探討線控汽車底盤控制技術分析及發展

摘 要：本次研究在分析汽車底盤控制技術實際情況的基礎上，有針對性的詳細的概述了線控汽車底盤控制技術相關方面。對那部分影響線控汽車發展的關健技術進行綜合分析。在分析全線控汽車的基礎上，有針對性的提出了分層式集成控制系統框架的構建，進一步完成框架內容的分析以及研究，在上述的基礎上期望促使線控汽車研究以及未來的發展提供一系列的參考。

關鍵詞：線控汽車底盤控制；分析；發展

一、線控汽車發展實際情況

國外線控汽車研究方面是比較早的，發展至今已經有很悠久的歷史。在二十世紀五十～六十年代，很多研發公司就想要將原有的機械連接轉化為轉向盤與轉向車輪之間用的控制信號，上述就是提到的早期線控轉向系統原型。在1990年，德國奔馳公司開始在分析實際技術的基礎上深入有效的研究前輪線控轉向系統，促使前輪線控轉向系統開發的線控轉向系統可以在概念車（F400 Carving）上完成安裝。線控技術在F400 Carving概念車的以下幾個部分使用：轉向、制動、懸架、車身控制等。電子驅動概念車R129由德國克萊斯勒開發，概念車R129實現了完全使用操縱桿控制，其脫離了加速踏板、制動踏板、轉向盤的設置，完成了線控驅動（Drive-by-wire）技術。BMW Z22概念車由德國寶馬汽車公司開發，其主要使用以下幾種技術：線控換擋技術、線控制動技術（Brake-by-wire）、線控驅動（Drive-by-wire）技術[ 1 ]。對線控汽車的研究中國還處于一個初級階段，主要是因為其起步非常的晚，相比國外來說差的距離較大。

在實際工作中，中國各高校研究線控系統還是相對比較早的，但是其大部分是針對線控系統理論的。同濟大學在2004年期間于上海國際工業博覽會完成了四輪獨立驅動微型電動車春暉三號的展示，其配備線控轉向系統[ 2 ]。詳細如下圖所示：

二、汽車線控系統原理分析、控制分析

（一）線控轉向系統分析

線控轉向系統的使用可以從根本上脫離方向盤跟轉向車輪兩者之間的機械連接需要，車輪轉向由電信號來有效的控制，可以完成汽車轉向系角傳遞特性的實現，同時可以完成汽車轉向系力傳遞特性的實現，可以完成其他大部分傳統轉向系統功能的有效發揮[ 3 ]。線控轉向系統組成部分主要有以下幾個部分：路感模擬系統、線控轉向系統控制器、轉向執行總成等。

在實際工作中，如果是傳統的方向盤，那么就能夠使用以下部件代替：開關、操縱桿、按鈕等。相應在實際工作中，最大程度降低駕駛人駕駛裝有線控轉向系統汽車所產生的不適感，目前很多的線控轉向系統，在設置方向盤的過程中，還是按照實際情況的需要適當的完成了方向盤組件的保留。

因為線控轉向系統的實現，促使機械連接顯得多余，車輪轉向發生了本質上的轉變，例如：一開始為傳統的駕駛人控制轉變方向，最后使用該項系統之后，轉化成為電或液壓驅動系統來完成方向的控制。

在實際工作中，我們重視系統的安全性，所以一部分線控轉向系統會擁有兩套驅動系統。例如：我們選擇使用電液復合硬件冗余控制系統可以促使兩套驅動系統中的一套驅動系統在運行過程中出現問題的時候就可以第一時間對其進行有效的處理干預，處理問題一般是選擇使用備份驅動系統，有利于為汽車基本轉向功能提供切實的保障。如果是四輪的獨立型的轉向電動車，那么我們可以在分析其實際性能的基礎上使用四個轉向電機，實現各個車輪轉向的獨立控制。線控轉向系統控制主要包括以下幾個部分的內容：路感模擬控制、主動轉向控制等，線控系統共性問題包括容錯控制策略[ 4 ]。詳細分析如下：

1）路感模擬控制分析。因為取消了機械連接，線控轉向系統需要模擬生成路感。線控轉向系統實質上指的就是方向盤力感，這對于駕駛汽車的駕駛人來說是非常重要的一個信息來源，通過信息判斷做出正確的選擇。

路感反映的實際內容包括以下幾個方面：首先是路面的實際變化情況，其次是汽車的實際運動狀態。主要在方向盤施加執行機構，主要有電動元件、彈簧元件等，執行機構的使用促使其在駕駛人轉向的過程中產生一定程度的方向盤力矩[ 5 ]。目前分析相關文獻以及研究結果的基礎上得到一共有2種線控轉向系統路感模擬方法。第一種是在路感的基礎上，產生動力學原理的基礎上，完成設計計算。第二種方法是嚴重按照那部分傳統經驗完成設計。

2）主動轉向控制。汽車轉向由線控技術控制其具備最為顯著的特點就是可以完成自由的設計，設計的內容為轉向車輪到方向盤的轉向角傳動比大小。

目前來說，存在很多的系統主動轉向控制措施，同時也存在大量的設計方法，一般情況下，會按照汽車的穩定性以及汽車的操縱性劃分主動轉向控制措施劃分為以下兩個部分：首先是制定相應的主動轉向控制策略，促使汽車穩定性得到最大程度的提升；其次制定相應的主動轉向控制策略，促使汽車操縱性得到最大程度的提升。

（二）線控制動系統分析

線控制動系統包括很多個方面：電子機械制動系統（Electronic-mechanical brake）；電子駐車制動系統（Electronic porking brake）；電液線控制動系（Electro hydraulic brake）等[ 6 ]。目前，在寶馬E65已經使用了電子駐車制動系統。完全線控制動系統在寶馬（BMW）中的使用，其存在非常明顯的成本以及可靠性等問題，就目前來說，量產車中還沒有使用該項系統。寶馬（BMW）中使用的是BMW跟傳統液壓制動系統兩者之間出現的過渡產品。其可以實現各個輪缸壓力精確地獨立的控制，同時還具有系統響應速度快等優勢，可以促使車輛制動穩定性得到有效的提升。

（三）線控驅動系統分析

線控驅動系統主要的構成部分如下：驅動執行器、加速踏板總成、驅動控制器等。在加速踏板踩下的時候，駕駛人通過踏板位置的傳感器將相應的位置信號之后順利的完（下轉第18頁）（上接第16頁）成驅動控制器的傳送[ 7 ]。

1）傳統內燃機汽車線控驅動控制。汽車動力學控制跟經濟性控制的過程中，線控油門一般是在對節氣門的線控的基礎上實現的。如果是具備ESP的汽車，線控油門還可以發揮控制穩定性的作用，同時可以發揮驅動防滑的作用。傳統節氣門控制方法跟線控油門控制方法有著本質的區別，線控油門控制方法具有非常明顯的精確性。嚴格按照各種行駛信息來使用發動機的空燃比進行精確調節，促使發動機燃燒狀況實現進一步的改善，促使汽車經濟性以及動力性實現進一步的提升。2）多輪獨立驅動電動汽車線控驅動控制分析。隨著社會的發展，電機技術取得了進一步更新發展，車輛動力學也一樣，取得了非常顯著的成績，電動汽車逐漸趨向多個電機獨立驅動多個車輪。電機相比傳統形式的內燃機來說，最為顯著的特征就是響應特性非常的好、響應的速度非常的快，控制精度非常的高。因為多輪的獨立的驅動電動汽車其每一個驅動車輪的轉矩都是獨立的，同時也是可以有效的控制控驅動控制分析。

隨著社會的發展，電機技術取得了進一步更新發展，車輛動力學也一樣，取得了非常顯著的成績，電動汽車逐漸趨向多個電機獨立驅動多個車輪。電機相比傳統形式的內燃機來說，最為顯著的特征就是響應特性非常的好、響應的速度非常的快，控制精度非常的高。因為多輪的獨立的驅動電動汽車其每一個驅動車輪的轉矩都是獨立的，同時也是可以有效的控制的，所以，通過控制橫擺力矩以及控制驅動力分配，驅動控制系統可以促使車輛的經濟性以及穩定性得到進一步的改善。目前，我國研究的重點為輪轂電機電動汽車驅動控制工作，也是四輪獨立驅動的有效研究。

三、結語

相當于傳統汽車在控制來說，線控汽車具有非常顯著的現實意義，同時還具備有效的優勢，但是傳統汽車完成操縱控制的方法是使用機械系統以及液壓系統，這相對于線控技術來說非常的安全、穩定以及成熟。跟飛機之間存在明顯的區別，汽車具有一個非常復雜的行駛環境，所以想要在汽車上有效的使用線控技術那么就需要格外的重視以及關注穩定性以及安全性。

線控技術的使用，一般都是通過以下幾個方面的電氣部件來實現的：電機、傳感器、電池、信號線等。促使線控技術得到進一步的發展，促使線控系統逐漸取代傳統汽車各個系統，發揮非常顯著的現實意義，未來車輛的發展趨勢將會趨向線控底盤集成控制。同時汽車設計工作也會呈現本質性的轉變。

參考文獻：

[1] 宗長富，李剛，鄭宏宇，何磊，張澤星.線控汽車底盤控制技術研究進展及展望[J].中國公路學報，2013，02：160-176.

[2] 王鐵強.淺談汽車底盤線控技術的應用與發展[J].才智，2010，22：62.

[3] 張樂超，陳寶峰，許滄粟.汽車底盤控制技術發展綜述[J].機械科學與技術，2010，12：1612-1616.

[4] 別輝，過學迅.汽車底盤線控技術的應用及發展趨勢[J].專用汽車，2007，03：36-38.

[5] 陳禎福.汽車底盤控制技術的現狀和發展趨勢[J]. 汽車工程，2006，02：105-113.

[6] 羅家慶.四輪獨立線控汽車底盤過驅動容錯控制分配策略研究[D].吉林大學，2015.

[7] 李文陽.淺談汽車底盤線控技術的應用與發展[J].科技創新導報，2009，36：43.

作者簡介：

鄧平堯（1983-），男，漢族，江西修水人，本科，助教，研究方向：汽車檢測與維修。