有關(guān)汽車底盤控制技術(shù)的探討

謝毅欣 柯寬容 鄭及時(shí) 吳晨雄

摘 ?要：文章對汽車底盤控制技術(shù)進(jìn)行了分析探討，首先簡述了汽車底盤控制技術(shù)三個(gè)時(shí)代的發(fā)展技術(shù)，其次對汽車底盤控制技術(shù)特征進(jìn)行了分析，進(jìn)而對當(dāng)前汽車底盤的主流控制技術(shù)——線控技術(shù)進(jìn)行了分析，最后對第三代底盤控制技術(shù)進(jìn)行了展望。以供同行參考，并請專家指正。

關(guān)鍵詞：汽車;底盤;控制技術(shù);線控技術(shù);發(fā)展趨勢

引言

汽車底盤控制技術(shù)經(jīng)歷了三個(gè)階段的發(fā)展。其中，第一代底盤控制技術(shù)經(jīng)過多年發(fā)展已經(jīng)較為成熟，以ABS、ESP和TCS等電子控制系統(tǒng)為代表在汽車底盤控制技術(shù)中廣泛應(yīng)用。這類電子系統(tǒng)對汽車底盤的控制基本都是由傳感器、ECU、執(zhí)行部分這三大板塊進(jìn)行。

第二代汽車底盤控制技術(shù)稱為線控技術(shù)，是汽車底盤控制的全電子化。

第三代汽車底盤控制技術(shù)是在汽車底盤全電子化的基礎(chǔ)上高度集成，開發(fā)出全方位汽車底盤控制系統(tǒng)GCC（global chassis control）。GCC成為當(dāng)前汽車底盤控制系統(tǒng)的潮流和發(fā)展方向，例如某些高檔車型在GCC中配備了雙ECU，一個(gè)是控制全局，一個(gè)是單向處理，能使車輛底盤調(diào)教到最佳狀態(tài)。GCC的控制過程更為復(fù)雜與先進(jìn)，礙于篇幅，文章不再贅述。

1 汽車底盤控制技術(shù)特征

汽車底盤是汽車的重要組成部分之一，其控制技術(shù)和質(zhì)量關(guān)系到汽車的提速時(shí)間、減速效果、轉(zhuǎn)彎靈活性等。影響汽車底盤控制技術(shù)的因素有汽車轉(zhuǎn)向力、汽車輪胎與地面的附著系數(shù)、汽車轉(zhuǎn)角大小、車輪轉(zhuǎn)動(dòng)頻率等。對汽車底盤控制技術(shù)進(jìn)行研究和提升的主要目的在于保障行車安全。這是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，可以通過不同途徑和策略得以實(shí)現(xiàn)。具體來說，為了保證汽車行駛的穩(wěn)定，可以采用像WS、ABS、ESP以及AFS這類單一的適用于在離散型路面車輛的控制技術(shù);或者通過安裝車速感應(yīng)器來有效控制車速;也可以采用TCS這一多功能控制技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，其作用原理在于控制汽車輪胎滑動(dòng)轉(zhuǎn)角度和速度。

2 當(dāng)前汽車底盤線控技術(shù)

汽車底盤線控技術(shù)大大降低了車輛機(jī)械系統(tǒng)的復(fù)雜程度，同時(shí)控制單元可以隨時(shí)監(jiān)測車輛的即時(shí)運(yùn)行工況，車輛發(fā)出最佳控制信號，大大提升了車輛的操控性、舒適性和安全性。其工作原理如圖1所示。

圖1 汽車底盤線控技術(shù)

2.1 線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主要是為了提升汽車轉(zhuǎn)向能力和節(jié)省駕駛者體力而設(shè)計(jì)的。其最基本的作用是汽車在高速行駛中通過方向盤回饋給駕駛者最細(xì)微的、適度的轉(zhuǎn)向力，在中低速行駛中穩(wěn)定方向。從當(dāng)前線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)分析，其構(gòu)成主要有ESP、主動(dòng)前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和后輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)等。ESP的根本是牽引力控制系統(tǒng)，其首先分析傳感器發(fā)出的汽車行駛狀態(tài)和駕駛者的操控動(dòng)作，估算車輛失穩(wěn)程度，通過控制驅(qū)動(dòng)輪、從動(dòng)輪，調(diào)節(jié)車身狀態(tài)。ESP屬于汽車主動(dòng)安全性控制系統(tǒng)，是ABS/EBD/ASR集成的發(fā)展與延伸，也是“智能主動(dòng)防滑穩(wěn)定系統(tǒng)”的最高形式。

2.2 線控制動(dòng)系統(tǒng)

傳統(tǒng)的汽車底盤制動(dòng)系統(tǒng)線路復(fù)雜，并配合有油箱、液壓器等裝置。隨著科技的發(fā)展，人們的生活工作越來越便利，智能化成為當(dāng)下發(fā)展的方向。而線控制動(dòng)系統(tǒng)作為一種智能系統(tǒng)，較之傳統(tǒng)的汽車底盤制動(dòng)系統(tǒng)，其構(gòu)造清晰、簡單，主要部件包括電制動(dòng)器、傳送感應(yīng)器和電源，將其應(yīng)用于汽車底盤制動(dòng)系統(tǒng)是當(dāng)前發(fā)展的必然趨勢。汽車應(yīng)用線控制動(dòng)系統(tǒng)作為底盤控制系統(tǒng)，不僅可以減輕車體重量，更是保證汽車穩(wěn)定性和效率的基礎(chǔ)?，F(xiàn)階段，線控制動(dòng)系統(tǒng)多采用嵌入式技術(shù)，即在總線中接入并聯(lián)電路實(shí)現(xiàn)控制功能，并對其工作過程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，縮短制動(dòng)作用時(shí)間，提高制動(dòng)效果，保證行車安全。

2.3 線控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

傳統(tǒng)的汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)為內(nèi)燃機(jī)式，驅(qū)動(dòng)踏板和節(jié)氣門之間通過機(jī)械連接方式傳動(dòng)。當(dāng)下，汽車底盤線控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可以對駕駛?cè)怂斎氲男旭傂畔⑦M(jìn)行綜合分析，推測出駕駛者的行駛意圖，并將此轉(zhuǎn)化為行駛指令，控制汽車的驅(qū)動(dòng)力和功率，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化行駛速度、提高行車舒適度和有效節(jié)油。汽車線控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要包括以下幾大部件：驅(qū)動(dòng)踏板、傳感器、控制器、執(zhí)行器等。駕駛者根據(jù)需求，在輕踏踏板的時(shí)候，就會(huì)觸動(dòng)傳感器將加速信號傳遞給控制器，控制器將信號進(jìn)行處理后，輸出給執(zhí)行器，通過輸出不同的功率來區(qū)別啟動(dòng)加速行為。

2.4 線控懸架系統(tǒng)

線控懸架系統(tǒng)主要有主動(dòng)懸架和半主動(dòng)懸架兩種，其工作原理都是通過調(diào)整減振器阻尼和彈簧剛度，突破傳統(tǒng)懸架系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中的限制，提高不同行駛工況下的汽車平順性和操縱穩(wěn)定性。其主要構(gòu)件包括傳感器、懸架系統(tǒng)控制器、可調(diào)阻尼減振器、彈性元件等。傳感器信號包括車身加速度、車身高度、側(cè)向加速度、方向盤轉(zhuǎn)角信號等，通過總線傳遞給懸架系統(tǒng)控制器?？刂破鲗Σ杉盘栠M(jìn)行運(yùn)算處理，判斷車輛行駛狀態(tài)，發(fā)送指令控制懸架剛度和阻尼及車身高度來提高汽車行駛平順性及操縱穩(wěn)定性。

3 第三代底盤控制技術(shù)發(fā)展

所謂第三代底盤控制技術(shù)是目前汽車底盤控制技術(shù)的熱門研究方向之一，仍處于開發(fā)階段，應(yīng)用于汽車底盤控制系統(tǒng)尚不成熟。但隨著時(shí)代的發(fā)展和科技的進(jìn)步，作者相信在不遠(yuǎn)的將來，人們就可以坐上應(yīng)用了第三代底盤控制技術(shù)的汽車。第三代底盤控制技術(shù)順應(yīng)互聯(lián)網(wǎng)普及和發(fā)展趨勢，其控制結(jié)構(gòu)和線路更加精密復(fù)雜，對汽車的控制更加精準(zhǔn)，提升汽車行使的安全性和舒適性。其中一種為GCC，可以考慮到司機(jī)的主觀行為因素，進(jìn)行統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，選擇最優(yōu)的決策路徑。還有一種是ESP，將行車的安全性、舒適性和穩(wěn)定性作為獨(dú)立的三大系統(tǒng)給予足夠的重視，同時(shí)通過網(wǎng)絡(luò)連接技術(shù)將三者進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，使得最終的選擇路徑兼顧到以上性能。

4 結(jié)束語

綜上所述，汽車底盤控制技術(shù)關(guān)乎到汽車的行車安全與舒適，目前，應(yīng)用較廣的主要有線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、線控制動(dòng)系統(tǒng)、線控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、線控懸架系統(tǒng)四種。第三代底盤控制技術(shù)（GCC和ESP）是順應(yīng)時(shí)代發(fā)展的產(chǎn)物，廣泛應(yīng)用第三代底盤控制技術(shù)的汽車必將給人們的出行帶來更多便利和更多安心。

參考文獻(xiàn)

[1]張利，張建國，李傳斌，等.汽車底盤模塊化設(shè)計(jì)中客戶需求層次分析模型研究[J].合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2015（9）.

[2]陳文才.淺談汽車底盤集成及其控制技術(shù)[J].湖北成人教育學(xué)院學(xué)報(bào)，2014（5）.