新能源汽車(chē)中線控技術(shù)

進(jìn)展和發(fā)展趨勢(shì)皮大偉南京理工大學(xué)車(chē)輛工程系主要內(nèi)容線控技術(shù)的應(yīng)用背景典型線控系統(tǒng)線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)線控制動(dòng)系統(tǒng)throttle-by-wire線控系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)線控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)總結(jié)線控技術(shù)的應(yīng)用背景

線控技術(shù)（X-by-Wire）源于飛機(jī)控制系統(tǒng)（Fly-by-Wire），它將飛機(jī)駕駛員的操縱命令轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，利用計(jì)算機(jī)控制飛機(jī)飛行。這種控制方式引入到汽車(chē)駕駛上，就是將駕駛員的操作動(dòng)作經(jīng)過(guò)傳感器轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，通過(guò)電信號(hào)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)焦β史糯笤偻苿?dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。圖1線控系統(tǒng)的組成框圖線控技術(shù)就可理解為電控方式。這里的“X”代表著汽車(chē)中傳統(tǒng)上由機(jī)械或液壓控制的各個(gè)功能部件，如：制動(dòng)、轉(zhuǎn)向、懸架、油門(mén)、離合器、門(mén)鎖等。典型的有線控轉(zhuǎn)向（Steer-by-Wire）、線控制動(dòng)（Brake-by-Wire）等。線控技術(shù)的應(yīng)用背景

通用公司的HY-WIRE概念車(chē)線控技術(shù)的應(yīng)用背景

線控技術(shù)的應(yīng)用背景

線控技術(shù)的應(yīng)用背景

線控技術(shù)得以逐漸在汽車(chē)上普遍應(yīng)用的技術(shù)背景是微電子器件的成本降低、可靠性提高，如單片機(jī)，DSP等；電力電子裝置的功能增強(qiáng)、成本降低，可靠性提高，如執(zhí)行步進(jìn)電機(jī)，伺服電機(jī)，傳感器等等。線控技術(shù)的應(yīng)用背景

安全、節(jié)能、環(huán)保汽車(chē)電子化助力轉(zhuǎn)向、ABS、ESP、主動(dòng)轉(zhuǎn)向、主動(dòng)懸架線控技術(shù)的應(yīng)用背景

線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)Steer-by-Wire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)向器與轉(zhuǎn)向柱間無(wú)機(jī)械連接。整個(gè)系統(tǒng)主要由轉(zhuǎn)向盤(pán)位置傳感器、力反饋電動(dòng)機(jī)、轉(zhuǎn)向執(zhí)行機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)向ECU、輪胎角度傳感器、環(huán)境傳感器組成。線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)原理圖線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在汽車(chē)中的布置線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

汽車(chē)線控轉(zhuǎn)向的優(yōu)勢(shì)在于：提高了整車(chē)設(shè)計(jì)自由度，便于操控系統(tǒng)布置轉(zhuǎn)動(dòng)效率高，響應(yīng)時(shí)間短改善駕駛特性，增強(qiáng)操縱性取消轉(zhuǎn)向柱、轉(zhuǎn)向器后，有利于提高汽車(chē)碰撞安全性和整車(chē)主動(dòng)安全性有利于整合底盤(pán)技術(shù)降低開(kāi)發(fā)成本線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)包括：合理的轉(zhuǎn)向控制策略，能正確執(zhí)行駕駛員轉(zhuǎn)向意圖；（轉(zhuǎn)向系統(tǒng)理想傳動(dòng)比）系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，具有高的容錯(cuò)性；（液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、雙套線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)）符合人們當(dāng)前的駕駛習(xí)慣，準(zhǔn)確地向駕駛員反饋車(chē)輛行駛狀態(tài)信息（路感、轉(zhuǎn)向輕便性）線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

Steer-by-wire的前景圍繞汽車(chē)開(kāi)發(fā)的節(jié)能、環(huán)保和安全主題，未來(lái)汽車(chē)的主體將是零排放汽車(chē)。混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)（HEV）、燃料電池電動(dòng)汽車(chē)（FCEV）等新型電動(dòng)汽車(chē)，它們的逐步推廣應(yīng)用為線控電動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的應(yīng)用帶來(lái)了非常廣闊的前景。線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

線控制動(dòng)系統(tǒng)Brake-by-Wire線控制動(dòng)系統(tǒng)

線控制絨動(dòng)系統(tǒng)線控制勸動(dòng)系統(tǒng)線控制遞動(dòng)系統(tǒng)線控制柏動(dòng)系統(tǒng)線控制旁動(dòng)系統(tǒng)線控制動(dòng)持系統(tǒng)線控制動(dòng)籮系統(tǒng)主要傅由3部分組綁成：接收單慨元。包偵括制動(dòng)錄踏板、培踏板行榨程傳感嶄器等。制動(dòng)控制遼器（ECU）。ECU接收制動(dòng)的踏板發(fā)出皺的信號(hào)，捧控制制動(dòng)占器制動(dòng)；障接收駐車(chē)摔制動(dòng)信號(hào)敵，控制駐答車(chē)制動(dòng)；宰接收車(chē)輪伐傳感器信刷號(hào)，識(shí)別于車(chē)輪是否弊抱死、打需滑等；控渡制車(chē)輪制成動(dòng)力，實(shí)市現(xiàn)防抱死萌和驅(qū)動(dòng)防綱滑，并兼攏顧其它系堵統(tǒng)的控制稠。執(zhí)行單軍元。包殃括電制薯動(dòng)器或術(shù)液壓制常動(dòng)器等光。線控制材動(dòng)系統(tǒng)EMB系統(tǒng)中諷的執(zhí)行御機(jī)構(gòu)是變與制動(dòng)幸盤(pán)直接紹相連的符部分，拴是EMB與液壓制鈴動(dòng)系統(tǒng)差真別最大的先部分。一墓個(gè)典型的率執(zhí)行機(jī)構(gòu)壓應(yīng)該：結(jié)構(gòu)緊湊臭、體積小學(xué)巧；有提供驅(qū)宗動(dòng)力的力愚矩電機(jī)；具有把圓督周運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)吹化為直線瞧運(yùn)動(dòng)的機(jī)煉構(gòu)；具有力的創(chuàng)放大機(jī)構(gòu)誼；為保證更蔽可靠的性他能，最好鎖在內(nèi)部設(shè)佳有力或位幫移等傳感雅器。線控制動(dòng)依系統(tǒng)相對(duì)傳統(tǒng)容的液壓制壤動(dòng)系統(tǒng)，EMB具有以下廳主要優(yōu)點(diǎn):機(jī)械連接脆少，沒(méi)有俊制動(dòng)管路方，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)丹潔，體積菜小。載荷傳漁遞平穩(wěn)洲、柔和腎，制動(dòng)餡性能穩(wěn)摩定。采用機(jī)貌械和電犬氣連接脂，信號(hào)晃傳遞迅閑速，反啄應(yīng)靈敏橋，“路感”好。線控制暴動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)效率廁高，節(jié)省乓能源。電子智慚能控制巾功能強(qiáng)讀大，可港以通過(guò)濕修改ECU中的軟件碌，配置相星關(guān)的參數(shù)鑄來(lái)改進(jìn)制紹動(dòng)性能，倉(cāng)易于實(shí)現(xiàn)ABS、TCS、ESP、ACC等功能積。模塊式結(jié)彼構(gòu)更加整鏈體化，裝虎配簡(jiǎn)單，于維修方便瞎。利于環(huán)保慈，沒(méi)有液糕壓制動(dòng)管匪路和制動(dòng)境液，不存印在液壓油氧泄漏的問(wèn)殺題，系統(tǒng)阻沒(méi)有不可粉回收的部幫件，對(duì)環(huán)希境幾乎沒(méi)繡有污染。發(fā)展EMB需要解優(yōu)決的關(guān)嘩鍵技術(shù)腔：力矩電警機(jī)的設(shè)劇計(jì)：在制動(dòng)時(shí)終，當(dāng)制動(dòng)盟墊塊和制喚動(dòng)盤(pán)接觸念后，EMB中的力臨矩電機(jī)蘭將工作皺在“憋死”這樣的敏惡劣工福作條件尚下。EMB不僅要求藝電機(jī)性能癥優(yōu)越、反喜應(yīng)迅速、章可以提供匠足夠大的勇力矩，而陵且必須結(jié)劣構(gòu)緊湊、瘋體積小巧季、能夠安夕裝在狹小辰的制動(dòng)空版間內(nèi)，還革需要在冷屬、熱、泥需水、電磁果干擾等惡陡劣環(huán)境下地能夠可靠負(fù)工作。線控制轎動(dòng)系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)勿構(gòu)的設(shè)殃計(jì)：執(zhí)行機(jī)構(gòu)桑中的機(jī)械坑零件較多深，結(jié)構(gòu)復(fù)貪雜，如何緊有效地傳孤遞轉(zhuǎn)矩，飾增大轉(zhuǎn)矩病，并且保餐證體積小呢巧是一個(gè)奪難題。成本的堵降低：有效降低EMB中的力矩牲電機(jī)、42V電源、諸泛多傳感器薪、MCU、集成鞋電路等攀器件的郵成本，袖將會(huì)更宿快推動(dòng)EMB的發(fā)展間和應(yīng)用箱。線控油門(mén)孟系統(tǒng)thr盞ott滴le-換by-胃wir例e線控油門(mén)報(bào)系統(tǒng)線控油門(mén)圍系統(tǒng)線控油門(mén)胸的優(yōu)點(diǎn)在詳于：控制精探度高可依據(jù)侍行駛工舒況精確糊調(diào)節(jié)空遼燃比改善燃燒累狀況，提已高汽車(chē)的獲動(dòng)力性和產(chǎn)經(jīng)濟(jì)性線控油門(mén)假系統(tǒng)線控系巨統(tǒng)的關(guān)撿鍵技術(shù)容錯(cuò)控宏制技術(shù)為了提借高汽車(chē)勾的可靠嗓性和安恰全性，疫汽車(chē)線垂控系統(tǒng)殖必須采競(jìng)?cè)∪蒎e(cuò)衫控制，哀即當(dāng)有覺(jué)些部件恰出現(xiàn)故滴障或失匠效的時(shí)識(shí)候，它洞們?cè)谙祷纸y(tǒng)中的鑼功能可獸以用系憶統(tǒng)中的喜其它部躺件完全銹或部分曠代替，泰使系統(tǒng)晨能繼續(xù)洋保持規(guī)陣定的性蛇能或不破喪失最沸基本的謊功能，饅或進(jìn)一便步實(shí)現(xiàn)涂故障系瞞統(tǒng)的性抱能最優(yōu)譽(yù)。通信網(wǎng)絡(luò)蓬技術(shù)實(shí)時(shí)性射好可靠性愚高時(shí)間特玩性好（襲通訊事濁件發(fā)生境時(shí)間是懼確定的椅）冗余特性線控系徒統(tǒng)的關(guān)杠鍵技術(shù)線控系統(tǒng)稀網(wǎng)絡(luò)協(xié)議礦主要選擇:1.TT練CAN2.T滴TP/刮C(禽Tim鈴eT神rig絲式ger皮ed供Pro墊toc錫ol,鍬SAE港Cl企ass對(duì)C)3.F岔lex全Ray線控系統(tǒng)皆的關(guān)鍵技撫術(shù)TTP協(xié)議簡(jiǎn)介滿足SAE旱C級(jí)網(wǎng)絡(luò)的各時(shí)間觸發(fā)但協(xié)議），疏目前有VOLK稠SWAG躲EN、AUD反I、HON造EYW命ELL和DELP樣HI等選用這輩個(gè)協(xié)議作宅為線控網(wǎng)笛絡(luò)的協(xié)議貸標(biāo)準(zhǔn)。TTP協(xié)議原先勾應(yīng)用于航巧空產(chǎn)品，衡安全性設(shè)再計(jì)非常嚴(yán)電格，基于嫩嚴(yán)格的時(shí)瓣序安排，申具有非常胞可靠和容拜錯(cuò)的特性擠。系統(tǒng)中磁包含的每?jī)|一個(gè)節(jié)點(diǎn)恰都和其他胞節(jié)點(diǎn)由2個(gè)重復(fù)的撕通道連接騰。這些節(jié)絲式點(diǎn)可以被奮復(fù)制，并然分組成為恐容錯(cuò)單元普（FTU）來(lái)彌咳補(bǔ)通訊臭錯(cuò)誤。由于重復(fù)壯信息同時(shí)默在2個(gè)不同的略通道上發(fā)削送，所以尊傳輸信息拆的時(shí)間和找量值都被納復(fù)制。該或協(xié)議的節(jié)點(diǎn)點(diǎn)成本比瓣其他協(xié)議曾的成本更福高。線控系榆統(tǒng)的關(guān)岡鍵技術(shù)Flex吸Ray協(xié)議簡(jiǎn)介Flex鑼Ray（動(dòng)態(tài)鞭部分byte長(zhǎng)flig惹ht協(xié)議）政，這魔是一種鉆既支持渣時(shí)間觸離發(fā)，攜又支持影事件觸狀發(fā)訪問(wèn)忍方式的節(jié)協(xié)議。Fle拆xRa伴y的主要蒸使用者傻包括：顫寶馬、果大眾、且通用，唇最近包蜜括豐田錘、日產(chǎn)巖、本田繁等一些嘉亞洲汽雖車(chē)廠商由也加入泉了Fle內(nèi)xRa索y標(biāo)準(zhǔn)組織詠，使之有潔可能成為建事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)槳。線控系統(tǒng)紡的關(guān)鍵技孝術(shù)Flex銷Ray協(xié)議主要診特點(diǎn)：可靠性蹈：Flex扶Ray采用冗余算備份的辦喬法，分別棍由2條總線和2個(gè)網(wǎng)絡(luò)控脆制器構(gòu)成鞏一個(gè)完整陵網(wǎng)絡(luò)，每賀個(gè)ECU分別和2條總線殖相連，臨正常情賓況下可晚以利用塌雙通道榆進(jìn)行數(shù)寺?lián)鬟f殲，當(dāng)其分中一個(gè)棕網(wǎng)絡(luò)發(fā)古生故障右時(shí)也可嫌以由另勵(lì)一個(gè)備淋份網(wǎng)絡(luò)趟承擔(dān)通抓訊任務(wù)園。速度：謝發(fā)動(dòng)機(jī)創(chuàng)、制動(dòng)農(nóng)和轉(zhuǎn)向榨等控制綱有很強(qiáng)尚的實(shí)時(shí)社特性，宮必須有很很高的藍(lán)數(shù)據(jù)傳放輸速率型才能滿番足。線控系統(tǒng)炸的關(guān)鍵技創(chuàng)術(shù)動(dòng)力電僑源技術(shù)隨著線絲式控技術(shù)盛在汽車(chē)餃中的應(yīng)籍用，汽草車(chē)上的泰電子元住件也變魚(yú)得越來(lái)逐越多，慣對(duì)電量青的需求各也越來(lái)未越大，亡傳統(tǒng)的14V電源已經(jīng)少不能滿足記將來(lái)的需勾要，甚至纖阻礙了線貓控技術(shù)的膚發(fā)展。這度就需要對(duì)肯汽車(chē)現(xiàn)有污的電源技些術(shù)進(jìn)行革辜新。眾所周知鉗，電壓值林的提高可末使系統(tǒng)電認(rèn)流減小。侮而小的電懂流可使導(dǎo)沸線上的損泳耗減少，去從而可使寒用更細(xì)更猴小的線束閃。提高電棕壓值，也堤可以減少葡電器裝置浮本身的體席積、質(zhì)量岔和損耗，捏也有利于糧控制裝置蝦的小型化座，提高集寸成度。線控系陰統(tǒng)的關(guān)攔鍵技術(shù)目前提選出新系裁統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)沾為42V。實(shí)驗(yàn)證惕明，電壓綢越高，電睜流越小，曉在傳輸過(guò)傳程中損失挽的能量越恢小，電源沙系統(tǒng)越有殊效。但為斧什么止于42V呢？因吃為對(duì)于夫直流電錫，60V是一個(gè)斑安全極肆限，超檔過(guò)60V將要考慮孟到系統(tǒng)的興安全性，閥需要使用府更加先進(jìn)啦的材料，染這無(wú)疑增認(rèn)加了汽車(chē)訴的生產(chǎn)成宣本。而對(duì)騰于42V來(lái)說(shuō)，工窯作峰值電晨壓58V在安全漏極限之賀內(nèi)，既杰滿足了弊增加電閥壓的要踏求，也旅不會(huì)增浩加太多零的生產(chǎn)傍成本。線控技術(shù)棵對(duì)汽車(chē)電住源技術(shù)提哭出了新的蓄要求，汽陸車(chē)42V電源技滑術(shù)的發(fā)懷展為線阻控技術(shù)洲提供了搬可靠的逢能量保鄉(xiāng)豐證。線控系統(tǒng)話的發(fā)展趨墨勢(shì)線控系統(tǒng)援的發(fā)展趨輸勢(shì)線控系統(tǒng)醫(yī)的發(fā)展趨飽勢(shì)線控系獲統(tǒng)的發(fā)性展趨勢(shì)總結(jié)－結(jié)餃?zhǔn)Z(yǔ)汽車(chē)線控勵(lì)技術(shù)作為松汽車(chē)發(fā)展蒜的一個(gè)重鉗要方向，殊將對(duì)全球洗汽車(chē)制造傲業(yè)產(chǎn)生重椅大影響。泰汽車(chē)線控?fù)P技術(shù)給汽興車(chē)設(shè)計(jì)提計(jì)供了新的揭思路，對(duì)瓜汽車(chē)電子號(hào)技術(shù)、控化制技術(shù)、飛網(wǎng)絡(luò)技術(shù)僻等方面提我出了新的燭課題，給勺汽車(chē)整體悼結(jié)構(gòu)帶來(lái)豬