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江西睿晟汽车技术有限公司
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汽车线控技术全解析!

创建时间:2018-06-25 11:49 浏览次数:827

对于自动驾驶汽车的控制有很多疑问。比如转向,具体跟车辆的交互,是传入转向角度还是力度?刹车制动是由 IPC 告诉硬件多少力度呢,还是智能到具体的制动百分比就可以?

要实现这些控制指令,首先与参考车辆的底盘组组件有很大的关系,要了解与车辆底盘的各个组件交互,就要先了解这些控制组件。
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线控执行

简单地说,线控执行主要包括线控制动、转向和油门。

相当简单,且已经大量应用,也就是电子油门,凡具备定速巡航的车辆都配备有电子油门。电子油门通过用线束(导线)来代替拉索或者拉杆,在节气门那边装一只微型电动机,用电动机来驱动节气门开度。

电子油门控制系统主要由油门踏板、踏板位移传感器、ECU(电控单元)、数据总线、伺服电动机和节气门执行机构组成。

位移传感器安装在油门踏板内部,随时监测油门踏板的位置。当监测到油门踏板高度位置有变化,会瞬间将此信息送往 ECU,ECU 对该信息和其它系统传来的数据信息进行运算处理,计算出一个控制信号,通过线路送到伺服电动机继电器,伺服电动机驱动节气门执行机构,数据总线则是负责系统 ECU 与其它 ECU 之间的通讯。

在自适应巡航中,则由 ESP(ESC)中的 ECU 来控制电机,进而控制进气门开合幅度,控制车速。


线控转向

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日产旗下的英菲尼迪 Q50 是

首批使用线控转向的量产车辆

线控转向也已经得到实际应用,这就是日产旗下的英菲尼迪 Q50。实际目前的电子助力转向(EPS)非常接近线控转向了。

EPS 与线控转向之间的主要差异就是线控转向取消了方向盘与车轮之间的机械连接,用传感器获得方向盘的转角数据,然后 ECU 将其折算为具体的驱动力数据,用电机推动转向机转动车轮。而 EPS 则根据驾驶员的转角来增加转向力。

线控转向的缺点是需要模拟一个方向盘的力回馈,因为方向盘没有和机械部分连接,驾驶者感觉不到路面传导来的阻力,会失去路感,不过在无人车上,就无需考虑这个了。在 Q50L 上线控转向还保留机械装置,保证即使电子系统全部失效,依然可以正常转向。

线控制动
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传统制动系统主要由真空助力器、主缸、储液壶、轮缸、制动鼓或制动碟构成。当踩下刹车踏板时,储液壶中的刹车油进入主缸,然后进入轮缸。
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轮缸两端的活塞推动制动蹄向外运动进而使得摩擦片与刹车鼓发生摩擦,从而产生制动力。


当驾驶者踩下制动踏板时,机构会通过液压把驾驶人脚上的力量传递给车轮。但实际上要想让车停下来要一个很大的力量,这要比人腿的力量大很多。所以制动系统能够放大腿部的力量,要做到这一点有两个办法:一是杠杆作用;二是利用帕斯卡定律,用液力放大。制动系统把力量传递给车轮,给车轮一个摩擦力,然后车轮也相应的给地面一个摩擦力。

完了这些,让我们来说说 ABS。
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ESP 与 ABS 非常接近,与 ABS 的不同在于 ESP 可以在没有踩刹车踏板的情况下向轮缸输出制动压力,ABS 只能在踩下刹车踏板后从主缸向轮缸输出压力。压力生成器就是电机和柱塞泵, 与 ABS 比多了 4 个柱塞泵,4 个电磁阀,也就是 VLV 和 USV。
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博世第九代ESP增加了两个特殊功能,一个是ACC,自适应巡航,ESP 可以部分控制电子节气门。另一个是AEB,ESP可以部分控制刹车系统。

有些认为 ESP 既可以控制油门又可以控制刹车,是个很好的线控系统,其实并不是这样。博世对国内厂家一般只开放ACC和ESP量产接口协议,刹车力度限定约为0.5g,标准的刹车力度在0.8g以上,远不够用。

其次,在设计之初,ESP 控制刹车系统只是在少数紧急情况下使用,频繁使用,会导致柱塞泵发热严重。

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