一、 线控技术的起源及应用
线控技术(X-By-Wire)最早应用于飞机,被称为电传操纵技术(Fly-By-Wire)。其基本原理是将飞机的各类信号通过传感器转换为电信号,将电信号输入到ECU,ECU输出控制指令控制各执行器(副翼、升降舵等)动作,从而控制飞机的航向和高度等。
汽车线控技术由飞机的线控技术演化而来,同样由传感器、控制器和执行器等组成,用导线和电子元器件取代传统的机械和液压传动装置。通过线束将传感器所采集的信息和驾驶员的驾驶意图传输给控制器,控制器控制相应执行机构工作,实现汽车的驱动、转向、制动等功能,通过传感器将车辆状态反馈给控制器。
随着 汽车电子技术 的发展,电子控制系统在汽车中的应用范围越来越广,汽车也越来越趋向于集成化、模块化、机电一体化及智能化方向发展。汽车线控技术在智能网联汽车发展及新能源汽车中的应用中显得尤为突出。全球零部件巨头舍弗勒将旗下智能驾驶的 Space Drive 线控技术、Mover平台系统、90度智能 线控转向 模块等底盘系统相关的机电一体化产品和技术引入一个新的发展领域。
二、底盘线控系统的概念
1.底盘线控技术的特征
1)线控底盘的操纵机构和执行机构没有机械联结和机械能量的传递。
2)线控底盘的操纵指令由传感元件感知,以电信号的形式由网络传递给电子控制器及执行机构。
3)线控底盘的执行机构是用外来能源完成操纵指令及相应的任务操作的,其执行过程和执行结果受电子控制器的监测和控制。
2.底盘线控技术的优点
1)底盘线控系统在结构简单,减少耗材,节省制造成本,同时优化驾乘空间,增加车辆是舒适性。
2)底盘线控系统控制灵活,灵敏度及精确度较高,用电信号替代机械传输,优化控制结果,能够实现汽车的柔性连接,车身与底盘可以独立分开。
3)底盘线控系统节约能源,减少损耗,部分车辆具备能量回收装置,可以提升能源的利用率。
3.底盘线控技术的缺点
底盘线控系统中由于电子元器件增多,电子设备会有电磁干扰、器件失效、软件程序的设计、网络攻击等问题存在。车辆在行驶过程中,一旦电路失效,就会导致致命性的灾难—转向失灵、油门无法控制或者无法制动等等。因此线控技术今后要在系统的稳定性、可靠性及安全性下足功夫攻克难关。
三、底盘线控系统的认知
1.底盘线控系统的功能
线控技术是实现汽车智能化、电动化以及能量回收的重要前提条件。汽车底盘是汽车重要组成部分之一,底盘线控技术水平直接关系到汽车的加减速响应时效、转向灵活性等功能。随着汽车智能化水平的提高,底盘整体系统受益较大。底盘线控技术的快速发展大大降低车辆机械系统的复杂程度,控制执行单元可以随时监测车辆的即时运行状态,给车辆发出最佳控制信号,以便获得汽车整体的最佳性能,提高汽车的安全性、稳定性、操纵性,提升汽车的节能环保的效能。
2.底盘线控系统的组成
目前,底盘线控系统中最为核心的是线控驱动、线控转向、线控制动等三大系统,如 下 图。线控驱动系统掌控着自动驾驶中制动和转向时车辆姿态的控制;线控转向系统掌控着自动驾驶的路径与方向的精确控制;线控制动系统掌控着自动驾驶的底盘安全性和稳定控制。
(1)线控驱动系统组成
汽车底盘线控驱动系统根据驾驶员的动作和汽车本身的各种行驶信息综合分析驾驶员的意图,精确控制动力装置(发动机或电机)的输出功率和车轮驱动力的大小,以提高车辆整体的动力性、经济性和操纵稳定性。
汽车线控驱动系统主要由整车控制器、传感器、电机控制器、执行器等组成,如 下 图所示。
对于传统内燃机汽车,加速踏板与节气门之间通过电信号进行控制来取代原来的机械传动的这种形式又被称为线控油门;对于电动汽车,驱动执行器即为驱动电机,其可能是单电机的中央驱动电机,也可是多轮独立电机。因此,线控驱动系统包括传统内燃机汽车和多轮独立驱动电动汽车线控驱动控制。
(2)线控转向系统组成
线控转向系统是通过传感器检测到方向盘转角信号发送给电控单元,电控单元根据车辆信息完成转向助力控制。该系统具有根据不同车速提供最优助力、保证高速时可靠的稳定性、提供适当路面反馈量、节约能源的优点。
线控转向系统由路感反馈总成、转向执行总成、控制器以及相关传感器组成的,如 下 图所示。
(3)线控制动系统组成
线控制动系统是用集成制动控制装置取代真空助力器,通过 CAN总线 接收主控单元发出的控制指令,驱动电机推动制动主缸,执行制动指令。对于新能源汽车可同时取消电子真空泵,节省安装空间,减少系统复杂程度。该系统还具有主控能量回收的功能,增加电动汽车(或混合动力汽车)的续航里程,既节能又环保。
线控制动系统主要由接收单元、制动控制器(ECU)、执行单元3部分组成如 下 图所示。
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