汽車線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)研究綜述

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

摘要：線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)是汽車線控技術(shù)新的研究方向。通過對線控轉(zhuǎn)向技術(shù)現(xiàn)狀的分析，提出了線控轉(zhuǎn)向節(jié)能設(shè)計(jì)思想和需要深入研究的4個關(guān)鍵問題，并闡述了關(guān)鍵技術(shù)和應(yīng)用前景。從汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)安全性和節(jié)能降耗角度，指出研究線控轉(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
汽車線控轉(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。方向盤路感以及轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)動的驅(qū)動電機(jī)，是汽車上重要的能量消耗裝置之一，線控轉(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的轉(zhuǎn)向操縱動力學(xué)特性及燃油經(jīng)濟(jì)性能，采納節(jié)能設(shè)計(jì)思維研究線控轉(zhuǎn)向裝置的傳動比設(shè)置還有動力學(xué)問題、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)動態(tài)控制及節(jié)能策略設(shè)計(jì)等問題是一個新的研究方向，因此，線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)理論及方法必須深入研究。

1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展動態(tài)分析
1.1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展動態(tài)分析

隨著半導(dǎo)體技術(shù)的迅速發(fā)展，汽車線控轉(zhuǎn)向技術(shù)逐漸成為可能。奔馳公司在研究了后橋線控轉(zhuǎn)向以及多橋汽車的第三橋線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)之后，于1990年開始了對前輪轉(zhuǎn)向線控系統(tǒng)進(jìn)行了深入的研究，并且，把它開發(fā)的線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)安裝在其概念車F400 Carving上。
本田汽車公司和東京大學(xué)在汽車線控轉(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-車閉環(huán)系統(tǒng)特性為研究對象，理想化的系統(tǒng)傳動比，讓車輛的穩(wěn)態(tài)增益不再跟隨車速變動，如此就線控轉(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汽車主動安全性的影響最為重點(diǎn)研究對象。
在歐洲，F(xiàn)iat、Daimler-Chrysler、Ford Europe和Volvo等汽車公司、Bosch等零部件廠商和Vienna、Chalmers等大學(xué)聯(lián)合開展“X-by-wire”計(jì)劃，對線控轉(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)動概念車。它取消了加速踏板、方向盤及制動踏板，徹底采用操縱桿控制汽車，實(shí)現(xiàn)了Drive-by- wire技術(shù)。寶馬汽車公司在其BMW Z22概念車上也應(yīng)用了線控轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)及線控驅(qū)動技術(shù),使轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動角度范圍縮減到160度，這讓駕駛員在緊急轉(zhuǎn)向時(shí)輕松了很多。
國內(nèi)在線控轉(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)等高校對線控技術(shù)進(jìn)行了一些相關(guān)研究。隨著SBW研究關(guān)注度的提高，國內(nèi)科研機(jī)構(gòu)也紛紛開始重視，將人力和物力投入其中進(jìn)行研究。同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院研制出國內(nèi)首輛裝備電子轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的概念車——“春輝三號”，該車是國內(nèi)首輛使用電子轉(zhuǎn)向技術(shù)的電動車。吉林大學(xué)宗魏宏、長富等人研究了對電控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，并提出了主要問題以及其解決方法,為其他該方面的研究者提供了一個理論基礎(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。