液压伺服机构:
重叠的转向机构通常需要一套液压伺服机构,以将转向的操纵力限制在一定范围。而与大功率相适应无蓄压的开式转向阀可保证这点。在转向时驾驶员调节速度和控制电机的调节速度的向量和在一定情况下要比常规的转向系统转向时明显的提高齿杆移动速度。带体积流量调节器的叶片式转向辅助液压泵的供油量是按理论最大调节速度设计的。液压油的压力供给主动转向能量,压力调节快速无噪音。
控制方案:
与驾驶员无关的对前轮的转向干预需要一个复杂、成本较高的控制方案。该控制方案是带有两个相互通信的微处理器的电控单元。一个微处理器控制伺服电机;另一个微处理器不断计算转向调节角度。两个微处理器相互监控功能的运行情况。利用转向小齿轮上的角度传感器和伺服电机上的角度传感器检测转向机构的运动状态。转向盘的转角信号值为驾驶员的设定值。横摆速度、横向加速度和车轮转速传感器已在汽车行驶稳定性系统,即电子稳定性程序(ESP)中所有,并也为主动转向系统提供输入信号。
各电控单元的系统网络通过动力装置CAN总线和底盘CAN总线实现。网络具有很高的数据传输速率。通过各种传感器检测必要的信号约为100次/s,然后在电控单元中进行信号处理。电控单元作出是否要改变转向盘角度或要改变多少度的决定。在低速时给出一个与转向盘转角成正比的控制电机转角加到前轮上,在高速时给出一个与转向盘转角成反比的控制电机转角抵消部分前轮转角。主动转向的这一控制方式,从驾驶员角度看汽车在低速和高速行驶时相当于转向系统的传动比发生了变化。转向力在很宽的汽车速度变化范围保持不变。在高于某个转向范围,在所有的行驶状况转向盘转角不会超过180°。
行驶稳定性:
为达到稳定的转向干预,需要将汽车行驶参量、横摆角加速度和横向加速度与驾驶员设定的转向盘角度和汽车行驶速度进行比较。
1.设定值
在转向电控单元中调节转向角的设定值可分为需控制部分的设定值和需调节部分的设定值。被称之为转向传动比可变的需控制部分的设定值按定义就是驾驶员设定的转向角。调节“汽车”的附加信息则是需调节部分的设定值,两部分的设定值汇成一个总的控制点。两部分的设定值改变了驾驶员给定的转向盘转角,从而影响汽车的转向状态。通常转向干预是连续的,而不会被驾驶员作为干扰因素而觉察出来。
2. 与行驶稳定性系统共同作用与已知的通过车轮滑转控制的行驶稳定性程序相比,通过对前轮的转向干预达到汽车行驶稳定具有不同的特性:
◆ 转向干预比有明显声响的制动干预难被驾驶员发觉
◆ 转向干预要快于制动器干预,因为制动器建立制动压力需要一定的时间
◆ 在稳定性方面制动干预要优于转向干预将主动转向,即转向干预与车轮滑转控制,制动干预结合起来可达汽车的最佳稳定性。
安全性设计:
如果伺服电机由于故障而必须切断,则机械传动路径闭锁。在涡轮闭锁时行星传动机构承担传动任务,汽车不受影响,并可以不变的转向传动比转向。在主动转向系统中,当出现故障时还可进行机械控制。这要比完全的“线控转向”优越得多。在主动转向时,冗余传感器可保证所有重要输入信号的安全。利用两个不同的微处理器计算存储在电控单元中的设定信号数据。只是单通道的将机电转换器中的设定信号数据进行转换。通过选择BLDC电机,可以在重要的行驶动态参量等级方面得到所希望的调节规律。
可以切断的主动转向设计可增加转向系统的安全性。利用一个受控的、备用行驶工况,可以暂时地或连续地切断主动转向功能,直至完全切断。可以将切断主动转向后的过渡状态与汽车受到的已知的、可控制的一些干扰因素,如侧风或路面上的车道进行比较,以确定汽车是切断主动转向,还是受到干扰。
主动转向不需要任何操纵部件,因为所有的部分功能在发动机启动时就已激活。当发动机在如倒拖的不工作状态时,模拟常规伺服转向的主动转向被激活,这时在微控制组合仪表中的指示灯就发亮。
宝马车系主动转向系统:
宝马主动转向系统通过一组双行星齿轮机构实现了独立于驾驶员的转向叠加功能,完美地解决了低速时转向灵活轻便与高速时保持方向稳定性的矛盾,并在此基础上通过转向干预来防止极限工况下车辆转向过多的趋势,进一步提高了车辆的稳定性。同时,该系统能方便地与其他动力学控制系统进行集成控制,为今后汽车底盘一体化控制奠定了良好的基础。