线控转向技术1.0

线控技术源于飞机控制系统，飞机的新型飞行控制系统是一种线控系统（Fly-by-Wire），它将飞机驾驶员的操纵命令转换成电信号，利用计算机控制飞机飞行。

这种控制方式引入到汽车驾驶上，就是将驾驶员的操作动作经过传感器转变成电信号。

线控转向是自动驾驶汽车实现路径跟踪与避障避险必要的关键技术，其性能直接影响主动安全与驾乘体验。

1. 线控转向技术

线控转向技术

线控转向技术基于传统转向基础，取消机械中间轴，通过电信号传输驾驶员的转向意图，并作出路面信息反馈。

该技术极大的推进了汽车的集成化、轻量化、网联化和智能化，是车辆智能化，无人驾驶系统等新型热门领域发展的关键技术。

与传统的转向系统不同，线控转向系统取消了从转向盘到转向执行器之间的机械连接，完全由电控系统实现转向，可以摆脱传统转向系统的各种限制，汽车转向的力传递特性和角度传递特性的设计空间更大，更方便与自动驾驶其他子系统（如感知、动力、底盘等）实现集成，在改善汽车主动安全性能、驾驶特性操纵性以及驾驶员路感方面具有优势。

2. 线控转向系统的组成及工作原理

线控转向系统的组成

线控转向系统最显著的特征为去掉了传统转向系统中从转向盘到转向执行器间的机械连接，由路感反馈总成、转向执行总成、控制器以及相关传感器组成。

路感反馈总成主要包括转向盘、路感电机、减速器和转矩转角传感器，功能是驱动路感电机实现控制器给出的反馈力矩指令，对驾驶员施加合适的路感。

转向执行总成主要由转向电机、转向器和转向拉杆等部件组成，转向电机一般为永磁同步直流电机，转向器多为齿轮齿条结构或者循环球式结构。

该部分工作原理为驱动转向电机快速、准确地执行控制器给出的转向角指令，实现车辆的转向功能。

线控转向控制器的功能包括路感反馈控制策略和线控转向执行控制策路。

路感反馈控制策路根据驾驶意图、车辆状况与路况，过滤不必要的振动，实时输出路感反馈力矩指令。

线控转向执行控制策略依据车辆运动控制准则，提供良好的操纵稳定性，实时输出车轮转向角指令。

考虑到可靠性，保证车辆在任何工况下均不失去转向能力，线控转向执行控制的冗余防错功能至关重要。

线控转向系统的工作原理

当转向盘转动时，转矩传感器和转向角传感器将测量到的驾驶员转矩和转向盘的转角转变成电信号输入到电子控制器（ECU），ECU依据车速传感器和安装在转向传动机构上的位移传感器的信号来控制转矩反馈电动机的旋转方向，并根据转向力模拟、生成反馈转矩，控制转向电动机的旋转方向、转矩大小和旋转的角度，通过机械转向装置控制转向轮的转向位置。

3. 线控转向系统的典型布置方式

线控转向系统的典型布置方式

根据转向电机的数量、布置位置与控制方式不同，目前线控转向系统的典型布置方式可分为5类：单电机前轮转向、双电机前轮转向、双电机独立前轮转向、后轮线控转向和四轮独立转向。

每种布置方式的代表样机与优缺点

4. 线控转向执行控制策略

线控转向执行控制策略

线控转向执行控制根据当前路況、车辆行驶状态及性能要求，提出控制目标（如目标路径、期望的车辆运动响应、驾乘舒适性等）和约束条件，并对难以直接测量的状态或参数进行状态观测和参数辨识，综合控制目标和约束条件等信息计算出期望的车轮转角指令，由转向电机执行。

根据模块的功能，可以将线控转向控制执行分为2个层次：上层控制策略进行车辆运动状态控制，主要有变传动比控制和车辆稳定性控制2种方法，以计算期望的车轮转角；下层控制策略准确、快速地实现该车轮转角。

主要控制方法与特点

5.线控转向的优缺点

线控转向系统的优点

①可以轻易的实现主动转向功能

②可以获得比EPS更快的响应速度

③可以轻易地滤除路面激震信号

④碰撞时管柱侵入的可能性降低，安全性得到提高

⑤更灵活的布置方式

⑥可以获得更大的驾驶员腿部空间

线控转向系统的缺点

①需要较高功率的力反馈电机和转向执行电机；

②复杂的力反馈电机和转向执行电机的算法实现；

③冗余设备导致额外增加成本和重量

声明：来源于驱动视界