




所謂線控,就是通過電信號、電控機構,取代傳統機械連接裝置的硬連接。設備端可以根據電信號,通過電控機構自主完成相應操作,但原本的操作端也有傳感器,識別人工指令。
通俗來講,線控技術將由人力直接控制的整體式機械系統,變成操作端和設備端相互獨立的兩部分。設備端可以由人傳遞的信號操作,也能由其他來源的電信號操作。這種技術起源于飛機的電傳操縱系統,但隨著電子油門、ADAS等新功能的出現,也開始被越來越多的汽車所使用線控底盤也是高階自動駕駛的基礎,通過制動(剎車)、油門、轉向、擋位四個關鍵部分的線控設計,如下圖所示,實現電信號控制車輛完成所有橫向和縱向動作。
在線控底盤發展初期,林肯MKZ成為大部分自動駕駛公司所選擇的車輛,也正是因為其支持線控油門、線控轉向、線控制動這三個最關鍵技術,使得MKZ的硬件高度適配自動駕駛公司的控制系統。
一.線控油門
線控油門主要由油門踏板、踏板位移傳感器、電控單元(ECU)、數據總線、電機和油門執行機構組成。踏板位移傳感器隨時監測油門踏板位置,當監測到油門踏板高度位置發生變化時,會瞬間將此信息傳送至伺服電機,由伺服電機驅動油門執行機構實現油門控制。線控油門工作流程如下圖所示。
線控油門系統的優點有:控制靈敏、精確,發動機能根據汽車的各種行駛信息精確地調節空燃比,改善發動機的燃燒狀況,提高動力智能汽車無人駕駛系統便件性和燃油經濟性。還可與油壓、溫度和廢氣再循環電子信號結合,減少廢氣排放。減少機械組合零部件,可相應減輕機械結構的重量,降低機械零部件的維修概率,并且,當前線控油門或電子油門技術已經成熟。針對燃由車和混合動力汽車,線控油門現在基本是標準配置;純電動汽車中,都是線控油門,基本不需要換擋,若有換擋也會是線控。巡航定速是線控油門的基礎應用,凡具有定速巡航功能的車輛都配備有線控油門。從發展階段來看,目前線控油門滲透率接近100%,相對處于較成熟階段。
就算是傳統燃油車,線控油門也基本是標準配置,而混合動力和電動汽車更是完全采用線控油門。因此,在自動駕駛的應用中,線控油門的改裝與實現也相對容易。線控油門簡圖如下圖所示。
二.線控制動
線控制動系統由制動踏板模塊、車輪及制動執行機構、傳感器和電控單元等組成。駕駛者進行制動操作時,踏板行程傳感器探測駕駛者的制動意圖,把這一信息傳遞給電控單元,電控單元匯集輪速傳感器、轉向角傳感器等各種信息,根據車輛行駛狀態計算出每個車輪的最大制動力,再發指令給制動執行器對各個車輪實施制動。同時,控制系統也接收其他電控系統(ABS、ESP、ACC等)傳感器的信號從而保證最佳的減速制動和車輛的行駛穩定性。下圖為奧迪 e-tron線控技術結構和原理圖
線控制動系統的優點有:
①制動響應時間短,提高制動性能的同時,可優化ABS(防抱死制動系統)和ESP(車身電子穩定系統)功能。
②結構簡單,系統裝配、測試快捷。采用模塊化結構,減少機械制動部件,更利于車廂布置,提升了被動安全性。
③增加汽車堵車輔助制動和起步輔助功能。堵車時,駕駛者只需控制油門踏板,系統就會自動施加一定的制動力以減速停車。當車輛在斜坡啟動時,迅速踩踏一下制動踏板,松開駐車制動,車輛就會平穩起步。
三.線控轉向
線控轉向系統(SBW)主要由轉向盤模塊、轉向器模塊和電控單元(ECU)組成。在SBW系統中,駕駛者通過轉向盤上的傳感器將轉向信號傳遞給電控單元,電控單元對采集信號進行分析處理后將控制信號傳遞至轉向電機,從而控制轉向電機轉向所需轉矩,帶動車輪轉向,實現駕駛者的轉向意圖。同時,轉向輪上的傳感器將車輪轉向角、轉向加速度反饋給電控單元,由電控單元向轉向盤回正力矩電機發送信號,產生轉向盤回正力矩,以提供駕駛者相應的傳感信息。
線控轉向工作流程如圖所示
線控轉向系統的優點有:
①提高了整車設計的自由度,便于操控系統的布置。
②轉向效率高,響應快,控制靈敏。
③消除轉向干涉,為實現自動控制以及汽車動態控制系統和汽車平順性控制系統的集成提供先決條件。
四.線控換擋
線控換擋系統由換擋選擇模塊、換擋電控單元、換擋執行模塊、停車控制ECU、停車執行機構和擋位指示燈等組成。在該系統中,駕駛者通過操縱桿的傳感器將換擋信號傳遞給電控單元,電控單元處理信號后將指令發給換擋電機,實現前進擋、倒擋和空擋的切換。其停車控制ECU會根據換擋電控單元發出的換擋指令,控制停車執行機構。
線控換擋工作流程如圖所示
線控換擋系統的優點有:
①線控換擋消除了傳統機械部件與變速器聯動的約束,從而提升了設計自由度。
②換擋齒輪的切換由電機驅動,減少了操縱力。
③結構簡化,換擋響應快,操控靈敏。駐車時,只需輕觸駐車開關就可實現駐車換擋。
④提高燃油經濟性,可節油5%。
⑤減少維護費用。
