车辆工程外文翻译

动力转向助力特性
动力转向助力特性还包括前馈控制器。 除了像在传统的转向系统提提供通常的方向 盘转矩助力的主要任务之外，这些特性额外 的任务为 AFS 执行器运动所引起的反应转矩 提供还原/补偿。这些特性是受到转向感觉和 转向系统的动态限制。他们是转向系统的一 部分（见第 3 节） ，是由 ZF Lenksysteme 开 发和实现的。 第一个特性是随速助力转向控制特性 （SVT） 。特性的算法包括计算随速助力转向 系统 2 组件的电液转换器所需的电流。这个 转矩助力适应于车辆速度和小齿轮角速度 (执行机构活动)(参见图 12)。第一个相关性 是车速从属于助力扭矩，在低速时提供最大 的助力扭矩（即转向舒适性）和在高速时提 供较小的助力扭矩以提高车辆的横向稳定性。 第二个相关性是 AFS 特别地设置反应转 矩的还原/补偿。由于可能高速的齿条位移， 为了充分利用 AFS 的特性，更高的流速是必 须的。另一方面，需要避免热压力和高的燃 油消耗。由液压系统于上述原因，在转向系 统中包含一个电子控制式孔泵以改变流速的 液压系统。另一个重要的特性是电子控制孔 泵(ECO)的控制。这部分特性的主要任务是计 算随着车辆速度和小齿轮角速度 ( 执行机构 活动)变化所需的电流。这些相关性已被选定 类比于随速助力转向控制中的相关性。
δ Fm δs
图 5: AFS 的特性的结构
（1）
图 6:高级特性的结构
图 8：随车速变化的传动比
图 7: AFS 系统整个信号流的框图
这些反应达到从单个特性的部分失效到 关闭 AFS 系统（故障默认措施） 。 在接下来的部分, 将描述 AFS 系统的一 些高级特性。
输入小齿轮转角δG 、 平均车轮转角δFm 之 间的非线性运动学关系（δFm = fsk (δG )） ，小 齿轮转角δG 、转向盘转角δs 和电机转角δM 之 间的线性运动学关系（δG =K M ∙ δM + K s ∙ δs ） 得到输出关系 VSR 特性的核心算法是计算出电机转角 来满足预定所需转向比 iv 和测量的方向 盘转角δs 。 另一个转向助力特性显然就是驾驶员在 通常路况下的转向引导特性（SLD） 。 这个运动特性使转向反馈适应于驾驶 / 车辆情况如相匹配的车辆和转向测量信号。 ZF Lenksysteme 的方法包括方向盘转角的区 δVSR Md
特性
AFS 特性是由所谓的面向硬件(低水平) 和面向用户的(高水平)特性来定义的。这些 特性也可以分为应用程序和安全特性 ( 参见 图 5)。
图 3:电动机和电磁锁紧装置
ECU 的核心组件的是两个微处理器。 他们 执行控制所需的计算、监测和达到安全的目 的。 通过集成功率输出来控制电动马达、 ELU、 ECO 泵和伺服子系统。 微处理器也执行冗余计 算和监测。 经过多次试验和 ZF Lenksysteme 的可靠 的齿条和齿轮动力转向系统是 AFS 系统的基
4
外文翻译
用的几个需求的车辆运动信号，甚至已经实 现的部分所需算法。 对于模块化，一个基本要求是有一个允 许外部干预稳定的新的系统接口。基于众所 周知的如 Cartronic 方法，涉及到的汽车制 造商和零部件供应商已经开发了这样的系统 接口。这为当前和未来的系统概念和发展组 织结构(如第三方系统的集成)提供兼容性。 此外，模块化的概念与提到的接口允许稳定 性和转向助力特性的并行发展，减少了对集 成转向系统所做的测试。
1、介绍
这个转向系统是由 ZF Lenksysteme 和 BMW AG 联合开发的，在不失去方向盘和车轮 之间的机械连接的情况下使司机依靠它转向 也能自动干预转向[1,2,3](见图 1)。 这个事实加上转向系统的通常定义意味 着 AFS 不是一个线控系统。 AFS 系统(比较[3、4、5、6])提供: 一种改进的转向舒适性（减少转向力） ； 转向系统的一个增强的动态行为 (快速 响应驾驶员的输入)； 车辆稳定(主动安全)。 在第 2 节对转向系统和各自的组件做一 个简短的描述之后， 第 3 节对模块化的概念, 其特性和所需的系统接口进行说明。一些结 论和前景将在第 4 节呈现。
图 9:有 AFS/VSR 和固定传动比下的曲线变化（锥体 距离：16m，车速大约为每小时 50 公里）
图 10：转向引导特性的总体框图
运动稳定特性
稳定特性代表另一类用户价值增量。这 些特性包括闭环控制算法 , 产生稳定车辆的 自动转向干预 (见图 13)。 他们不是转向系统的一部分(见第 3 节), 他们是由汽车制造商开发和实现的。这种特 性的一些例子的是(见[4、6]): 偏航率控制； 偏航力矩控制； 抑制扰动特性。
3
iv ＝
f sk （K M ∙δ M +K s ∙δ s ）
δs
（2）
运动助力转向特性
运动助力转向特性是使静态和动态转向 特性适应当前驾驶 / 车辆情况作为转向活动 作用的前馈控制器。这个特性是被执行机构
外文翻译
分预滤器 ( 见图 10) 。加权方向盘角速度 . TSLD ∙ δs 定义了被控制的 AFS 执行机构所需的 电机转角（SLD 特性的输出） 。
图 15: 模块化系统概念的总体框图
系统接口
为了简化描述模块化的 AFS 系统接口， 它将被定义为三个阶段(参见图 16)： 助力； 助力，稳定； 助力，稳定，手动配置和诊断。 纯粹的助力只包括输入接口信号(I1): 有符号的车轮速度： 输入安全和转向助力
5
外文翻译
特性信号； 车轮速度的状态： 对车轮速度利用率的要 求； 转向盘转角： 输入一个安全特性和几个运 动助力特性的信号； ESP 和 ABS 干预的标志：每个车轮包括在 制动中用于安全特性的刹车干预标志的 二进制信号； 发动机转数:输入系统动态监测特性的信 号； 当前齿轮:只有当车轮速度信号不可用时 这个信号才是需要的。 系统状态： 这个信号包含关于当前的系统 模式的信息（例如初始化等） ； 未处理的小齿轮转角： 齿轮转角传感器未 处理的原始信号。 这个信号的接收者必须 执行自身的合理性检查。 最后完成系统的接口输入包括 I1 和 I2 和 I3 信号: VSR 标志：VSR 模式的信号转换(如运动、 舒适)； SVT / ECO 标志：动力助力转向模式的信 号转换(如运动、舒适)。 完整的接口除了包括输出 O1、 O2 和 O3 信 号，还有： 当前叠加角： 这个信号提供了一个冗余的 信息， 可以被整体车辆动力学控制器用来 诊断或监测； 故障代码： 这个信号包含所有的故障或者 错误的诊断信息。
的 AFS 组件和子系统: 齿条和齿轮动力转向系统(见图 2)包括齿 轮装置(1)、伺服阀(2)、转向泵(9)、滤 油罐 (10)和各自的管路 (11)； AFS 执行机构包括同步电动机(3)以及其 各自的电气连接、叠加齿轮系统(4)和电 磁锁紧装置(7)； AFS 电子控制系统与 AFS ECU(5)、小齿轮 角度传感器(8)、电机角度传感器(6)、相 应的电气连接的 ECU 和所需的软件模块。
图 4:AFS 执行机构
应用程序特性是那些系统正常运行所需 的特性。所有其他特性安全系统的部分。高 水平的应用程序特性可以分为运动学和动力 学特性(参见图 6)。 图 7 显示了在车辆司机整体闭环中的 AFS 系统信号流。随着车辆信号作为输入 , 稳定
2
外文翻译
( 如偏航率控制 ) 及助力特性 ( 例如可变转向 比)计算出所需的叠加角。这个角度作为命令 输入信号控制执行机构。安全系统监控着特 性和转向系统的组件(比较[7],[8])。为了使 系统处在一个预定义好的状态，每一个可能 导致安全问题的故障或错误要被识别和采取 恰当的措施。 动力和转向感觉限制的。这些特性是转向系 统的一部分(见第 3 节)。ZF Lenksysteme 对 其进行发展和实现。 目前 ,可变转向比 (VSR)为驾驶员提供了 最明显的好处。这个运动特性使方向盘角度 和平均的车轮转角之间的转向比 iv (1) 适应 于车辆的驾驶状况，如车辆速度(参见图 8)。 在正常道路状况中低速度情况下 , 转向变得 更加直接 , 它需要驾驶员提供更少的转向力 (见图 9)， 在城市交通行驶或停车时增加了车 辆的灵活性。在高速转向时变得不那么直接, 提供改进的方向稳定性。除了附加到速度关 系，ZF Lenksysteme 开发的可变转向传动比 还依赖于小齿轮转角和齿条位移之间的关系。 这个特性提供了大转向角度下减少转向力和 小转向角下实现更精确的转向。 这个特性的原理是基于转向比的定义 iv ＝
图 1:角度叠加的原理
2、组件和特性
在这一节中将对电气和机械部件以及 AFS 系统的特性做简要描述。 图 2 显示了Biblioteka Baidu下
图 2: AFS 系统组件的示意图表示
1
外文翻译
组件
电动马达(参见图 3)产生 AFS 执行机构 运动所需的电磁转矩，这个同步电动机有一 个绕线定子、一个永磁转子总成和一个确定 转子位置的传感器。电机转矩是由磁场定向 控制。这种控制策略改变定子电流的转矩和 转子磁链产生部件。这些电流组件可以单独 控制,不依赖于转子角度。电机角度传感器是 基于磁电阻原理，它包括信号放大和温度补 偿。这个传感器信号的目的用于控制和监测。 类比于电机角度传感器，齿轮角度传感 器也是基于磁电阻原理，包括信号放大和温 度补偿。这个传感器还包括一个 CAN 接口， 能够使其他控制系统如 ESP 直接使用原始信 号。这个小齿轮角作为转向助力特性的输入 和用于监测。 电磁锁紧单元 (ELU) 的金属螺栓被一个 弹簧压向蜗杆锁定装置。 ECU 提供一个特定的 电流使得这个机械装置不被锁止。如果系统 关闭，ELU 锁紧蜗杆 (图 3),以防相关的安全 故障(比较[7,8,9))。在这种情况下,驾驶员 可以以一个固定的传动比继续转向 (即转动 比)。 为 AFS 系统开发的电子控制单元在车辆 电气系统、车辆 CAN 总线、AFS 传感器和电机 之间建立联系。 础。 AFS 的核心子系统是安装在转向盘和齿 轮齿条转向机之间的机械执行机构 (见图 4), 这个执行机构包括行星齿轮组和两个机械输 入和一个机械输出。伺服阀连接着转向柱上 的行星齿轮输入轴和方向盘。第二个输入轴 是由电动机驱动的，由蜗轮蜗杆连接到行星 齿轮。这个小齿轮角度传感器安装在输出轴, 这是机械输入的操舵装置。这个小齿轮角度 传感器安装在输出轴上 , 这是转向齿轮的机 械输入。转向齿轮(小齿轮)的输入和车轮转 角之间的关系是非线性的运动关系。
摘要
主动前轮转向为方向盘转角提供一个电 子控制的叠加角度，这额外的自由度使得连 续的和与驾驶情况相适应的转向特性成为可 能。像转向舒适性、作用力、转向动力性这 些特性的优化和转向稳定干预措施可以被执 行。 在成功引进 AFS(或主动转向)随着新宝 马 5 系进入国际市场之后,ZF Lenksysteme 开 始关注系统模块化和集成等方面。因此,这个 系统边界 , 其特性和所需的系统接口的定义 是为了几个底盘整体控制概念提供兼容性。 本文主要关注模块化系统的概念和其各自的 优势和需求。
车辆工程专业 外文翻译
学
院： 机械学院
专业班级： 车辆 0901 姓 学 名： XX
号：XXXXXXXXXXX
外文翻译
2004-21-0073
主动前轮转向的概念和特性
Willy Klier, Gerd Reimann and Wolfgang Reinelt
ZF Lenksysteme GmbH, Schwäbisch Gmünd, Germany
图 11：有无 SLD 特性的双车道变化
该算法表明在方向盘转角和平均前轮转 角之间的传递函数插入零极点。这额外的零 极点的放置以致由于动态转向系统的延迟减 少，部分被补偿或者需要增加。图 11 显示在 沥青路面以大约每小时 80 公里行驶的车辆在 双车道变化的结果。为了执行驾驶任务，增 加转向动态减少了所需的转向干预。
图 12：随速助力转向控制所需电流的相关性例子
图 13:道路变化或者 ABS 制动随转向特性不同的变 化（μ = 0.2）
图 14: 第一个系统概念的总体框图
3、模块化概念
在 市 场 引 入 AFS 的 第 一 阶 段 中 ， ZF Lenksysteme 开发的齿条和齿轮转向组件、 机电执行机构以及包含低水平软件的电子控 制单元 (参见图 14)。 宝马开发了安全的概念、 应用程序和相关联安全高级特性，也承担系 统的责任[4,9](参见图 14)。 在 AFS 发展的第 二阶段， ZF Lenksysteme 关注模块化， AFS 系统的简化组合和与其他底盘控制系统集成， 并且用在不同的车辆平台[10]。模块化的概 念意味着一个明确的责任分配和相关特性和 安全分布(见图 15)。特此，转向系统必须是 独立自主的，即使在出故障或是缺乏一些动 态控制系统 （包括动态稳定特性） 的情况下， 也能保持完整的转向特性。最简单的实现自 治的方法是在硬件上将车辆与转向特性和安 全分离。 这意味着在一个分开的 ECU 上运行运动 稳定特性，例如 ESP 控制单元采取考虑到可