线控技术在汽车上的应用

[摘 要]伴随汽车的电子控制技术的发展、自动化控制技术的逐步成熟以及汽车网络技术的广泛应用和发展，汽车类的线性控制技术也渐渐得到科研者和汽车行业精英的认可和逐步地深入发展。线控类的技术在汽车上的应用与42V的电压类的控制系统与网络化的技术主宰着汽车类行业的未来发展行情。本文主要介绍了传统的线控策略的汽车应用以及关键线控策略的应用，详细介绍了线控制动策略，线控转向策略以及线控油门策略。

[关键词]线性控制；汽车应用；制动；转向；油门

中图分类号：U463.4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）19-0368-01

1 引言

线控类的技术在汽车上的应用，实质上是让汽车的机械化结构[1]，减低对于汽车的整体的设备质量，并且提升了汽车整体的燃油的经济性能；实现了发动机的机舱以及发动机底盘的控制[2]，并且对于其他布置和设计进行了简便；线控类的系统则采用机电信号取代了液压类系统和机械的传动系统，近乎于不存在延迟，改进了系统的实时性能，提升了汽车乘客的乘坐汽车的舒服程度；线控技术并没有机械的失效状况，其与机械以及液压的传动系统相较，能够提升系统的可靠性。由于线控技术的智能化发展，其在未来能够有更为全面的发展前途。

德国的奔驰公司曾在1990年开展了基于前轮的转向化的研究，并且获得了很多相关成果，实现了本公司的首个线性化的转向系统；日本的本田公司在2003年推出了Lexus HPX[5]的概念化车型也选用了线性控制的转向系统；目前的线性化控制技术在汽车行业的研究逐渐成熟，并且已经应用在了汽车的操作和控制领域。国外，著名的法拉利品牌的技术赞助商和滚动化轴承的技术赞助商SKF，以及Bertone共同开发了Novanta这个品牌，进而将线性化的控制技术应用在了汽车驾驶之上。

国内也正逐步将线性控制系统引入汽车中，比亚迪的生产厂家也在引入线性化控制这一技术，逐步完善汽车的智能控制性能；东风日产今日在广州的车展上的全新的西玛车型（MAXIMA）[7]并将其定位在中型的轿车车型之上，其对于舵机的方向控制引入线性控制系统，在于天籁的共同打入中型汽车的竞争之中占据了很大的优势。

2 传统的线控策略的汽车应用

2.1 汽车转向系统构成

汽车控制的转向系统，其主要包含三个部分：分别是第一部分转盘转向系统，该系统主要包括转向方向盘、转向角的传感器、机械化的传动装置、转矩的传感器和转矩的反馈电动机等；第二部分则是电子化的控制系统[8]，主要包括测量车速的传感器装置，其中包含测量车速的传感器装置以及电子的控制单元用以提升车辆的稳定性操作；第三部分为车辆的转向系统，其中主要包含角位移的测量传感器、转向化电动机、车轮和齿条的转向化机构以及其他的机械化转向装置。

2.2 汽车制动系统构成

汽车的制动系统，其由驾驶人员所踩踏刹车的踏板产生的制动力并且经过真空的增压器实现放大，并且由主缸把制动力转换为制动的液压强，并且经过制动的液化动力系统将其传输到各个轮缸中，最终通过盘式或者鼓式的制动器实现轮缸的压强转换为制动的力矩。

2.3 传统的线控策略的汽车应用

汽车线性控制系统简单地讲就是驾驶着的操控意图、动作经过特定的传感器后演变为电信号的，进而通过电缆转化为执行机构的系统。整个系统的优缺点主要从以下几个方面进行探讨，包括轻便、省力、容易布置等，但也包括耗能大、成本高等缺陷。

2.3.1 线控策略的汽车应用技术

线性系统在转向系统中的应用主要包含以下几个方面，系统的结构、系统的工作原理、系统关键步骤的功能和效用和系统的特点，并且给出系统所需要的关键技术，其中包括传感器技术、总线技术、动力化电源技术以及容差错的控制技术。

2.3.2 线控策略的汽车应用方向

线性系统在转向系统中的应用主要包含以下几个方面，线控制动系统的组成和优缺点，系统的工作原理和关键性的步骤，包括协议、主要算法和电源部分的技术。

2.4 现有线控策略的汽车应用模式

线控类的技术在汽车上的应用是实现把驾驶员的操作的动作信号转换为传感器的电学信号，并且该信号通过电缆之后被传送到汽车系统的执行类机构的一种方式。当前的线性控制类技术主要包含有线控类的换空档的系统、线控类的制动化系统、线控类的悬架类系统以及线控类的增压系统、线控类的油门系统和线控类的转向系统。其中线控类的转向系统主要应用在了高级的轿车、跑车以及概念车之上，线控类的技术在汽车上的应用给汽车行业实现自动驾驶的功能提供了较好的平台；线控类的技术子在工业行业的车辆之上的应用居多，并且其随着线性控制技术的发展以及所需要的成本的逐渐降低和追求自主化驾驶车辆的影响，线性化控制技术将能够渐渐地广泛地推广于一般的车辆之中，因而对于线控类的技术在汽车上的应用研究具有重大的意义。

3 关键线控策略的应用

3.1 线控制动策略

X-By-Wire中的X表述和驾驶类似的动作以及模式，譬如：转向动作，换挡动作以及悬架动作，其中线控的制动策略主要包含传感器组合，涵盖了踏板装置，位移传感装置，车速传感装置，转向盘转角传感装置，电子测控模块，电机制动装置以及电子通讯网络部分等。

传感装置能够把驾驶人员踩踏制动模块的动作转变为电信号，o入ECU，并且依照o入的电信号解析虚拟踏板力的轻重给出最优的制动力的大小，并且选取电信号的模式给出到电机制动部分中，电机制动部分依照o入电信号的大小进行操作，并且针对车轮实现制动。

3.2 线控转向策略

线控转向策略即省略了转向盘以及转向车轮中间的机械模块，并且选取传感装置和电子模块把操作者的转向命令转化为电信号传输到ECU中，ECU给出测控信号到执行装置中。执行测控装置的转向作，能够实现转向动作，其中线控转向部分主要包含数字传感装置，电子测控模块，实时化的程序以及电子动力转向部分等模块。

在线控转向模式中，车速传感装置能够检索到车速信息，转向盘转角的传感装置以及转矩传感装置能够测算转向盘的转角以及转矩的大小，电子测量部分ECU综合了车速数据，转角数据以及转矩数据，给转向电动装置o入转向信息测控转向轮的操作。并且实现驾驶人员的命令，此外，ECU还能够从反馈点击装置中o入数据，模拟转向装置的反馈力矩，使得驾驶者得到较高的路感数据。

3.3 线控油门策略

线控油门策略即为电子节气门策略，线控油门的基准定理采用和线控制动操作原理类似的模式。其中线控油门装置选取加速踏板传感装置，测控装置，传递线路和节气门的执行装置构建。其中线控油门装置能够解析驾驶人员施于到加速踏板上的压力并且对节气门的开度实现测控。

4 本文总结

本文首先介绍了线控技术在汽车中的应用和研究，进而介绍了传统的线控策略的汽车应用，包含汽车转向系统构成，汽车制动系统构成，传统的线控策略的汽车应用，进而给出线控策略的汽车应用技术，包含线控策略的汽车应用方向和现有线控策略的汽车应用模式。之后分析了关键线控策略的应用，包含线控制动策略，线控转向策略，线控油门策略。

参考文献

[1] 彭晓燕，董晓丹，章兢.汽车线控制动系统的可靠性分析和容错技术研究[J].汽车工程，2009，31（7）：624-628.

[2] 黄源.线控制动系统制动力分配策略研究[D].湖南大学，2011.