基于汽車電子控制技術的四輪轉向系統

摘 要

汽車行業的快速發展，要求其技術手段必須不斷創新，才能夠滿足人們的需要，獲得長足的發展和進步。現代化汽車更加注重智能化、自動化發展，四輪轉向系統應用電子控制技術后，具有較強的智能化水平，從而保證駕駛過程中，能夠對汽車進行較好的控制。

【關鍵詞】汽車電子控制技術 四輪轉向系統 4WS系統

交通運輸行業的快速發展，促進了汽車行業的迅猛發展，汽車技術水平不斷提升，尤其是四輪轉向系統的應用，保證了汽車駕駛過程中，可以對汽車進行較好的控制。目前汽車四輪轉向系統主要應用了4WS系統，該系統實現了智能化控制，保證汽車在行駛時能夠具有較高的安全性。本文分析了4WS系統的結構，并就4WS系統的有效應用展開了分析和論述。

1 汽車四輪轉向系統結構及工作原理分析

4WS系統在汽車四輪轉向系統中得到了廣泛應用，4WS系統是日本NISSAN公司研制的，在對四輪控制中，發揮了重要作用。4WS系統的可靠性較高，并且工作壓力大、系統較為可靠，有效地滿足了汽車四輪轉向系統的應用需要。

1.1 4WS系統組成

4WS系統是基于汽車電子控制技術發展到一定階段的產物，其采用了電子控制技術和電機助力技術。4WS應用于四輪轉向控制當中，結構相對獨立，在前后輪轉向系統當中，并不存在機械連接，保證系統在工作中，能夠具有較強的性能水平。4WS系統由轉向機構、傳感器、ECU、電動機、減速器等部分組成。電子控制技術在后輪轉向中得到應用，可以完成汽車轉向操作，滿足汽車行駛需要。

1.2 4WS系統工作原理

從上文中4WS系統的組成部分來看，4WS系統發揮功能，需要借助于電子控制技術，并且對傳感器進行應用，獲取轉向信息，利用ECU分析計算，之后將相關命令傳遞給電動機，電動機對信號進行執行，以完成轉向操作。在這一過程中，ECU和傳感器之間進行聯動，可以對汽車狀況進行有效監測，保證汽車轉向時，轉向角能夠符合要求。4WS系統在轉向控制過程中，主要有兩種轉向模式，一種是4WS狀態，即車主根據4WS系統反饋的信息，對轉向過程中存在的危險進行規避，保證轉向安全；另一種是在系統出現故障后，系統處于2WS狀態，通過對后輪自動轉向裝置進行控制，完成轉向需要。無論是4WS還是2WS轉向，都需要借助于傳感器和ECU之間的聯動，保證對汽車行駛狀況進行把握，以保證汽車轉向具有較高的安全性和可靠性。

2 基于汽車電子控制技術的四輪轉向系統分析

4WS系統在汽車四輪轉向系統中的應用，采用了步進電動機作為轉向系統的執行元件，具有較高的動態響應效果，能夠提升轉向的靈敏性，保證駕駛員轉向操作具有較高的穩定性和安全性。4WS系統在應用時，需要對結果框架以及系統內部設計進行把握，保證系統具有較強的剛性功能，能夠更好地滿足汽車行業發展需要。

2.1 結構框架

四輪轉向系統在設計過程中，關鍵點在于把握其結構設計，能夠從整體角度出發，對各個局部進行有效地分析，以保證4WS汽車電控系統功能和作用得以發揮。4WS系統中，傳感器以及控制ECU是系統功能得以發揮的關鍵，在設計過程中，需要選擇性能較好的單片機，并且保證指示燈設計合理，能夠為汽車駕駛員提供預警，避免轉向過程中出現危險。關于4WS系統的結構框架，我們可以從圖1中看出。

4WS系統設計需要兼顧4WS模式和2WS模式，保證兩種模式在系統應用過程中發揮應有的功能和作用，保證4WS系統具有較高的穩定性。在進行控制核心選擇時，利用80C196KB單片機，可以保證系統性能，對獲取的信號信息進行有效處置，保證系統功能穩定發揮。

2.2 系統設計

如圖2，在進行系統設計過程中，需要考慮到微處理器的設計、電路設計兩個方面內容，這兩個方面設計合理性，直接影響到了四輪轉向系統的功能。

2.2.1 微處理器設計

微處理器是四輪轉向系統中的重要組成部分，在利用4WS系統過程中，微處理器性能需要得以保證。微處理器是ECU的核心部門，對大部分輸入信號進行處理，工作量較大。微處理器的性能，直接影響到了信號處理效率和質量，對于4WS系統功能有著十分重要的影響。在進行設計過程中，其采取A/D或是D/A的轉換模式，能夠保證信號進行有效傳輸。同時，在CPU選擇時，可以應用80C196KB單片機，這種單片機具有較好的處理性能。

2.2.2 電路設計

電路設計過程中，需要考慮到信號有效調理，能夠保證電路符合系統處理信息需要。4WS系統電路設計以ECU設計為主，ECU是輸入信號調理電路的重要組成部分，主要由運算放大器LM2902和外圍阻容元件構成低通濾波器。為了保證電路運行的穩定性，利用電極管D1和D2進行過載保護，當元器件中電流或是電壓過大，對電路產生破壞后，可以對故障問題進行較好的解決。同時，電路設計時，需要保證A/D轉換器能夠對干擾信號進行處理，并通過利用濾波電容，對高頻干擾問題進行有效解決。同時，在進行電路設計過程中，需要加強電路與其他系統結構之間的聯系，尤其考慮到電路設計與微處理器選擇之間的關系，保證CPU和ECU之間發揮聯動作用，保證4WS系統具有較強的功能。

2.2.3 抗干擾設計

4WS系統在四輪轉向系統中應用，干擾設計問題必須予以考慮。系統工作時，由于受到電源波動以及電磁輻射的影響，可能導致信號傳輸出現混亂的情況，進而影響到程序正常運轉，導致程序出現失控。在這一過程中，為了保證程序運行的穩定性和可靠性，可以利用多級濾波技術對抗電源波動干擾，降低外部電磁輻射的影響，從而保證數據信息更加有效的獲取。

3 結束語

4WS系統在汽車四輪轉動系統中應用，實現了電子控制技術的有效利用，保證在轉向操作時，為駕駛員提供較好的指導，在遇到危險時，能夠對駕駛員進行預警，避免駕駛員錯誤操作，給汽車和自身帶來危險。因此，汽車行業在發展過程中，要注重對電子控制技術進行應用，使其能夠對四輪轉向系統進行完善，提升轉向系統的性能水平，使其更加穩定、可靠。

參考文獻

[1]王貴明，王金懿.四輪驅動四輪轉向的汽車電子差速轉向控制[J].變頻器世界，2011（02）：48-51.

[2]張慶永，劉成武，洪亮.基于ADAMS和Matlab的四輪轉向汽車控制系統聯合仿真研究[J]. 機電技術，2013（01）：5-8.

作者簡介

張凱（1988-），男，山西省臨猗縣人。學士學位。現為運城職業技術學院助工。主要研究方向為汽車電子。

單位單位

運城職業技術學院 山東省運城市 044000