新能源车线控转向原理及检修

线控技术（X-by-Wire）源于飞机控制系统（Fly-by-Wire System），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，然后通过电信号网络传输到功率放大器，再推动执行机构。典型的汽车线控系统有线控加速系统（Throttle-by-Wire System）、线控转向系统（Steer-by-Wire System）和线控制动系统（Brake-by-Wire System）等。

线控转向系统（Steer-by-Wire System，SBW）是最新一代的转向系统，其最大的特点是取消了转向盘和转向轮之间的连接，转向盘采用具有较短转向柱的转向盘总成，转向盘总成上安有转向盘转角传感器和路感电动机等，路感电动机向驾驶员反馈路感，转向盘转角传感器向控制ECU 提供转向意图，控制ECU 产生目标前轮转向角。前轮转向总成包括齿条位移传感器和转向电动机，电动机驱动车轮，位移传感器跟踪目标前轮转角。

图1－34所示为轮毂电动机、线控车轮转向和线控制动钳一体的车轮结构。

前轮线控转向可采用一个或两个（左、右车轮各一个）电动机，对于四轮转向则采用4个电动机。

【完成任务】在图1－34中，车轮的质量会大大增加，是增加了悬架的簧上质量还是簧下质量：____________；降低了汽车的什么性能：____________；未来如何避免这种情况：____________。

图1－34　轮毂电动机、线控车轮转向和线控制动钳一体的车轮结构

1—轮胎；2—电动机；3—制动器；4—悬架；5—转向电动机

在纯粹的线控转向系统中，转向由电子信号控制，转向盘与车轮之间并没有直接的机械结构相连，一旦失效，将无法转向，所以制动系统要及时制动。目前关于将线控技术应用在转向系统中仍有争议，毕竟电控系统不如机械系统可靠。

线控转向系统消除了对转向盘的冲击，减轻了驾驶员的疲劳，不必设计转向柱馈缩吸能装置；转向盘布置灵活，增加了驾驶员腿部空间，使驾驶员出入方便。其缺点是电控系统出现故障时将无法转向，且成本较高，目前很难在家用轿车中普及。

线控系统的关键技术主要是容错控制技术、通信网络技术和动力电源技术。

1.容错控制技术

为了提高汽车的可靠性和安全性，汽车线控系统必须采取容错控制，即当有些部件出现故障或失效时，它们在系统中的功能可以用系统中的其他部件完全或部分代替，使系统能继续保持规定的性能或不丧失最基本的功能，或进一步实现故障系统的性能最优。(www.xing528.com)

2.通信网络技术

实时性好、可靠性高、时间特性好（通信事件发生时间是确定的）且具有冗余特性。

线控系统网络协议主要选择TTCAN、TTP/C（Time Triggered Protocol，SAE Class C）、FlexRay。

TTP 协议是满足SAE C 级网络的时间触发协议，目前有VOLKSWAGEN、AUDI、HONEYWELL 和DELPHI 等选用这个协议作为线控网络的协议标准。TTP 协议原先应用于航空产品，安全性设计非常严格，基于严格的时序安排，具有非常可靠和容错的特性。系统中包含的每一个节点都和其他节点由2 个重复的通道连接。这些节点可以被复制，并分组成为容错单元（FTU）来弥补通信错误。由于重复信息同时在2 个不同的通道上发送，所以传输信息的时间和量值都被复制。该协议的节点成本比其他协议的成本更高。

FlexRay 协议是一种既支持时间触发，又支持事件触发访问方式的协议。FlexRay 的主要使用者包括宝马、大众、通用，目前包括丰田、日产、本田等一些亚洲汽车厂商也加入了FlexRay 标准组织，使之有可能成为事实标准。

FlexRay 协议的主要特点：

1）可靠性：FlexRay 采用冗余备份的办法，分别由2 条总线和2 个网络控制器构成一个完整网络，每个ECU 分别和2 条总线相连，正常情况下可以利用双通道进行数据传递，当其中一个网络发生故障时也可以由另一个备份网络承担通信任务。

2）速度：发动机及制动和转向等控制有很强的实时特性，必须有很高的数据传输速率才能满足。

3.动力电源技术

随着线控技术在汽车中的应用，汽车上的电子元件也变得越来越多，对电量的需求也越来越大，传统的14 V 电源已经不能满足将来的需要，甚至阻碍了线控技术的发展。这就需要对汽车现有的电源技术进行革新。

众所周知，电压值的提高可使系统电流减小，而小的电流可使导线上的损耗减少，从而可使用更细、更小的线束。此外，提高电压值也可以减少电器装置本身的体积、质量和损耗，有利于控制装置的小型化，提高集成度。目前提出的新系统标准为42 V。实验证明，电压越高，电流越小，在传输过程中损失的能量越小，电源系统越有效。但为什么止于42 V 呢？因为对于直流电，60 V 是一个安全极限，超过60 V 就要考虑到系统的安全性，需要使用更加先进的材料，这无疑增加了汽车的生产成本。而对于42 V 来说，工作峰值电压58 V 在安全极限之内既满足了增加电压的要求，也不会增加太多的生产成本。

线控技术对汽车电源技术提出了新的要求，汽车42 V 电源技术的发展为线控技术提供了可靠的能量保证。汽车线控技术作为汽车发展的一个重要方向，将对全球汽车制造业产生重大影响。汽车线控技术给汽车设计提供了新的思路，对汽车电子技术、控制技术、网络技术等方面提出了新的课题，为汽车整体结构带来了新的变革。

【完成任务】为什么电动转向采用高电压更好：____________。