基于汽车电子控制技术的四轮转向系统

摘 要

汽车行业的快速发展，要求其技术手段必须不断创新，才能够满足人们的需要，获得长足的发展和进步。现代化汽车更加注重智能化、自动化发展，四轮转向系统应用电子控制技术后，具有较强的智能化水平，从而保证驾驶过程中，能够对汽车进行较好的控制。

【关键词】汽车电子控制技术 四轮转向系统 4WS系统

交通运输行业的快速发展，促进了汽车行业的迅猛发展，汽车技术水平不断提升，尤其是四轮转向系统的应用，保证了汽车驾驶过程中，可以对汽车进行较好的控制。目前汽车四轮转向系统主要应用了4WS系统，该系统实现了智能化控制，保证汽车在行驶时能够具有较高的安全性。本文分析了4WS系统的结构，并就4WS系统的有效应用展开了分析和论述。

1 汽车四轮转向系统结构及工作原理分析

4WS系统在汽车四轮转向系统中得到了广泛应用，4WS系统是日本NISSAN公司研制的，在对四轮控制中，发挥了重要作用。4WS系统的可靠性较高，并且工作压力大、系统较为可靠，有效地满足了汽车四轮转向系统的应用需要。

1.1 4WS系统组成

4WS系统是基于汽车电子控制技术发展到一定阶段的产物，其采用了电子控制技术和电机助力技术。4WS应用于四轮转向控制当中，结构相对独立，在前后轮转向系统当中，并不存在机械连接，保证系统在工作中，能够具有较强的性能水平。4WS系统由转向机构、传感器、ECU、电动机、减速器等部分组成。电子控制技术在后轮转向中得到应用，可以完成汽车转向操作，满足汽车行驶需要。

1.2 4WS系统工作原理

从上文中4WS系统的组成部分来看，4WS系统发挥功能，需要借助于电子控制技术，并且对传感器进行应用，获取转向信息，利用ECU分析计算，之后将相关命令传递给电动机，电动机对信号进行执行，以完成转向操作。在这一过程中，ECU和传感器之间进行联动，可以对汽车状况进行有效监测，保证汽车转向时，转向角能够符合要求。4WS系统在转向控制过程中，主要有两种转向模式，一种是4WS状态，即车主根据4WS系统反馈的信息，对转向过程中存在的危险进行规避，保证转向安全；另一种是在系统出现故障后，系统处于2WS状态，通过对后轮自动转向装置进行控制，完成转向需要。无论是4WS还是2WS转向，都需要借助于传感器和ECU之间的联动，保证对汽车行驶状况进行把握，以保证汽车转向具有较高的安全性和可靠性。

2 基于汽车电子控制技术的四轮转向系统分析

4WS系统在汽车四轮转向系统中的应用，采用了步进电动机作为转向系统的执行元件，具有较高的动态响应效果，能够提升转向的灵敏性，保证驾驶员转向操作具有较高的稳定性和安全性。4WS系统在应用时，需要对结果框架以及系统内部设计进行把握，保证系统具有较强的刚性功能，能够更好地满足汽车行业发展需要。

2.1 结构框架

四轮转向系统在设计过程中，关键点在于把握其结构设计，能够从整体角度出发，对各个局部进行有效地分析，以保证4WS汽车电控系统功能和作用得以发挥。4WS系统中，传感器以及控制ECU是系统功能得以发挥的关键，在设计过程中，需要选择性能较好的单片机，并且保证指示灯设计合理，能够为汽车驾驶员提供预警，避免转向过程中出现危险。关于4WS系统的结构框架，我们可以从图1中看出。

4WS系统设计需要兼顾4WS模式和2WS模式，保证两种模式在系统应用过程中发挥应有的功能和作用，保证4WS系统具有较高的稳定性。在进行控制核心选择时，利用80C196KB单片机，可以保证系统性能，对获取的信号信息进行有效处置，保证系统功能稳定发挥。

2.2 系统设计

如图2，在进行系统设计过程中，需要考虑到微处理器的设计、电路设计两个方面内容，这两个方面设计合理性，直接影响到了四轮转向系统的功能。

2.2.1 微处理器设计

微处理器是四轮转向系统中的重要组成部分，在利用4WS系统过程中，微处理器性能需要得以保证。微处理器是ECU的核心部门，对大部分输入信号进行处理，工作量较大。微处理器的性能，直接影响到了信号处理效率和质量，对于4WS系统功能有着十分重要的影响。在进行设计过程中，其采取A/D或是D/A的转换模式，能够保证信号进行有效传输。同时，在CPU选择时，可以应用80C196KB单片机，这种单片机具有较好的处理性能。

2.2.2 电路设计

电路设计过程中，需要考虑到信号有效调理，能够保证电路符合系统处理信息需要。4WS系统电路设计以ECU设计为主，ECU是输入信号调理电路的重要组成部分，主要由运算放大器LM2902和外围阻容元件构成低通滤波器。为了保证电路运行的稳定性，利用电极管D1和D2进行过载保护，当元器件中电流或是电压过大，对电路产生破坏后，可以对故障问题进行较好的解决。同时，电路设计时，需要保证A/D转换器能够对干扰信号进行处理，并通过利用滤波电容，对高频干扰问题进行有效解决。同时，在进行电路设计过程中，需要加强电路与其他系统结构之间的联系，尤其考虑到电路设计与微处理器选择之间的关系，保证CPU和ECU之间发挥联动作用，保证4WS系统具有较强的功能。

2.2.3 抗干扰设计

4WS系统在四轮转向系统中应用，干扰设计问题必须予以考虑。系统工作时，由于受到电源波动以及电磁辐射的影响，可能导致信号传输出现混乱的情况，进而影响到程序正常运转，导致程序出现失控。在这一过程中，为了保证程序运行的稳定性和可靠性，可以利用多级滤波技术对抗电源波动干扰，降低外部电磁辐射的影响，从而保证数据信息更加有效的获取。

3 结束语

4WS系统在汽车四轮转动系统中应用，实现了电子控制技术的有效利用，保证在转向操作时，为驾驶员提供较好的指导，在遇到危险时，能够对駕驶员进行预警，避免驾驶员错误操作，给汽车和自身带来危险。因此，汽车行业在发展过程中，要注重对电子控制技术进行应用，使其能够对四轮转向系统进行完善，提升转向系统的性能水平，使其更加稳定、可靠。

参考文献

[1]王贵明，王金懿.四轮驱动四轮转向的汽车电子差速转向控制[J].变频器世界，2011（02）：48-51.

[2]张庆永，刘成武，洪亮.基于ADAMS和Matlab的四轮转向汽车控制系统联合仿真研究[J]. 机电技术，2013（01）：5-8.

作者简介

张凯（1988-），男，山西省临猗县人。学士学位。现为运城职业技术学院助工。主要研究方向为汽车电子。

单位单位

运城职业技术学院 山东省运城市 044000