智能網(wǎng)聯(lián)汽車概論 課件 第6-8章 智能網(wǎng)聯(lián)汽車控制-智能網(wǎng)聯(lián)汽車先進

智能網(wǎng)聯(lián)汽車控制執(zhí)行技術(shù)第六章

6.1控制執(zhí)行技術(shù)一、控制執(zhí)行技術(shù)的定義如果說環(huán)境感知系統(tǒng)相當于駕駛員的眼睛、決策規(guī)劃系統(tǒng)相當于駕駛員的大腦，那么執(zhí)行控制系統(tǒng)就相當于駕駛員的手腳。具體而言，自動駕駛控制執(zhí)行系統(tǒng)是指系統(tǒng)做出決策規(guī)劃以后，替代駕駛員對車輛進行控制，反饋到底層模塊執(zhí)行任務(wù)?？梢哉f，執(zhí)行控制系統(tǒng)是自動駕駛汽車行駛的基礎(chǔ)，車輛的各個操控系統(tǒng)需要通過總線與決策系統(tǒng)相連接，并能夠按照決策系統(tǒng)發(fā)出的總線指令精確地控制加速程度、制動程度、轉(zhuǎn)向幅度、燈光控制等駕駛動作，以實現(xiàn)車輛的自主駕駛。智能網(wǎng)聯(lián)汽車的控制執(zhí)行技術(shù)指在環(huán)境感知技術(shù)的基礎(chǔ)上，根據(jù)決策規(guī)劃的目標軌跡，通過縱向和橫向控制系統(tǒng)的配合使汽車能夠按照跟蹤目標軌跡準確穩(wěn)定行駛，同時使汽車在行駛過程中能夠?qū)崿F(xiàn)車速調(diào)節(jié)、車距保持、換道、超車等基本操作。車輛的控制執(zhí)行技術(shù)包括縱向、橫向以及垂直方向的運動控制。借助融合驅(qū)/制動、轉(zhuǎn)向、懸架的底盤控制技術(shù)以及應(yīng)用移動通信和感知系統(tǒng)的車隊協(xié)同和車路協(xié)同，是實現(xiàn)被6.1.1控制執(zhí)行技術(shù)的定義及其組成6.1控制執(zhí)行技術(shù)控車路的速度、行駛方向與預(yù)設(shè)的速度曲線、行駛路線保持同步的重要前提條件。二、控制執(zhí)行技術(shù)的組成自動駕駛控制的核心技術(shù)是車輛的縱向控制和橫向控制技術(shù)?？v向控制，即車輛的驅(qū)動與制動控制：橫向控制，即轉(zhuǎn)向盤角度的調(diào)整以及輪胎力的控制。實現(xiàn)了縱向和橫向自動控制，就可以按給定目標和約束自動控制車輛運行。所以，從車輛本身來說，自動駕駛就是綜合縱向和橫向控制。1．車輛縱向控制車輛縱向控制是在行車速度方向上的控制，即車速以及本車與前后車或障礙物距離的自動控制。自適應(yīng)巡航控制和緊急制動控制都是典型的自動駕駛縱向控制案例。這類控制問題可歸結(jié)為對驅(qū)動電機、發(fā)動機、傳動和制動系統(tǒng)的控制。各種電機—發(fā)動機—傳動模型、汽車運行模型和制動過程模型與不同的控制器算法結(jié)合，構(gòu)成了各種各樣的縱向控制模式，典型結(jié)構(gòu)如圖6-1所示。此外對輪胎作用力的滑移率控制是縱向穩(wěn)定控制中的關(guān)鍵部分滑移率控制系統(tǒng)通6.1.1控制執(zhí)行技術(shù)的定義及其組成6.1控制執(zhí)行技術(shù)過控制車輪滑移率調(diào)節(jié)車輛的縱向動力學特性來防止車輛發(fā)生過度驅(qū)動滑移或制動抱死，從而提高車輛的穩(wěn)定性和操縱性能。防抱死制動系統(tǒng)（ABS）。在汽車制動時，自動控制制動備制動力的大小，使車輪不被抱死。處于邊滾邊滑（滑移率在20%左右）的狀態(tài)。以保證地面能夠給年輪提供最大的制動力。些智能滑移率控制策略利用充足的環(huán)境感知信息設(shè)計了隨道路環(huán)境變化的車輪最優(yōu)滑移率調(diào)節(jié)器。從而提升輪胎力作用效果。6.1.1控制執(zhí)行技術(shù)的定義及其組成圖6-1典型結(jié)構(gòu)

6.1控制執(zhí)行技術(shù)智能控制策略，如模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、滾動時域優(yōu)化控制等，在縱向控制中也得到了廣泛研究和應(yīng)用，并取得了較好的效果，被認為是最有效的方法。而傳統(tǒng)控制的方法，如PID控制和前饋開環(huán)控制，一般是建立發(fā)動機和汽車運動過程的近似線性模型，在此基礎(chǔ)上設(shè)計控制器，這種方法實現(xiàn)的控制，由于對模型依賴性大及模型誤差較大，所以精度差、適應(yīng)性差。從目前的論文和研究的項目看，尋求簡單而準確的電機一發(fā)動機一傳動、制動過程和汽車運動模型，以及對隨機擾動有魯棒性和對汽車本身性能變化有適應(yīng)性的控制器仍是研究的主要內(nèi)容。目前，應(yīng)用的系統(tǒng)如自適應(yīng)巡航控制、防碰撞控制，都是自主系統(tǒng)，即由車載傳感器獲取控制所需信息，而往往缺乏對V2X車聯(lián)網(wǎng)信息的利用。在智能交通環(huán)境下，單車可以通過V2X通信信息系統(tǒng)獲得更多周邊交通流信息以用于控制。在縱向控制方面，可利用本車及周邊車輛位置、當前及前方道路情況、前車操縱狀態(tài)等信息實現(xiàn)預(yù)測控制，達到提高速度減小車間距的同時保證安全，即達到安全、高效和節(jié)能的目的。縱向控制系統(tǒng)作為自動駕駛汽車最重要的控制系統(tǒng)之一，是解決交通堵塞、降低交6.1.1控制執(zhí)行技術(shù)的定義及其組成6.1控制執(zhí)行技術(shù)通事故發(fā)生率的有效方式之一。縱向控制系統(tǒng)對危險場景的反應(yīng)速度快，避撞控制精確、有效，可最大限度避免交通事故的發(fā)生以及人員的傷亡。此外，縱向控制系統(tǒng)在保證行駛安全的前提下，還可縮短車間距離，有效提高道路通行率，減輕因堵車造成的環(huán)境污染。2．車輛橫向控制車輛橫向控制是指垂直于運動方向上的控制，對于車輛也就是轉(zhuǎn)向控制。目標是控制車輛自動保持期望的行車路線，并在不同的車速、載荷、風速、路況下有很好的乘坐舒適性和穩(wěn)定性橫向控制系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)如圖6-2所示?？刂颇繕艘话闶擒囍行呐c路中心線間的偏移量，同時受舒適性指標約束。車輛橫向控制主要有兩種基本設(shè)計方法：一種是基于駕駛?cè)四M的方法：另一種是基于車輛橫向運動力學模型的方法。1）基于駕駛?cè)四M的方法：一種策略是使用較簡單的運動力學模型和駕駛?cè)瞬倏v6.1.1控制執(zhí)行技術(shù)的定義及其組成6.1控制執(zhí)行技術(shù)規(guī)則設(shè)計控制器：另一策略是用駕駛?cè)瞬倏v過程的數(shù)據(jù)訓練控制器獲取控制算法。2）基于車輛橫向運動力學模型的方法要建立較精確的汽車橫向運動模型、典型模型是所謂的單軌模型，或稱為自行車模型，如圖6-3所示，也就是認為汽車左右兩側(cè)特性相同。針對低附著路面的極限工況中，車輛橫擺穩(wěn)定控制是車輛橫向控制中的關(guān)鍵部分。針對低附著路面的極限工況中車輛橫擺穩(wěn)定控制是車輛橫向控制中的關(guān)鍵部分。6.1.1控制執(zhí)行技術(shù)的定義及其組成圖6-2橫向控制基本結(jié)構(gòu)

6.1控制執(zhí)行技術(shù)傳統(tǒng)操縱穩(wěn)定性控制思路，如電子穩(wěn)定性控制系統(tǒng)（ESP）和前輪主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（AFS）等，控制分布的輪胎作用力和前輪轉(zhuǎn)向，通過利用輪胎附著力和降低輪胎利用率來提高車輛穩(wěn)定性。大多數(shù)文獻沿襲冗余驅(qū)動的控制分配框架，通過改變內(nèi)外側(cè)輪胎驅(qū)/制動力差異的方法，增加單側(cè)驅(qū)/制動轉(zhuǎn)矩，并相應(yīng)減小另一側(cè)驅(qū)/制動轉(zhuǎn)矩的方式為整車產(chǎn)生一個附加的橫擺轉(zhuǎn)矩來改善車輛轉(zhuǎn)向動態(tài)特性，以保證車輛的橫擺穩(wěn)定性和行駛安全性。6.1.1控制執(zhí)行技術(shù)的定義及其組成圖6-3自行車模型示意圖

6.1控制執(zhí)行技術(shù)電子控制技術(shù)和電氣化的發(fā)展給汽車底盤技術(shù)的突破帶來了革命性的契機，也使得汽車的整體集成控制成為可能。同時在智能網(wǎng)聯(lián)的交通環(huán)境下，單年可以通過自身環(huán)境傳感、定位導航和V2X酒信信息系統(tǒng)獲得庭多周邊交通流信息以用于橫向控制、以利于提前感知道路危險。提高智能駕駛的安全性。傳統(tǒng)的汽車控制方法主要有PID控制、模糊控制、最優(yōu)控制、滑模控制等，這些算法應(yīng)用都較為廣泛相對于傳統(tǒng)的控制方法，智能控制方法主要體現(xiàn)在對控制對象模型的運用和綜合信息學習運用上，主要有基于模規(guī)的控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制和深度學習方法等，目前這些算法已經(jīng)逐步在智能網(wǎng)聯(lián)汽車控制執(zhí)行系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用。1．PID控制PID控制器（比例—積分—微分控制器），由比例單元P、積分單元I和微分單元D組成，如圖6-4所示。通過Kp、Ki和Kd三個參數(shù)的設(shè)定。PID控制器主要適用于基本上6.1.1控制執(zhí)行技術(shù)的定義及其組成6.1.2控制執(zhí)行技術(shù)的常用控制方法6.1控制執(zhí)行技術(shù)線性且動態(tài)特性不隨時間變化的系統(tǒng)。PID是以它的三種糾正算法而命名的。這三種算法都是用加法調(diào)整被控制的數(shù)值，其輸入為誤差值（設(shè)定值減去測量值后的結(jié)果）或是由誤差值衍生的信號。2．模糊控制模糊邏輯控制策略（FuzzyLogicControlStrategy）簡稱模糊控制

（FuzzyControl），其本質(zhì)是一種計算機數(shù)字控制技術(shù)，集成了模糊理論、模糊集合論、模糊語言變量和模糊邏輯推理等，如圖6-5所示。與經(jīng)典控制理論相比，模糊邏輯控制策略最大的特點是不需要準確的數(shù)學公式來建立被控對象的精確數(shù)學模型，因此可極大簡化系統(tǒng)設(shè)計和數(shù)學建模的復雜性，提高系統(tǒng)建模和仿真控制的效率。模糊控制系統(tǒng)在建模過程中，利用人類積累的相關(guān)知識和生活經(jīng)驗進行推理，模擬人類大腦處理復雜事件的過程，進而產(chǎn)生相應(yīng)的控制思想，控制思想經(jīng)過編譯成為控制策略。模糊邏輯控制策略由工程人員的控制思路和實踐經(jīng)驗積累編譯而成，具有較佳的魯棒性、適應(yīng)性以及容錯性。其主要由定義模糊變量、模糊變量模糊化、定義規(guī)則庫、推理決策和逆模糊化五個環(huán)節(jié)組成。6.1.2控制執(zhí)行技術(shù)的常用控制方法6.1控制執(zhí)行技術(shù)3．最優(yōu)控制最優(yōu)控制理論是變分法的推廣，著重于研究使控制系統(tǒng)的指標達到最優(yōu)化的條件和方法。為了解決最優(yōu)控制問題，必須建立描述受控運動過程的運動方程，給出控制變量的允許取值范圍，指定運動過程的初始狀態(tài)和目標狀態(tài)，并且規(guī)定一個評價運動過程品質(zhì)優(yōu)劣的性能指標，如圖6-6所示，為自動駕駛避障的優(yōu)化路徑規(guī)劃。6.1.2控制執(zhí)行技術(shù)的常用控制方法圖6-4PID控制

圖6-5基于模糊控制自動泊車系統(tǒng)的示意圖

6.1控制執(zhí)行技術(shù)通常，性能指標的好壞取決于所選擇的控制所數(shù)和1I相應(yīng)的運動狀態(tài)的實現(xiàn)離不開最高運動方程的約束，而控制函數(shù)只能在允許的范圍內(nèi)選取。同時，最優(yōu)控制日優(yōu)化技術(shù)。最優(yōu)化技術(shù)是研究和解決如何將最優(yōu)化問題表示為數(shù)學模型以人及如何根據(jù)數(shù)學模型盡快求出其最優(yōu)解這兩大問題。4．滑模控制在系統(tǒng)控制過程中，控制器根據(jù)系統(tǒng)當時狀態(tài)，以躍變方式有目的地不斷變換，迫6.1.2控制執(zhí)行技術(shù)的常用控制方法圖6-6最優(yōu)控制

6.1控制執(zhí)行技術(shù)使系統(tǒng)按預(yù)定的“滑動模態(tài)”的狀態(tài)軌跡運動。變結(jié)構(gòu)是通過切換兩數(shù)實現(xiàn)的，特別要指出的是，通常要求切換面上存在滑動模態(tài)區(qū)，故變結(jié)構(gòu)控制又常被稱為滑動模態(tài)控制。5．基于模型的控制基于模型的控制，一般稱為模型預(yù)測控制（MPC）又可稱為滾動時域控制（MHC）和后退時域控制（RHC），它是一類以模型預(yù)測為基礎(chǔ)的計算機優(yōu)化控制方法，在近些年來被廣泛研究和應(yīng)用的一種控制策略。其基本原理可概括為：在每個采樣時刻，根據(jù)當前獲得的當前測量信息，在線求解一個有限時域的開環(huán)優(yōu)化問題，并將得到的控制序列的第一個

元素作用于被控對象，在一個采樣時刻，重復上述過程，再用新的測量值刷新優(yōu)化問題并重新求解。在線求解開環(huán)優(yōu)化問題獲得開環(huán)優(yōu)化序列是模型預(yù)測控制與傳統(tǒng)控制方法的主要區(qū)別。預(yù)測控制算法主要由預(yù)測模型、反饋校正、滾動優(yōu)化、參考軌跡四個部分組成，最好將優(yōu)化解的第一個元素（或第二部分）作用于系統(tǒng)。6.1.2控制執(zhí)行技術(shù)的常用控制方法6.1控制執(zhí)行技術(shù)6．神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制是研究和利用人腦的某些結(jié)構(gòu)機理以及人的知識和經(jīng)驗對系統(tǒng)的控制，如圖6-7所示。利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，可以把控制問題看成模式識別問題，彼識別的模型是映射成“行為”信號的“變化”信號。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制最顯著的特點是具有學習能力。它是通過不斷修正神經(jīng)元之間的連接權(quán)值，并離散存儲在連接網(wǎng)絡(luò)中來實現(xiàn)的。它對非線性系統(tǒng)和難以建模的系統(tǒng)的控制具有良好效果。6.1.2控制執(zhí)行技術(shù)的常用控制方法圖6-7RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

6.1控制執(zhí)行技術(shù)一般情況下，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)用于控制系統(tǒng)有兩種方法：一種是用其建模，主要利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能任意近似任何連續(xù)函數(shù)和其學習算法的優(yōu)勢，存在前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)兩種類型；另一種是直接作為控制器使用。7．深度學習方法深度學習源于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的研究，可理解為深層的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。通過它可以獲得深層次的特征表示，免除人工選取特征的繁復冗雜和高維數(shù)據(jù)的維度災(zāi)難問題深度學習在特征提取與模型擬合方面顯示了其潛力和優(yōu)勢。對于存在高維數(shù)據(jù)的控制系統(tǒng)，引入深度學習具有一定的意義，近年來，已有一些研究關(guān)注深度學習在控制領(lǐng)域的應(yīng)用，如圖

6-8所示。目前，較為公認的深度學習的基本模型包括基于受限玻爾茲曼機（RBM）的深度置信網(wǎng)絡(luò)（DBN）、基于自動編碼器（AE）的堆疊自動編碼器（SAE）、卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（CNN）、遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（RNN）。自動駕駛系統(tǒng)雷要盡量減少人的多與或沒有人的多與，深度學習自動學習狀態(tài)特征6.1.2控制執(zhí)行技術(shù)的常用控制方法6.1控制執(zhí)行技術(shù)的能使得深度學習在無人駕駛系統(tǒng)的研究中具有先天的優(yōu)勢。

如何充分利用和發(fā)揮深度學習在自動駕駛系統(tǒng)中的優(yōu)勢并發(fā)展深度學習在內(nèi)的自動駕駛系統(tǒng)控制是日前的研究方向。6.1.2控制執(zhí)行技術(shù)的常用控制方法圖6-86.1控制執(zhí)行技術(shù)國內(nèi)智能汽車發(fā)展相對較晚，目前仍處于滲透過程中。2020年駕駛輔助（DA）、部分自動駕駛（PA）車輛市場占有半約50%；中期重點形成岡聯(lián)式環(huán)境感知能力，實現(xiàn)可在復雜I.況下的半自動駕駛，2025年高度自動駕駛（HA）車輛占有率約10%-20%：遠期推動可實現(xiàn)V2X協(xié)同控制、具備高度/完全自動駕駛功能的智能化技術(shù)，2030年完全自主駕駛（FA）車輛市場占有率近10%。從企業(yè)規(guī)劃來看，國外大部分整車廠計劃將在2020年前后投放L3級量產(chǎn)車。并將在2025年前后實現(xiàn)L4級量產(chǎn)。百度、谷歌、特斯拉等科技公司規(guī)劃2020年前后實現(xiàn)14/1.5級自動駕駛。國內(nèi)部分主機廠計劃在2020年實現(xiàn)13級自動駕駛，如北汽、廣汽新能源等：2025年實現(xiàn)L4自動駕駛。1．底盤系統(tǒng)全面受益汽車行業(yè)的發(fā)展趨勢是電動化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化、共享化、輕量化。面對這些發(fā)展趨勢，零部件子系統(tǒng)受到的影響各不相同，一般有增減零部件、提升或降低單車價值量等影響。電動化對于底盤（新增電池殼）、空調(diào)冷卻（電動空調(diào)、電池冷卻系統(tǒng)）、電子電6.1.3控制執(zhí)行技術(shù)的未來發(fā)展趨勢6.1控制執(zhí)行技術(shù)氣等子系統(tǒng)具有增量作用，對于動力總成則有增（電動車新增電池、電機、電控等）有減（電動汽車無須發(fā)動機、變速器、燃油系統(tǒng)等）。智能化主要對底盤系統(tǒng)（線控底盤）、通信控制系統(tǒng)、電子電氣系統(tǒng)等具有增量作用。網(wǎng)聯(lián)化主要對通信控制（增加T.box等聯(lián)網(wǎng)零部件）、電子電氣系統(tǒng)具有增量作用。共享化則主要側(cè)重于汽車商業(yè)模式的改變，同時對通信控制（增加聯(lián)網(wǎng)及控制零部件）、電子電氣系統(tǒng)具有增量作用。輕量化應(yīng)用范圍較廣，對動力總成、底盤、內(nèi)飾、車身、外飾等都具有增量作用。6.1.3控制執(zhí)行技術(shù)的未來發(fā)展趨勢圖6-9傳統(tǒng)汽車底盤與電動汽車底盤

6.1控制執(zhí)行技術(shù)2．智能化推動線控底盤發(fā)展汽車行業(yè)另外一個重要發(fā)展方向就是智能化。如圖6-10所示。智能汽車的感知識別、決策規(guī)劃、控制執(zhí)行三個核心系統(tǒng)中，與底盤相關(guān)的主要是控制執(zhí)行，需要對傳統(tǒng)汽車的底盤進行線控改造以適用于自動駕駛。線控制動是未來趨勢。6.1.3控制執(zhí)行技術(shù)的未來發(fā)展趨勢圖6-10機械制動系統(tǒng)與液壓制動系統(tǒng)

6.1控制執(zhí)行技術(shù)近一百年來，汽車制動系統(tǒng)經(jīng)歷了從機械到液壓再到電子（ABS/ESC）的進化過程，未來的發(fā)展趨勢將是線控制動。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，防抱制動系統(tǒng)（ABS）逐步開始量產(chǎn)應(yīng)用和推廣。1978年8月，奔馳與博世在德國發(fā)布了全球首款A(yù)BS，并且率先應(yīng)用在W116世代的S級車上。ABS主要由ECU控制單元、車輪轉(zhuǎn)速傳感器、制動壓力調(diào)節(jié)裝置和制動控制電路等部分組成。在制動過程中，ABS控制單元不斷從車輪速度傳感器獲取車輪的速度信號，并進行處理，進而判斷車輪是否即將被抱死。當車輪趨近于抱死臨界點時，制動分泵壓力不隨制動主泵壓力增加而增高，壓力在抱死臨界點附近變化，從而避免車輪抱死，減少了危險事故的發(fā)生。另外一項重要的發(fā)明就是車身穩(wěn)定控制系統(tǒng)（ESP），這也是博世的專利技術(shù)。其他公司也有類似的系統(tǒng)但叫法略有不同，如寶馬的DSC、豐田的VSC、通用的ESC等。ESP系統(tǒng)其實是一組車身穩(wěn)定性控制的綜合策略，是ABS（防抱死系統(tǒng)）和ASR（驅(qū)動輪防滑轉(zhuǎn)系統(tǒng)）功能上的延伸。6.1.3控制執(zhí)行技術(shù)的未來發(fā)展趨勢6.1控制執(zhí)行技術(shù)ESP主要由控制總成ECU、轉(zhuǎn)向傳感器、車輪傳感器、側(cè)滑傳感器、橫向加速度傳感器等組成。當汽車快速行駛或者轉(zhuǎn)向時，產(chǎn)生的橫向作用力會使汽車不穩(wěn)定，易發(fā)生事故，而ESP系統(tǒng)可以將這種情況防患于未然。例如當車輛前面突然出現(xiàn)障礙物時，駕駛員必須快速向左轉(zhuǎn)彎，此時轉(zhuǎn)向傳感器將此信號傳遞到ESP控制總成，側(cè)滑傳感器和橫向加速度傳感器發(fā)出汽車轉(zhuǎn)向不足的信號，這就意味著汽車將會直接沖向障礙物。那么這時ESP系統(tǒng)將會瞬間將后輪緊急制動，這樣就能產(chǎn)生轉(zhuǎn)向需要的反作用力，使汽車按照轉(zhuǎn)向意圖行駛，避免直接撞向障礙物的事故發(fā)生。6.1.3控制執(zhí)行技術(shù)的未來發(fā)展趨勢圖6-11ESP系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖與工作原理示意圖

6.1控制執(zhí)行技術(shù)電動化和智能化推動線控制動發(fā)展。對于傳統(tǒng)燃油汽車，一般利用發(fā)動機提供真空助力；而電動車沒有發(fā)動機提供真空助力，需要使用電子真空泵，或者使用線控制動系統(tǒng)。對于智能汽車，尤其是L3及以上等級自動駕駛汽車，制動系統(tǒng)的響應(yīng)時間尤為重要，線控制動響應(yīng)更快，是實現(xiàn)自動駕駛安全的重要保障。線控制動系統(tǒng)是在傳統(tǒng)的制動系統(tǒng)上發(fā)展而來的，使用電系統(tǒng)替代傳統(tǒng)的機械或液壓系統(tǒng)，是汽車制動技術(shù)長期的發(fā)展趨勢。傳統(tǒng)制動系統(tǒng)由制動踏板施加能量，經(jīng)液壓或氣壓管路傳遞至制動器；而線控制動系統(tǒng)執(zhí)行信息由電信號傳遞，制動壓力響應(yīng)更快，因此剎車距離更短更安全。線控制動系統(tǒng)也分為EHB/EMB兩種類型。1）液壓式線控制動EHB（ElectroHydraulicBrake），以傳統(tǒng)的液壓制動系統(tǒng)為基礎(chǔ)，用電子器件取代了一部分機械部件的功能，使用制動液作為動力傳遞媒介，控制單元及執(zhí)行機構(gòu)布置的比較集中，有液壓備份系統(tǒng)，也可以稱之為集中式、濕式制動系統(tǒng)。6.1.3控制執(zhí)行技術(shù)的未來發(fā)展趨勢6.1控制執(zhí)行技術(shù)6.1.3控制執(zhí)行技術(shù)的未來發(fā)展趨勢圖6-12傳統(tǒng)與線控制動系統(tǒng)比較

圖6-13EHB制動系統(tǒng)與EMB制動系統(tǒng)

EHB的工作原理：正常工作時，制動踏板與制動器之間的液壓連接斷開，備用閥處于關(guān)閉狀態(tài)。電子踏板配有踏板感覺模擬器和電子傳感器，ECU可以通過傳感器信號判斷駕駛員的制動意圖，并通過點擊驅(qū)動液壓泵進行制動。電子系統(tǒng)發(fā)生故障時，備用閥打開，EHB系統(tǒng)變成傳統(tǒng)的液壓系統(tǒng)。EHB根據(jù)技術(shù)方向可以分為三類：6.1控制執(zhí)行技術(shù)6.1.3控制執(zhí)行技術(shù)的未來發(fā)展趨勢EHB的工作原理：正常工作時，制動踏板與制動器之間的液壓連接斷開，備用閥處于關(guān)閉狀態(tài)。電子踏板配有踏板感覺模擬器和電子傳感器，ECU可以通過傳感器信號判斷駕駛員的制動意圖，并通過點擊驅(qū)動液壓泵進行制動。電子系統(tǒng)發(fā)生故障時，備用閥打開，EHB系統(tǒng)變成傳統(tǒng)的液壓系統(tǒng)。EHB根據(jù)技術(shù)方向可以分為三類：a）電動伺服，電機驅(qū)動主缸提供制動液壓力源，代表產(chǎn)品BoschIbooster、NSK；b）電液伺服，采用電機+泵提供制動壓力源，代表產(chǎn)品ContinentalMKC1、日立；c）電機+高壓蓄能器電液伺服，代表產(chǎn)品ADVICSECB。按照結(jié)構(gòu)集成程度，EHB可以分為分立式（two-box）和整體式（one-box），其主要區(qū)別是主動增壓模塊（一般由電機驅(qū)動）和分泵壓力調(diào)節(jié)模塊（ABS/ESC總成）是否集成在一起。6.1控制執(zhí)行技術(shù)6.1.3控制執(zhí)行技術(shù)的未來發(fā)展趨勢博世的iBooster+ESPHev屬于Two-box方案，分成主動建壓單元和輪缸閥控單元2個功能模塊。大陸MKC1和ZFTRW公司的IBC進一步把主動建壓單元和輪缸閥控單元集成，形成更為緊湊、成本更低的One-box方案，已經(jīng)成為制動系統(tǒng)的發(fā)展方向。2）機械式線控制動EMB（ElectroMechanicalBrake），采用電子機械裝置代替液壓管路，執(zhí)行機構(gòu)通常安在輪邊，也可稱為分布式、干式制動系統(tǒng)。EMB的工作原理：EMB系統(tǒng)的ECU根據(jù)制動踏板傳感器信號及車速等車輛狀態(tài)信圖6-14two-box方案與one-box方案

6.1控制執(zhí)行技術(shù)6.1.3控制執(zhí)行技術(shù)的未來發(fā)展趨勢號，驅(qū)動和控制執(zhí)行機構(gòu)電機來產(chǎn)生所需要的制動力。總體來看，EHB系統(tǒng)由于具有備用制動系統(tǒng)，安全性較高，因此接受度更高，是目前主要推廣量產(chǎn)的方案。EMB系統(tǒng)雖然具有諸多優(yōu)點，但缺少備用制動系統(tǒng)且缺少技術(shù)支持，短期內(nèi)很難大批量應(yīng)用，是未來發(fā)展的方向。L2時代的線控制動可以分為燃油車、混動、純電三大類，燃油車大都采用ESP(ESC)，混動車基本都采用高壓蓄能器為核心的間接型EHB（電液壓制動），純電車基本都采用直接型EHB，以電機直接推動主缸活塞。目前線控制動系統(tǒng)單價約2,500元，未來隨著產(chǎn)銷量上升帶來成本降低，價格有望下降至2,000元左右。按照2020年、2025年國內(nèi)乘用車銷量分別為2,300萬、2,700萬輛，線控制動系統(tǒng)滲透率分別為10%、30%進行估算，2020年、2025年國內(nèi)線控制動系統(tǒng)的市場空間分別為58億、162億元。6.1控制執(zhí)行技術(shù)6.1.3控制執(zhí)行技術(shù)的未來發(fā)展趨勢從發(fā)展階段來看，線控制動尚處于發(fā)展早期階段，目前滲透率較低，僅有少量車型配備，新能源汽車配置率相對較高。隨著新能源汽車、L3及以上智能駕駛的逐步滲透，線控制動有望爆發(fā)。根據(jù)上述預(yù)測，線控制動2020-2025年市場空間年均復合增速高達23%。EHB國外廠商技術(shù)發(fā)展已經(jīng)比較成熟，國內(nèi)在努力追趕；EMB還處在研究階段，目前看短期較難有突破。目前線控制動系統(tǒng)的主要供應(yīng)商包括博世、采埃孚、大陸等國際零部件巨頭企業(yè)，大都從20世紀90年底開始研發(fā)，在底盤控制領(lǐng)域具有豐富的技術(shù)積累和供貨經(jīng)驗，具有一定的先發(fā)優(yōu)勢。從2000年開始，國內(nèi)一些自主整車企業(yè)和零部件供應(yīng)商就開始進行EHB的研發(fā)，目前已取得一定成果。雖然與博世等國際巨頭仍存在一定差距，但產(chǎn)業(yè)尚處于發(fā)展早期階段，還有較大的追趕機會。6.1控制執(zhí)行技術(shù)6.1.3控制執(zhí)行技術(shù)的未來發(fā)展趨勢從競爭要素來看，線控制動產(chǎn)品技術(shù)含量較高，且需要較長投入期，因此對于人才、技術(shù)和資本要求較高。目前國內(nèi)發(fā)展相對較好的有伯特利、拓普集團、萬安科技等，兼?zhèn)淙瞬?、技術(shù)和資本等優(yōu)勢，有望在未來的市場競爭中獲得一席之地。伯特利：公司2019年7月發(fā)布WCBS產(chǎn)品，為客戶提供one-box一體式解決方案，不僅集成了真空助力器、電子真空泵、主缸和ESC的功能，還能更好地滿足新能源汽車以及整車智能駕駛對制動系統(tǒng)新的需求。拓普集團：公司多年來致力于汽車電子產(chǎn)品開發(fā)，先后開發(fā)出EVP等產(chǎn)品并實現(xiàn)量產(chǎn)，在線控制動領(lǐng)域，公司研發(fā)的智能剎車系統(tǒng)IBS產(chǎn)品目前仍處于驗證和市場預(yù)推廣階段，預(yù)計將于2021-2022年實現(xiàn)量產(chǎn)。萬安科技：參股公司上海同馭汽車科技有限公司的EHB產(chǎn)品已跟江鈴集團、菜鳥物流等多家客戶開展合作，目前已裝車近500臺，涉及乘用車、輕型客車等多種車型，產(chǎn)品成熟度高，達到國內(nèi)領(lǐng)先水平，并計劃于2019年實現(xiàn)量產(chǎn)。3．智能化推動線控轉(zhuǎn)向發(fā)展6.1控制執(zhí)行技術(shù)6.1.3控制執(zhí)行技術(shù)的未來發(fā)展趨勢在汽車的發(fā)展歷程中，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)經(jīng)歷了四個發(fā)展階段：從最初的機械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（MS）發(fā)展為液東地力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（HIS）。然后又出現(xiàn)電控液力助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（EHIS）和電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（EIS）。線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是通過給助力電機發(fā)送電信號指令，從而實現(xiàn)對轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的控制。當轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動時，轉(zhuǎn)矩傳感器和轉(zhuǎn)向角傳感器將測量到的駕駛?cè)宿D(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)向可盤的轉(zhuǎn)價轉(zhuǎn)變成電信號輸入到電子控制器（ECU）.ECU依據(jù)車速傳感器和安裝在轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)上的位移傳感器的信號來控制轉(zhuǎn)矩反饋電機的旋轉(zhuǎn)方向。并根據(jù)轉(zhuǎn)向力模擬、生成反饋轉(zhuǎn)矩，控制轉(zhuǎn)向電機的旋轉(zhuǎn)方向、轉(zhuǎn)矩大小和旋轉(zhuǎn)的角度，通過機械轉(zhuǎn)向裝置控制轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)向位目前，配備線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的車型較少，其中英蘇尼迫（50.（Q501.部分高配車型和（X0裝備rDAS線控轉(zhuǎn)向。這套線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的構(gòu)成傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)類似，不同之處在于它多了3組ECU電子控制單元，轉(zhuǎn)向盤后的轉(zhuǎn)向動作回饋器、離合器。當任意一個ECU被檢測到出現(xiàn)問題時，備用模式將激活離合器，恢復至傳統(tǒng)的機械傳動轉(zhuǎn)向6.1控制執(zhí)行技術(shù)6.1.3控制執(zhí)行技術(shù)的未來發(fā)展趨勢模式，確保駕駛?cè)丝梢哉瓶剀囕v。日前，EITS單價約1500元的線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)以EIS為基礎(chǔ)，短期產(chǎn)銷量較低，預(yù)計單價約4000元.后期隨著應(yīng)用范圍擴大，預(yù)計單價有望理步降低至3000元左右。按照2020年、2025年國內(nèi)乘用車銷量分別為2300萬、2700萬輛，線控制動系統(tǒng)滲透率分別為0.1%15%進行估算。2020年、2025年國內(nèi)線控制動系統(tǒng)的市場空間分別為1億和122億元。從發(fā)展階段來看，線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)尚處于發(fā)展早期階段，目前滲透率較低，僅有少量車型配備。隨著L3及以上：智能駕駛的逐步滲透，線控制動有望爆發(fā)。根據(jù)上述預(yù)測，線控制動2020-2025年市場空間年均復合增速高達166%。根據(jù)佐思產(chǎn)研數(shù)據(jù)，2017年中國采用車轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)廠家中，Bosch.JTEKT、NSK、ZF、Nester等公司市場占有率排名靠前。國內(nèi)企業(yè)主要有株洲易力達、湖北恒隆和浙江世寶等。但規(guī)模都比較小，技術(shù)相對落后。此外拓普集團也積極拓展EPS等產(chǎn)品，有望憑借資金、效率、人才等優(yōu)勢，獲得一定的市場空間。EIS關(guān)鍵技術(shù)在于控制器的設(shè)計，核心內(nèi)容包括路感匹6.1控制執(zhí)行技術(shù)6.1.3控制執(zhí)行技術(shù)的未來發(fā)展趨勢配、路感跟蹤、故障診斷及處理等。EPS的核心部件電機、電控、轉(zhuǎn)矩傳感器、角度傳感器基本都為各大主機廠內(nèi)部供應(yīng)。線控轉(zhuǎn)向技術(shù)需要在EPS技術(shù)上發(fā)展，因此參與者絕大多數(shù)都是傳統(tǒng)的EPS系統(tǒng)供應(yīng)商。4．底盤輕量化潛力巨大輕量化是發(fā)展方向，燃油車油耗排放和電動車續(xù)駛里程是國內(nèi)汽車廠商面臨的兩大挑戰(zhàn)，輕量化是解決問題的關(guān)鍵之，因此也是汽車未來重要的發(fā)展方向。汽車行業(yè)很早就開始探索輕量化技術(shù)，主要手段包括選用輕質(zhì)材料、優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計和選擇先進制造工藝等。優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計和先進制造工藝帶來的減正效果相對較小，因此目前輕量化研究的主要方向是輕質(zhì)材料，包括高強度鋼、鋁合金和碳纖維復合材料等。底盤輕量化產(chǎn)品種類較多，不同零部件市場格局有所不同鋁合金控制臂領(lǐng)域，供應(yīng)商主要有拓普集團，駱氏集團等：鋁合金副車架方面，供應(yīng)商主要有華域汽車、拓普集團、萬安科技等：鋁合金轉(zhuǎn)向節(jié)領(lǐng)域，供應(yīng)商主要有伯特利、中信做卡、華城汽車、拓普集團、廣州安路特等：鋁合金制動出領(lǐng)域，供應(yīng)商主要有百煉、作域汽車、京西6.1控制執(zhí)行技術(shù)6.1.3控制執(zhí)行技術(shù)的未來發(fā)展趨勢國際等。從競爭要素來有，底盤零部件從鋼鐵制品到鋁合金，材料發(fā)生變化，相關(guān)的2的差別巨大。一方面單干價值量顯著提升：分方面供應(yīng)鏈或?qū)⒄龢?gòu)。新產(chǎn)品對于相關(guān)設(shè)備投入和技術(shù)要求較高，因此在鋁合金等產(chǎn)品上具有技術(shù)優(yōu)勢和資金優(yōu)勢的供應(yīng)商有望受益。6.2線控底盤6.2.1汽車底盤概述智能網(wǎng)聯(lián)汽車通過跟蹤決策規(guī)劃的軌跡目標，控制車輛的加速。制動和轉(zhuǎn)向等駕駛動作、調(diào)節(jié)車輛行駛速度、位置和方向等狀態(tài)，以保證汽車的安全性、操縱性和穩(wěn)定性而這些很大程度上需要通過汽車的底盤系統(tǒng)來實現(xiàn)，隨著互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和人1智能等先進技術(shù)在交通工具運輸領(lǐng)域的應(yīng)用與發(fā)展。汽車的部空間、人機界面、操作方式和交互過程正在發(fā)生革命性的變化在能源、環(huán)保、安全等因素推動下，汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向是電動化、智能化、輕量化等，底盤系統(tǒng)均有望受益。電動化方面新能源電池盒產(chǎn)品單車價值量高達3000-5000元：智能化方面線控制動和線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)單年價值量分別約2500元、4000元：輕量化方面鋁合金控制臂、副車架、轉(zhuǎn)向節(jié)、制動鉗等產(chǎn)品單車價值量近5000元，2025年市場空間合計約763億元，年均復合增速23%。國內(nèi)伯特利，拓普集團、華城汽車在電動化、智能化、輕量化等領(lǐng)域均有布局，有望持續(xù)受益。一、汽車底盤的組成汽車一般由發(fā)動機、底盤、車身、電氣等主要部分組成，其中底盤是指汽車上由傳6.2線控底盤6.2.1汽車底盤概述動系統(tǒng)、行駛系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和制動系統(tǒng)等部分組成的，其功能包括支承、安裝汽車車身、發(fā)動機及其他各部件及總成，形成汽車的整體造型，承受發(fā)動機動力，保證車輛正常行駛等。底盤產(chǎn)業(yè)鏈上游主要包括鋼鐵、有色金屬、塑料、橡膠、電子元器件等，經(jīng)過產(chǎn)業(yè)鏈中游的底盤零部件企業(yè)進行組裝制造生產(chǎn)，生產(chǎn)的傳動、行駛、轉(zhuǎn)向、制動等底盤子系統(tǒng)售予下游整車生產(chǎn)廠家下游整車的生產(chǎn)決定了底盤等原材料的價格波動對于底盤零部件的毛利率等具有較大影響零部件的需求.同時整車的技術(shù)升級也將帶來底盤零部件的形態(tài)變化1．傳動系統(tǒng)汽車的傳動系統(tǒng)主要由離合器、變速器、傳動軸、主減速器、差速器以及半軸等部分組成，如圖6-15所示。其功能是將發(fā)動機輸出的動力送達驅(qū)動輪汽車傳動系統(tǒng)的布置形式與發(fā)動機的位置及驅(qū)動形式有關(guān)，一般可分為前置前驅(qū)、前置后驅(qū)、后置后驅(qū)、中置后驅(qū)、四輪驅(qū)動等多種形式。6.2線控底盤6.2.1汽車底盤概述其功能是將發(fā)動機輸出的動力送達驅(qū)動輪汽車傳動系統(tǒng)的布置形式與發(fā)動機的位置及驅(qū)動形式有關(guān).般可分為前置前驅(qū)、前置后驅(qū)、后置后驅(qū)、中置后驅(qū)、四輪驅(qū)動等多種形式。2．行駛系統(tǒng)汽車行駛系統(tǒng)由車架、車橋。車輪和懸架組成，如圖6-13所示。1）車架。圖6-15汽車傳動系統(tǒng)的組成

6.2線控底盤6.2.1汽車底盤概述車架是跨接在汽車前后車橋上的框架式結(jié)構(gòu)，一般由兩根縱梁和數(shù)根橫梁組成，經(jīng)由懸架裝置、前橋、后橋支承在車輪上。車架的功用是支撐、連接汽車的各總成，使各總成保持相對正確的位置，并承受汽車內(nèi)外的各種載荷根據(jù)結(jié)構(gòu)形式不同，車架可以分為邊柔式車架、中梁式車架和綜合式年架（前部邊榮式后部中必式）等.其中邊梁式車架應(yīng)用最為廣泛懸架結(jié)構(gòu)簡單，具有更好的剛性和通過性。2）車橋。車橋（又稱車軸）通過懸梁與車架（或水代式車0）相連接。其兩端安裝車輪。車橋的作用是傳遞車架（或水載式車身）與車輪之間各方向的作用力及其力矩根據(jù)懸果結(jié)構(gòu)的不同，車橋可以分為整體式與斷開式兩種。根據(jù)車橋1車輪的作用，4橋也分成轉(zhuǎn)向橋、驅(qū)動橋、轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋和支持橋四種。其中轉(zhuǎn)向橋和支持橋都鳳于從動橋轉(zhuǎn)向橋由前軸、轉(zhuǎn)向節(jié)，主銷和輪毅等組成。驅(qū)動橋由主減速器、差速器、半軸、橋殼等組成。6.2線控底盤6.2.1汽車底盤概述大多數(shù)采用車采用前沉前驅(qū)形式，前橋成為轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋，后橋充當支持橋。部分汽車采用前置后驅(qū)形式，因此前橋作為轉(zhuǎn)向橋，后橋作為驅(qū)動橋。3）車輪。車輪是固定輪胎內(nèi)緣、支持輪胎并與輪胎共同樂受負荷的剛性輪，一般由輪輞與輪輻組成。按輪輻的構(gòu)造。可分為輻板式車輪和輻條式車輪。按車輪材質(zhì)、可以分為鋼制鋁合金、鎂合金等車輪。輪胎規(guī)格常用一組數(shù)字表示，前一個數(shù)字表示輪胎斯面寬度，后一個表示輪轂直徑，以in為單位。例如165/70R14表示胎寬165mm，扁平率70，輪桐直徑14in。中間的字母或符號有特殊含義"X"表示高壓胎："R"、"Z"表示子午胎：“-”表示低壓胎。4）懸架。汽車懸架是連接車輪與車身的機構(gòu)。對車身起支撐和減振的作用。懸架的主要功能是傳遞作用在車輪和車架之間的力.并且緩沖由不平路面帶來的沖擊力，以保證汽車的平順行駛。6.2線控底盤6.2.1汽車底盤概述典型的懸架系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要包括彈性元件（彈簧等）、減振器以及導向機構(gòu)（連桿等）等部分，這部分

分別起緩沖，減振和力的傳遞作用。彈性元件又有鋼板彈簧、空氣彈簧、螺旋彈簧以及扭桿彈簧等形式，而現(xiàn)代轎車懸架系統(tǒng)多采用螺旋彈簧和扭桿彈簧，部分高級轎車則使用空氣彈簧。懸架可以分為獨立懸架和非獨立懸架，區(qū)別在于獨立懸架的左右兩個車輪間沒有硬軸進行剛性連接，一側(cè)車

輪的懸架部件全部都只與車身相連，而非獨立懸架兩個車輪間不是相互獨立的，之間有硬軸進行剛性連接從結(jié)構(gòu)上看。獨立懸架由于兩個車輪間沒有干涉、一般舒適性和操控性更好而非獨立。此外根據(jù)具體結(jié)構(gòu)，還可以分為麥弗遜式懸架、雙又臂式懸架、扭轉(zhuǎn)梁式懸架、多連桿懸架等。目前，大多數(shù)乘用車前懸架多采用麥弗遜懸架，后懸架多采用扭轉(zhuǎn)梁式、多連桿式等。行駛系統(tǒng)的功能有：1）接受由發(fā)動機經(jīng)傳動系統(tǒng)傳來的轉(zhuǎn)矩，丹酒過驅(qū)動輪與路西間的附著作用，汽6.2線控底盤6.2.1汽車底盤概述車正常行駛。2）傳遞并承受路面作用于車輪上的各種反力及其所形成的力矩。3）盡量緩和不平路兩對車身造成的沖擊和振動，保證汽車的平順行駛4）與汽車特向系統(tǒng)協(xié)調(diào)配合，實現(xiàn)汽車行駛方向的正確控制，以保證汽車操縱穩(wěn)定性3．轉(zhuǎn)向系統(tǒng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是用來改變或保持汽車行駛或倒退方向的系列裝置，

其功能就是按照駕駛?cè)说囊庠缚刂破嚨男旭偡较?。按照動力來源，汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)分為兩大類：機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1）機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)以駕駛?cè)说捏w力作為轉(zhuǎn)向能源，其中所有傳力件都是機械的。機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)由轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)、轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)三大部分組成，如圖6-16所示。2）動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是兼用駕駛?cè)梭w力和發(fā)動機動力為轉(zhuǎn)向能源的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，一般是在機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基礎(chǔ)上加設(shè)一套動力轉(zhuǎn)向裝置而成。6.2線控底盤6.2.1汽車底盤概述在正常情況下，汽車轉(zhuǎn)向所需能量只有一小部分由駕駛?cè)颂峁?，而大部分是由發(fā)動機通過動力轉(zhuǎn)向裝置提供的。但在動力轉(zhuǎn)向裝置失效時，-一般還應(yīng)當能由駕駛?cè)霜毩⒊袚囖D(zhuǎn)向任務(wù)。4．制動系統(tǒng)制動系統(tǒng)是使汽車的行駛速度可以強制降低的一系列專門裝置，主要由供能裝置、控制裝置、傳動裝置和制動器等部分組成，如圖6-17所示，常見的制動器主要有鼓式制動器和盤式制動器。圖6-16汽車機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

6.2線控底盤6.2.1汽車底盤概述1）鼓式制動器主要包括制動輪缸、制動蹄、制動鼓、摩擦片、回位彈簧等部分，主要是通過液壓裝置使摩擦片與隨車輪轉(zhuǎn)動的制動鼓內(nèi)側(cè)面發(fā)生摩擦，從而起到制動的效果。2）盤式制動器主要由制動盤、制動鉗、摩擦片、分泵、油管等部分構(gòu)成，主要通過液壓系統(tǒng)把壓力施加到制動鉗上，使制動摩擦片與隨車輪轉(zhuǎn)動的制動盤發(fā)生摩擦，從而達到制動的目的。圖6-17制動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

6.2線控底盤6.2.1汽車底盤概述安全、舒適、節(jié)能、環(huán)保是汽車發(fā)展的方向和永恒主題，而電子化、智能化、電動化、可再生化是實現(xiàn)安全、舒適、節(jié)能、環(huán)保的有效措施和手段，采用線控技術(shù)可為實現(xiàn)汽車的電子化、智能化、電動化及可再生化提供有力的技術(shù)保證。隨著汽車電子技術(shù)的不斷發(fā)展，線控技術(shù)將逐漸在汽車上得到普遍應(yīng)用，笨重的機械液壓系統(tǒng)將被精確的電子傳感器和電執(zhí)行元件代替，傳統(tǒng)汽車的操縱執(zhí)行機構(gòu)將發(fā)生根本性變化。目前，汽車上幾乎所有操縱控制都可以采用線控技術(shù)，線控技術(shù)及線控汽車的研究已經(jīng)成為各國研究的熱點。線控技術(shù)（X-by-Wire）源于飛機的控制系統(tǒng)，其將飛行員的操縱命令轉(zhuǎn)化成電信號通過控制器控制飛機飛行。線控汽車采用同樣的控制方式，可利用傳感器感知駕駛?cè)说鸟{駛意圖，并將其通過導線輸送給控制器，控制器控制執(zhí)行機構(gòu)工作，實現(xiàn)汽車的轉(zhuǎn)向、制動、驅(qū)動等功能，從而取代傳統(tǒng)汽車靠機械或液壓來傳遞操縱信號的控制方式。6.2線控底盤6.2.2線控底盤系統(tǒng)的組成及工作原理1．智能汽車線控底盤的組成線控底盤主要由四大系統(tǒng)構(gòu)成，分別是線控轉(zhuǎn)向、線控制動、線控驅(qū)動和車身控制模塊，如圖6-18所示，其中線控轉(zhuǎn)向和線控制動是自動駕駛執(zhí)行端方向最核心的產(chǎn)品。2．線控系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)原理線控系統(tǒng)，系統(tǒng)在人機接口通信、執(zhí)行機構(gòu)和傳感機構(gòu)之間以及與其他的系統(tǒng)之間圖6-18線控底盤的組成

6.2線控底盤6.2.2線控底盤系統(tǒng)的組成及工作原理要進行大量的信息傳輸要求網(wǎng)絡(luò)的實時性好、可靠性高，而且要求具有冗余的“功能實現(xiàn)”以保證任放陳時仍可實現(xiàn)裝置的基本功能，其結(jié)構(gòu)原理圖如6-19。線控驅(qū)動系統(tǒng)主要由電子加速踏板、電機控制器、驅(qū)動電機或發(fā)動機等組成，如圖

6-20所示。電子加速踏板用于識別駕駛?cè)说募铀僖鈭D，該電信號被電機控制器采集，電機控制器識別出駕駛?cè)思铀僖鈭D后向驅(qū)動電機或發(fā)動機發(fā)出指令驅(qū)動車輛加速。圖6-19線控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理圖

6.2.3線控驅(qū)動系統(tǒng)的原理與應(yīng)用6.2線控底盤1．電子節(jié)氣門電子節(jié)氣門取消了踏板和節(jié)氣門之間的機械結(jié)構(gòu)，而是通過加速踏板位置傳感器去檢測加速踏板的位移，這個位移就代表了駕駛?cè)说鸟{駛意圖，如圖6-21所示。圖6-20線控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理圖

6.2.3線控驅(qū)動系統(tǒng)的原理與應(yīng)用圖6-21電子節(jié)氣門結(jié)構(gòu)圖

6.2線控底盤把該信號傳遞給ECU，ECU根據(jù)其他傳感器反饋回來的信息進行分析和計算得到最佳的節(jié)氣門開度，然后再驅(qū)動節(jié)氣門控制電機，節(jié)氣門位置傳感器檢測節(jié)氣門的實際開度，再把該信號反饋給ECU去實現(xiàn)整個節(jié)氣門開度的閉環(huán)控制。而傳統(tǒng)節(jié)氣門是通過機械結(jié)構(gòu)連接，反應(yīng)延遲??；沒有辦法應(yīng)對復雜道路下的各種T況，油耗和排放都不能得到很好的控制，如圖6-22所示。6.2.3線控驅(qū)動系統(tǒng)的原理與應(yīng)用圖6-22傳統(tǒng)節(jié)氣門結(jié)構(gòu)圖

6.2線控底盤2．傳統(tǒng)汽車線控驅(qū)動系統(tǒng)傳統(tǒng)汽車線控驅(qū)動系統(tǒng)對于傳統(tǒng)內(nèi)燃機車而言，只需要能夠?qū)崿F(xiàn)加速踏板的自動控制就能夠?qū)崿F(xiàn)線控驅(qū)動，如圖6-23所示。方式一：在加速踏板的位置增加一.套執(zhí)行機構(gòu)，去模擬駕駛?cè)瞬燃铀偬ぐ?。同時還要增加一套控制系統(tǒng)，輸入目標車速信號，實際車速作為反饋。通過控制系統(tǒng)計算，6.2.3線控驅(qū)動系統(tǒng)的原理與應(yīng)用圖6-23傳統(tǒng)線控驅(qū)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)功能圖

6.2線控底盤去控制執(zhí)行機構(gòu)去執(zhí)行動作。方式二：接管節(jié)氣門控制單元加速踏板的位置信號，只需要增加一套控制系統(tǒng)、輸入目標車速信號，把實際的車速作為反饋，最后控制系統(tǒng)計算輸出加速踏板位置信號給節(jié)氣門控制單元。3．電動線控驅(qū)動系統(tǒng)電動線控驅(qū)動系統(tǒng)主要由整車控制單元（即為VCU）來完成驅(qū)動，如圖6-24所示它的主要功能是實現(xiàn)轉(zhuǎn)更需求的計算以及實現(xiàn)轉(zhuǎn)復分配。VCU接收車速信號、加速、個踏板信號以及此其他信號，然后在VCU內(nèi)部進行計算，發(fā)送轉(zhuǎn)矩指令給電機控制單元，電機控制單元接收到VCu的轉(zhuǎn)矩需求后進行電機轉(zhuǎn)矩的控制，從而能夠?qū)崿F(xiàn)實時地響應(yīng)VCU的轉(zhuǎn)矩需求，因此只需要VCu開放速度控制接口就能實現(xiàn)線控驅(qū)動。6.2.3線控驅(qū)動系統(tǒng)的原理與應(yīng)用6.2線控底盤6.2.3線控驅(qū)動系統(tǒng)的原理與應(yīng)用圖6-24VCU控制驅(qū)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖

6.2.4線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的原理與應(yīng)用1．線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的組成汽車線

控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)由轉(zhuǎn)向盤模塊、轉(zhuǎn)向執(zhí)行模塊和ECU三個主要部分以及自動防故障系統(tǒng)、電源等輔助系統(tǒng)組成，如圖6-25所示。6.2線控底盤6.2.4線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的原理與應(yīng)用1）轉(zhuǎn)向盤模塊。包括轉(zhuǎn)向盤、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器、力矩傳感器、轉(zhuǎn)向盤回正力矩電機。轉(zhuǎn)向盤模塊的主要功能是將駕駛?cè)说霓D(zhuǎn)向意圖（通過測量轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角）轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。并傳遞給ECU：同時接收ECU送來的力矩信號，產(chǎn)生轉(zhuǎn)向盤回正力矩，以提供給駕駛?cè)讼鄳?yīng)的路感信息。圖6-25VCU控制驅(qū)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖

6.2線控底盤2）轉(zhuǎn)向執(zhí)行模塊。包括前輪轉(zhuǎn)角傳感器、轉(zhuǎn)向執(zhí)行電機、轉(zhuǎn)向電機控制器和前輪轉(zhuǎn)向組件等組成。轉(zhuǎn)向執(zhí)行模塊的功能是接受主控制器的命令，通過轉(zhuǎn)向電機控制器控制轉(zhuǎn)向車輪轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)駕駛?cè)说霓D(zhuǎn)向意圖3）ECU對采集的信號進行分析處理。判別汽車的運動狀態(tài)，向轉(zhuǎn)向盤回正力電機和轉(zhuǎn)向電機發(fā)送指令，控制兩個電機的工作.保證各種工況下都具有理想的車輛響應(yīng)，以減少駕駛?cè)藢ζ囖D(zhuǎn)向特性隨車速變化的補償任務(wù)，減輕駕駛?cè)素摀?。同時ECU還可以對駕駛?cè)说牟僮髦噶钸M行識別，判定在當前狀態(tài)下駕駛?cè)说霓D(zhuǎn)向操作是否合理。當汽車處于非穩(wěn)定狀態(tài)或駕駛?cè)税l(fā)出錯誤指令時，線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)會將駕駛?cè)隋e誤地轉(zhuǎn)向操作屏蔽。而自動進行穩(wěn)定控制，使汽車盡快地恢復到穩(wěn)定狀態(tài)。4）自動防故障系統(tǒng)。是線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的重要模塊，它包括.系列的監(jiān)控和實施算法，針對不同的故障形式和故障等級做出相應(yīng)的處理，以求最大限度地保持汽車的正常行駛：作為應(yīng)用最廣泛的交通工具之一，汽車的安全性是必須首先考慮的因素，是一切研究的基礎(chǔ)，因而故障的自動檢測和自動處理是線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)最重要的組成系統(tǒng)之一。6.2.4線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的原理與應(yīng)用6.2線控底盤它采用嚴密的故障檢測和處理邏輯，以更大的提高汽車安全性能。5）電源系統(tǒng)承擔著控制器，兩個執(zhí)行電機以及其他車用電器的供電任務(wù)。其中僅前輪轉(zhuǎn)角執(zhí)行電機的最大功率就有500~800W.加上汽車上的其他電子設(shè)備。電源的負擔已經(jīng)相當沉重。所以要保證電網(wǎng)在大負荷下穩(wěn)定工作，電源的性能就顯得十分重要。2．線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的功能汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是決定汽車主動安全性的關(guān)鍵總成，傳統(tǒng)汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是機械系統(tǒng)，汽車的轉(zhuǎn)向運動是由駕駛?cè)瞬倏v轉(zhuǎn)向盤.通過轉(zhuǎn)向器和-系列的桿件傳遞到轉(zhuǎn)向車輪而實現(xiàn)的。汽車線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)取消了轉(zhuǎn)向盤與轉(zhuǎn)向輪之間的機械連接，完全由電能實現(xiàn)轉(zhuǎn)向，擺脫了傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的各種限制，不但可以自由設(shè)計汽車轉(zhuǎn)向的力傳遞特性，而且可以設(shè)計汽車轉(zhuǎn)向的角傳遞特性，給汽車轉(zhuǎn)向特性的設(shè)計帶來無限的空間，是汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的重大革新。汽車線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作原理，如圖6-26所示。用傳感器檢測駕駛?cè)说霓D(zhuǎn)向數(shù)據(jù)，6.2.4線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的原理與應(yīng)用6.2線控底盤然后通過數(shù)據(jù)總線將信號傳遞給車上的ECU，并從轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)獲得反饋命令；轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)也從轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)獲得駕駛?cè)说霓D(zhuǎn)向指令，并從轉(zhuǎn)向系統(tǒng)獲得車輪情況，從而指揮整個轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的運動。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制車輪轉(zhuǎn)到需要的角度，從而將車輪的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)動反饋到系統(tǒng)的其爾部分。比如轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)。以使駕駛?cè)双@得路感，這種路感的人小可以但據(jù)不同的情況山轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)控制。6.2.4線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的原理與應(yīng)用圖6-26線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作原理

6.2線控底盤3．線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的分類線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是未來改變和恢復汽4行駛方向的專設(shè)機構(gòu)，如圖6-27所示。所謂助力轉(zhuǎn)向，是指借助外力，使駕駛?cè)擞酶俚牧湍芡瓿赊D(zhuǎn)向。起初應(yīng)用于一些大型車1，不用那么費力就能夠輕松地完成轉(zhuǎn)向?，F(xiàn)在已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各種車型上，使駕駛更加輕松、敏捷，一定程度工提高了駕駛安全性。助力轉(zhuǎn)向按動力的來源可分為液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和電動助力。6.2.4線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的原理與應(yīng)用圖6-27線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

6.2線控底盤1）液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。電子式液壓助力的結(jié)構(gòu)原理如圖6-28所示，與機械式液壓助力大體相同，最大的區(qū)別在于提供油壓油泵的驅(qū)動方式不同。機械式液壓助力的液壓泵直接是通過發(fā)動機傳動帶驅(qū)動的，面電子式液壓助力采用的是由電力驅(qū)動的電子泵機械式液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主要包括齒輪齒條轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)和液壓系統(tǒng)（液壓助力泵，液壓缸、活塞等）兩部分。工作原理是通過液內(nèi)其他電子明活寡，進而產(chǎn)生輔助力推動轉(zhuǎn)向拉桿F輔助4輪轉(zhuǎn)向。6.2.4線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的原理與應(yīng)用圖6-28液壓助力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

6.2線控底盤2）電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主要由傳感器、控制單元和助力電機構(gòu)成.沒有了液壓助力系統(tǒng)的液壓泵、液壓管路、轉(zhuǎn)向柱閥體等結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)非常簡單，如圖6-29所示。4．線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的特點1）提高汽車安全性。6.2.4線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的原理與應(yīng)用圖6-29電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖6.2線控底盤除了轉(zhuǎn)向柱等機械連接，完全避免了撞車事故中轉(zhuǎn)向柱對駕駛?cè)说膫Γ褐悄芑腅CU根據(jù)汽車的行駛狀態(tài)判斷駕駛?cè)说牟僮魇欠窈侠?，并做出相?yīng)的調(diào)整：當汽車處于極限工況時，能夠自動對汽車進行穩(wěn)定控制。2）改善駕駛特性，增強操縱性。店于車速、牽引力控制以及其他相關(guān)參數(shù)基礎(chǔ)上的轉(zhuǎn)向比率（轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角和車輪轉(zhuǎn)角的比值）不斷變化，低速行駛時，轉(zhuǎn)向比率低，可以減少轉(zhuǎn)彎或停年時轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動的角度：高速行駛時，轉(zhuǎn)向比率變大，獲得更好的直線行駛條件。3）改善駕駛?cè)说穆犯?。由于轉(zhuǎn)向盤和轉(zhuǎn)向車輪之間無機械連接，駕駛?cè)恕奥犯小蓖ㄟ^模擬生成?？梢詮男盘栔刑岢鲎钅軌蚍从称噷嶋H駛狀態(tài)和路面狀況的信息，作為轉(zhuǎn)向盤回正力矩的控制變量，使轉(zhuǎn)向盤僅向駕駛?cè)颂峁┯杏眯畔?，從而為駕駛?cè)颂峁└鼮檎鎸嵉摹奥犯小薄?.2.4線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的原理與應(yīng)用6.2線控底盤1．線控制動系統(tǒng)線控制動系統(tǒng)（BrakebyWire簡稱為BBW）即電子控制制動系統(tǒng)，如圖6-30所示。線控制動系統(tǒng)是在傳統(tǒng)制動系統(tǒng)上發(fā)展而來的，在線控系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展的過程中，線控制動系統(tǒng)是用電系統(tǒng)格代傳統(tǒng)機械系統(tǒng)或液壓系統(tǒng)的過程。1972年，美國國家航空航天局（Na-tionmalAeronauticsandSpaceAdnministation，簡稱NASA）推出了線控飛行技術(shù)的飛機。隨著技術(shù)的革新，目前絕大部分軍用飛機和大部分民用飛機都采用了這項技術(shù)。借鑒航空領(lǐng)域的線控飛行技術(shù)的發(fā)展，汽車工業(yè)領(lǐng)域逐步出現(xiàn)了線控制動系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用。6.2.5線控制動系統(tǒng)的原理與應(yīng)用圖6-30iBooster線控制動系統(tǒng)6.2線控底盤1．線控制動系統(tǒng)的優(yōu)點1）線控制動系統(tǒng)的制動踏板與制動執(zhí)行機構(gòu)分離，來以降低部件的復雜性，減少液壓與機械控制裝置，減少杠桿、軸承等金屬連接件，減輕質(zhì)量，降低油耗和制造成本。2）線控制動系統(tǒng)具有精確的制動力調(diào)節(jié)能力，是電動汽車摩擦與回饋耦合制動系統(tǒng)的理想選擇。3）基于線控制動系統(tǒng)，不僅可以實現(xiàn)更高品質(zhì)的ABS/ESC/EPB等高級安個功能控制，而且可以滿足先進汽車智能系統(tǒng)對白適應(yīng)巡航（ACC）、自動緊急制動（AEB）、自動泊年、無人駕駛等的要求。2．線控制動系統(tǒng)的分類線控制動系統(tǒng)可分為機械武線控制動系統(tǒng)和液壓式線控制動系統(tǒng)。1）機械式線控制動系統(tǒng)（EMIB）即為電子機械式制動系統(tǒng)，如圖6-31所示。EMIB與常規(guī)的液壓制動系統(tǒng)截然不同，ENB以電能為能最來源，通過電機驅(qū)動制動整6.2.5線控制動系統(tǒng)的原理與應(yīng)用6.2線控底盤塊，由電線傳遞能量，數(shù)據(jù)線傳遞信號，EMB是線控制動系統(tǒng)的一種。整個系統(tǒng)中沒有連接制動管路，結(jié)構(gòu)簡單，體積小信號通過電傳播，反應(yīng)靈敏，減小制動距離，工作穩(wěn)定，維護簡單，沒有液壓油管路，不存在液壓油泄露問題，通過ECU直接控制，易于實現(xiàn)ABS、TCS、ESP、ACC等功能。EMB的優(yōu)點：EMB的執(zhí)行機構(gòu)和踏板間無機械或液壓連接，縮短了制動器的作用時，有效減小制動距離；EMB不需要助力器，減少空間，結(jié)構(gòu)布局更加靈活；EMB無須制動液，系統(tǒng)質(zhì)量輕并且比較環(huán)保；EMB在ABS模式下無回彈振動，可以有效消除6.2.5線控制動系統(tǒng)的原理與應(yīng)用圖6-31EMB結(jié)構(gòu)原理圖圖6-32EHB結(jié)構(gòu)原理圖6.2線控底盤噪聲。EMB的缺點：惡劣、電子元器件易受干擾，系統(tǒng)工作的安全性和可靠性還有待提高；EMB要求助力電機的性能優(yōu)越，反應(yīng)迅速，體積小巧，在電機設(shè)計上難度很大，成本很高2）液壓式線控制動系統(tǒng)（EHB）。EHB是從傳統(tǒng)的液壓制動系統(tǒng)發(fā)展來的，但與傳統(tǒng)制動方式有很大的不同，EHB以電子元件替代了原有的部分機械元件，是一個先進的機電一體化系統(tǒng)，它將電子系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)相結(jié)合。EHB系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要由電子踏板、電子控制單元（ECU）、液壓執(zhí)行機構(gòu)組成，如圖6-32所示。電子踏板是由制動踏板和踏板傳感器（踏板位移傳感器）組成。踏板傳感器用于檢測踏板行程、然后將位移信號轉(zhuǎn)化成電信號傳給ECU電控單元，實現(xiàn)踏板行程和制動力按比例進行調(diào)控。EHB工作時，制動踏板與制動器之間的液壓連接斷開，備用閥處于關(guān)閉狀態(tài).電子踏板配有踏板感覺模擬器和電子傳感器，ECU可以通過重構(gòu)信號來判斷駕駛?cè)说闹苿右鈭D.并通過電機驅(qū)動液壓泵進行制動。當電子系統(tǒng)發(fā)生故障時，備用閥打開，EHB系統(tǒng)變成傳統(tǒng)的液壓系統(tǒng)。6.2.5線控制動系統(tǒng)的原理與應(yīng)用6.2線控底盤電子液壓式線控制動系統(tǒng)從結(jié)構(gòu)上分為整體式和分體式兩種。①

整體式是由總泵踏板單元、主動增壓模塊、分泵壓力調(diào)節(jié)模塊集成在一個部件內(nèi)，如圖6-33所示。②

分體式：總系/踏板單元和主動增壓模塊集成在：個極塊中，分泵壓力調(diào)節(jié)模塊作為另一個單獨模塊，如圖6-34所示。6.2.5線控制動系統(tǒng)的原理與應(yīng)用圖6-33整體式電子液壓線控制動系統(tǒng)圖圖6-34分體式電子液壓線控制動系統(tǒng)圖6.2線控底盤1．車身控制模塊的組成車身控制模塊（BCM），汽車的最重要的模塊之一，它主愛包括電機控制器（MCU）、傳感器輸入及車載網(wǎng)絡(luò)。如圖6-35所示。2．車身控制模塊的工作原理隨著汽車

智能化的發(fā)展，九4用戶對汽車的駕駛舒適性和安全性提出更高的要求，面臨更艱巨的挑戰(zhàn)，汽車的4身更多趨向于1身控制模塊的集成化和體化發(fā)展。嚴格來說，BCM是一一種嵌入式系統(tǒng)，可控制負載驅(qū)動器并協(xié)調(diào)汽車電子單元的6.2.6車身控制模塊圖6-35車身控制模塊BCM的系統(tǒng)架構(gòu)6.2線控底盤激活。般集成到BCM中的微控制器和插接器構(gòu)成了負責控制部分的系統(tǒng)的中央結(jié)構(gòu)單元。操作數(shù)據(jù)通過輸入設(shè)備傳輸?shù)娇刂颇K。這些可能包括傳感器、車輛性能指標和可變電抗器。在模塊處理數(shù)據(jù)之后，通過集成輸出設(shè)備（包括繼電器和螺線管）生成響應(yīng)信號。通過輸出設(shè)備系統(tǒng)，BCM協(xié)調(diào)各種電子系統(tǒng)的工作。該車身控制模塊設(shè)計圖顯示了一個定制電路，作為連接和集成較小電路的網(wǎng)關(guān)。3．傳統(tǒng)BCM功能傳統(tǒng)傳統(tǒng)BCM功能傳統(tǒng)的車身控制系統(tǒng)的功能如圖6-36所示。6.2.6車身控制模塊圖6-36車身控制模塊BCM功能原理方框圖6.2線控底盤4．智能車身BCM功能BCM指廣義的車身控制模塊平臺，在傳統(tǒng)的BCM平臺上進行廣泛擴展，可稱為“BCM”=“平臺化”+“整合化”+“智能化”，是在整合了PEPS、IMMO、TPMS、倒車雷達系統(tǒng)、車門防夾、網(wǎng)關(guān)等功能。智能車身BCM可分為集中式、分散式和藍牙模塊三類。BCM可以執(zhí)行各種功能，輸出設(shè)備基于通過CAN（控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)）、LIN或以太網(wǎng)作為與模塊和系統(tǒng)通信的手段從輸入設(shè)備接收的數(shù)據(jù)進行管理?？赏ㄟ^BCM集成和控制的電子系統(tǒng)包括能源管理系統(tǒng)、報警系統(tǒng)、防盜系統(tǒng)、訪問/驅(qū)動程序授權(quán)系統(tǒng)、先進駕駛輔助系統(tǒng)、電動車窗。6.2.6車身控制模塊本章小結(jié)本章主要講解了控制執(zhí)行技術(shù)的定義及其組成、控制執(zhí)行技術(shù)的常用控制方法、控制執(zhí)行技術(shù)的未來發(fā)展趨勢、汽車底盤概述、線控驅(qū)動系統(tǒng)的原理與應(yīng)用、線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的原理與應(yīng)用、線控制動系統(tǒng)的原理與應(yīng)用、車身控制模塊等，通過知識的學習，可以較全面地掌握智能網(wǎng)聯(lián)汽車導航定位系統(tǒng)的基本知識。一、名詞解釋1．控制執(zhí)行技術(shù)

2．PID控制3．模糊控制二、填空題1．汽車底盤是由__________、__________、__________和__________組成的。2．線控底盤主要由__________、__________、__________和__________組成。3．汽車的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)分為__________和__________兩大類。三、問答題1．基于模型的控制基本原理是？課后習題本章小結(jié)2．EHB根據(jù)技術(shù)方向可以分為哪幾類？課后習題

智能網(wǎng)聯(lián)汽車信息技術(shù)第七章

7.1智能網(wǎng)聯(lián)汽車人機交互技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用一、人機交互技術(shù)發(fā)展背景人機交互技術(shù)指通過計算機輸入，輸出設(shè)備，以有效的方式實現(xiàn)人與計算機對話的技術(shù)人機交互技術(shù)包括機器通過輸出或顯示設(shè)備給；提供大量有關(guān)信息及提示請示等，人通過輸入設(shè)備給機器輸入有關(guān)信息，回答問題及提示請示等。人機交互技術(shù)是計算機用戶界面設(shè)計中的重要內(nèi)容之一。它與認知學、人機工程學、心理學等學科領(lǐng)域有密切的聯(lián)系。也指通過電極將神經(jīng)信號與電子信號互相聯(lián)系，達到人腦與電腦互相溝通的技術(shù)，可以預(yù)見，電腦具至可以在未來成為一種媒介，達到人腦與人腦意識之間的交流，即心靈感應(yīng)。隨著科學技術(shù)的發(fā)展，人機交互技術(shù)也經(jīng)歷了以下幾個主要階段的發(fā)展。1．人機交互的發(fā)展歷史通過人機交互的方式來劃分它的發(fā)展歷史，大概分為以下幾個階段：1）早期手工作業(yè)階段：工業(yè)革命開始，機器正式登上歷史舞臺。之后，機器與人類生活結(jié)合得越來越緊密，個體與機器的關(guān)系研究逐漸引起人們的重視。2）作業(yè)控制語言及交互命令語言：這一階段，程序員可使用作業(yè)語言和交互命令7.1.1人機交互技術(shù)的發(fā)展背景7.1智能網(wǎng)聯(lián)汽車人機交互技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用與計算機進行交互，調(diào)試程序、了解計算機的執(zhí)行情況。用戶可通過作業(yè)控制語言與計算機系統(tǒng)通訊，讓作業(yè)執(zhí)行遵循自己的意圖。這一時期人們需要主動適應(yīng)機器，在當時來說，是極少數(shù)人掌握的技能。3）圖形用戶界面（GUI）階段：鼠標的出現(xiàn)，第一次讓人們感受到了自由交互的魅力，大大提高了用戶的辦公效率。1979年史蒂芬喬布斯在一次偶然的機會中發(fā)現(xiàn)，鼠標作為指點輸入設(shè)備和操作系統(tǒng)使用的GUI，更容易被廣大普通用戶接受，電腦迎來了大眾化時代。計算機開始面向大眾做出改變，用圖形代替編程語言，方便人們更好地理解計算機，從而實現(xiàn)人機交互。4）網(wǎng)絡(luò)用戶界面階段：網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)，將各種各樣的信息匯聚起來，通過網(wǎng)絡(luò)，人們可以傳遞、交換、獲取信息。新的網(wǎng)絡(luò)用戶界面的優(yōu)點就是：讓人們從網(wǎng)絡(luò)中準確獲取自己的想要的信息。網(wǎng)絡(luò)用戶界面的代表是以超文本標記語言和超文本傳輸協(xié)議為基礎(chǔ)的瀏覽器。如今，由它演變而來的萬維網(wǎng)，成為網(wǎng)絡(luò)溝通的主流渠道，這類人機交互的優(yōu)點是：發(fā)展快、新技術(shù)不斷出現(xiàn)、如線上購物、搜索引擎等等。7.1.1人機交互技術(shù)的發(fā)展背景7.1智能網(wǎng)聯(lián)汽車人機交互技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用2．多通道、多媒體的智能人機交互階段21世紀，智能手機等設(shè)備的微型化、嵌入化成為新的發(fā)展趨勢。同時人們也在探索如何利用多種感覺和動作通道（如語音、休感、面部表情、眼動軌跡等）與機器環(huán)境進行更加智能的交互，進而使人機交互更加自然和高效。在人機交互和用戶界面的發(fā)展進程中，不難發(fā)現(xiàn)，“以人為中心”的思想越來越重要。降低用戶的學習成本并提高操作效率在人機交互設(shè)計過程中逐漸成為不得不考慮的因素。未來，人機間將通過各類手段形成雙向的交互通道，人類可借助智能體感設(shè)備（眼鏡、手表、手環(huán)等）更直觀地接收信息與傳達指令：而計算機則可以利用各種識別技術(shù)（人臉、手勢、語音、指紋、視網(wǎng)膜識別等）全方位地感知用戶的需求，通過強大的數(shù)據(jù)分析能力（人工智能）預(yù)知用戶的潛在需求，

并采用虛擬現(xiàn)實和增強現(xiàn)實等技術(shù)模擬環(huán)境和信息，實現(xiàn)更加簡單、自然、高效的交互。二、汽車顯示界面的發(fā)展歷程廣義上講，轉(zhuǎn)向盤、變速桿、車門窗控制等都屬于汽車的人機交互范疇。準確起見，木任務(wù)只討論車內(nèi)的顯示器界而（1417-1）的交互的發(fā)展，其主要表現(xiàn)為車內(nèi)屏幕的7.1.1人機交互技術(shù)的發(fā)展背景7.1智能網(wǎng)聯(lián)汽車人機交互技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用增加、增大以及交互方式的改變。1．中控的發(fā)展最初的中控臺是以按鍵為主，中控臺主要是收音機、空調(diào)等方面的調(diào)節(jié)。隨著電子產(chǎn)品的普及，汽車車內(nèi)的電子儀表出現(xiàn)了迭代式發(fā)展，開始出現(xiàn)液晶儀表和中控屏，主要應(yīng)用于娛樂化電子設(shè)施，應(yīng)用的功能較少，屏幕也比較小。到了2000年，車載娛樂系統(tǒng)以音額類功能為主，人們可以通過硬件進行操控。2012年，6in2．僅表盤的發(fā)展2002年1，儀表以上要由四個四形衣以他中央的單色多功能是小屏組成，提供油耗發(fā)動機等信息2012年前后，儀表盤開始變化，單色顯示屏轉(zhuǎn)變?yōu)椴噬瑫r增加了導航等信息的顯示，呈現(xiàn)使式出山單一文字轉(zhuǎn)變?yōu)閳D文結(jié)合。

近幾年，

在國外品牌引領(lǐng)下，全屏數(shù)7僅表味成為新的趨勢未來個我顯示將呈現(xiàn)大尺寸多屏影、

高分用率、低耗能時氣折等0勢，同時出不再局限于中控屏和儀表盤，更多地應(yīng)用于后續(xù)后視鏡、車身等領(lǐng)域，為用戶提供更加豐富和便捷的駕乘體驗。7.1.1人機交互技術(shù)的發(fā)展背景7.1智能網(wǎng)聯(lián)汽車人機交互技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用一、語音交互的定義語音交互（VU）指的是人類與設(shè)備通過自然語音進行信息的傳遞。次完整的語音交互需要經(jīng)歷ASR.NIPskilITS的流程，如圖7.3所示。智能語音交互是基于語音輸入的新一代交互模式，你可以通過說話就可以得到反饋結(jié)果。典型的應(yīng)用場景一語音助手，自從iPhone4S推出SIRI后，智能語音交互應(yīng)用得到飛速發(fā)展。中文典型的智能語音交互應(yīng)用如：蟲洞語音助手、訊飛語點已得到越來越多的用戶認可。1．語音識別（ASR）語音交互實際上是語音識別技術(shù)的一一種應(yīng)用。語音識別可以被稱為自動語音識別。ASR用于將聲學語音進行分析，并得到對應(yīng)的文字或拼音信息。語音識別系統(tǒng)般分訓練和解碼兩階段。訓練即通過大量標注的語音數(shù)據(jù)訓練數(shù)學模型，通過大量標注的文本數(shù)據(jù)訓練語言模型；解碼，即通過聲學和語言模型將語音數(shù)據(jù)識別成文字。聲學模型可以理解為是對發(fā)聲的建模，它能夠把語音輸入轉(zhuǎn)換成聲學表示的輸入，更準確地說是給出語音屬于某個聲學符號的概率。語言模型的作用可以簡單理解為消解多音字7.1.2語音交互技術(shù)的基本工作原理7.1智能網(wǎng)聯(lián)汽車人機交互技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用問題，在聲學模型給出發(fā)音序列之后，從候選的文字序列中找出慨本最大的字符串序列。2．神經(jīng)語言程序?qū)W（NIP）NIP用于將用戶的指令轉(zhuǎn)換為結(jié)構(gòu)化的、機器可以理解的語言。NIP的工作邏輯是：將用戶的指令進行Doman（領(lǐng)域）-.Intent（意圖）-Slot（詞槽）三級拆分。以“幫我設(shè)置一個明天早上8點的鬧鐘”為例：該指令命中的領(lǐng)域是“鬧鐘”，意圖是“新建閣鐘”，詞槽是“明天8點”。這樣，就將用戶的意圖拆分成機器可以處理的語言3．能力（Sill）Skll也即AI時代的APP。Skill的作用就是：處理NIP界定的用戶意圖，做出符合用戶預(yù)期的反饋。4．語音合成（TTS）1）語音合成即為TTS.從文本轉(zhuǎn)換成語音，讓機器說話。TTS業(yè)內(nèi)普遍使用兩種做法：一種是拼接法：種是多數(shù)法。拼接法即從事先錄制的大量語音中，送擇所需的基7.1.2語音交互技術(shù)的基本工作原理7.1智能網(wǎng)聯(lián)汽車人機交互技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用本發(fā)音單位拼接而成。優(yōu)點是語音的自然度很好，缺點是成本太高，費用成本要上百萬：參數(shù)法指使用統(tǒng)計模型來產(chǎn)生語音參數(shù)井轉(zhuǎn)化成波形。優(yōu)點是成本低，一般價格在20萬～60萬不等，缺點是發(fā)音的自然度沒有拼接法好。但是隨著模型的不斷優(yōu)化，現(xiàn)在參數(shù)法的效果已經(jīng)非常好了，因此業(yè)內(nèi)使用參數(shù)法的越來越多。2）語音交互的特點

語音交互是通過語音與機器完成一系列輸入和輸出，進行信息交換，最終達成用戶目標的人機交互方式。下面簡要分析一下語音交互得優(yōu)、劣勢以及與GUI界面交互相比的一些特點。（1）優(yōu)點。①

解放雙手。與目前主流的GUI界而交互方式相比，不需要借助鼠標、鍵盤或者手指觸控進行信息輸入。②

易學習性。聲音是人與人之間基本的交流方式，不同年齡段、不同能力技術(shù)水平應(yīng)用我們的直覺，就可以掌握。③

便捷性。當執(zhí)行的任務(wù)比較簡單時，如：導航去某地，語音輸入比打字輸入更快速、簡單，在語音識別準確率高的情況下，用戶可以完全相信語音，無須再用視覺7.1.2語音交互技術(shù)的基本工作原理7.1智能網(wǎng)聯(lián)汽車人機交互技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用方式來給用戶安全感。④

低復雜度。語音交互可以直接解決用戶的最終目標，而不像GUI界面有不同的層級關(guān)系，用戶達成目標時需要一系列操作并且經(jīng)歷很多頁面之間的切換。（2）缺點。①

需要輸出大量信息時，效率低。信息必須依據(jù)一句輸出，目前語音交互多以“一問一答”單輪對話為主，每次對話時人們都需要先喚醒智能體。智能體在對話過程中不能理解上下文之間的關(guān)系信息。②

場景有限。如無法標準化的輸入設(shè)備、語義理解及噪聲的處理都影響到語音交互的精確度，不適合在嘈雜環(huán)境中進行，對隱私要求比較高的任務(wù)不適合使用語音交互。3）請音交互的原理語音交互實際上是語音識別（ASR）技術(shù)的種應(yīng)用，其目標是將人類的語音中的同內(nèi)容轉(zhuǎn)換為計算機可讀的輸入，例如按鍵，進制編碼或者

字符序列。與說話人識別及說話人確認不同，后者告示識別或確認發(fā)出語音的說話人副靠其中所包含的詞匯內(nèi)容。7.1.2語音交互技術(shù)的基本工作原理7.1智能網(wǎng)聯(lián)汽車人機交互技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用4）請音交互技術(shù)的發(fā)展（1）合成語音更加自然，真實，接近于真人水平。日前合成語音的自然度基本滿足人們的需求，但相比人類的語音，很長請音仍然比較“冰冷”“機械”。隨著合成語音自然度和表現(xiàn)力的提升，智能體輸出聲音的音調(diào)、語速、韻律、語氣、斷句等將更加自然，接近于真人水平，且育語的表達更加口語化和自然，讓人感覺就像與真人交流。（2）語音交互具備聽覺選擇能力，提升多人對話體驗。人類的聽覺具有選擇性，能夠在眾多聲音中選擇性地聽取自己需要的或者感興趣的聲音。隨著AI語音分商技術(shù)的攻克，智能體將習得聽覺選擇能力，在多人對話場景中反饋，提升多人對話體驗（3）語音交互將支持多種方言，并針對細分群體進行差異化設(shè)計。語音交互是可以支持多種方言的，一方面語音交互在面對方言時遇到較大挑戰(zhàn)，未來智能體能通過收集大量的方言語音資料，訓練優(yōu)化語音模型，可以用多種方富與人類對話，使習慣使用方言的群體可以與其交流互動；另方面，語音交互將針對特定群體進行差異化設(shè)7.1.2語音交互技術(shù)的基本工作原理7.1智能網(wǎng)聯(lián)汽車人機交互技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用計，根據(jù)特定群體的語言特征及語言模式，設(shè)計個性化的語音交互模型，使智能體和不同群