有关汽车底盘控制技术的探讨

谢毅欣 柯宽容 郑及时 吴晨雄

摘  要：文章对汽车底盘控制技术进行了分析探讨，首先简述了汽车底盘控制技术三个时代的发展技术，其次对汽车底盘控制技术特征进行了分析，进而对当前汽车底盘的主流控制技术——线控技术进行了分析，最后对第三代底盘控制技术进行了展望。以供同行参考，并请专家指正。

关键词：汽车;底盘;控制技术;线控技术;发展趋势

引言

汽车底盘控制技术经历了三个阶段的发展。其中，第一代底盘控制技术经过多年发展已经较为成熟，以ABS、ESP和TCS等电子控制系统为代表在汽车底盘控制技术中广泛应用。这类电子系统对汽车底盘的控制基本都是由传感器、ECU、执行部分这三大板块进行。

第二代汽车底盘控制技术称为线控技术，是汽车底盘控制的全电子化。

第三代汽车底盘控制技术是在汽车底盘全电子化的基础上高度集成，开发出全方位汽车底盘控制系统GCC（global chassis control）。GCC成为当前汽车底盘控制系统的潮流和发展方向，例如某些高档车型在GCC中配备了双ECU，一个是控制全局，一个是单向处理，能使车辆底盘调教到最佳状态。GCC的控制过程更为复杂与先进，碍于篇幅，文章不再赘述。

1 汽车底盘控制技术特征

汽车底盘是汽车的重要组成部分之一，其控制技术和质量关系到汽车的提速时间、减速效果、转弯灵活性等。影响汽车底盘控制技术的因素有汽车转向力、汽车轮胎与地面的附着系数、汽车转角大小、车轮转动频率等。对汽车底盘控制技术进行研究和提升的主要目的在于保障行车安全。这是一项复杂的系统工程，可以通过不同途径和策略得以实现。具体来说，为了保证汽车行驶的稳定，可以采用像WS、ABS、ESP以及AFS这类单一的适用于在离散型路面车辆的控制技术;或者通过安装车速感应器来有效控制车速;也可以采用TCS这一多功能控制技术来实现，其作用原理在于控制汽车轮胎滑动转角度和速度。

2 当前汽车底盘线控技术

汽车底盘线控技术大大降低了车辆机械系统的复杂程度，同时控制单元可以随时监测车辆的即时运行工况，车辆发出最佳控制信号，大大提升了车辆的操控性、舒适性和安全性。其工作原理如图1所示。

图1 汽车底盘线控技术

2.1 线控转向系统

线控转向系统主要是为了提升汽车转向能力和节省驾驶者体力而设计的。其最基本的作用是汽车在高速行驶中通过方向盘回馈给驾驶者最细微的、适度的转向力，在中低速行驶中稳定方向。从当前线控转向系统分析，其构成主要有ESP、主动前轮转向系统和后轮转向系统等。ESP的根本是牵引力控制系统，其首先分析传感器发出的汽车行驶状态和驾驶者的操控动作，估算车辆失稳程度，通过控制驱动轮、从动轮，调节车身状态。ESP属于汽车主动安全性控制系统，是ABS/EBD/ASR集成的发展与延伸，也是“智能主动防滑稳定系统”的最高形式。

2.2 线控制动系统

传统的汽车底盘制动系统线路复杂，并配合有油箱、液压器等装置。随着科技的发展，人们的生活工作越来越便利，智能化成为当下发展的方向。而线控制动系统作为一种智能系统，较之传统的汽车底盘制动系统，其构造清晰、简单，主要部件包括电制动器、传送感应器和电源，将其应用于汽车底盘制动系统是当前发展的必然趋势。汽车应用线控制动系统作为底盘控制系统，不仅可以减轻车体重量，更是保证汽车稳定性和效率的基础。现阶段，线控制动系统多采用嵌入式技术，即在总线中接入并联电路实现控制功能，并对其工作过程进行实时监控，缩短制动作用时间，提高制动效果，保证行车安全。

2.3 线控驱动系统

传统的汽车驱动系统为内燃机式，驱动踏板和节气门之间通过机械连接方式传动。当下，汽车底盘线控驱动系统可以对驾驶人所输入的行驶信息进行综合分析，推测出驾驶者的行驶意图，并将此转化为行驶指令，控制汽车的驱动力和功率，实现优化行驶速度、提高行车舒适度和有效节油。汽车线控驱动系统主要包括以下几大部件：驱动踏板、传感器、控制器、执行器等。驾驶者根据需求，在轻踏踏板的时候，就会触动传感器将加速信号传递给控制器，控制器将信号进行处理后，输出给执行器，通过输出不同的功率来区别启动加速行为。

2.4 线控悬架系统

线控悬架系统主要有主动悬架和半主动悬架两种，其工作原理都是通过调整减振器阻尼和彈簧刚度，突破传统悬架系统在实际应用中的限制，提高不同行驶工况下的汽车平顺性和操纵稳定性。其主要构件包括传感器、悬架系统控制器、可调阻尼减振器、弹性元件等。传感器信号包括车身加速度、车身高度、侧向加速度、方向盘转角信号等，通过总线传递给悬架系统控制器。控制器对采集信号进行运算处理，判断车辆行驶状态，发送指令控制悬架刚度和阻尼及车身高度来提高汽车行驶平顺性及操纵稳定性。

3 第三代底盘控制技术发展

所谓第三代底盘控制技术是目前汽车底盘控制技术的热门研究方向之一，仍处于开发阶段，应用于汽车底盘控制系统尚不成熟。但随着时代的发展和科技的进步，作者相信在不远的将来，人们就可以坐上应用了第三代底盘控制技术的汽车。第三代底盘控制技术顺应互联网普及和发展趋势，其控制结构和线路更加精密复杂，对汽车的控制更加精准，提升汽车行使的安全性和舒适性。其中一种为GCC，可以考虑到司机的主观行为因素，进行统筹协调，选择最优的决策路径。还有一种是ESP，将行车的安全性、舒适性和稳定性作为独立的三大系统给予足够的重视，同时通过网络连接技术将三者进行有机结合，使得最终的选择路径兼顾到以上性能。

4 结束语

综上所述，汽车底盘控制技术关乎到汽车的行车安全与舒适，目前，应用较广的主要有线控转向系统、线控制动系统、线控驱动系统、线控悬架系统四种。第三代底盘控制技术（GCC和ESP）是顺应时代发展的产物，广泛应用第三代底盘控制技术的汽车必将给人们的出行带来更多便利和更多安心。

参考文献

[1]张利，张建国，李传斌，等.汽车底盘模块化设计中客户需求层次分析模型研究[J].合肥工业大学学报（自然科学版），2015（9）.

[2]陈文才.浅谈汽车底盘集成及其控制技术[J].湖北成人教育学院学报，2014（5）.