文章摘要: 線控底盤技術,尤其是線控轉向與線控驅動系統(tǒng),作為自動駕駛的核心驅動力,正通過雙電機冗余設計、CAN接口控制及偽油門信號驅動等創(chuàng)新方案,不斷提升系統(tǒng)安全性和可靠性,為自動駕駛的全面落地奠定堅實基礎,引領汽車工業(yè)邁向智能化時代。 線控轉向系統(tǒng):自動
線控底盤技術,尤其是線控轉向與線控驅動系統(tǒng),作為自動駕駛的核心驅動力,正通過雙電機冗余設計、CAN接口控制及偽油門信號驅動等創(chuàng)新方案,不斷提升系統(tǒng)安全性和可靠性,為自動駕駛的全面落地奠定堅實基礎,引領汽車工業(yè)邁向智能化時代。
線控轉向系統(tǒng):自動駕駛的核心驅動力
線控轉向系統(tǒng)(Steer-by-Wire)在自動駕駛中扮演著至關重要的角色。其核心功能是通過控制器接收上位機的目標方向盤轉角請求,驅動主動轉向執(zhí)行機構實現(xiàn)目標轉角的精準跟隨,同時確保車輛的動力學穩(wěn)定性。
為了在主動轉向和高安全性之間取得平衡,業(yè)界提出了雙電機安全冗余轉向系統(tǒng)方案:在現(xiàn)有電動助力轉向系統(tǒng)(EPS)的基礎上,加裝主動轉向伺服電機,實現(xiàn)高精度轉角控制。主動轉向電機與EPS助力電機互為冗余備份,極大提升了系統(tǒng)的可靠性和安全性。
線控轉向系統(tǒng)設計:冗余與協(xié)同
在自動駕駛模式下,主動轉向電機負責目標轉向角的精準跟隨,而EPS助力電機則提供轉向助力。在人工駕駛模式下,EPS助力電機單獨工作,主動轉向電機不參與控制。這種設計不僅實現(xiàn)了功能分離,還確保了系統(tǒng)的高效運行。
更重要的是,如果主動轉向電機或EPS助力電機中的任意一個發(fā)生故障,另一個電機可以獨立完成轉向控制,這就是所謂的“安全冗余”。
為了進一步優(yōu)化系統(tǒng)性能,主動轉向電機被安裝在EPS方向盤力矩傳感器的上端,以確保EPS電機在主動轉向時提供助力,從而下降主動電機的負載。根據(jù)助力電機的位置,EPS系統(tǒng)可分為齒條式(R-EPS)和管柱式(C-EPS)。
以R-EPS為例,主動轉向電機通過蝸輪蝸桿結構加裝在轉向管柱處,而原有的齒輪齒條EPS機構保持不變。對于C-EPS車型,主動轉向電機則直接加裝在管柱助力電機的上方,技術原理與R-EPS一致。
線控驅動:從傳統(tǒng)到智能
線控驅動系統(tǒng)是實現(xiàn)車速控制和自動加速度的關鍵。在傳統(tǒng)燃油車中,電子節(jié)氣門將油門踏板行程轉換為電壓信號,傳輸給發(fā)動機控制器以調節(jié)進氣量和供油量;而在電動車中,則直接控制驅動電機。
在自動駕駛中,線控驅動系統(tǒng)的核心功能是通過控制器接收上位機的目標加速度請求,驅動相關執(zhí)行機構實現(xiàn)加速度的精準跟隨。根據(jù)車型配置,線控驅動可分為基于CAN接口的控制和基于偽油門信號的控制。
CAN接口的線控驅動
中高端車型通常配備自適應巡航(ACC)或車輛縱向控制(VLC)功能,通過CAN信號接口實現(xiàn)雷達、攝像頭模組、發(fā)動機系統(tǒng)(EMS)和電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)(ESC)之間的通信,從而控制車輛加速度。
以ACC為例,系統(tǒng)通過CAN總線向EMS發(fā)送升扭請求,實現(xiàn)加速度控制。這種方法的優(yōu)點在于無需額外執(zhí)行機構,但缺點是加速度響應范圍有限(通常小于4m/s2),且存在一定的響應滯后。
偽油門信號的線控驅動
對于沒有ACC或VLC接口的車型,可以采用基于偽油門信號的線控驅動方案。其原理是將電子油門踏板位置傳感器的輸入電壓替換為控制器輸出的電壓信號,從而直接控制發(fā)動機升扭,實現(xiàn)加速度調節(jié)。
這種方法的優(yōu)勢在于加速度響應范圍大(與駕駛員輸入范圍一致),且響應迅速;但缺點是需要額外控制器和DA模塊,并對原車電氣結構進行一定程度的改造。
總結一波:線控底盤技術的未來
隨著自動駕駛技術的快速發(fā)展,線控底盤中的線控轉向、線控制動和線控驅動系統(tǒng)正逐步走向成熟。雙電機冗余設計、CAN接口控制、偽油門信號驅動等創(chuàng)新方案,不僅提升了系統(tǒng)的安全性和可靠性,也為自動駕駛的全面落地奠定了堅實基礎。
未來,隨著技術的進一步突破,線控底盤將成為智能出行的核心支柱,推動汽車工業(yè)邁向全新的智能化時代。
線控轉向、驅動系統(tǒng),在自動駕駛車上的角色?
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