四輪轉向系統結構及工作原理

2.1.4WS 系統的組成

隨著二十世紀末以來在信息技術、集成電路、微電子領域的技術突破，以這些技術為基礎的汽車電子控制技術也逐步發展成熟，4WS系統的發展成熟也正是基于汽車電子控制技術的進步，4WS系統中對于車輛四輪的控制以及前后輪的轉向分配使用到了電子控制技術以及電機助力技術。由于在車輛四輪轉向過程中，車輛的前輪和后輪在不同的速度之下的轉向方式存在差別，因此在四輪轉向控制之中應用4WS結構相對獨立，且在車輛前后輪轉向系統中不存在機械連接，因此可以確保轉向性能可以在系統正常運行的狀態下保持高水平。

車輛轉向機構、ECU、減速器、電動機、傳感器等部分共同構成4WS系統，并實現對車輛四輪轉向的有效控制。在車輛后輪參與轉向的過程中電子控制技術深度介入，幫助車輛后輪執行正確的轉向工作，滿足車輛的正常行駛以及提升車輛的轉向性能。

2.2電子控制 4WS 系統的工作原理

ECU即電子控制單元，常被形象的稱為“行車電腦”，ECU是車輛電子控制系統內執行分析計算并向相應部件輸出控制信號的單元，在4WS系統中ECU也承擔UI車輛運動信號的分析和運算，在車輛進行四輪轉向時，位于車輛前輪的傳感器將車輛前輪的轉向信號以及車輛的運動狀態傳入ECU，經過ECU對該型號的處理、分析、運算，產生輸送向步進電機的驅動信號，步進電機根據驅動信號執行相應的動作作用于車輛的后輪轉向機構，通過這個途徑控制后輪的轉向。ECU在此過程中仍然對車輛的運動狀態進行全程、實時的監測，對車輛后輪轉向角與目標轉向角之間的差值進行計算，根據計算結果對后輪的轉角實現實時調整。這樣的實時調整與車輛的實際運動狀態相契合，實現汽車的四輪轉向。

電子控制4WS系統設定有兩種轉向模式可供駕駛員選擇，駕駛員可以通過轉向模式開關選擇傳統的2WS模式也可以保持4WS狀態繼續行駛，設置這兩種轉向模式不僅是為駕駛員根據實際路況提供更多地選擇，也是當4WS系統出現故障無法正常執行四輪轉向時保留傳統的前輪轉向設置，保證車輛運行的安全性，確保駕乘人員的人身安全。當4WS系統出現故障時，駕駛室儀表臺上出現4WS故障指示燈，提醒駕駛員4WS系統出現故障，車輛四輪轉向系統不能正常運行，檢測車輛運行狀態的ECU實時記錄故障信息，方便技術人員在故障檢測維修時進行檢碼。

上述的可以實現車輛前后輪同相位以及逆相位轉向的4WS系統屬于電子電動式四輪轉向系統，這種系統的后輪轉向裝置是受車輛車速的控制，即車輛后輪的偏轉角度以及方向是根據車速的大小而改變的，同時后輪偏轉角和方向的變化也是對前輪轉角和橫擺角速度變化的響應。在ECU中設定了車輛在不同速度下的四輪轉向控制策略，再車輛高速或者低速狀態下根據程序控制前后輪的轉向。當ECU接收到傳感器發送來的車輛中高速行駛狀態的信號亦或是方向盤的小角度轉動的信號時，ECU根據控制策略程序控制車輛前后輪進行同相位轉向，減小車輛的橫擺角速度，降低車輛車身的動態側偏，幫助車輛在高速行駛時保持操縱的穩定性。當ECU接收到傳感器發送來的低速行駛狀態或者是方向盤的大角度轉動信號時，ECU則采用低速運行時的控制策略，程序控制前后輪實現逆相位轉向，車輛前輪轉角增大的同時增大后輪的偏轉角度，幫助車輛駕駛員輕松操縱低速車輛進行轉向，并且降低車輛低速狀態下的轉彎半徑，提升車輛的靈活性。