線控技術在汽車上的應用

滕靜暉

[摘 要]伴隨汽車的電子控制技術的發(fā)展、自動化控制技術的逐步成熟以及汽車網(wǎng)絡技術的廣泛應用和發(fā)展，汽車類的線性控制技術也漸漸得到科研者和汽車行業(yè)精英的認可和逐步地深入發(fā)展。線控類的技術在汽車上的應用與42V的電壓類的控制系統(tǒng)與網(wǎng)絡化的技術主宰著汽車類行業(yè)的未來發(fā)展行情。本文主要介紹了傳統(tǒng)的線控策略的汽車應用以及關鍵線控策略的應用，詳細介紹了線控制動策略，線控轉向策略以及線控油門策略。

[關鍵詞]線性控制；汽車應用；制動；轉向；油門

中圖分類號：U463.4 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）19-0368-01

1 引言

線控類的技術在汽車上的應用，實質上是讓汽車的機械化結構[1]，減低對于汽車的整體的設備質量，并且提升了汽車整體的燃油的經濟性能；實現(xiàn)了發(fā)動機的機艙以及發(fā)動機底盤的控制[2]，并且對于其他布置和設計進行了簡便；線控類的系統(tǒng)則采用機電信號取代了液壓類系統(tǒng)和機械的傳動系統(tǒng)，近乎于不存在延遲，改進了系統(tǒng)的實時性能，提升了汽車乘客的乘坐汽車的舒服程度；線控技術并沒有機械的失效狀況，其與機械以及液壓的傳動系統(tǒng)相較，能夠提升系統(tǒng)的可靠性。由于線控技術的智能化發(fā)展，其在未來能夠有更為全面的發(fā)展前途。

德國的奔馳公司曾在1990年開展了基于前輪的轉向化的研究，并且獲得了很多相關成果，實現(xiàn)了本公司的首個線性化的轉向系統(tǒng)；日本的本田公司在2003年推出了Lexus HPX[5]的概念化車型也選用了線性控制的轉向系統(tǒng)；目前的線性化控制技術在汽車行業(yè)的研究逐漸成熟，并且已經應用在了汽車的操作和控制領域。國外，著名的法拉利品牌的技術贊助商和滾動化軸承的技術贊助商SKF，以及Bertone共同開發(fā)了Novanta這個品牌，進而將線性化的控制技術應用在了汽車駕駛之上。

國內也正逐步將線性控制系統(tǒng)引入汽車中，比亞迪的生產廠家也在引入線性化控制這一技術，逐步完善汽車的智能控制性能；東風日產今日在廣州的車展上發(fā)布的全新的西瑪車型（MAXIMA）[7]并將其定位在中型的轎車車型之上，其對于舵機的方向控制引入線性控制系統(tǒng)，在于天籟的共同打入中型汽車的競爭之中占據(jù)了很大的優(yōu)勢。

2 傳統(tǒng)的線控策略的汽車應用

2.1 汽車轉向系統(tǒng)構成

汽車控制的轉向系統(tǒng)，其主要包含三個部分：分別是第一部分轉盤轉向系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要包括轉向方向盤、轉向角的傳感器、機械化的傳動裝置、轉矩的傳感器和轉矩的反饋電動機等；第二部分則是電子化的控制系統(tǒng)[8]，主要包括測量車速的傳感器裝置，其中包含測量車速的傳感器裝置以及電子的控制單元用以提升車輛的穩(wěn)定性操作；第三部分為車輛的轉向系統(tǒng)，其中主要包含角位移的測量傳感器、轉向化電動機、車輪和齒條的轉向化機構以及其他的機械化轉向裝置。

2.2 汽車制動系統(tǒng)構成

汽車的制動系統(tǒng)，其由駕駛人員所踩踏剎車的踏板產生的制動力并且經過真空的增壓器實現(xiàn)放大，并且由主缸把制動力轉換為制動的液壓強，并且經過制動的液化動力系統(tǒng)將其傳輸?shù)礁鱾€輪缸中，最終通過盤式或者鼓式的制動器實現(xiàn)輪缸的壓強轉換為制動的力矩。

2.3 傳統(tǒng)的線控策略的汽車應用

汽車線性控制系統(tǒng)簡單地講就是駕駛著的操控意圖、動作經過特定的傳感器后演變?yōu)殡娦盘柕?，進而通過電纜轉化為執(zhí)行機構的系統(tǒng)。整個系統(tǒng)的優(yōu)缺點主要從以下幾個方面進行探討，包括輕便、省力、容易布置等，但也包括耗能大、成本高等缺陷。

2.3.1 線控策略的汽車應用技術

線性系統(tǒng)在轉向系統(tǒng)中的應用主要包含以下幾個方面，系統(tǒng)的結構、系統(tǒng)的工作原理、系統(tǒng)關鍵步驟的功能和效用和系統(tǒng)的特點，并且給出系統(tǒng)所需要的關鍵技術，其中包括傳感器技術、總線技術、動力化電源技術以及容差錯的控制技術。

2.3.2 線控策略的汽車應用方向

線性系統(tǒng)在轉向系統(tǒng)中的應用主要包含以下幾個方面，線控制動系統(tǒng)的組成和優(yōu)缺點，系統(tǒng)的工作原理和關鍵性的步驟，包括協(xié)議、主要算法和電源部分的技術。

2.4 現(xiàn)有線控策略的汽車應用模式

線控類的技術在汽車上的應用是實現(xiàn)把駕駛員的操作的動作信號轉換為傳感器的電學信號，并且該信號通過電纜之后被傳送到汽車系統(tǒng)的執(zhí)行類機構的一種方式。當前的線性控制類技術主要包含有線控類的換空檔的系統(tǒng)、線控類的制動化系統(tǒng)、線控類的懸架類系統(tǒng)以及線控類的增壓系統(tǒng)、線控類的油門系統(tǒng)和線控類的轉向系統(tǒng)。其中線控類的轉向系統(tǒng)主要應用在了高級的轎車、跑車以及概念車之上，線控類的技術在汽車上的應用給汽車行業(yè)實現(xiàn)自動駕駛的功能提供了較好的平臺；線控類的技術子在工業(yè)行業(yè)的車輛之上的應用居多，并且其隨著線性控制技術的發(fā)展以及所需要的成本的逐漸降低和追求自主化駕駛車輛的影響，線性化控制技術將能夠漸漸地廣泛地推廣于一般的車輛之中，因而對于線控類的技術在汽車上的應用研究具有重大的意義。

3 關鍵線控策略的應用

3.1 線控制動策略

X-By-Wire中的X表述和駕駛類似的動作以及模式，譬如：轉向動作，換擋動作以及懸架動作，其中線控的制動策略主要包含傳感器組合，涵蓋了踏板裝置，位移傳感裝置，車速傳感裝置，轉向盤轉角傳感裝置，電子測控模塊，電機制動裝置以及電子通訊網(wǎng)絡部分等。

傳感裝置能夠把駕駛人員踩踏制動模塊的動作轉變?yōu)殡娦盘?，給入ECU，并且依照給入的電信號解析虛擬踏板力的輕重給出最優(yōu)的制動力的大小，并且選取電信號的模式給出到電機制動部分中，電機制動部分依照給入電信號的大小進行操作，并且針對車輪實現(xiàn)制動。

3.2 線控轉向策略

線控轉向策略即省略了轉向盤以及轉向車輪中間的機械模塊，并且選取傳感裝置和電子模塊把操作者的轉向命令轉化為電信號傳輸?shù)紼CU中，ECU給出測控信號到執(zhí)行裝置中。執(zhí)行測控裝置的轉向輪操作，能夠實現(xiàn)轉向動作，其中線控轉向部分主要包含數(shù)字傳感裝置，電子測控模塊，實時化的程序以及電子動力轉向部分等模塊。

在線控轉向模式中，車速傳感裝置能夠檢索到車速信息，轉向盤轉角的傳感裝置以及轉矩傳感裝置能夠測算轉向盤的轉角以及轉矩的大小，電子測量部分ECU綜合了車速數(shù)據(jù)，轉角數(shù)據(jù)以及轉矩數(shù)據(jù)，給轉向電動裝置給入轉向信息測控轉向輪的操作。并且實現(xiàn)駕駛人員的命令，此外，ECU還能夠從反饋點擊裝置中給入數(shù)據(jù)，模擬轉向裝置的反饋力矩，使得駕駛者得到較高的路感數(shù)據(jù)。

3.3 線控油門策略

線控油門策略即為電子節(jié)氣門策略，線控油門的基準定理采用和線控制動操作原理類似的模式。其中線控油門裝置選取加速踏板傳感裝置，測控裝置，傳遞線路和節(jié)氣門的執(zhí)行裝置構建。其中線控油門裝置能夠解析駕駛人員施于到加速踏板上的壓力并且對節(jié)氣門的開度實現(xiàn)測控。

4 本文總結

本文首先介紹了線控技術在汽車中的應用和研究，進而介紹了傳統(tǒng)的線控策略的汽車應用，包含汽車轉向系統(tǒng)構成，汽車制動系統(tǒng)構成，傳統(tǒng)的線控策略的汽車應用，進而給出線控策略的汽車應用技術，包含線控策略的汽車應用方向和現(xiàn)有線控策略的汽車應用模式。之后分析了關鍵線控策略的應用，包含線控制動策略，線控轉向策略，線控油門策略。

參考文獻

[1] 彭曉燕，董曉丹，章兢.汽車線控制動系統(tǒng)的可靠性分析和容錯技術研究[J].汽車工程，2009，31（7）：624-628.

[2] 黃源.線控制動系統(tǒng)制動力分配策略研究[D].湖南大學，2011.