智能汽車技術(shù)第5章

運動控制技術(shù)5.1概述

智能汽車的運動控制系統(tǒng)基于環(huán)境感知技術(shù)，根據(jù)控制策略來計算理想的目標(biāo)軌跡，通過線控技術(shù)對車輛的縱向運動和橫向運動實施動態(tài)調(diào)節(jié)，使車輛能夠自動跟蹤理想的目標(biāo)軌跡行駛并確保行駛穩(wěn)定性和乘坐舒適性。

智能汽車的運動控制基于線控技術(shù)，因此，智能汽車的運動控制技術(shù)又稱線控底盤技術(shù)。線控底盤

線控技術(shù)（X-By-Wire）又稱電傳控制技術(shù)，源于飛機(jī)的控制系統(tǒng)。線控技術(shù)將飛行員的操縱命令轉(zhuǎn)化成電信號，通過電線傳輸控制指令，最后由控制器控制飛機(jī)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(dǎo)線輸送給控制器，控制器控制執(zhí)行機(jī)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(jī)械或液壓來傳遞操縱信號的控制方式。

從本質(zhì)上講，線控技術(shù)就是電子控制技術(shù)，線控底盤技術(shù)就是電控底盤技術(shù)。線控底盤

線控底盤主要有五大系統(tǒng)，分別為線控轉(zhuǎn)向、線控制動、線控加速踏板、線控?fù)Q檔、線控懸架。

從執(zhí)行端來看，線控加速踏板、線控?fù)Q檔、線控懸架系統(tǒng)雖然技術(shù)都很成熟了，但最為關(guān)鍵的線控轉(zhuǎn)向和線控制動系統(tǒng)目前還沒有一套可以適用于L4級自動駕駛的、性能穩(wěn)定的量產(chǎn)產(chǎn)品。

智能汽車線控底盤技術(shù)特征如下:1）操縱機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)沒有機(jī)械聯(lián)結(jié)和機(jī)械能量的傳遞；2）操縱指令由傳感元件感知，以電信號的形式由網(wǎng)絡(luò)傳輸給電子控制器件及執(zhí)行機(jī)構(gòu)；3）執(zhí)行機(jī)構(gòu)使用外來能源完成操縱指令及相應(yīng)的任務(wù)，其執(zhí)行過程和結(jié)果受電子控制器件的監(jiān)測和控制。智能汽車線控底盤5.2線控轉(zhuǎn)向技術(shù)5.2.1線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

線控技術(shù)就是將傳統(tǒng)的汽車機(jī)械操縱系統(tǒng)變成通過高速容錯通信總線與高性能控制器相連的電氣系統(tǒng)。

目前的線控技術(shù)包括線控?fù)Q檔系統(tǒng)、線控制動系統(tǒng)、線控懸架系統(tǒng)、線控加速踏板系統(tǒng)及線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。

在自動駕駛汽車上，智能感知單元通過線束將指令傳輸給轉(zhuǎn)向或制動系統(tǒng)來實現(xiàn)車輛的操控，因此，線控轉(zhuǎn)向是自動駕駛汽車的關(guān)鍵的技術(shù)之一。

對于自動駕駛汽車，線控技術(shù)屬于標(biāo)準(zhǔn)配置，是必不可少的。線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

線控轉(zhuǎn)向就是把依靠轉(zhuǎn)向管柱連接轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)來實現(xiàn)轉(zhuǎn)向的傳統(tǒng)方式，轉(zhuǎn)換成為通過傳感器檢測轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角信號，并通過計算機(jī)控制伺服電動機(jī)來實現(xiàn)驅(qū)動轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。

駕駛?cè)藢D(zhuǎn)向盤的操作僅僅是在驅(qū)動一個轉(zhuǎn)角傳感器，并由轉(zhuǎn)向盤電動機(jī)提供轉(zhuǎn)動阻尼和反饋，轉(zhuǎn)向盤與轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)之間沒有任何剛性連接，如圖5-1所示。

線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)取消了轉(zhuǎn)向盤與轉(zhuǎn)向執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間的機(jī)械連接，采用電控技術(shù)來完成駕駛?cè)宿D(zhuǎn)向指令的傳輸和路感反饋。圖5-1線控轉(zhuǎn)向5.2.2線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的組成

如圖5-2所示，線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)由轉(zhuǎn)向盤模塊、轉(zhuǎn)向控制模塊和轉(zhuǎn)向執(zhí)行模塊組成。圖5-2線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的組成1.轉(zhuǎn)向盤模塊

轉(zhuǎn)向盤模塊包括轉(zhuǎn)向盤、轉(zhuǎn)矩傳感器、轉(zhuǎn)向角傳感器、轉(zhuǎn)矩反饋電動機(jī)和機(jī)械傳動裝置。

轉(zhuǎn)向盤模塊的主要作用是接收駕駛?cè)溯斎氲霓D(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角或轉(zhuǎn)向力矩信號，并通過傳感器將該信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘杺鬏斀o轉(zhuǎn)向控制模塊，由轉(zhuǎn)向控制模塊根據(jù)轉(zhuǎn)向控制策略產(chǎn)生相應(yīng)的電信號，并傳遞給轉(zhuǎn)向執(zhí)行模塊。

同時，轉(zhuǎn)矩反饋電動機(jī)根據(jù)轉(zhuǎn)向控制模塊發(fā)出的控制信號，產(chǎn)生相應(yīng)的回正力矩給駕駛?cè)?，以提供不同工況下的路感信息。2.轉(zhuǎn)向控制模塊

轉(zhuǎn)向控制模塊包括車速傳感器和電子控制單元，也可視情增加橫擺角速度傳感器、加速度傳感器，以提高車輛的操縱穩(wěn)定性。圖5-2線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的組成

轉(zhuǎn)向控制模塊是線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的決策中心和控制中心，通過采集各傳感器信號，對駕駛?cè)说鸟{駛意圖和車輛當(dāng)前狀態(tài)進(jìn)行評估和判斷，根據(jù)預(yù)定的控制策略做出控制決策。

轉(zhuǎn)向控制模塊一方面控制轉(zhuǎn)向執(zhí)行模塊，確保車輛能夠精準(zhǔn)地實現(xiàn)駕駛?cè)溯斎氲霓D(zhuǎn)向指令，并確保車輛的操縱穩(wěn)定性；另一方面，控制轉(zhuǎn)矩反饋電動機(jī)，確保其能夠給駕駛?cè)艘宰銐虻摹⑶逦穆犯小?.轉(zhuǎn)向執(zhí)行模塊

轉(zhuǎn)向執(zhí)行模塊包括角位移傳感器、轉(zhuǎn)向電動機(jī)、齒輪齒條轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)和其他機(jī)械轉(zhuǎn)向裝置等。

其作用是接收轉(zhuǎn)向控制模塊發(fā)出的轉(zhuǎn)向控制指令，并由轉(zhuǎn)向電動機(jī)輸出合適的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)角，實現(xiàn)車輪轉(zhuǎn)向。圖5-2線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的組成

同時，轉(zhuǎn)向輪角位移傳感器實時監(jiān)測轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)動角度以及其變化率，并接收路面反饋信息，將其轉(zhuǎn)化為電信號，作為路感信息回饋給轉(zhuǎn)向控制模塊。

此外，故障容錯機(jī)制也是線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)不可或缺的重要組成部分。

故障容錯機(jī)制時刻監(jiān)控系統(tǒng)的運行狀態(tài)，針對系統(tǒng)的不同故障形式采取不同的應(yīng)對措施，在部分硬件或軟件出現(xiàn)故障時，確保車輛仍然具備基本的轉(zhuǎn)向能力。

線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)具有完善的故障自診斷能力，能在最大程度上確保系統(tǒng)的安全運行。

圖5-3所示為某汽車線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的實際組成。1-轉(zhuǎn)矩反饋電動機(jī)；2-離合器；3-電子控制單元（3個，冗余配置）；4-轉(zhuǎn)向電動機(jī)（冗余配置）圖5-3汽車線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的實際組成5.2.3線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作原理

駕駛?cè)诉M(jìn)行轉(zhuǎn)向操作時，通過轉(zhuǎn)向盤輸入轉(zhuǎn)向方向、角度、轉(zhuǎn)向角速度以及轉(zhuǎn)向力矩，轉(zhuǎn)向盤模塊中的傳感器采集這一系列信號并將其傳輸?shù)睫D(zhuǎn)向控制模塊；轉(zhuǎn)向控制模塊隨即處理這些信號并根據(jù)車速及其他相關(guān)信號進(jìn)行轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)傳動比的計算，確定系統(tǒng)所需的轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角；然后控制轉(zhuǎn)向執(zhí)行模塊的轉(zhuǎn)向電動機(jī)驅(qū)動轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)工作，使轉(zhuǎn)向輪產(chǎn)生系統(tǒng)所需的偏轉(zhuǎn)角度，完成轉(zhuǎn)向任務(wù)。

汽車線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作原理如圖5-4所示。圖5-4汽車線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作原理圖5-4汽車線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作原理

與此同時，轉(zhuǎn)向控制模塊根據(jù)車輛的轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角信號、輪胎力信號和駕駛?cè)说囊鈭D，通過路感模擬決策發(fā)出指令控制轉(zhuǎn)矩反饋電動機(jī)輸出力矩，以反饋路面信息。

當(dāng)智能汽車工作在自動（無人）駕駛狀態(tài)時，則由自動駕駛線控系統(tǒng)主控制單元根據(jù)決策系統(tǒng)的控制決策，通過車載網(wǎng)絡(luò)將轉(zhuǎn)向指令（轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)角信號等）發(fā)送給轉(zhuǎn)向控制模塊，再由轉(zhuǎn)向控制模塊控制轉(zhuǎn)向執(zhí)行模塊完成具體的轉(zhuǎn)向任務(wù)。圖5-4汽車線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作原理

對于線控系統(tǒng)而言，執(zhí)行模塊及其控制的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，是一仆服侍二主的，既可以接受來自駕駛?cè)说闹噶睿ㄓ腥笋{駛），又可以接受來自自動駕駛線控系統(tǒng)主控制單元的指令（無人駕駛）。

這一特性，對于線控轉(zhuǎn)向、線控制動、線控加速踏板控制等所有線控操作，都是一樣的。

日產(chǎn)汽車公司2014年推出的英菲尼迪Q50（InfinitiQ50）成為全球首個裝備線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的量產(chǎn)車型，日產(chǎn)汽車公司稱其為直接自適應(yīng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（DirectAdaptiveSteering，DAS）。DAS線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基本組成如圖5-5所示。圖5-5英菲尼迪Q50的線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1-轉(zhuǎn)向盤；2-轉(zhuǎn)向盤模塊；3-離合器；4-電子控制單元（3個，冗余配置）；5、6-轉(zhuǎn)向電動機(jī)（冗余配置）

整個系統(tǒng)依然保留了傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)，但僅作為線控系統(tǒng)失效時的冗余配置。

在正常狀態(tài)下，離合器處于分離狀態(tài)，轉(zhuǎn)向盤與轉(zhuǎn)向傳動軸、齒輪齒條機(jī)構(gòu)脫開，系統(tǒng)工作在線控狀態(tài)；當(dāng)線控系統(tǒng)由于致命故障導(dǎo)致工作失效時，離合器自動轉(zhuǎn)入接合狀態(tài)，轉(zhuǎn)向盤與轉(zhuǎn)向傳動軸、齒輪齒條機(jī)構(gòu)恢復(fù)連接，系統(tǒng)轉(zhuǎn)入傳統(tǒng)的機(jī)械轉(zhuǎn)向狀態(tài)，確保車輛依然具有正常的轉(zhuǎn)向能力。圖5-5英菲尼迪Q50的線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1-轉(zhuǎn)向盤；2-轉(zhuǎn)向盤模塊；3-離合器；4-電子控制單元（3個，冗余配置）；5、6-轉(zhuǎn)向電動機(jī)（冗余配置）待技術(shù)成熟之后，就可以取消作為冗余配置的傳統(tǒng)機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，轉(zhuǎn)變成真正的線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)5.2.4線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的特點

與傳統(tǒng)的機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)相比較，線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)具有以下特點：1）線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)采用電子控制單元實現(xiàn)對汽車轉(zhuǎn)向的控制，理論上可以自由設(shè)計轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的角傳動特性和轉(zhuǎn)向助力特性，具有傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)不可比擬的性能優(yōu)勢。2）提高汽車的操縱穩(wěn)定性。線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)不受傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式的限制，可以設(shè)計出理想的轉(zhuǎn)向助力特性。

線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可使轉(zhuǎn)向助力的大小隨著汽車運動狀態(tài)的變化而變化，根據(jù)車速和轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角等參數(shù)，通過控制策略給出與當(dāng)前行車條件下最適合的轉(zhuǎn)向助力，從根本上解決汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)存在已久的“輕”與“飄”的矛盾，既保證了轉(zhuǎn)向輕便性，又保證了轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性。

同時，線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)還可以實時監(jiān)控轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角和汽車響應(yīng)情況，并根據(jù)控制策略，主動做出補(bǔ)償操作，提高了汽車的操縱穩(wěn)定性。3）優(yōu)化駕駛路感。傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)通過機(jī)械連接將車輛運動狀態(tài)和路面信息反饋給駕駛?cè)?，不能主動過濾路面干擾因素。線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可以濾除路面顛簸等干擾因素，提取出最能夠反映汽車實際行駛狀態(tài)和路面信息的因素，作為路感模擬的依據(jù)，并考慮到駕駛?cè)说牧?xí)慣，由主控制器控制路感電動機(jī)產(chǎn)生良好的路感，提高駕駛?cè)说鸟{駛體驗。4）節(jié)省空間，提高被動安全性。機(jī)械部件的減少，增加了駕駛?cè)说幕顒涌臻g，并方便了車內(nèi)的總體布置；降低了轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的機(jī)械強(qiáng)度，使其在碰撞中更易變形，以便吸收沖擊能量，在汽車發(fā)生碰撞事故時，可大幅減輕轉(zhuǎn)向系統(tǒng)對駕駛?cè)说膫Α?）提高轉(zhuǎn)向效率，降低能源消耗。線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)不依賴于機(jī)械傳動，其總線信號的傳輸速度快，縮短了轉(zhuǎn)向響應(yīng)時間，轉(zhuǎn)向效率得以提高。

同時機(jī)械傳動減少，傳動效率提高，整車質(zhì)量減輕，降低了燃料消耗，更加節(jié)能環(huán)保。5.3線控制動技術(shù)5.3.1線控制動系統(tǒng)1.傳統(tǒng)制動系統(tǒng)的組成

為確保制動效能并降低駕駛?cè)说牟僮鲝?qiáng)度，傳統(tǒng)制動系統(tǒng)（圖5-6）采用真空助力式液壓（或氣壓）制動系統(tǒng)，利用汽油機(jī)進(jìn)氣管內(nèi)節(jié)氣門下方的真空度產(chǎn)生助力，協(xié)助駕駛?cè)诉M(jìn)行車輛制動。

而柴油車輛及電動汽車，則采用電動真空泵產(chǎn)生真空源，為真空助力器提供真空。圖5-6傳統(tǒng)的汽車制動系統(tǒng)2.傳統(tǒng)制動系統(tǒng)的缺點

傳統(tǒng)的制動系統(tǒng)由駕駛?cè)送ㄟ^制動踏板操縱制動機(jī)構(gòu)，借由制動踏板、真空助力器、制動主缸推桿等機(jī)械裝置產(chǎn)生液壓（或氣壓）制動作用，存在機(jī)械響應(yīng)滯后（響應(yīng)性差）等缺點，加之真空助力器體積龐大，需要較大的安裝空間，于整車布置不利。圖5-6傳統(tǒng)的汽車制動系統(tǒng)此外，液壓系統(tǒng)存在制動液泄漏風(fēng)險，于環(huán)境保護(hù)不利。采用線控制動系統(tǒng)，可以很好地解決上述問題。3.線控制動系統(tǒng)的工作原理

如果將制動踏板由制動踏板模擬器（內(nèi)含制動踏板行程位置傳感器）取代，踏板與制動系統(tǒng)之間沒有任何剛性連接或液壓連接，都可視為線控制動（BrakeByWire，BBW）。

如圖5-7所示，在有人駕駛模式下，駕駛?cè)瞬认轮苿犹ぐ澹瑒t由制動踏板模擬器中的制動踏板傳感器檢測、接收和分析駕駛?cè)说闹苿右鈭D，由線控制動控制單元產(chǎn)生制動指令，進(jìn)而控制制動執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成制動任務(wù)。同時，由制動踏板模擬器根據(jù)一定的算法輸出模擬反饋給駕駛?cè)?。圖5-7線控制動系統(tǒng)的工作原理圖5-7線控制動系統(tǒng)的工作原理

在自動（無人）駕駛模式下，來自車輛自動駕駛主控制單元的制動指令傳輸至線控制動控制單元，再由線控制動控制單元產(chǎn)生制動指令，進(jìn)而控制制動執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成制動任務(wù)。4.汽車線控制動系統(tǒng)的特點1）線控制動系統(tǒng)的制動踏板與制動執(zhí)行機(jī)構(gòu)實現(xiàn)了解耦，可以降低系統(tǒng)的復(fù)雜性，減少液壓與機(jī)械控制裝置，減少杠桿、軸承等金屬連接件，減輕質(zhì)量，降低制造成本。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/ESP/ESC/EPB等高級安全功能，而且可以滿足智能汽車對自適應(yīng)巡航、自動緊急制動、自動泊車、自動（無人）駕駛等高級輔助駕駛功能的要求。

線控制動技術(shù)在F1賽車上的應(yīng)用已經(jīng)非常成熟，但因其成本問題，尚未在乘用車上普及。5.線控制動系統(tǒng)的分類

線控制動是自動駕駛汽車控制執(zhí)行層中與行車安全密切相關(guān)的系統(tǒng)，也是技術(shù)難度最高的部分。受技術(shù)發(fā)展程度的限制并考慮到安全性和可靠性，目前線控制動系統(tǒng)出現(xiàn)了兩種技術(shù)路線——電控液壓式制動系統(tǒng)和電控機(jī)械式制動系統(tǒng)（圖5-8）。圖5-8線控制動系統(tǒng)的兩種技術(shù)路線EHB是在傳統(tǒng)的液壓制動器的基礎(chǔ)上發(fā)展來的，與傳統(tǒng)制動系統(tǒng)相比，最大的區(qū)別在于：EHB用電子元件替代傳統(tǒng)制動系統(tǒng)中的部分機(jī)械元件，即用綜合制動模塊取代傳統(tǒng)制動系統(tǒng)中的真空助力器、壓力調(diào)節(jié)器和ABS模塊。

如圖5-9所示，制動踏板不再與制動主缸直接相連，而是采用電傳制動踏板，即制動踏板與制動系統(tǒng)之間既無剛性的機(jī)械連接，也無液壓連接（如果有也只是作為備用系統(tǒng)），而是僅僅連接著一個制動踏板行程（位置）傳感器，用于給電子控制單元（EHBECU）輸入一個踏板行程（位置）信號。5.3.2電控液壓式制動系統(tǒng)1.基本組成與工作原理

典型的電控液壓式制動（ElectroHydraulicBrake，EHB)系統(tǒng)由制動踏板行程（位置）傳感器、電子控制單元（EHBECU）、執(zhí)行機(jī)構(gòu)（液壓泵、備用閥和制動器）等組成。圖5-9典型的電控液壓式制動（EHB）系統(tǒng)的信號傳輸

如圖5-10所示，EHB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)。圖5-10典型的電控液壓式制動系統(tǒng)（EHB）的組成

當(dāng)EHB電子系統(tǒng)發(fā)生致命故障時，備用閥自動打開，EHB系統(tǒng)則轉(zhuǎn)變?yōu)閭鹘y(tǒng)的液壓制動系統(tǒng)。

電子踏板配有踏板感覺模擬器和踏板行程（位置）傳感器，EHBECU可以通過傳感器信號判斷駕駛?cè)说闹苿右鈭D，并通過電動機(jī)驅(qū)動液壓泵進(jìn)行制動。2.典型產(chǎn)品EHB系統(tǒng)由于具有冗余系統(tǒng)，安全性在用戶的可接受性方面更具優(yōu)勢，且此類型產(chǎn)品成熟度高，目前各大供應(yīng)商都在推行其開發(fā)的產(chǎn)品，如博世的iBooster、大陸的MKC1、采埃孚的IBC等。（1）博世iBooster

德國博世（Bosch）公司于2013年正式推出EHB線控制動產(chǎn)品——iBooster（智能助力器），大眾汽車公司目前所有新能源汽車均使用iBooster。iBooster利用傳感器感知駕駛?cè)瞬认轮苿犹ぐ宓牧Χ群退俣龋⑿盘柼幚碇髠鹘o電控單元，電控單元控制助力電動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩，在機(jī)電放大機(jī)構(gòu)的驅(qū)動下，推動制動總泵和制動分泵工作，從而實現(xiàn)線控制動。

在第1代iBooster產(chǎn)品（圖5-11）中，制動助力從制動助力電動機(jī)（直流無刷電動機(jī)）到制動主缸活塞桿齒條，經(jīng)歷兩級蝸輪蝸桿傳動過程，實現(xiàn)了減速增矩。圖5-11第1代智能助力器iBooster1-制動助力電動機(jī)控制器；2-制動主缸活塞桿齒條；3-制動踏板連接桿；4-制動踏板行程（位置）傳感器；5-回位彈簧；6-制動主缸；7-二級減速增矩機(jī)構(gòu)的中間齒輪軸；8-制動助力電動機(jī)（直流無刷電動機(jī)）

而在第2代iBooster（圖5-12）產(chǎn)品中，則將兩級蝸輪蝸桿傳動改為齒輪絲杠傳動，借助齒輪-梯形絲杠機(jī)構(gòu)實現(xiàn)減速增矩，并將制動助力電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為制動總泵活塞桿的平行移動，進(jìn)而產(chǎn)生制動壓力。圖5-12第2代智能助力器iBooster

制動踏板推桿與制動總泵活塞桿之間實現(xiàn)了解耦，從而實現(xiàn)了線控制動（圖5-13）。圖5-13iBooster的工作原理

由于是通過直流無刷電動機(jī)產(chǎn)生助力作用，因此，可以通過軟件對助力電動機(jī)的助力特性進(jìn)行設(shè)計，使制動強(qiáng)度變得靈活多樣。相應(yīng)地，也就具有靈活多樣的踏板特性（如設(shè)置舒適型踏板特性和運動型踏板特性等供駕駛?cè)诉x擇）。

此外，當(dāng)將iBooster與混合動力汽車或純電動汽車匹配時，還有利于進(jìn)行制動能量回收。

一般地，可將車輛制動減速度為0.3g作為臨界值。當(dāng)車輛減速度小于0.3g時，制動系統(tǒng)不會介入，此時車輛的減速制動可通過車輛驅(qū)動電機(jī)的能量回收來完成。

如此設(shè)計，一方面可以最大限度地增加車輛的續(xù)駛里程，另一方面也可以延長制動摩擦片的使用壽命。圖5-13iBooster的工作原理iBooster通常與車身電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)（ElectronicStabilityProgram，ESP）組合使用，當(dāng)iBooster因故障失效時，ESP開始發(fā)揮作用。但由于ESP也屬于電控液壓系統(tǒng)，也可能因故障而失效，且ESP在設(shè)計之初只是為自動緊急制動（AutonomousEmergencyBraking，AEB）之類的場景設(shè)計的，故不能作為常規(guī)制動系統(tǒng)使用。

為此，博世公司在第2代iBooster之后，便針對L3/L4級自動駕駛的需求，又推出了一套新的線控制動系統(tǒng)—集成式動力制動器（IntegratedPowerBraker，IPB）。IPB（圖5-14）是一套與真空助力器無關(guān)的電-液解決方案，將iBooster和ESP合二為一。由于采用集成設(shè)計，IPB的重量、體積和復(fù)雜性大大降低，動態(tài)性能更好。

目前，應(yīng)用博世公司線控制動產(chǎn)品的量產(chǎn)車有特斯拉（Tesla）全系、大眾全部新能源汽車、保時捷918、凱迪拉克CT6、雪佛蘭的Bolt及Volt、本田CR-V、法拉第未來FF91、上汽榮威Ei5、比亞迪E6、蔚來ES8等。圖5-14博世公司的線控制動產(chǎn)品—集成式動力制動器IPB（2）其他EHB產(chǎn)品

與博世iBooster相似的產(chǎn)品還有德國大陸集團(tuán)的MKC1（圖5-15）、采埃孚（ZF）的集成控制式制動器（IntegratedBrakeControl，IBC。圖5-16）等。

現(xiàn)代汽車的電子化程度越來越高，新能源汽車和自動駕駛汽車的發(fā)展又進(jìn)一步加快了這種趨勢。由于EHB以液壓為制動能源，液壓的產(chǎn)生和電控化相對來說比較困難，很難與其他電控系統(tǒng)進(jìn)行融合，而且液壓系統(tǒng)的重量也對整車輕量化不利。因此，EHB只能作為線控制動系統(tǒng)的過渡產(chǎn)品，未來將被電控機(jī)械式制動系統(tǒng)取而代之。圖5-15德國大陸集團(tuán)的MKC1圖5-16采埃孚（ZF）的IBC5.3.3電控機(jī)械式制動系統(tǒng)1.基本組成與工作原理

電控機(jī)械式制動（ElectroMechanicalBrake，EMB）系統(tǒng)最早是應(yīng)用在飛機(jī)上的，如美國的F-15戰(zhàn)斗機(jī)就采用了EMB制動技術(shù)，后來才逐漸運用到汽車（如F1賽車）上。EMB不是在傳統(tǒng)液壓制動系統(tǒng)上發(fā)展而來，且與傳統(tǒng)的制動系統(tǒng)有著極大的差別。EMB完全摒棄了液壓裝置，而用電控機(jī)械系統(tǒng)取而代之，其能源是電能，因此執(zhí)行和控制機(jī)構(gòu)需要重新設(shè)計。

也就是說，EMB取消了在汽車上使用了100多年的液壓制動管路，而是采用電動機(jī)直接給制動盤施加制動力，其工作原理與現(xiàn)在高端汽車上的電動駐車制動器極為相似。

但與電動駐車制動器最大的不同是EMB需要能夠產(chǎn)生足夠大的制動力，且其制動特性要求高度可調(diào)，動作響應(yīng)要非常迅速。美國的F-15戰(zhàn)斗機(jī)

如圖5-17所示，在EMB系統(tǒng)中，所有液壓裝置（包括制動主缸、制動輪缸、液壓管路、真空助力器等）均被電控機(jī)械系統(tǒng)替代，盤式（或鼓式）制動器的調(diào)節(jié)器也被電動機(jī)驅(qū)動裝置取代。EMB系統(tǒng)的ECU通過制動器踏板傳感器信號以及車速等反映行車狀態(tài)的信號，驅(qū)動和控制制動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的電動機(jī)來產(chǎn)生所需的制動力。2.優(yōu)點1）執(zhí)行機(jī)構(gòu)和制動踏板之間無機(jī)械或液壓連接，縮短了制動器的作用時間，作用時間在100ms以內(nèi)，可有效縮短制動距離。2）不需要真空助力器，整車布置更為靈活。3）沒有液壓系統(tǒng)，系統(tǒng)質(zhì)量輕且環(huán)保（不存在制動液泄露問題）。4）在ABS模式下無回彈振動，可以消除噪音。5）便于集成電子駐車制動、防抱死制動（ABS）、制動力分配等附加功能。圖5-17EMB的工作原理與系統(tǒng)布局3.缺點1）無液壓備用制動系統(tǒng)，對可靠性要求極高，包括穩(wěn)定的電源系統(tǒng)、更高的總線通信容錯能力和電子電路的抗干擾能力。2）制動力不足，僅能適配小型乘用車，無法適配商用車。因輪轂處安裝空間狹小，決定制動電動機(jī)體積不可能太大，需開發(fā)配備較高電壓（如42V）系統(tǒng)以提高電動機(jī)功率。3）控制各個車輪的本地控制器及制動電動機(jī)均安裝在輪轂內(nèi)部，屬于非簧載質(zhì)量，加之制動電動機(jī)工作過程中的振動較大，這些對車輛的行駛平順性和乘坐舒適性均有不利影響。

4）溫度高、振動大，工作環(huán)境惡劣，嚴(yán)重制約EMB零部件的設(shè)計。EMB制動器摩擦片及制動電動機(jī)的溫度可能達(dá)到幾百攝氏度，極易造成永磁電動機(jī)退磁。

因受安裝空間的限制，制動電機(jī)只能采用永磁式結(jié)構(gòu)，而目前性能最好的永久磁鐵——釹鐵硼（N35牌號）的工作上限為80℃，超過310℃就會出現(xiàn)退磁現(xiàn)象（磁性消失），制動電機(jī)即無法工作。

另外，EMB的部分電子器件需工作在制動器摩擦片附近，也無法承受幾百攝氏度的高溫，且因空間限制難以配置冷卻系統(tǒng)。

有鑒于此，盡管EMB代表著線控制動的發(fā)展方向，但目前還處于研發(fā)階段，尚無成熟的產(chǎn)品量產(chǎn)裝車。5.4線控節(jié)氣門技術(shù)5.4.1線控節(jié)氣門

如圖5-18所示，在早期生產(chǎn)的汽車上，駕駛?cè)擞夷_操作的加速踏板與發(fā)動機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)節(jié)氣門之間是采用機(jī)械拉桿或者拉索實現(xiàn)聯(lián)動的。

如果通過用電線來代替拉索或者拉桿，在節(jié)氣門側(cè)裝一個微型伺服電動機(jī)，用伺服電動機(jī)來控制節(jié)氣門的開度變化，則稱為線控節(jié)氣門（Throttle-By-Wire）。圖5-18加速踏板與節(jié)氣門之間采用拉索實現(xiàn)聯(lián)動

線控節(jié)氣門的技術(shù)雛形出現(xiàn)較早，采用發(fā)動機(jī)后置后驅(qū)布局的大型客車（如市內(nèi)公交車），由于駕駛?cè)嗽谲囕v前部，而動力總成（發(fā)動機(jī)+離合器+變速器）布置在車輛后部，兩者相距甚遠(yuǎn)，于是，便催生出發(fā)動機(jī)節(jié)氣門、離合器和變速器換檔機(jī)構(gòu)的遠(yuǎn)程操作問題。

受限于當(dāng)時的技術(shù)條件，往往采用機(jī)械機(jī)構(gòu)+真空（或氣壓）控制的方案實現(xiàn)上述要求。此外，車速巡航控制（CruiseControlSystem，CCS）、牽引力控制（TractionControlSystem，TCS）等也屬于使用較早的節(jié)氣門遠(yuǎn)程控制范疇。

得益于技術(shù)進(jìn)步，目前，絕大多數(shù)量產(chǎn)車都已經(jīng)裝備線控節(jié)氣門系統(tǒng)。5.4.2線控節(jié)氣門系統(tǒng)的組成與工作原理1.系統(tǒng)組成

線控節(jié)氣門系統(tǒng)主要由加速踏板位置傳感器、發(fā)動機(jī)控制單元、節(jié)氣門體控制單元以及節(jié)氣門伺服驅(qū)動電動機(jī)、節(jié)氣門開啟角度傳感器等組成，如圖5-19所示。

對于具有自動駕駛功能的智能汽車，還有自動駕駛線控主控制單元、車載網(wǎng)關(guān)等相關(guān)控制器件。2.工作原理

在有人駕駛模式下，駕駛?cè)瞬认录铀偬ぐ鍟r，加速踏板位置傳感器檢測踏板的位置變化（亦即加速踏板被踩下時的偏轉(zhuǎn)角度），并將其傳給發(fā)動機(jī)控制單元。圖5-19線控節(jié)氣門系統(tǒng)的組成圖5-19線控節(jié)氣門系統(tǒng)的組成

發(fā)動機(jī)控制單元接收加速踏板位置信號后，根據(jù)踏板偏轉(zhuǎn)角度及其變化速度（偏轉(zhuǎn)角度的加速度），就可以判斷出駕駛?cè)说牟倏v意圖。

然后根據(jù)既定的控制程序，向節(jié)氣門體控制單元發(fā)出節(jié)氣門開度指令信號。

節(jié)氣門體控制單元根據(jù)來自發(fā)動機(jī)控制單元的節(jié)氣門開度指令信號，經(jīng)運算及必要的功率放大后，驅(qū)動節(jié)氣門伺服驅(qū)動電動機(jī)運轉(zhuǎn)，進(jìn)而控制節(jié)氣門的開啟角度做相應(yīng)的變化，由此實現(xiàn)節(jié)氣門的線控。

與此同時，節(jié)氣門位置傳感器實時監(jiān)測節(jié)氣門的實際開啟角度，并將該信號反饋給發(fā)動機(jī)控制單元，以便及時修正。即節(jié)氣門位置傳感器在線控節(jié)氣門系統(tǒng)中作為反饋信號存在，進(jìn)一步提高了線控節(jié)氣門系統(tǒng)的控制精度。

在有人駕駛模式下，線控節(jié)氣門系統(tǒng)的信號流程如圖5-20所示。

采用線控節(jié)氣門技術(shù)之后，系統(tǒng)識別駕駛?cè)说牟缓侠聿僮骶妥兊幂p而易舉了。

在自動駕駛模式下，線控節(jié)氣門系統(tǒng)的主令信號不再來自駕駛?cè)?，而是來自自動駕駛線控主控制單元。

自動駕駛線控主控制單元通過網(wǎng)關(guān)以及車載網(wǎng)絡(luò)將自動駕駛指令信號傳給發(fā)動機(jī)控制單元，進(jìn)而實現(xiàn)節(jié)氣門線控和車輛的自動駕駛。

當(dāng)發(fā)動機(jī)控制單元識別出駕駛?cè)说牟缓侠聿僮鲿r，會發(fā)出指令讓節(jié)氣門以預(yù)先設(shè)置的速度打開，而不是與駕駛?cè)瞬认录铀偬ぐ宓乃俣韧健?/p>

這樣做除了能保護(hù)發(fā)動機(jī)、提高燃料經(jīng)濟(jì)性以外，還會使發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的變化更加順滑、沒有沖擊和頓挫感，提高了車輛的駕乘舒適性。圖5-20信號傳輸流程3.主要器件（1）加速踏板總成

如圖5-21所示，加速踏板總成由加速踏板本體和加速踏板位置傳感器兩部分組成。

其中，加速踏板位置傳感器檢測踏板的位置變化（亦即加速踏板被踩下時的偏轉(zhuǎn)角度），并將其傳給發(fā)動機(jī)控制單元，或?qū)⑻ぐ迤D(zhuǎn)角度及角加速度分析處理之后直接轉(zhuǎn)變成網(wǎng)絡(luò)信號，上傳至車載網(wǎng)絡(luò)，供相關(guān)控制單元下載獲取。

常用的加速踏板位置傳感器有兩種結(jié)構(gòu)形式，一種是基于滑線變阻器原理的，還有一種是基于霍爾效應(yīng)原理的。

圖5-21所示的大眾車系的加速踏板位置傳感器基于滑線變阻器原理，采用兩個同軸偏轉(zhuǎn)的滑線變阻器（互相驗證）來檢測加速踏板的位置變化。圖5-21加速踏板總成

如圖5-22所示，日本豐田車系基于霍爾效應(yīng)原理的加速踏板位置傳感器采用兩個同軸偏轉(zhuǎn)的霍爾傳感器（互相驗證）來檢測加速踏板的位置變化。圖5-22豐田傳感器輸出電壓與踏板偏轉(zhuǎn)角度的對應(yīng)關(guān)系A(chǔ)——A-加速踏板軸軸線；HallIC-霍爾傳感器集成電路器件；

VCP、EPA和VPA—分別為第1個加速踏板位置傳感器的電源端、搭鐵端和電壓信號輸出端；VCP2、EPA2和VPA2—分別為第2個加速踏板位置傳感器的電源端、搭鐵端和電壓信號輸出端（2）線控節(jié)氣門體

如圖5-23所示，線控節(jié)氣門體一般由進(jìn)氣管本體、節(jié)氣門、節(jié)氣門開啟角度傳感器、節(jié)氣門伺服驅(qū)動電動機(jī)及減速增矩機(jī)構(gòu)組成。

近年來，將節(jié)氣門體控制單元與節(jié)氣門體一體化安裝的趨勢越發(fā)明顯，大多數(shù)廠商的線控節(jié)氣門產(chǎn)品都實現(xiàn)了控制器與執(zhí)行器的一體化安裝，進(jìn)一步縮小了體積、提升了控制功能。

節(jié)氣門伺服驅(qū)動電動機(jī)多采用直流無刷電動機(jī)，也可以采用步進(jìn)電動機(jī)。

節(jié)氣門開啟角度傳感器的結(jié)構(gòu)形式、工作原理與加速踏板位置傳感器相似，既有采用基于滑線變阻器原理的，也有采用基于霍爾效應(yīng)原理的。圖5-23線控節(jié)氣門體

圖5-23所示的大眾車系的線控節(jié)氣門體裝備了兩個同軸偏轉(zhuǎn)的基于滑線變阻器原理的節(jié)氣門開啟角度傳感器（互相驗證），以此來檢測節(jié)氣門開啟角度變化。

兩個傳感器G187和G188的阻值-節(jié)氣門開啟角度關(guān)系曲線如圖5-24所示。5.4.3線控節(jié)氣門的特點圖5-24傳感器G187和G188的阻值-節(jié)氣門開啟角度關(guān)系曲線1.優(yōu)點1）舒適性和經(jīng)濟(jì)性好。線控節(jié)氣門可根據(jù)駕駛?cè)瞬认绿ぐ宓膭幼鞣扰袛囫{駛?cè)说牟僮饕鈭D，綜合車況精確合理地控制節(jié)氣門開度，以實現(xiàn)不同負(fù)荷和工況下發(fā)動機(jī)的空燃比都能接近于最佳理論狀態(tài)——14.7:1，使燃油經(jīng)濟(jì)性和駕乘舒適性同時達(dá)到最佳狀態(tài)。2）穩(wěn)定性高且不易熄火。線控節(jié)氣門系統(tǒng)在收到加速踏板信號后會進(jìn)行分析判斷，然后再給節(jié)氣門執(zhí)行單元發(fā)送合適指令保證發(fā)動機(jī)穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。2.缺點1）工作原理相對較為復(fù)雜，成本提高。

2）有延遲效果，沒有機(jī)械直接驅(qū)動式節(jié)氣門控制系統(tǒng)反應(yīng)快。

3）可靠性不如機(jī)械控制式的節(jié)氣門驅(qū)動機(jī)構(gòu)好。5.4.4純電動汽車的加速踏板與車速控制1.加速踏板

如圖5-25所示，純電動汽車以電機(jī)為動力源，車上并無傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)，因此，也就不存在內(nèi)燃機(jī)的節(jié)氣門。對于純電動汽車而言，駕駛?cè)藢囁俚目刂疲峭ㄟ^加速踏板來實現(xiàn)的。

皮之不存，毛將焉附。故此，對于純電動汽車“線控節(jié)氣門”技術(shù)，應(yīng)該稱之為“線控加速踏板（AcceleratorPedal-By-Wire）”才更貼切一些。

但即便是“線控加速踏板”這一稱謂，也是不準(zhǔn)確的。這是因為，作為檢測駕駛?cè)瞬僮饕鈭D的加速踏板總成（含加速踏板位置傳感器），在純電動汽車車速控制系統(tǒng)中，是作為主令傳感器存在的，本身并非執(zhí)行器件。換言之，加速踏板的輸出信號是反映駕駛?cè)瞬僮饕鈭D的主令信號，并非受控器件，因此也就不能稱之為“線控加速踏板”。

由此看來，“線控加速踏板”這一稱謂只是一個廣為流傳的錯誤叫法罷了。2.純電動汽車的常規(guī)車速控制

如圖5-25所示，在有人駕駛模式下，駕駛?cè)瞬认录铀偬ぐ?，則加速踏板位置傳感器檢測踏板被踩下的偏轉(zhuǎn)角及角加速度，分析駕駛?cè)说牟僮饕鈭D，并將該信息傳給整車控制單元（VehicleControlUnit，VCU），VCU根據(jù)既定的控制程序，給電機(jī)控制單元（MotorControlUnit，MCU）發(fā)出指令信號，控制電機(jī)轉(zhuǎn)速變化。

簡而言之，對于純電動汽車的常規(guī)車速控制方案而言，踩下加速踏板，電機(jī)加速、車速升高；穩(wěn)住加速踏板，電機(jī)動態(tài)調(diào)速、車速保持穩(wěn)定；松開加速踏板，電機(jī)減速乃至停轉(zhuǎn)、車速平緩下降（類似滑行）；需要緊急制動時，只需松開加速踏板、迅速踩下制動踏板即可。圖5-25純電動汽車的車速控制框圖3.純電動汽車的“單踏板”車速控制

純電動汽車以電機(jī)為動力源，車上并無傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)。由電機(jī)學(xué)原理可知，對于一臺具體的電機(jī)，在不同運行狀態(tài)下，既可以作為電動機(jī)使用，也可以作為發(fā)電機(jī)使用。（1）正常行駛模式

如圖5-26所示，在正常行駛模式下，駕駛?cè)瞬认录铀偬ぐ?，整車控制單元VCU給電機(jī)控制單元MCU發(fā)出指令信號，使來自蓄電池的直流電經(jīng)電機(jī)控制單元處理、變換后提供給電機(jī)；電機(jī)得電運轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)子輸出轉(zhuǎn)矩經(jīng)過驅(qū)動橋減速增矩之后驅(qū)動車輪旋轉(zhuǎn)、汽車行駛。

換言之，電機(jī)有兩種不同的工況——電動機(jī)工況和發(fā)電機(jī)工況。相應(yīng)地，以電機(jī)為動力源的純電動汽車具有正常行駛和再生制動兩種行駛模式。

此時，電機(jī)處于電動機(jī)工況。圖5-26

純電動汽車的正常行駛模式與再生制動模式（2）再生制動模式

如圖5-26所示，在正常行駛過程中，如果需要車輛減速，則駕駛?cè)怂砷_加速踏板，整車控制單元VCU給電機(jī)控制單元MCU發(fā)出指令信號，切換電機(jī)的控制電路，使電機(jī)轉(zhuǎn)入發(fā)電機(jī)工況運行。圖5-26

純電動汽車的正常行駛模式與再生制動模式

此時，由于慣性，車速仍然較高，變成車輪經(jīng)驅(qū)動橋反向驅(qū)動電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，系統(tǒng)變成了以車輛動能為能源，驅(qū)動處于發(fā)電機(jī)工況的電機(jī)發(fā)電。該電量可經(jīng)相關(guān)電路進(jìn)行處理后給蓄電池充電、以增加蓄電池的電力儲備。

這一過程稱為再生制動過程，這一減速制動模式稱為再生制動模式。

再生制動（RegenerativeBrake）亦稱反饋制動，是指在制動工況下將電動機(jī)切換成發(fā)電機(jī)運轉(zhuǎn)，利用車輛的慣性帶動電動機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生反轉(zhuǎn)力矩，將一部分的動能（或勢能）轉(zhuǎn)化為電能并加以儲存或利用。因此，再生制動過程既是一個制動過程，又是一個能量回收過程。

再生制動過程相當(dāng)于傳統(tǒng)燃油車的強(qiáng)制降檔制動（亦稱發(fā)動機(jī)制動），但其制動效果比強(qiáng)制降檔制動還要顯著。通過控制程序精準(zhǔn)地控制再生制動過程，既可以做到車輛顯著降速，又可以回收制動能量，增加車輛的續(xù)駛里程。（3）“單踏板”車速控制

基于上述分析，在純電動汽車上，僅利用一個加速踏板檢測駕駛?cè)说囊鈭D，再配以精準(zhǔn)的控制程序，就可以實現(xiàn)對車速的控制——駕駛?cè)瞬认录铀偬ぐ?，車輛加速行駛；駕駛?cè)朔€(wěn)住加速踏板，車輛恒速行駛；駕駛?cè)怂砷_加速踏板，車輛減速行駛。這一車速控制方式，稱為“單踏板”車速控制（圖5-27）。

在“單踏板”車速控制方案中，踏板行程變化與電機(jī)動力變化的關(guān)系如圖5-28所示。圖5-27單踏板車速控制圖5-28踏板行程變化與電機(jī)動力變化的關(guān)系

需要指出的是，“單踏板”車速控制方案中，駕駛?cè)怂砷_加速踏板，車輛減速行駛乃至停車，僅適用于有前瞻性的車輛減速控制。

對于特別急切的制動需求，駕駛?cè)巳匀恍枰认轮苿犹ぐ?，利用車輛的行車制動器完成緊急制動。圖5-27單踏板車速控制圖5-28踏板行程變化與電機(jī)動力變化的關(guān)系

全球第一個裝備單踏板（OnePedal）車速控制系統(tǒng)的量產(chǎn)車型是日產(chǎn)（Nissan）公司的純電動車聆風(fēng)（LEAF）,日產(chǎn)公司稱其為電子踏板（e-Pedal），如圖5-29所示。

駕駛?cè)酥恍璋聪码娮犹ぐ澹╡-Pedal）選擇按鍵（圖5-30），加速踏板就會變成電子踏板，從而在根本上改變駕駛行為。圖5-29日產(chǎn)聆風(fēng)（LEAF）純電動車的電子踏板（e-Pedal）圖5-30日產(chǎn)聆風(fēng)（LEAF）純電動車的電子踏板（e-Pedal）選擇按鍵e-Pedal駕駛模式允許駕駛?cè)藘H用一個操縱踏板實現(xiàn)車輛的加速控制、恒速控制、減速制動控制乃至車輛停止。駕駛?cè)藢⒛_從踏板上移開的速度越快，減速制動過程就越強(qiáng)烈。

因此，在具有前瞻性的車速控制中，僅僅使用e-Pedal而不踩下制動踏板，也能使車輛可靠停止，甚至能夠?qū)崿F(xiàn)完美的車輛駐坡以及駐坡再起步。

在車輛減速的同時，制動信號燈會自動點亮，以提醒后面車輛本車正在減速制動，以避免追尾事故的發(fā)生。e-Pedal可以滿足日常駕駛中90%以上的車速控制需求，但對于特別急切的制動需求，駕駛?cè)巳匀恍枰认轮苿犹ぐ?，利用車輛的行車制動器完成緊急制動。

因此，從這個意義上說，采用“單踏板”車速控制方案后，電子踏板變成了車速控制的“主踏板”，而制動踏板退化成為“制動輔助踏板”。圖5-27單踏板車速控制（4）“單踏板”的優(yōu)點與爭議“單踏板”車速控制方案的優(yōu)點是可以充分利用再生制動功能回收制動能量，有效增加車輛的續(xù)駛里程。同時，可以降低駕駛?cè)说膭趧訌?qiáng)度，避免在常規(guī)加減速工況中頻繁切換操作踏板，提高了駕駛舒適性。

此外，由于制動踏板的使用頻率顯著降低，使得制動系統(tǒng)的制動盤、摩擦片的使用壽命得以延長，維護(hù)保養(yǎng)費用大大降低。圖5-27單踏板車速控制

但是，“單踏板”車速控制方案的缺點也是顯而易見的。

在傳統(tǒng)汽車上，加速踏板用于車輛加速，制動踏板用于車輛減速制動，駕駛?cè)嗽谛熊囘^程中，右腳在兩個踏板上切換自如，早已形成肌肉記憶。

而“單踏板”作為一種新型操作模式，集成了加速踏板和制動踏板的功能，改變了傳統(tǒng)的駕駛方式，駕駛?cè)嗽诙虝r間內(nèi)很難適應(yīng)這種新的操作模式。

加之在絕大多數(shù)日常駕駛中，駕駛?cè)送ㄟ^“單踏板”操作就可以實現(xiàn)車速控制，待遇到緊急情況、需要實時緊急制動時，往往忘了切換踏板，而是將電子踏板當(dāng)成制動踏板狠狠踩下，從而導(dǎo)致重大事故。

此外，在利用“單踏板”功能實施減速時，由于再生制動的介入，駕駛?cè)藭忻黠@的車輛被拖拽的感覺。再生制動、能量回收的強(qiáng)度越高，這種拖拽感越強(qiáng)，駕駛?cè)藭杏X很不適應(yīng)。

為此，絕大多數(shù)車輛，均設(shè)有“單踏板”駕駛模式選擇按鍵（如圖5-30和圖5-31所示），并允許駕駛?cè)诉x擇自己感覺合適的再生制動、能量回收強(qiáng)度。駕駛?cè)巳绻幌矚g或者對單踏板感覺不適應(yīng)，只需關(guān)掉“單踏板”駕駛模式即可恢復(fù)傳統(tǒng)的駕駛方式。圖5-30日產(chǎn)聆風(fēng)純電動車的電子踏板選擇按鍵圖5-312022款雪佛蘭BoltEUV的單踏板駕駛選擇按鍵圖5-27單踏板車速控制

在業(yè)界，唯有特斯拉汽車公司一直在強(qiáng)推“單踏板”駕駛模式，并將其再生制動、能量回收強(qiáng)度設(shè)置為最強(qiáng)，且駕駛?cè)藷o法關(guān)掉這一功能，只能被迫適應(yīng)特斯拉的“單踏板”駕駛模式。特斯拉的“單踏板”駕駛模式對于習(xí)慣于傳統(tǒng)車輛駕駛模式的駕駛?cè)藖碚f，如果未經(jīng)系統(tǒng)的學(xué)習(xí)和培訓(xùn)，是很難適應(yīng)“單踏板”駕駛模式的。特別是在緊急情況下，非常容易將加速踏板狠狠踩下——以期迅速減速停車——從而引發(fā)惡性事故。因此，業(yè)界對于“單踏板”駕駛模式一直存在爭議。5.5線控?fù)Q檔與線控懸架技術(shù)5.5.1線控?fù)Q檔技術(shù)1.基本組成與工作原理

線控?fù)Q檔（Shift-By-Wire）亦稱電子換檔，是一種擯棄了復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)，僅通過電控信號來實現(xiàn)傳動機(jī)構(gòu)（變速器）檔位變化的操縱系統(tǒng)。