轉(zhuǎn)向特性曲線。在individual （個性化）模式下，菜單項“傳動裝置”綜合了發(fā)動機、變速器和運動型差速器，通過這個菜單選項可以選擇高效、均衡或者運動這些特色。其中高效相當(dāng)于Audi Drive select中模式 efficiency；均衡相當(dāng)于Audi Drive select中模式auto；運動相當(dāng)于Audi Drive select中模式dynamic。如果選擇了individual（個性化）這個模式，那么可按需要來選擇這3種特性曲線（舒適、均衡、運動）的任一種。

6 總結(jié)

動態(tài)全輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)故障時的特性，參與動態(tài)全輪轉(zhuǎn)向的系統(tǒng)和部件都有自診斷功能。底盤控制單元總在不斷地接收到有關(guān)助力轉(zhuǎn)向控制單元、主動轉(zhuǎn)向控制單元、后輪轉(zhuǎn)向控制單元動態(tài)轉(zhuǎn)向和后輪轉(zhuǎn)向可用性或者狀態(tài)信息。根據(jù)當(dāng)前出現(xiàn)的故障的嚴(yán)重程度，會激活相應(yīng)的應(yīng)急程序，系統(tǒng)的全部功能也會盡可能長時間地保持正常工作狀態(tài)。