陳曉陽

摘 要：線控技術(shù)主要包括線控轉(zhuǎn)向技術(shù)，線控制動技術(shù)和線控油門。線控轉(zhuǎn)向技術(shù)消除了一些機械連接機制，并使用電子控制技術(shù)、傳感器檢測技術(shù)、總線技術(shù)等來收集車輛狀態(tài)信息并將其轉(zhuǎn)換為電信號以進行分析和處理。同時，道路信息會反饋給駕駛員，以優(yōu)化汽車，駕駛性能提高了安全性。線控轉(zhuǎn)向車輛可以實現(xiàn)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)理想傳動比的優(yōu)化設(shè)計，并具有高度的電子集成度。將來，電動汽車，燃料電池汽車，混合動力汽車和低排放汽車將在四大“ EV”汽車上得到更廣泛的使用。

關(guān)鍵詞：三電機;線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng);策略研究

本文對三電機線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的進行研究，根據(jù)車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基本功能要求，選擇三電機轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向和減速器，并選擇轉(zhuǎn)向執(zhí)行電機、助力電機和力感電機的參數(shù)和模型。在線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，使用商業(yè)軟件CarSim選擇整個車輛模型，并與線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)兼容性與合理性討論安全性。

一、線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)發(fā)展背景

在傳統(tǒng)的機械轉(zhuǎn)向中，駕駛員的轉(zhuǎn)向操作通過操作諸如轉(zhuǎn)向器的轉(zhuǎn)向傳動部件而傳遞到方向盤，并且角度和力的傳遞特性是固定的，并且車速、橫向加速度和橫擺率不同。其次，汽車的轉(zhuǎn)向特性呈現(xiàn)出非線性，駕駛員必須不斷操縱轉(zhuǎn)向器進行調(diào)整。這會增加駕駛員的體力勞動和精神負擔，從而影響駕駛員的轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性和駕駛安全性以及在極端情況下（側(cè)滑、轉(zhuǎn)向不穩(wěn)定等）失去對操縱穩(wěn)定性的控制或在緊急情況下濫用會最終導(dǎo)致交通事故。隨著汽車轉(zhuǎn)向技術(shù)的發(fā)展，設(shè)計師在1940年代開發(fā)了液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（HPS）。借助于汽車的機油泵產(chǎn)生的液壓，可以幫助駕駛員實現(xiàn)車輛的轉(zhuǎn)向并減輕駕駛員的負擔。隨著液壓助力轉(zhuǎn)向技術(shù)的成熟和系統(tǒng)安全性的提高，已被主要的汽車公司廣泛使用。

二、線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

在汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的開發(fā)中，我們經(jīng)歷了第一個傳統(tǒng)的機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，后來經(jīng)歷了液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和電子控制的液壓轉(zhuǎn)向動力系統(tǒng)，現(xiàn)在已經(jīng)在汽車中使用。這是最成熟的技術(shù)。業(yè)內(nèi)最廣泛使用的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展趨勢是車輛安全性、舒適性、輕量化駕駛、電子控制的先進集成、節(jié)能和環(huán)保。在在線轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計和研究中，其發(fā)展的限制因素主要是在線轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的安全性和經(jīng)濟性。隨著電子工業(yè)的飛速發(fā)展，在線轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中使用的電氣元件和控制器電子芯片制造技術(shù)越來越成熟，傳感器設(shè)備的靈敏度越來越高，線轉(zhuǎn)向更加安全。隨著電機系統(tǒng)可靠性、工藝水平和產(chǎn)量的提高，線控系統(tǒng)的應(yīng)用經(jīng)濟也在逐步發(fā)展。通常，線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)將在電動汽車、無人駕駛汽車、輔助汽車等領(lǐng)域得到更廣泛的應(yīng)用，這將使駕駛員的操作更加輕松，轉(zhuǎn)向更加安全，并且車輛的電子設(shè)備的控制集成化更好。

三、線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制策略研究

（一）力感控制策略

線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可以根據(jù)駕駛員的理想目標設(shè)置轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的傳動比，在轉(zhuǎn)向過程中精確控制方向盤角度，并通過伺服系統(tǒng)進行力感仿真。在國外的相關(guān)研究中，變傳動比設(shè)計策略是法國Maximieuen Azzalwi等人提出的，具有變傳動比設(shè)計的第一級模糊控制器使用方向盤角度和縱向車速作為輸入值，并使用變傳動比作為輸出值。二級分層模糊控制器使用總傳動比，縱向加速度和橫向加速度作為輸入值，傳動比變化曲線的斜率和車輛工況作為輸出，車身的動態(tài)參數(shù)作為控制器。將被糾正通過驗證正常工作條件下的實際車輛實驗，變速比設(shè)計具有出色的實驗效果。然而，在極端條件下應(yīng)用的相關(guān)控制策略和算法需要進一步研究。某大學(xué)建立了方向盤返回力矩算法模型，并通過駕駛員的主觀評估方法確定了模型參數(shù)，例如方向盤角度、縱向速度和橫擺率。通過方向盤轉(zhuǎn)角，車速和反饋，某大學(xué)提出了一種針對方向盤轉(zhuǎn)角，輪回力矩和縱向車速之間關(guān)系的算法，以感力模擬提出了系統(tǒng)實現(xiàn)的控制策略。

（二）雙電機控制策略

限制線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)發(fā)展的重要因素是轉(zhuǎn)向過程中系統(tǒng)的安全性是否符合標準。在系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)向驅(qū)動電機是轉(zhuǎn)向的動力源，如果電機發(fā)生故障，則會構(gòu)成重大的安全隱患。因此，將動力輔助電機添加到在線轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)中，并且如果單個電機發(fā)生故障，則雙電機結(jié)構(gòu)可以避免系統(tǒng)故障。另外，雙電動機系統(tǒng)可以根據(jù)需求設(shè)計合理的雙電動機轉(zhuǎn)矩分配策略，改善轉(zhuǎn)向響應(yīng)并實現(xiàn)目標功能。

四、三電機線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)選型分析

（一）減速器選型

在本文考慮的三電機線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，由于安裝的電機功率和空間大小的限制，電機的輸出功率很小，減速器必須起到降低電機轉(zhuǎn)速和增加輸入轉(zhuǎn)矩的作用。由于不是這種情況，因此本文采用相反的方法，蝸輪蝸桿減速機構(gòu)被廣泛應(yīng)用于電動助力轉(zhuǎn)向車輛中，效率低、空間小、傳動大。具有相同參數(shù)的相同型號的蝸輪減速器用于轉(zhuǎn)向驅(qū)動電機、助力電機和力感電機。圖表2.1顯示了減速器的選擇。

（二）轉(zhuǎn)向器分類及選型

1.循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器

循環(huán)球轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)主要由殼體、螺釘、螺母和一些小鋼球等組成。在工作條件下，將一個小鋼球放置在螺母和螺釘之間的螺旋槽中，以驅(qū)動螺母和螺釘。在輔助工作期間，滑動摩擦轉(zhuǎn)化為滾動摩擦，可以將傳動效率提高到80%，這也是循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的主要優(yōu)點。另外，采用循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器提高了轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性，并提高了傳動效率并減少了輔助設(shè)備對的磨損，從而延長了轉(zhuǎn)向器的使用壽命。循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器可用于調(diào)節(jié)齒條和齒輪風扇的嚙合，提高車輛在復(fù)雜道路條件下的安全性，主要用于吉普和SUV車型。

2.蝸桿滾輪式轉(zhuǎn)向器

由于循環(huán)球在轉(zhuǎn)向器中的廣泛使用，齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器逐漸發(fā)展，蝸輪蝸桿式轉(zhuǎn)向器逐漸停止使用。在中國制造的車輛中，蝸桿滾輪轉(zhuǎn)向僅由最初生產(chǎn)的解放品牌車輛采用，但在隨后的產(chǎn)品中，采用了循環(huán)球轉(zhuǎn)向。蝸輪式轉(zhuǎn)向器在結(jié)構(gòu)上主要由蝸桿和滾輪組成，主要優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、壽命長、制造容易。然而同時具有諸如低的正效率，難以調(diào)節(jié)間隙和恒定的傳動比的缺點。

結(jié)語

綜上所述，線控系統(tǒng)可以實現(xiàn)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)傳動比的個性化設(shè)計。由于集成了先進的智能和電子控制，與EPS電動助力轉(zhuǎn)向和EHPS電子控制相比，車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的空間布局合理緊湊。在汽車工業(yè)的未來發(fā)展中，電動助力轉(zhuǎn)向和電子控制液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)將逐漸取代它們。

參考文獻

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