汽车线控转向系统节能设计研究综述

作者简介
作者：曹华，王保华，陈小兵
单位：湖北汽车工业学院汽车工程学院

摘要：线控转向系统节能设计是汽车线控技术新的研究方向。通过对线控转向技术现状的分析，提出了线控转向节能设计思想和需要深入研究的4个关键问题，并阐述了关键技术和应用前景。从汽车转向系统安全性和节能降耗角度，指出研究线控转向系统节能设计方法的科学意义和应用价值。

引言
汽车线控转向系统是以电子软联接取代传统的机械连接的装置。方向盘路感以及转向轮转动的驱动电机，是汽车上重要的能量消耗装置之一，线控转向系统的结构参数和力学特性以及系统能量消耗控制直接影响到汽车的转向操纵动力学特性及燃油经济性能，采纳节能设计思维研究线控转向装置的传动比设置还有动力学问题、路感模拟策略以及路感电机控制策略节能设计、转向电机动态控制及节能策略设计等问题是一个新的研究方向，因此，线控转向系统节能设计理论及方法必须深入研究。

1 国内外研究现状及发展动态分析
1.1 国内外研究现状及发展动态分析

随着半导体技术的迅速发展，汽车线控转向技术逐渐成为可能。奔驰公司在研究了后桥线控转向以及多桥汽车的第三桥线控转向系统之后，于1990年开始了对前轮转向线控系统进行了深入的研究，并且，把它开发的线控转向系统安装在其概念车F400 Carving上。
本田汽车公司和东京大学在汽车线控转向系统方面，做了一些理论研究和模拟器实验。他们以人-车闭环系统特性为研究对象，理想化的系统传动比，让车辆的稳态增益不再跟随车速变动，如此就线控转向系统的特点可以充分被利用，最大限度的降低驾驶员的负担，以驾驶员角控制特性和力控制特性对汽车主动安全性的影响最为重点研究对象。
在欧洲，Fiat、Daimler-Chrysler、Ford Europe和Volvo等汽车公司、Bosch等零部件厂商和Vienna、Chalmers等大学联合开展“X-by-wire”计划，对线控转向系统的落实、安全性以及可靠性方面进行了研究。Daimler-Chrysler已经研发了名为“R129”的电驱动概念车。它取消了加速踏板、方向盘及制动踏板，彻底采用操纵杆控制汽车，实现了Drive-by- wire技术。宝马汽车公司在其BMW Z22概念车上也应用了线控转向控制系统及线控驱动技术,使转向盘转动角度范围缩减到160度，这让驾驶员在紧急转向时轻松了很多。
国内在线控转向方面的研究才刚起步，吉林大学、清华大学、同济大学、北京理工大学等高校对线控技术进行了一些相关研究。随着SBW研究关注度的提高，国内科研机构也纷纷开始重视，将人力和物力投入其中进行研究。同济大学汽车学院研制出国内首辆装备电子转向系统的概念车——“春辉三号”，该车是国内首辆使用电子转向技术的电动车。吉林大学宗魏宏、长富等人研究了对电控转向系统的关键技术，并提出了主要问题以及其解决方法,为其他该方面的研究者提供了一个理论基础。在控制策略方面，武汉理工大学刘永学等提出了相关的算法研究。