线控转向下汽车转向系统技术的研究

薛琦

摘要：随着现代经济水平的不断进步，我国居民整体的物质生活水平得到了大幅度的提升，汽车私有率越来越高，同时人们开始对汽车的整体操作便捷性和驾驶舒适性也提出了更高的标准要求。传统汽车所采用的机械转向系统具有很高的稳定性和可靠性，但操作往往较为费力，且转向圈数数量较多，操作难度相对较大。随着现代科技的高速发展，线控转向系统的应用能够根据驾驶员的实际需要进行反馈力度和圈数的调整，从而降低了驾驶员方向盘操作的难度。本篇文章主要针对线控转向下汽车转向系统技术做出仔细的分析，首先介绍线控转向系统的结构和其特点，简单阐述线控转向系统的工作原理，最后针对线控转向下汽车转向系统关键技术进行简要的展示。

关键词：线控转向；汽车转向系统；工作原理；关键技术

线控技术最初是应用在航空领域，但随着对线控技术的不断改进和研发。国外开始将线控技术应用到汽车制造当中，而汽车系统当中所应用的线控技术主要是指利用电机系统来替代纯机械或液压驱动系统零部件。通过线控系统技术的应用，加快了车辆电子化的脚步，其主要工作原理是利用控制信号来对汽车方向盘与转向轮进行有效连接的电子化连接方法，打破了以往齿轮啮合的机械连接模式，使整体的转向系统传动更加快捷且灵活，并实现通过软件来进行设置。

一、线控转向下汽车转向系统的结构及原理

汽车线控转向系统结构主要为方向盘控制系统、前轮转向系统、控制系统共同组成。其结构图如图1所示：

图1 线控转向系统结构细节图

方向盘系统主要包括方向盘角度传感器方向盘正力矩回馈电机方向盘力矩传感器等，主要功能作用为当驾驶员进行方向盘转向时，方向盘会转动一个角度，而此角度会被传感器实时采集并传输到主控制器，由主控制器控制力矩，电动机转动将路感信息及反馈力矩的形式传输回驾驶员。

前轮转向系统则主要包括前轮转角传感器、前轮转向电动机、前轮转向机械系统，主要运行流程为传感器进行前轮转角信号的采集，并实时传输给控制系统，由控制系统通过计算后对前轮角度实施调整，确保能够依据驾驶员意图进行汽车转向控制^[1]。

控制系统则是整个线控转向系统的中，其能够实时对传感器发回信息进行采集并转换为数字量，通过计算处理后实现对汽车行驶状态和驾驶员转向意图的准确判断，而控制前轮转向系统。

线控转向下汽车转向系统特点为解除了汽车转向系统当中传统机械转向系统干涉问题，提高了汽车驾驶的平顺水平，并且其还能够有效增强驾驶员驾驶舒适性。其力距电机能够依据汽车行驶状态的不同，向驾驶员传递不同的力矩，使驾驶人员对路况进行准确判断。另外，线控转向系统能够针对女性驾驶员地气相对较小的特点，适当降低反馈率，使整体转向系统更加便捷轻松。

2. 线控转向下汽车转向系统工作原理概述

线控转向下汽车转向系统主要是通过控制器依据方向盘角度传感器发回信息，对驾驶员的驾驶转向意图进行准确判断，同时将信号传递驱动转向电机，并对汽车进行转向控制，在转型过程当中还能够实现实时对转向传感器发回数据的采集和传输，同时判断出汽车转向是否依据驾驶员转向意图来予以执行，如果发生偏离，则控制系统可以及时的进行修正^[2]。

2. 线控转向下汽车转向系统关键技术展示

（一）传感器技术

线控转向系统主要是运用了当前发展较为快速，且较为先进的电子半导体技术，并以此为基础集成了多项电子传感器，转向系统通过对传感器采集的信息和发回数据的收集，对汽车运行状态和驾驶员转向意图进行准确判断。

目前在汽车线控转向系统当中所应用的传感器主要包括转距传感器、加速度传感器、角度传感器、摆角传感器等等，传感器整体的精度和运行速度，对线控转向系统有着很大的影响，其直接影响着转向系统的可靠性安全性和稳定性^[3]。

（二）总线技术

汽车多项电子器件当中的连接都与数据总线有着紧密的联系，总线传输速度和容错性以及可靠性对线控转向系统有着至关重要的作用。而当前汽车转向系统总线技术主要为外国先进技术的引进，包括宝马公司。和多家汽车公司联合研发的技术等等。

（三）电源供电技术

由于监控转向系统运用了几个转向控制电机，所以必须为其配备专门的电源，转向电机总功率消耗量为500瓦到800瓦，其对于供电电源提出了很高的标准要求，如果采用传统12伏供电，需要提高供电电流，但会影响汽车行驶的安全性，而且也容易由于大电流而引发火灾的可能，所以对该系统需要改进为42伏供电^[4]。

（四）容错技术

线控转向下汽车转向系统关键技术之一的容错技术，是在我国法律制度的不断完善下，对线控转向系统所需满足的相关标准要求随之增长而需要实现良好的性能和使用功能要求的满足，同时还要确保其具有高度的可靠性和安全性，逐渐从传统机械式连接方式转变为电子元件的转向技术。所以，需要采用相应的容错技术来提高其整体的可靠性和安全性。容错技术主要是通过备件来实现，当汽车中某一零件发生故障时，相应的备件部分会发挥其替代作用。容错技术当中，容错控制系统主要由故障容错分析模块、测量模块、指令执行模块和故障处理模块共同构成

^[5]。

结束语：

汽车转向性能的优良，决定了汽车行车的品质和整体的稳定性以及灵活性和安全性，如果汽车转向系统操作困难，不但不利于操作，同时也会威胁驾驶员的生命安全，所以必须要进行汽车转向系统的优化改进，这也是先控技术在汽车制造领域当中包含应用的原因。因此，汽车行业尤其是汽车制造企业要重视对线控转向系统的研究，我国汽车线控转向系统的研究和实践相比国外发达国家来讲仍存在一定差距，所以，我国汽车行业要不断借鉴国外发达国家先进技术经验，以促进我国汽车工业的健康可持续发展。

参考文献：

[1]周昌彬.线控转向下汽车转向系统技术的研究[J].内燃机与配件,2018,000(002):84-85.

[2]陈俐,李雄,程小宣,等.汽车线控转向系统研究进展综述[J].汽车技术,2018,000(004):23-34.

[3]王忠栋.汽车线控转向系统及关键技术研究[J].时代汽车,2019,321(18):124-125.

[4]查云飞、于淼、马芳武、郑寻.汽车线控转向系统变角传动比控制研究进展综述[J].汽车文摘,2020,539(12):5-10.

[5]刘忠强,李德贵,申慧君.汽车线控转向系统稳定性控制研究[J].科技与创新,2019,000(008):84-85.