智能網(wǎng)聯(lián)汽車底盤線控技術(shù)解析

智能網(wǎng)聯(lián)汽車底盤線控技術(shù)解析線控技術(shù)認(rèn)知線控技術(shù)（XbyWire），是將駕駛員的操作動(dòng)作經(jīng)過傳感器轉(zhuǎn)變成電信號(hào)來實(shí)現(xiàn)傳遞控制，替代傳統(tǒng)機(jī)械系統(tǒng)或者液壓系統(tǒng)，并由電信號(hào)直接控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)以實(shí)現(xiàn)控制目的，基本原理如圖5-1所示。該技術(shù)源于美國(guó)國(guó)家航空航天局（NationalAeronauticsandSpaceAdministration，NASA）1972年推出的線控飛行技術(shù)（FlybyWire）的飛機(jī)。其中，“X”就像數(shù)學(xué)方程中的未知數(shù)，代表汽車中傳統(tǒng)上由機(jī)械或液壓控制的各個(gè)部件及相關(guān)的操作。圖1線控技術(shù)的基本原理圖由于線控系統(tǒng)取消了傳統(tǒng)的氣動(dòng)、液壓及機(jī)械連接，取而代之的是傳感器、控制單元及電磁執(zhí)行機(jī)構(gòu)，所以具有安全、響應(yīng)快、維護(hù)費(fèi)用低、安裝測(cè)試簡(jiǎn)單快捷的優(yōu)點(diǎn)。智能網(wǎng)聯(lián)線控技術(shù)主要包括線控轉(zhuǎn)向技術(shù)、線控制動(dòng)技術(shù)、線控驅(qū)動(dòng)技術(shù)、線控?fù)Q擋技術(shù)和線控懸架技術(shù)等。1、線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)認(rèn)知一、線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)簡(jiǎn)介線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（SteeringByWire，SBW），是智能網(wǎng)聯(lián)汽車實(shí)現(xiàn)路徑跟蹤與避障避險(xiǎn)必要的關(guān)鍵技術(shù)，為智能網(wǎng)聯(lián)汽車實(shí)現(xiàn)自主轉(zhuǎn)向提供了良好的硬件基礎(chǔ)，其性能直接影響主動(dòng)安全與駕乘體驗(yàn)。線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)取消了傳統(tǒng)的機(jī)械式轉(zhuǎn)向裝置，轉(zhuǎn)向盤和轉(zhuǎn)向輪之間無(wú)機(jī)械連接，可以減輕車體重量，消除路面沖擊，具有減小噪聲和隔震等優(yōu)點(diǎn)。針對(duì)線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的研究，國(guó)外起步相對(duì)較早。著名汽車公司和汽車零部件廠家，如美國(guó)Delphi公司、天合TRW公司、日本三菱公司、德國(guó)博士公司、ZF公司、寶馬公司等都相繼在研制各自的SBW系統(tǒng)。TRW公司最早提出用控制信號(hào)代替轉(zhuǎn)向盤和轉(zhuǎn)向輪之間的機(jī)械連接。但受制于電子控制技術(shù)，直到20世紀(jì)90年代，線控轉(zhuǎn)向技術(shù)才有較大進(jìn)展。英菲尼迪的“Q50”成為第1款應(yīng)用線控轉(zhuǎn)向技術(shù)的量產(chǎn)車型。2017年，耐世特（Nexteer）公司開發(fā)了由“靜默轉(zhuǎn)向盤系統(tǒng)”和“隨需轉(zhuǎn)向系統(tǒng)”組成的線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，該系統(tǒng)可隨需轉(zhuǎn)向，在自動(dòng)駕駛時(shí)轉(zhuǎn)向盤可以保持靜止，并可收縮至組合儀表上，從而提供更大的車內(nèi)空間。國(guó)內(nèi)企業(yè)對(duì)線控汽車的研究起步相對(duì)較晚，與國(guó)外差距較大，各高校對(duì)線控系統(tǒng)的研究主要以理論為主。2004年，同濟(jì)大學(xué)在上海國(guó)際工業(yè)博覽會(huì)上展示了配備線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)微型電動(dòng)車“春暉三號(hào)”，如圖1-1所示。圖1-1線控轉(zhuǎn)向電動(dòng)車春暉三號(hào)二、線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，主要由方向盤模塊、轉(zhuǎn)向執(zhí)行模塊和ECU三個(gè)主要部分以及自動(dòng)防故障系統(tǒng)、電源系統(tǒng)等輔助模塊組成，如圖1-2所示。圖1-2線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)圖轉(zhuǎn)向盤模塊包括轉(zhuǎn)向盤、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器、扭矩電機(jī)。其主要功能是將駕駛員的轉(zhuǎn)向意圖，通過測(cè)量轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)并傳遞給主控制器；同時(shí)接受ECU送來的力矩信號(hào)產(chǎn)生轉(zhuǎn)向盤回正力矩，向駕駛員提供相應(yīng)的路感信號(hào)。轉(zhuǎn)向執(zhí)行模塊包括轉(zhuǎn)角傳感器、轉(zhuǎn)向執(zhí)行電機(jī)、轉(zhuǎn)向電機(jī)控制器和前輪轉(zhuǎn)向組件等，其主要功能是接受ECU的命令，控制轉(zhuǎn)向電機(jī)實(shí)現(xiàn)要求的前輪轉(zhuǎn)角，完成駕駛員的轉(zhuǎn)向意圖。ECU對(duì)采集的信號(hào)進(jìn)行分析處理，判別汽車的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，向扭矩電機(jī)和轉(zhuǎn)向執(zhí)行電機(jī)發(fā)送命令，控制兩個(gè)電機(jī)的工作，其中轉(zhuǎn)向執(zhí)行電機(jī)完成車輛航向角的控制，扭矩電機(jī)模擬產(chǎn)生方向盤回正力矩以保障駕駛員駕駛感受。電源系統(tǒng)，承擔(dān)控制器、執(zhí)行電機(jī)以及其他車用電機(jī)的供電任務(wù)，用以保證電網(wǎng)在大負(fù)荷下穩(wěn)定工作。自動(dòng)防故障系統(tǒng)，是保證在線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)故障時(shí)，提供冗余式安全保障。它包括一系列監(jiān)控和實(shí)施算法，針對(duì)不同的故障形式和等級(jí)作出相應(yīng)處理，以求最大限度地保持汽車的正常行駛。當(dāng)檢測(cè)到ECU、轉(zhuǎn)向執(zhí)行電機(jī)等關(guān)鍵零部件產(chǎn)生故障時(shí)，故障處理ECU自動(dòng)工作，首先發(fā)出指令使ECU和轉(zhuǎn)向執(zhí)行電機(jī)完全失效，其次緊急啟動(dòng)故障執(zhí)行電機(jī)以保障車輛航向的安全控制。（1）英菲尼迪Q50線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)通過傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)向管柱將轉(zhuǎn)向盤與轉(zhuǎn)向執(zhí)行機(jī)構(gòu)連接在一起，基本形態(tài)與普通燃油車無(wú)異，但在轉(zhuǎn)向管柱與轉(zhuǎn)向執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間由電控多片離合器相連。如下圖1-3所示。圖1-3英菲尼迪Q50線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)正常行駛過程中，多片離合器為斷開狀態(tài)，雖然轉(zhuǎn)向管柱仍然存在，但并不對(duì)前輪直接起作用。只有當(dāng)線控轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)發(fā)生故障的緊急情況下，多片離合器自動(dòng)接通，方向盤、轉(zhuǎn)向柱與轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)（齒輪齒條機(jī)構(gòu)）的剛性連接實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向操作，保證駕駛安全。（2）博世公司線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)博世系統(tǒng)與英菲尼迪Q50的線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)有很大的區(qū)別，博世公司開發(fā)的線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，完全取消了轉(zhuǎn)向柱，由上轉(zhuǎn)向執(zhí)行器SWA構(gòu)成的上轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和全冗余式下轉(zhuǎn)向執(zhí)行器SRA構(gòu)成的下轉(zhuǎn)向系統(tǒng)組成，而且上轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和下轉(zhuǎn)向系統(tǒng)之間沒有剛性連接。如下圖1-4所示。圖1-4博世公司線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)三、線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)工作原理圖1-5線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)工作原理圖如圖1-5所示，線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作原理是：當(dāng)轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩傳感器和轉(zhuǎn)向角傳感器將測(cè)量到的駕駛員轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)變成電信號(hào)輸入到電子控制單元ECU，ECU依據(jù)車速傳感器和安裝在轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)上的角位移傳感器的信號(hào)來控制轉(zhuǎn)矩反饋電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向，并根據(jù)轉(zhuǎn)向力模擬生成反饋轉(zhuǎn)矩，同時(shí)控制轉(zhuǎn)向電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向、轉(zhuǎn)矩大小和旋轉(zhuǎn)角度，通過機(jī)械轉(zhuǎn)向裝置控制轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)向位置，使汽車沿著駕駛員期望的軌跡行駛。學(xué)習(xí)小結(jié)1.線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)取消了部分傳統(tǒng)的機(jī)械式轉(zhuǎn)向裝置，轉(zhuǎn)向盤和轉(zhuǎn)向輪之間無(wú)機(jī)械連接，可以減輕車體重量，消除路面沖擊，具有降低噪聲和隔震等優(yōu)點(diǎn)。2.線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，主要由轉(zhuǎn)向盤模塊、轉(zhuǎn)向執(zhí)行模塊和ECU三個(gè)主要部分以及自動(dòng)防故障系統(tǒng)、電源等輔助模塊組成。2、線控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)認(rèn)知一、線控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)介線控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（DriveByWire，DBW），是智能網(wǎng)聯(lián)汽車實(shí)現(xiàn)的必要關(guān)鍵技術(shù)，為智能網(wǎng)聯(lián)汽車實(shí)現(xiàn)自主行駛提供了良好的硬件基礎(chǔ)，也稱為線控節(jié)氣門或者電控節(jié)氣門（ThrottlebyWire）。發(fā)動(dòng)機(jī)通過線束代替拉索或者拉桿，在節(jié)氣門側(cè)安裝驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)節(jié)氣門改變開度，根據(jù)汽車的各種行駛信息，精確調(diào)節(jié)進(jìn)入氣缸的油氣混合物，改善發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒狀況，大大提高汽車的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性。而且，線控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可以使汽車更為便捷的實(shí)現(xiàn)定速巡航、自適應(yīng)巡航等功能。二、線控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)線控油門系統(tǒng)主要由加速踏板、加速踏板位置傳感器、ECU、數(shù)據(jù)總線、伺服電動(dòng)機(jī)和加速踏板執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成。該系統(tǒng)取消了加速踏板和節(jié)氣門之間的機(jī)械結(jié)構(gòu)，通過加速踏板位置傳感器檢測(cè)加速踏板的絕對(duì)位移。ECU計(jì)算得到最佳的節(jié)氣門開度后，輸出指令驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制節(jié)氣門保持最佳開度。如下圖2-1所示。圖2-1線控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖三、線控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)分類目前，與智能網(wǎng)聯(lián)汽車的兩種主要類型相匹配，線控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)分為傳統(tǒng)汽車線控驅(qū)動(dòng)和電動(dòng)汽車線控驅(qū)動(dòng)兩種類型。（1）傳統(tǒng)汽車線控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)對(duì)于傳統(tǒng)汽車而言，加速踏板的自動(dòng)控制是實(shí)現(xiàn)線控驅(qū)動(dòng)的關(guān)鍵，如圖2-2所示。主要有以下兩種方式。圖2-2傳統(tǒng)汽車線控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)控制原理圖圖2-3傳統(tǒng)汽車線控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)控制方式圖（2）電動(dòng)汽車線控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)如下圖2-4所示，由于電動(dòng)汽車整車控制單元（VCU）的主要功能是通過接收車速信號(hào)、加速度信號(hào)以及加速踏板位移信號(hào)，實(shí)現(xiàn)扭矩需求的計(jì)算，然后發(fā)送轉(zhuǎn)矩指令給電機(jī)控制單元，進(jìn)行電機(jī)轉(zhuǎn)矩的控制，所以通過整車控制單元VCU的速度控制接囗來實(shí)現(xiàn)線控驅(qū)動(dòng)控制。圖2-4電動(dòng)汽車線控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)控制原理圖學(xué)習(xí)小結(jié)1.線控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是智能網(wǎng)聯(lián)汽車實(shí)現(xiàn)的必要關(guān)鍵技術(shù)，為智能網(wǎng)聯(lián)汽車實(shí)現(xiàn)自主行駛提供了良好的硬件基礎(chǔ)，也稱為線控節(jié)氣門或者電控節(jié)氣門。2.線控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要由加速踏板、加速踏板位置傳感器、ECU、數(shù)據(jù)總線、伺服電動(dòng)機(jī)和加速踏板執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成。3.根據(jù)汽車類型的不同，線控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)分為傳統(tǒng)汽車線控驅(qū)動(dòng)和電動(dòng)汽車線控驅(qū)動(dòng)兩種類型。3、線控制動(dòng)系統(tǒng)認(rèn)知一、線控制動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)介線控制動(dòng)系統(tǒng)（BrakebyWire，BBW），是智能網(wǎng)聯(lián)汽車“控制執(zhí)行層”的必要關(guān)鍵技術(shù)，為智能網(wǎng)聯(lián)汽車實(shí)現(xiàn)自主停車提供了良好的硬件基礎(chǔ)，是實(shí)現(xiàn)高級(jí)自動(dòng)駕駛的關(guān)鍵部件之一。它是將原有的制動(dòng)踏板機(jī)械信號(hào)通過改裝轉(zhuǎn)變?yōu)殡娍匦盘?hào)，通過加速踏板位置傳感器接收駕駛?cè)说闹苿?dòng)意圖，產(chǎn)生制動(dòng)電控信號(hào)并傳遞給控制系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，并根據(jù)一定的算法模擬踩踏感覺反饋給駕駛?cè)?。傳統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)與線控制動(dòng)系統(tǒng)的區(qū)別如圖3-1所示，線控制動(dòng)技術(shù)在F1賽車上的應(yīng)用已經(jīng)非常成熟，但因其成本及技術(shù)問題，并未在乘用車上普及。圖3-1傳統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)與線控制動(dòng)系統(tǒng)的區(qū)別早期的寶馬M3，曾經(jīng)采用過線控制動(dòng)系統(tǒng)這種制動(dòng)方式。由于線控制動(dòng)通過ECU實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制，ECU的可靠性、抗干擾性、容錯(cuò)性以及多控制系統(tǒng)之間通信的實(shí)時(shí)性，都有可能對(duì)制動(dòng)控制產(chǎn)生影響，制約了線控制動(dòng)系統(tǒng)的應(yīng)用與推廣。二、線控制動(dòng)系統(tǒng)分類、組成及原理（1）電子液壓制動(dòng)系統(tǒng)EHB電子液壓制動(dòng)系統(tǒng)EHB，是ElectronicHydraulicBrake的簡(jiǎn)稱，是從傳統(tǒng)的液壓制動(dòng)系統(tǒng)發(fā)展來的。但與傳統(tǒng)制動(dòng)方式的不同點(diǎn)在于，EHB以電子元件替代了原有的部分機(jī)械元件，將電子系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)相結(jié)合，是一個(gè)先進(jìn)的機(jī)電液一體化系統(tǒng)，其控制單元及執(zhí)行機(jī)構(gòu)布置集中。因?yàn)槭褂弥苿?dòng)液作為制動(dòng)力傳遞的媒介，也稱為集中式、濕式制動(dòng)系統(tǒng)。EHB主要由電子踏板、電子控制單元（ECU）、液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)等部分組成。電子踏板是由制動(dòng)踏板和踏板傳感器（踏板位移傳感器）組成。加速踏板位置傳感器用于檢測(cè)踏板行程，然后將位移信號(hào)轉(zhuǎn)化成電信號(hào)傳給ECU，實(shí)現(xiàn)踏板行程和制動(dòng)力按比例進(jìn)行調(diào)控。如圖3-2所示。圖3-2電子液壓制動(dòng)系統(tǒng)（EHB）結(jié)構(gòu)圖當(dāng)正常工作時(shí)，制動(dòng)踏板與制動(dòng)器之間的液壓連接斷開，備用閥處于關(guān)閉狀態(tài)。ECU通過傳感器信號(hào)判斷駕駛?cè)说闹苿?dòng)意圖，并通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)液壓泵進(jìn)行制動(dòng)。當(dāng)電子系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，備用閥打開，EHB變成傳統(tǒng)的液壓系統(tǒng)。制動(dòng)踏板輸入信號(hào)后驅(qū)動(dòng)制動(dòng)主缸中的制動(dòng)液通過備用閥流入連接各個(gè)車輪制動(dòng)器的制動(dòng)輪缸，進(jìn)入常規(guī)的液壓系統(tǒng)制動(dòng)模式，保證車輛制動(dòng)的必要安全保障。EHB能通過軟件集成如ABS（防抱死制動(dòng)系統(tǒng)）、ESP（車身電子穩(wěn)定系統(tǒng)）、TCS（牽引力控制系統(tǒng)）等功能模塊，可以進(jìn)一步提高行車的安全性及舒適性。當(dāng)制動(dòng)器涉水后，EHB系統(tǒng)可以通過適當(dāng)?shù)闹苿?dòng)動(dòng)作，恢復(fù)制動(dòng)器的干燥，保持制動(dòng)器的工作性能。與傳統(tǒng)的液壓或氣壓制動(dòng)系統(tǒng)相比，EHB系統(tǒng)增加了制動(dòng)系統(tǒng)的安全性，使車輛在線控制動(dòng)系統(tǒng)失效時(shí)還可以進(jìn)行制動(dòng)。但是備用系統(tǒng)中仍然包含復(fù)雜的制動(dòng)液傳輸管路，使得EHB并不完全具備線控制動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)。（2）電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)EMB電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)EMB（ElectronicMechanicalBrake），基于一種全新的設(shè)計(jì)理念，完全摒棄了傳統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)液及液壓管路等部件，由電機(jī)驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生制動(dòng)力，每個(gè)車輪上安裝一個(gè)可以獨(dú)立工作的電子機(jī)械制動(dòng)器，也稱為分布式、干式制動(dòng)系統(tǒng)。EMB系統(tǒng)，主要由電子機(jī)械制動(dòng)器、ECU和傳感器等組成，如圖3-3所示。EMB結(jié)構(gòu)極為簡(jiǎn)單緊湊，制動(dòng)系統(tǒng)的布置、裝配和維修都非常方便，同時(shí)由于減少了一些制動(dòng)零部件，大大減輕了系統(tǒng)的重量，更為顯著的優(yōu)點(diǎn)是隨著制動(dòng)液的取消，使汽車底盤使用、工作及維修環(huán)境得到很大程度地改善。圖3-3EMB的結(jié)構(gòu)圖EMB工作時(shí)，制動(dòng)控制單元ECU接收制動(dòng)踏板傳來的踏板行程信號(hào)，ECU計(jì)算出踩制動(dòng)踏板的速度信號(hào)并結(jié)合車輛速度、加速度等其他電信號(hào)，明確汽車行駛狀態(tài)，分析各個(gè)車輪上的制動(dòng)需求，計(jì)算出各個(gè)車輪的最佳制動(dòng)力矩大小后輸出對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)，分別控制各車輪上的電子機(jī)械制動(dòng)器中工作電機(jī)的電流大小和轉(zhuǎn)角，通過電子機(jī)械制動(dòng)器中的減速增矩以及運(yùn)動(dòng)方向轉(zhuǎn)換，將電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為制動(dòng)鉗塊的夾緊，產(chǎn)生足夠的制動(dòng)摩擦力矩。EMB系統(tǒng)的關(guān)鍵部件之一是電子機(jī)械制動(dòng)器，它通過ECU改變輸出電流的大小和方向?qū)崿F(xiàn)執(zhí)行電機(jī)的力矩和運(yùn)動(dòng)方向的改變，將電機(jī)軸的旋轉(zhuǎn)變換為制動(dòng)鉗塊的開合，通過相應(yīng)的機(jī)構(gòu)或控制算法補(bǔ)償由于摩擦片的磨損造成的制動(dòng)間隙變化。電子機(jī)械制動(dòng)器按其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工作原理可以分為無(wú)自增力制動(dòng)器、自增力制動(dòng)器兩大類。無(wú)自增力制動(dòng)器：電動(dòng)機(jī)通過減速增矩的機(jī)械執(zhí)行機(jī)構(gòu)產(chǎn)生夾緊力作用到制動(dòng)盤上，制動(dòng)力矩與制動(dòng)盤和摩擦片之間的壓力、摩擦系數(shù)成線性正相關(guān)，控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸轉(zhuǎn)角大小即可實(shí)現(xiàn)對(duì)于制動(dòng)轉(zhuǎn)矩的控制，控制系統(tǒng)相對(duì)簡(jiǎn)單，制動(dòng)器的工作性能穩(wěn)定，但對(duì)于電機(jī)的功率要求較高，因而尺寸較大，如圖3-4所示。圖3-4無(wú)自增力制動(dòng)器結(jié)構(gòu)圖自增力制動(dòng)器：在制動(dòng)盤與制動(dòng)鉗塊之間增加一個(gè)楔塊，制動(dòng)工作時(shí)，制動(dòng)盤的摩擦力使楔塊進(jìn)一步楔入制動(dòng)盤和制動(dòng)鉗塊，增大夾緊力，從而產(chǎn)生自增力效果，產(chǎn)生更強(qiáng)的制動(dòng)效能。該系統(tǒng)電機(jī)的功率較小，裝置的體積和重量也較小，但是其制動(dòng)效能取決于楔塊的工作狀況，因此對(duì)楔塊的工藝及精度要求很高，不易加工，且其制動(dòng)穩(wěn)定性相對(duì)較差，難于控制。如圖3-5所示。圖3-5自增力制動(dòng)器結(jié)構(gòu)圖與EHB相比，EMB中沒有液壓驅(qū)動(dòng)部分，系統(tǒng)的響應(yīng)速度更高，工作穩(wěn)定性和可靠性更好，但由于完全采取線控的方式，不存在備用的制動(dòng)系統(tǒng)，因而對(duì)系統(tǒng)的工作可靠性和容錯(cuò)要求更高。另外，使用電信號(hào)控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)，使制動(dòng)系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間縮短，同時(shí)，傳感器信號(hào)的共享以及制動(dòng)系統(tǒng)和其他模塊功能的集成，便于對(duì)汽車的所有行駛工況進(jìn)行全面的綜合控制，提高了汽車的行駛安全性。三、線控制動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn)學(xué)習(xí)小結(jié)1.線控制動(dòng)系統(tǒng)BBW是BrakebyWire的簡(jiǎn)稱，將原有的制動(dòng)踏板機(jī)械信號(hào)用加速踏板位置傳感器電信號(hào)替代，用以接受駕駛員的制動(dòng)意圖，產(chǎn)生制動(dòng)電信號(hào)并傳遞給控制系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，根據(jù)一定的算法模擬踩踏感覺反饋給駕駛?cè)恕?.根據(jù)工作原理的不同，線控制動(dòng)控制技術(shù)分為電子液壓制動(dòng)系統(tǒng)（EHB）和電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)（EMB）兩種。3.EHB，是ElectronicHydraulicBrake的簡(jiǎn)稱，是從傳統(tǒng)的液壓制動(dòng)系統(tǒng)發(fā)展來的，但與傳統(tǒng)制動(dòng)方式的控制有很大的不同，EHB以電子元件替代了原有的部分機(jī)械元件，將電子系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)相結(jié)合，是一個(gè)先進(jìn)的機(jī)電液一體化系統(tǒng)，其控制單元及執(zhí)行機(jī)構(gòu)布置的比較集中。由于使用制動(dòng)液作為制動(dòng)力傳遞的媒介，也稱為集中式、濕式制動(dòng)系統(tǒng)。4.EMB，是ElectronicMechanicalBrake的簡(jiǎn)稱，基于一種全新的設(shè)計(jì)理念，完全摒棄了傳統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)液及液壓管路等部件，由電機(jī)驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生制動(dòng)力，每個(gè)車輪上安裝一個(gè)可以獨(dú)立工作的電子機(jī)械制動(dòng)器，也稱為分布式、干式制動(dòng)系統(tǒng)。4、線控?fù)Q擋系統(tǒng)認(rèn)知一、線控?fù)Q擋系統(tǒng)簡(jiǎn)介線控?fù)Q擋系統(tǒng)（ShiftByWire，SBW），是將現(xiàn)有的擋位與變速器之間的機(jī)械連接結(jié)構(gòu)完全取消，通過電動(dòng)執(zhí)行控制變速器動(dòng)作執(zhí)行的電子系統(tǒng)，線控?fù)Q擋系統(tǒng)取代了傳統(tǒng)的檔位操作模式，通過旋鈕、按鍵等新式交互件電子控制車輛換擋，為智能網(wǎng)聯(lián)汽車實(shí)現(xiàn)速度控制提供良好的硬件基礎(chǔ)，也稱為電子換擋。線控?fù)Q擋取消了傳統(tǒng)的換擋操縱機(jī)構(gòu)與變速箱之間連接的拉索或推桿，變速桿和變速器之間無(wú)直接機(jī)械連接，可以簡(jiǎn)化系統(tǒng)的部分結(jié)構(gòu)，便于設(shè)計(jì)換擋桿的位置與操作界面（例如，安裝在儀表板上），使換擋操作更加輕便容易。寶馬汽車公司最早引入了線控?fù)Q擋系統(tǒng)與其MDKG七前速雙離合器變速器相搭配，使得駕駛?cè)藫Q擋的動(dòng)作變得簡(jiǎn)單、輕松，而且不會(huì)出現(xiàn)駐車P檔的卡滯問題，被廣泛應(yīng)用于寶馬集團(tuán)的全系列車型，其變速桿形式如圖4-1所示。圖4-1寶馬線控?fù)Q擋系統(tǒng)變速桿線控?fù)Q擋系統(tǒng)，主要由換擋操縱機(jī)構(gòu)、換擋ECU、換擋執(zhí)行模塊、駐車控制ECU和擋位指示器等組成。（1）豐田混動(dòng)車型線控?fù)Q擋系統(tǒng)圖4-2所示為豐田混動(dòng)車型的線控?fù)Q擋系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖，由變速桿、駐車開關(guān)、混合動(dòng)力系統(tǒng)HVECU、駐車控制ECU、駐車執(zhí)行器和擋位指示器組成。圖4-2豐田混動(dòng)車型的線控?fù)Q擋系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖人機(jī)交互通過換擋操縱桿和駐車開關(guān)實(shí)現(xiàn)。車輛正常行駛過程中涉及到R、N、D三個(gè)擋位，駕駛員作用于變速桿的動(dòng)作轉(zhuǎn)換為執(zhí)行電信號(hào)傳遞給混合動(dòng)力系統(tǒng)HVECU，經(jīng)過HVECU計(jì)算后向變速器輸出對(duì)應(yīng)的擋位信號(hào)，完成車輛行駛擋位的變換，同時(shí)儀表盤上的擋位指示器對(duì)應(yīng)擋位信號(hào)燈亮起。當(dāng)駕駛員操控駐車開關(guān)時(shí)，混合動(dòng)力系統(tǒng)HVECU將采集到的執(zhí)行電信號(hào)經(jīng)計(jì)算傳遞給駐車控制ECU，駐車控制ECU通過磁阻式傳感器時(shí)刻采集駐車執(zhí)行器電機(jī)轉(zhuǎn)角信號(hào)以判定車輛是否處于靜止?fàn)顟B(tài)，若駐車執(zhí)行器電機(jī)轉(zhuǎn)角為0則執(zhí)行駐車動(dòng)作，儀表盤駐車指示燈亮起；反之，駐車控制ECU檢測(cè)到電機(jī)轉(zhuǎn)角信號(hào)不為0，駐車指令會(huì)被駁回到混合動(dòng)力系統(tǒng)HVECU且無(wú)法完成車輛駐車動(dòng)作。執(zhí)行邏輯如下：變速桿→混動(dòng)ECU→駐車執(zhí)行器（R、N、D三個(gè)檔位）

→擋位指示器駐車開關(guān)→混動(dòng)ECU→駐車ECU→駐車執(zhí)行器（P檔位）

→駐車P指示器在該系統(tǒng)中，換擋操作是一種瞬時(shí)狀態(tài)，駕駛員能夠輕松舒適地操縱換擋。駕駛員松開變速桿后，變速桿立即返回到初始位置。因此，當(dāng)駕駛?cè)瞬倏v變速桿換到某個(gè)目標(biāo)擋位時(shí)，不需要考慮目前的擋位狀態(tài)，車輛工作過程中擋位更換完成后，擋位指示器會(huì)準(zhǔn)確顯示當(dāng)前擋位，使駕駛員意識(shí)到完全進(jìn)行了換擋操作。由于采用電控系統(tǒng)控制變速器的換擋操作，由各個(gè)部件協(xié)同工作實(shí)現(xiàn)換擋，可以有效的防止人為誤操作，增強(qiáng)安全性。若換擋ECU檢測(cè)到不正確的操作時(shí)，會(huì)將擋位控制在安全的范圍內(nèi)，并且向駕駛?cè)税l(fā)出警告。例如，只有當(dāng)駕駛員踩下制動(dòng)踏板時(shí)，才能從P位掛入其他的擋位；當(dāng)汽車正在向前行駛時(shí)，若駕駛員將變速桿掛入R位，換擋ECU也會(huì)控制變速器置入空擋；當(dāng)汽車正在倒車時(shí)，若駕駛員將變速桿掛入D位，換擋ECU也會(huì)控制變速器置入空擋，只有當(dāng)制動(dòng)踏板完全踩下時(shí)才能順利的從R位切換為D位；當(dāng)換擋ECU監(jiān)測(cè)到變速桿不在P位時(shí)，將控制車輛不能切斷電源。各個(gè)擋位之間的操作關(guān)系如表4-1所示。表4-1豐田混動(dòng)車型的線控?fù)Q擋操作關(guān)系表（2）奧迪Q7線控?fù)Q擋系統(tǒng)目前，奧迪Q7的線控?fù)Q擋系統(tǒng)擋桿由蓋罩、變速桿、解鎖鍵、P位鍵、防塵罩、換擋操縱機(jī)構(gòu)蓋板、換擋范圍顯示、換擋操縱機(jī)構(gòu)和多組插接器組成。如圖4-3、4-4所示。圖4-3奧迪Q7的線控?fù)Q擋系統(tǒng)圖4-4奧迪Q7的線控?fù)Q擋系統(tǒng)變速桿結(jié)構(gòu)圖奧迪Q7的線控?fù)Q擋系統(tǒng)與豐田混動(dòng)車型線控?fù)Q擋系統(tǒng)不同，變速桿的底部包含擋位位置鎖止電磁閥和Tiptronic擋位鎖止電機(jī)，用于支持復(fù)雜的安全換擋邏輯和用戶體感交互。如圖4-5所示。變速桿可分別向前和向后移動(dòng)兩個(gè)位置，當(dāng)進(jìn)入D位后，變速桿被底部的擋位位置鎖止電磁閥通過鎖止桿鎖定。此時(shí)，變速桿將只能向后移動(dòng)在D/S位之間切換，而無(wú)法向前移動(dòng)進(jìn)入N/R位。為了有效準(zhǔn)確的識(shí)別變速桿的位置，線控?fù)Q擋系統(tǒng)內(nèi)部配備了多組位置傳感器，分別用于感知自動(dòng)擋位位置和Tiptronic擋位位置以及變速桿橫向鎖位置，以便基于檔位位置或換擋邏輯做出具體的換擋動(dòng)作。圖4-5鎖止機(jī)構(gòu)圖學(xué)習(xí)小結(jié)1.線控?fù)Q擋系統(tǒng)（ShiftByWire，SBW），是一種完全取消傳統(tǒng)換擋系統(tǒng)的機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，僅通過電子控制即可實(shí)現(xiàn)車輛換擋的系統(tǒng)，為智能網(wǎng)聯(lián)汽車實(shí)現(xiàn)速度控制提供良好的硬件基礎(chǔ)，也稱為電子換擋。2.線控?fù)Q擋系統(tǒng)，主要由換擋操縱機(jī)構(gòu)、換擋ECU、換擋執(zhí)行模塊、駐車控制ECU和擋位指示器等組成。3.由于采用電控系統(tǒng)控制變速器的換擋操作，由各個(gè)部件協(xié)同工作實(shí)現(xiàn)換擋，可以有效的防止人為誤操作。若ECU檢測(cè)到不正確的操作時(shí)，會(huì)將擋位控制在安全的范圍內(nèi)，并且向駕駛員發(fā)出警告。5、線控懸架系統(tǒng)認(rèn)知一、線控懸架系統(tǒng)簡(jiǎn)介線控懸架系統(tǒng)（SuspensionByWire），也稱為主動(dòng)懸架系統(tǒng)，是智能網(wǎng)聯(lián)車輛的重要組成部分，可實(shí)現(xiàn)緩沖振動(dòng)、保持平穩(wěn)行駛的功能，直接影響車輛操控性能以及駕乘感受。1980年，BOSE公司成功研發(fā)了一款電磁主動(dòng)懸架系統(tǒng)。1984年，電控空氣懸架開始出現(xiàn)，林肯汽車成為第一個(gè)采用可調(diào)整線控空氣懸架系統(tǒng)的汽車。目前，寶馬汽車安裝的“魔毯”懸架系統(tǒng)，凱迪拉克汽車安裝的MRC主動(dòng)電磁懸架系統(tǒng)，以及自適應(yīng)空氣懸架系統(tǒng)，均屬于線控懸架系統(tǒng)的不同形式。奔馳新一代S級(jí)采用的MAGICBODYCONTROL線控懸架系統(tǒng)，可以根據(jù)前方路面狀況，自動(dòng)調(diào)節(jié)減震器的阻尼系數(shù)、車身高度等車輛參數(shù)，懸架剛度、阻尼等關(guān)鍵參數(shù)跟隨汽車載荷、行駛速度而變化。如圖5-1所示。圖5-1MAGICBODYCONTROL線控懸架系統(tǒng)線控懸架系統(tǒng)，主要由模式選擇開關(guān)、傳感器、ECU和執(zhí)行機(jī)構(gòu)等部分組成，如圖5-2所示。圖5-2典型線控懸架系統(tǒng)工作原理示意圖傳感器負(fù)責(zé)采集汽車的行駛路況（主要是顛簸情況）、車速以及起動(dòng)、加速、轉(zhuǎn)向、制動(dòng)等工況轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，經(jīng)簡(jiǎn)單處理后傳輸給線控懸架ECU。其中，主要涉及車輛的加速度傳感器、高度傳感器、速度傳感器和轉(zhuǎn)角傳感器等關(guān)鍵傳感器?？諝鈴椈筛鶕?jù)ECU的控制信號(hào)，準(zhǔn)確、快速、及時(shí)地作出反應(yīng)動(dòng)作，包括氣缸內(nèi)氣體質(zhì)量、氣體壓力及電磁閥設(shè)定氣壓等關(guān)鍵參量的改變，實(shí)現(xiàn)對(duì)車身彈簧剛度、減振器阻尼以及車身高度的調(diào)節(jié)。線控懸架系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要由執(zhí)行器、阻尼器、電磁閥、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、氣泵電動(dòng)機(jī)等組成。如圖5-3所示，線控懸架系統(tǒng)ECU可以實(shí)現(xiàn)減振器阻尼、空氣彈簧剛度以及空氣彈簧長(zhǎng)度（車身高度）的控制等主要功能。圖5-3線控懸架系統(tǒng)ECU控制示意圖減振器阻尼和彈簧剛度的控制主要保證車身在多種工況下的穩(wěn)定性和舒適性，具體工況包括防側(cè)傾控制、防點(diǎn)頭控制、防下蹲控制、高車速控制、不平整路面控制等，如圖5-4所示。圖5-4典型線