探讨线控汽车底盘控制技术分析及发展

摘 要：本次研究在分析汽车底盘控制技术实际情况的基础上，有针对性的详细的概述了线控汽车底盘控制技术相关方面。对那部分影响线控汽车发展的关健技术进行综合分析。在分析全线控汽车的基础上，有针对性的提出了分层式集成控制系统框架的构建，进一步完成框架内容的分析以及研究，在上述的基础上期望促使线控汽车研究以及未来的发展提供一系列的参考。

关键词：线控汽车底盘控制；分析；发展

一、线控汽车发展实际情况

国外线控汽车研究方面是比较早的，发展至今已经有很悠久的历史。在二十世纪五十～六十年代，很多研发公司就想要将原有的机械连接转化为转向盘与转向车轮之间用的控制信号，上述就是提到的早期线控转向系统原型。在1990年，德国奔驰公司开始在分析实际技术的基础上深入有效的研究前轮线控转向系统，促使前轮线控转向系统开发的线控转向系统可以在概念车（F400 Carving）上完成安装。线控技术在F400 Carving概念车的以下几个部分使用：转向、制动、悬架、车身控制等。电子驱动概念车R129由德国克莱斯勒开发，概念车R129实现了完全使用操纵杆控制，其脱离了加速踏板、制动踏板、转向盘的设置，完成了线控驱动（Drive-by-wire）技术。BMW Z22概念车由德国宝马汽车公司开发，其主要使用以下几种技术：线控换挡技术、线控制动技术（Brake-by-wire）、线控驱动（Drive-by-wire）技术[ 1 ]。对线控汽车的研究中国还处于一个初级阶段，主要是因为其起步非常的晚，相比国外来说差的距离较大。

在实际工作中，中国各高校研究线控系统还是相对比较早的，但是其大部分是针对线控系统理论的。同济大学在2004年期间于上海国际工业博览会完成了四轮独立驱动微型电动车春晖三号的展示，其配备线控转向系统[ 2 ]。详细如下图所示：

二、汽车线控系统原理分析、控制分析

（一）线控转向系统分析

線控转向系统的使用可以从根本上脱离方向盘跟转向车轮两者之间的机械连接需要，车轮转向由电信号来有效的控制，可以完成汽车转向系角传递特性的实现，同时可以完成汽车转向系力传递特性的实现，可以完成其他大部分传统转向系统功能的有效发挥[ 3 ]。线控转向系统组成部分主要有以下几个部分：路感模拟系统、线控转向系统控制器、转向执行总成等。

在实际工作中，如果是传统的方向盘，那么就能够使用以下部件代替：开关、操纵杆、按钮等。相应在实际工作中，最大程度降低驾驶人驾驶装有线控转向系统汽车所产生的不适感，目前很多的线控转向系统，在设置方向盘的过程中，还是按照实际情况的需要适当的完成了方向盘组件的保留。

因为线控转向系统的实现，促使机械连接显得多余，车轮转向发生了本质上的转变，例如：一开始为传统的驾驶人控制转变方向，最后使用该项系统之后，转化成为电或液压驱动系统来完成方向的控制。

在实际工作中，我们重视系统的安全性，所以一部分线控转向系统会拥有两套驱动系统。例如：我们选择使用电液复合硬件冗余控制系统可以促使两套驱动系统中的一套驱动系统在运行过程中出现问题的时候就可以第一时间对其进行有效的处理干预，处理问题一般是选择使用备份驱动系统，有利于为汽车基本转向功能提供切实的保障。如果是四轮的独立型的转向电动车，那么我们可以在分析其实际性能的基础上使用四个转向电机，实现各个车轮转向的独立控制。线控转向系统控制主要包括以下几个部分的内容：路感模拟控制、主动转向控制等，线控系统共性问题包括容错控制策略[ 4 ]。详细分析如下：

1）路感模拟控制分析。因为取消了机械连接，线控转向系统需要模拟生成路感。线控转向系统实质上指的就是方向盘力感，这对于驾驶汽车的驾驶人来说是非常重要的一个信息来源，通过信息判断做出正确的选择。

路感反映的实际内容包括以下几个方面：首先是路面的实际变化情况，其次是汽车的实际运动状态。主要在方向盘施加执行机构，主要有电动元件、弹簧元件等，执行机构的使用促使其在驾驶人转向的过程中产生一定程度的方向盘力矩[ 5 ]。目前分析相关文献以及研究结果的基础上得到一共有2种线控转向系统路感模拟方法。第一种是在路感的基础上，产生动力学原理的基础上，完成设计计算。第二种方法是严重按照那部分传统经验完成设计。

2）主动转向控制。汽车转向由线控技术控制其具备最为显著的特点就是可以完成自由的设计，设计的内容为转向车轮到方向盘的转向角传动比大小。

目前来说，存在很多的系统主动转向控制措施，同时也存在大量的设计方法，一般情况下，会按照汽车的稳定性以及汽车的操纵性划分主动转向控制措施划分为以下两个部分：首先是制定相应的主动转向控制策略，促使汽车稳定性得到最大程度的提升；其次制定相应的主动转向控制策略，促使汽车操纵性得到最大程度的提升。

（二）线控制动系统分析

线控制动系统包括很多个方面：电子机械制动系统（Electronic-mechanical brake）；电子驻车制动系统（Electronic porking brake）；电液线控制动系（Electro hydraulic brake）等[ 6 ]。目前，在宝马E65已经使用了电子驻车制动系统。完全线控制动系统在宝马（BMW）中的使用，其存在非常明显的成本以及可靠性等问题，就目前来说，量产车中还没有使用该项系统。宝马（BMW）中使用的是BMW跟传统液压制动系统两者之间出现的过渡产品。其可以实现各个轮缸压力精确地独立的控制，同时还具有系统响应速度快等优势，可以促使车辆制动稳定性得到有效的提升。

（三）线控驱动系统分析

线控驱动系统主要的构成部分如下：驱动执行器、加速踏板总成、驱动控制器等。在加速踏板踩下的时候，驾驶人通过踏板位置的传感器将相应的位置信号之后顺利的完（下转第18页）（上接第16页）成驱动控制器的传送[ 7 ]。

1）传统内燃机汽车线控驱动控制。汽车动力学控制跟经济性控制的过程中，线控油门一般是在对节气门的线控的基础上实现的。如果是具备ESP的汽车，线控油门还可以发挥控制稳定性的作用，同时可以发挥驱动防滑的作用。传统节气门控制方法跟线控油门控制方法有着本质的区别，线控油门控制方法具有非常明显的精确性。严格按照各种行驶信息来使用发动机的空燃比进行精确调节，促使发动机燃烧状况实现进一步的改善，促使汽车经济性以及动力性实现进一步的提升。2）多轮独立驱动电动汽车线控驱动控制分析。随着社会的发展，电机技术取得了进一步更新发展，车辆动力学也一样，取得了非常显著的成绩，电动汽车逐渐趋向多个电机独立驱动多个车轮。电机相比传统形式的内燃机来说，最为显著的特征就是响应特性非常的好、响应的速度非常的快，控制精度非常的高。因为多轮的独立的驱动电动汽车其每一个驱动车轮的转矩都是独立的，同时也是可以有效的控制控驱动控制分析。

随着社会的发展，电机技术取得了进一步更新发展，车辆动力学也一样，取得了非常显著的成绩，电动汽车逐渐趋向多个电机独立驱动多个车轮。电机相比传统形式的内燃机来说，最为显著的特征就是响应特性非常的好、响应的速度非常的快，控制精度非常的高。因为多轮的独立的驱动电动汽车其每一个驱动车轮的转矩都是独立的，同时也是可以有效的控制的，所以，通过控制横摆力矩以及控制驱动力分配，驱動控制系统可以促使车辆的经济性以及稳定性得到进一步的改善。目前，我国研究的重点为轮毂电机电动汽车驱动控制工作，也是四轮独立驱动的有效研究。

三、结语

相当于传统汽车在控制来说，线控汽车具有非常显著的现实意义，同时还具备有效的优势，但是传统汽车完成操纵控制的方法是使用机械系统以及液压系统，这相对于线控技术来说非常的安全、稳定以及成熟。跟飞机之间存在明显的区别，汽车具有一个非常复杂的行驶环境，所以想要在汽车上有效的使用线控技术那么就需要格外的重视以及关注稳定性以及安全性。

线控技术的使用，一般都是通过以下几个方面的电气部件来实现的：电机、传感器、电池、信号线等。促使线控技术得到进一步的发展，促使线控系统逐渐取代传统汽车各个系统，发挥非常显著的现实意义，未来车辆的发展趋势将会趋向线控底盘集成控制。同时汽车设计工作也会呈现本质性的转变。

参考文献：

[1] 宗长富，李刚，郑宏宇，何磊，张泽星.线控汽车底盘控制技术研究进展及展望[J].中国公路学报，2013，02：160-176.

[2] 王铁强.浅谈汽车底盘线控技术的应用与发展[J].才智，2010，22：62.

[3] 张乐超，陈宝峰，许沧粟.汽车底盘控制技术发展综述[J].机械科学与技术，2010，12：1612-1616.

[4] 别辉，过学迅.汽车底盘线控技术的应用及发展趋势[J].专用汽车，2007，03：36-38.

[5] 陈祯福.汽车底盘控制技术的现状和发展趋势[J]. 汽车工程，2006，02：105-113.

[6] 罗家庆.四轮独立线控汽车底盘过驱动容错控制分配策略研究[D].吉林大学，2015.

[7] 李文阳.浅谈汽车底盘线控技术的应用与发展[J].科技创新导报，2009，36：43.

作者简介：

邓平尧（1983-），男，汉族，江西修水人，本科，助教，研究方向：汽车检测与维修。