滕靜暉

[摘 要]伴隨汽車(chē)的電子控制技術(shù)的發(fā)展、自動(dòng)化控制技術(shù)的逐步成熟以及汽車(chē)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的廣泛應(yīng)用和發(fā)展，汽車(chē)類(lèi)的線性控制技術(shù)也漸漸得到科研者和汽車(chē)行業(yè)精英的認(rèn)可和逐步地深入發(fā)展。線控類(lèi)的技術(shù)在汽車(chē)上的應(yīng)用與42V的電壓類(lèi)的控制系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)化的技術(shù)主宰著汽車(chē)類(lèi)行業(yè)的未來(lái)發(fā)展行情。本文主要介紹了傳統(tǒng)的線控策略的汽車(chē)應(yīng)用以及關(guān)鍵線控策略的應(yīng)用，詳細(xì)介紹了線控制動(dòng)策略，線控轉(zhuǎn)向策略以及線控油門(mén)策略。

[關(guān)鍵詞]線性控制；汽車(chē)應(yīng)用；制動(dòng)；轉(zhuǎn)向；油門(mén)

中圖分類(lèi)號(hào)：U463.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）19-0368-01

1 引言

線控類(lèi)的技術(shù)在汽車(chē)上的應(yīng)用，實(shí)質(zhì)上是讓汽車(chē)的機(jī)械化結(jié)構(gòu)[1]，減低對(duì)于汽車(chē)的整體的設(shè)備質(zhì)量，并且提升了汽車(chē)整體的燃油的經(jīng)濟(jì)性能；實(shí)現(xiàn)了發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)艙以及發(fā)動(dòng)機(jī)底盤(pán)的控制[2]，并且對(duì)于其他布置和設(shè)計(jì)進(jìn)行了簡(jiǎn)便；線控類(lèi)的系統(tǒng)則采用機(jī)電信號(hào)取代了液壓類(lèi)系統(tǒng)和機(jī)械的傳動(dòng)系統(tǒng)，近乎于不存在延遲，改進(jìn)了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性能，提升了汽車(chē)乘客的乘坐汽車(chē)的舒服程度；線控技術(shù)并沒(méi)有機(jī)械的失效狀況，其與機(jī)械以及液壓的傳動(dòng)系統(tǒng)相較，能夠提升系統(tǒng)的可靠性。由于線控技術(shù)的智能化發(fā)展，其在未來(lái)能夠有更為全面的發(fā)展前途。

德國(guó)的奔馳公司曾在1990年開(kāi)展了基于前輪的轉(zhuǎn)向化的研究，并且獲得了很多相關(guān)成果，實(shí)現(xiàn)了本公司的首個(gè)線性化的轉(zhuǎn)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(chē)型也選用了線性控制的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)；目前的線性化控制技術(shù)在汽車(chē)行業(yè)的研究逐漸成熟，并且已經(jīng)應(yīng)用在了汽車(chē)的操作和控制領(lǐng)域。國(guó)外，著名的法拉利品牌的技術(shù)贊助商和滾動(dòng)化軸承的技術(shù)贊助商SKF，以及Bertone共同開(kāi)發(fā)了Novanta這個(gè)品牌，進(jìn)而將線性化的控制技術(shù)應(yīng)用在了汽車(chē)駕駛之上。

國(guó)內(nèi)也正逐步將線性控制系統(tǒng)引入汽車(chē)中，比亞迪的生產(chǎn)廠家也在引入線性化控制這一技術(shù)，逐步完善汽車(chē)的智能控制性能；東風(fēng)日產(chǎn)今日在廣州的車(chē)展上發(fā)布的全新的西瑪車(chē)型（MAXIMA）[7]并將其定位在中型的轎車(chē)車(chē)型之上，其對(duì)于舵機(jī)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(chē)的競(jìng)爭(zhēng)之中占據(jù)了很大的優(yōu)勢(shì)。

2 傳統(tǒng)的線控策略的汽車(chē)應(yīng)用

2.1 汽車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)構(gòu)成

汽車(chē)控制的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其主要包含三個(gè)部分：分別是第一部分轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要包括轉(zhuǎn)向方向盤(pán)、轉(zhuǎn)向角的傳感器、機(jī)械化的傳動(dòng)裝置、轉(zhuǎn)矩的傳感器和轉(zhuǎn)矩的反饋電動(dòng)機(jī)等；第二部分則是電子化的控制系統(tǒng)[8]，主要包括測(cè)量車(chē)速的傳感器裝置，其中包含測(cè)量車(chē)速的傳感器裝置以及電子的控制單元用以提升車(chē)輛的穩(wěn)定性操作；第三部分為車(chē)輛的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其中主要包含角位移的測(cè)量傳感器、轉(zhuǎn)向化電動(dòng)機(jī)、車(chē)輪和齒條的轉(zhuǎn)向化機(jī)構(gòu)以及其他的機(jī)械化轉(zhuǎn)向裝置。

2.2 汽車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)構(gòu)成

汽車(chē)的制動(dòng)系統(tǒng)，其由駕駛?cè)藛T所踩踏剎車(chē)的踏板產(chǎn)生的制動(dòng)力并且經(jīng)過(guò)真空的增壓器實(shí)現(xiàn)放大，并且由主缸把制動(dòng)力轉(zhuǎn)換為制動(dòng)的液壓強(qiáng)，并且經(jīng)過(guò)制動(dòng)的液化動(dòng)力系統(tǒng)將其傳輸?shù)礁鱾€(gè)輪缸中，最終通過(guò)盤(pán)式或者鼓式的制動(dòng)器實(shí)現(xiàn)輪缸的壓強(qiáng)轉(zhuǎn)換為制動(dòng)的力矩。

2.3 傳統(tǒng)的線控策略的汽車(chē)應(yīng)用

汽車(chē)線性控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單地講就是駕駛著的操控意圖、動(dòng)作經(jīng)過(guò)特定的傳感器后演變?yōu)殡娦盘?hào)的，進(jìn)而通過(guò)電纜轉(zhuǎn)化為執(zhí)行機(jī)構(gòu)的系統(tǒng)。整個(gè)系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)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(chē)應(yīng)用技術(shù)

線性系統(tǒng)在轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的應(yīng)用主要包含以下幾個(gè)方面，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)的工作原理、系統(tǒng)關(guān)鍵步驟的功能和效用和系統(tǒng)的特點(diǎn)，并且給出系統(tǒng)所需要的關(guān)鍵技術(shù)，其中包括傳感器技術(shù)、總線技術(shù)、動(dòng)力化電源技術(shù)以及容差錯(cuò)的控制技術(shù)。

2.3.2 線控策略的汽車(chē)應(yīng)用方向

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

2.4 現(xiàn)有線控策略的汽車(chē)應(yīng)用模式

線控類(lèi)的技術(shù)在汽車(chē)上的應(yīng)用是實(shí)現(xiàn)把駕駛員的操作的動(dòng)作信號(hào)轉(zhuǎn)換為傳感器的電學(xué)信號(hào)，并且該信號(hào)通過(guò)電纜之后被傳送到汽車(chē)系統(tǒng)的執(zhí)行類(lèi)機(jī)構(gòu)的一種方式。當(dāng)前的線性控制類(lèi)技術(shù)主要包含有線控類(lèi)的換空檔的系統(tǒng)、線控類(lèi)的制動(dòng)化系統(tǒng)、線控類(lèi)的懸架類(lèi)系統(tǒng)以及線控類(lèi)的增壓系統(tǒng)、線控類(lèi)的油門(mén)系統(tǒng)和線控類(lèi)的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。其中線控類(lèi)的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主要應(yīng)用在了高級(jí)的轎車(chē)、跑車(chē)以及概念車(chē)之上，線控類(lèi)的技術(shù)在汽車(chē)上的應(yīng)用給汽車(chē)行業(yè)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛的功能提供了較好的平臺(tái)；線控類(lèi)的技術(shù)子在工業(yè)行業(yè)的車(chē)輛之上的應(yīng)用居多，并且其隨著線性控制技術(shù)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(chē)輛的影響，線性化控制技術(shù)將能夠漸漸地廣泛地推廣于一般的車(chē)輛之中，因而對(duì)于線控類(lèi)的技術(shù)在汽車(chē)上的應(yīng)用研究具有重大的意義。

3 關(guān)鍵線控策略的應(yīng)用

3.1 線控制動(dòng)策略

X-By-Wire中的X表述和駕駛類(lèi)似的動(dòng)作以及模式，譬如：轉(zhuǎn)向動(dòng)作，換擋動(dòng)作以及懸架動(dòng)作，其中線控的制動(dòng)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(chē)速傳感裝置，轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)角傳感裝置，電子測(cè)控模塊，電機(jī)制動(dòng)裝置以及電子通訊網(wǎng)絡(luò)部分等。

傳感裝置能夠把駕駛?cè)藛T踩踏制動(dòng)模塊的動(dòng)作轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，給入ECU，并且依照給入的電信號(hào)解析虛擬踏板力的輕重給出最優(yōu)的制動(dòng)力的大小，并且選取電信號(hào)的模式給出到電機(jī)制動(dòng)部分中，電機(jī)制動(dòng)部分依照給入電信號(hào)的大小進(jìn)行操作，并且針對(duì)車(chē)輪實(shí)現(xiàn)制動(dòng)。

3.2 線控轉(zhuǎn)向策略

線控轉(zhuǎn)向策略即省略了轉(zhuǎn)向盤(pán)以及轉(zhuǎn)向車(chē)輪中間的機(jī)械模塊，并且選取傳感裝置和電子模塊把操作者的轉(zhuǎn)向命令轉(zhuǎn)化為電信號(hào)傳輸?shù)紼CU中，ECU給出測(cè)控信號(hào)到執(zhí)行裝置中。執(zhí)行測(cè)控裝置的轉(zhuǎn)向輪操作，能夠?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)向動(dòng)作，其中線控轉(zhuǎn)向部分主要包含數(shù)字傳感裝置，電子測(cè)控模塊，實(shí)時(shí)化的程序以及電子動(dòng)力轉(zhuǎn)向部分等模塊。

在線控轉(zhuǎn)向模式中，車(chē)速傳感裝置能夠檢索到車(chē)速信息，轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)角的傳感裝置以及轉(zhuǎn)矩傳感裝置能夠測(cè)算轉(zhuǎn)向盤(pán)的轉(zhuǎn)角以及轉(zhuǎn)矩的大小，電子測(cè)量部分ECU綜合了車(chē)速數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)角數(shù)據(jù)以及轉(zhuǎn)矩?cái)?shù)據(jù)，給轉(zhuǎn)向電動(dòng)裝置給入轉(zhuǎn)向信息測(cè)控轉(zhuǎn)向輪的操作。并且實(shí)現(xiàn)駕駛?cè)藛T的命令，此外，ECU還能夠從反饋點(diǎn)擊裝置中給入數(shù)據(jù)，模擬轉(zhuǎn)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(mén)策略

線控油門(mén)策略即為電子節(jié)氣門(mén)策略，線控油門(mén)的基準(zhǔn)定理采用和線控制動(dòng)操作原理類(lèi)似的模式。其中線控油門(mén)裝置選取加速踏板傳感裝置，測(cè)控裝置，傳遞線路和節(jié)氣門(mén)的執(zhí)行裝置構(gòu)建。其中線控油門(mén)裝置能夠解析駕駛?cè)藛T施于到加速踏板上的壓力并且對(duì)節(jié)氣門(mén)的開(kāi)度實(shí)現(xiàn)測(cè)控。

4 本文總結(jié)

本文首先介紹了線控技術(shù)在汽車(chē)中的應(yīng)用和研究，進(jìn)而介紹了傳統(tǒng)的線控策略的汽車(chē)應(yīng)用，包含汽車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)構(gòu)成，汽車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)構(gòu)成，傳統(tǒng)的線控策略的汽車(chē)應(yīng)用，進(jìn)而給出線控策略的汽車(chē)應(yīng)用技術(shù)，包含線控策略的汽車(chē)應(yīng)用方向和現(xiàn)有線控策略的汽車(chē)應(yīng)用模式。之后分析了關(guān)鍵線控策略的應(yīng)用，包含線控制動(dòng)策略，線控轉(zhuǎn)向策略，線控油門(mén)策略。

參考文獻(xiàn)

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

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