汽車(chē)線(xiàn)控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)研究綜述

作者簡(jiǎn)介
作者：曹華，王保華，陳小兵
單位：湖北汽車(chē)工業(yè)學(xué)院汽車(chē)工程學(xué)院

摘要：線(xiàn)控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)是汽車(chē)線(xiàn)控技術(shù)新的研究方向。通過(guò)對(duì)線(xiàn)控轉(zhuǎn)向技術(shù)現(xiàn)狀的分析，提出了線(xiàn)控轉(zhuǎn)向節(jié)能設(shè)計(jì)思想和需要深入研究的4個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題，并闡述了關(guān)鍵技術(shù)和應(yīng)用前景。從汽車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)安全性和節(jié)能降耗角度，指出研究線(xiàn)控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)方法的科學(xué)意義和應(yīng)用價(jià)值。

引言
汽車(chē)線(xiàn)控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是以電子軟聯(lián)接取代傳統(tǒng)的機(jī)械連接的裝置。方向盤(pán)路感以及轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，是汽車(chē)上重要的能量消耗裝置之一，線(xiàn)控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)和力學(xué)特性以及系統(tǒng)能量消耗控制直接影響到汽車(chē)的轉(zhuǎn)向操縱動(dòng)力學(xué)特性及燃油經(jīng)濟(jì)性能，采納節(jié)能設(shè)計(jì)思維研究線(xiàn)控轉(zhuǎn)向裝置的傳動(dòng)比設(shè)置還有動(dòng)力學(xué)問(wèn)題、路感模擬策略以及路感電機(jī)控制策略節(jié)能設(shè)計(jì)、轉(zhuǎn)向電機(jī)動(dòng)態(tài)控制及節(jié)能策略設(shè)計(jì)等問(wèn)題是一個(gè)新的研究方向，因此，線(xiàn)控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)理論及方法必須深入研究。

1 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展動(dòng)態(tài)分析
1.1 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展動(dòng)態(tài)分析

隨著半導(dǎo)體技術(shù)的迅速發(fā)展，汽車(chē)線(xiàn)控轉(zhuǎn)向技術(shù)逐漸成為可能。奔馳公司在研究了后橋線(xiàn)控轉(zhuǎn)向以及多橋汽車(chē)的第三橋線(xiàn)控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)之后，于1990年開(kāi)始了對(duì)前輪轉(zhuǎn)向線(xiàn)控系統(tǒng)進(jìn)行了深入的研究，并且，把它開(kāi)發(fā)的線(xiàn)控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)安裝在其概念車(chē)F400 Carving上。
本田汽車(chē)公司和東京大學(xué)在汽車(chē)線(xiàn)控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)方面，做了一些理論研究和模擬器實(shí)驗(yàn)。他們以人-車(chē)閉環(huán)系統(tǒng)特性為研究對(duì)象，理想化的系統(tǒng)傳動(dòng)比，讓車(chē)輛的穩(wěn)態(tài)增益不再跟隨車(chē)速變動(dòng)，如此就線(xiàn)控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的特點(diǎn)可以充分被利用，最大限度的降低駕駛員的負(fù)擔(dān)，以駕駛員角控制特性和力控制特性對(duì)汽車(chē)主動(dòng)安全性的影響最為重點(diǎn)研究對(duì)象。
在歐洲，F(xiàn)iat、Daimler-Chrysler、Ford Europe和Volvo等汽車(chē)公司、Bosch等零部件廠(chǎng)商和Vienna、Chalmers等大學(xué)聯(lián)合開(kāi)展“X-by-wire”計(jì)劃，對(duì)線(xiàn)控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的落實(shí)、安全性以及可靠性方面進(jìn)行了研究。Daimler-Chrysler已經(jīng)研發(fā)了名為“R129”的電驅(qū)動(dòng)概念車(chē)。它取消了加速踏板、方向盤(pán)及制動(dòng)踏板，徹底采用操縱桿控制汽車(chē)，實(shí)現(xiàn)了Drive-by- wire技術(shù)。寶馬汽車(chē)公司在其BMW Z22概念車(chē)上也應(yīng)用了線(xiàn)控轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)及線(xiàn)控驅(qū)動(dòng)技術(shù),使轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)角度范圍縮減到160度，這讓駕駛員在緊急轉(zhuǎn)向時(shí)輕松了很多。
國(guó)內(nèi)在線(xiàn)控轉(zhuǎn)向方面的研究才剛起步，吉林大學(xué)、清華大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)、北京理工大學(xué)等高校對(duì)線(xiàn)控技術(shù)進(jìn)行了一些相關(guān)研究。隨著SBW研究關(guān)注度的提高，國(guó)內(nèi)科研機(jī)構(gòu)也紛紛開(kāi)始重視，將人力和物力投入其中進(jìn)行研究。同濟(jì)大學(xué)汽車(chē)學(xué)院研制出國(guó)內(nèi)首輛裝備電子轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的概念車(chē)——“春輝三號(hào)”，該車(chē)是國(guó)內(nèi)首輛使用電子轉(zhuǎn)向技術(shù)的電動(dòng)車(chē)。吉林大學(xué)宗魏宏、長(zhǎng)富等人研究了對(duì)電控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，并提出了主要問(wèn)題以及其解決方法,為其他該方面的研究者提供了一個(gè)理論基礎(chǔ)。在控制策略方面，武漢理工大學(xué)劉永學(xué)等提出了相關(guān)的算法研究。