汽車底盤電控集成系統(tǒng)研究

李群 劉占星

摘要：近些年，屢屢見報道的汽車安全事故給社會造成了較大影響，其中一部分原因是人為因素導(dǎo)致，另一部分原因則是汽車自身質(zhì)量問題引起的。所以，必須對汽車自身質(zhì)量予以提升，同時還需在底盤系統(tǒng)的設(shè)計上加強其集成化和智能化，以此避免人為因素造成的擾動。

關(guān)鍵詞：汽車底盤；電控集成系統(tǒng)；研究分析

1 汽車底盤電控集成系統(tǒng)理論基礎(chǔ)

對于汽車最為重要的部分之一，汽車底盤扮演了非常重要的角色。汽車底盤電控技術(shù)已經(jīng)取得了巨大的發(fā)展，不論在汽車行駛安全性、動力性還是在乘坐舒適度方面都發(fā)揮著不可替代的作用。據(jù)統(tǒng)計，全球市場對汽車電控系統(tǒng)需求量最大的是兼具安全性和舒適性的電子系統(tǒng)，其中大部分是電子底盤控制系統(tǒng)。汽車底盤使得駕駛者可作出加速、減速以及轉(zhuǎn)向運動。在整個駕駛過程中，駕駛員通過汽車中的轉(zhuǎn)向盤、制動踏板、油門對整個行駛過程進行有效控制。駕駛員一系列的操作通過前輪的轉(zhuǎn)向角及車輪上的驅(qū)動力矩或制動力矩進行具體的執(zhí)行，真正起作用的是輪胎的縱向力和側(cè)向力。

2 汽車底盤電控集成系統(tǒng)

2.1 ABS防抱死系統(tǒng)

在汽車的運行過程中，對車輪傳動狀態(tài)的控制是非常關(guān)鍵的，一旦出現(xiàn)緊急情況，若是對車輪傳動無法形成及時控制，就可能導(dǎo)致安全問題產(chǎn)生。ABS防抱死系統(tǒng)可以在車輪傳動控制上發(fā)揮出非常重要的作用，其通過在車輪上設(shè)置的傳感器對車輪抱死信號進行及時傳遞，對應(yīng)的控制器在收到信號之后就可以及時對車輪制動缸的油壓進行降低，以此實現(xiàn)制動力矩的減小。在一段時間之后，信號操作完成，制動力矩就可以逐漸恢復(fù)。利用這樣的方式對汽車車輪進行控制，能夠有效避免汽車出現(xiàn)無法控制或是側(cè)滑的問題，保證汽車的安全。

2.2 ESP電子穩(wěn)定程序

就電子穩(wěn)定程序的基本組成說來，主要是由加速防滑控制、制動輔助和防抱死制動這三個系統(tǒng)組成的，其表現(xiàn)出了明顯的綜合性特征。該系統(tǒng)主要是通過傳感器將各部分的信息進行傳遞分析，再憑借內(nèi)部系統(tǒng)，計算并且發(fā)出正確的指令，實現(xiàn)對汽車狀態(tài)的調(diào)整，確保車輛能夠保持平衡的運動狀態(tài)。一般說來，車輪傳感器、轉(zhuǎn)向傳感器、橫向加速器以及側(cè)滑傳感器等共同組成了ESP，對車輛各部分狀態(tài)可以實現(xiàn)全面監(jiān)測，并且根據(jù)相應(yīng)的信息對汽車實現(xiàn)控制。如此，可以在最大程度上確保汽車的運行過程能夠保持穩(wěn)定，不會出現(xiàn)側(cè)翻、甩尾或是跑偏的問題。

2.3 ASS主動懸架系統(tǒng)

懸架系統(tǒng)的存在，最為主要的目的就是實現(xiàn)減震，確保汽車運行的平穩(wěn)。一般，主動懸架作為直接里發(fā)生器，能夠?qū)斎牒洼敵龅男畔⑿纬捎行Х答伜涂刂?，實現(xiàn)高質(zhì)量的減震。其基本要求是將動作器形成的力與其他力的控制信號保持一致狀態(tài)，以便能夠?qū)崿F(xiàn)更好的信息收集和跟蹤，為汽車平穩(wěn)運行提供保障。ASS主動懸架系統(tǒng)存在一定的控制復(fù)雜性，需要綜合判斷多方面的情況，主要涉及到彈簧剛度、輪胎剛度、懸架動力、懸下質(zhì)量以及路面平整度等。

3 汽車底盤電控系統(tǒng)集成控制

3.1 分布式集成控制

分布式集成控制，通常情況下說來就是實現(xiàn)分層遞進控制，把高層先進方法和不精確的方法統(tǒng)一結(jié)合起來，形成一種遞進式的控制方式，可以對多個子系統(tǒng)實現(xiàn)分別控制和統(tǒng)一管理。一方面，分布式集成控制能夠在最大程度上實現(xiàn)資源整合的合理性以及全面性。另一方面，分布式集成控制也可以實現(xiàn)不同子系統(tǒng)之間的相互交流，避免不同子系統(tǒng)之間出現(xiàn)矛盾或是沖突，對汽車整體運行控制造成影響。對于汽車底盤電控系統(tǒng)的集成控制而言，制動與轉(zhuǎn)向的集成控制是比較關(guān)鍵的，也是直接關(guān)系到汽車操作的核心控制。

3.2 總判決機制

對于車輛本身而言，其存在多個不同的系統(tǒng)，這就使得對不同子系統(tǒng)進行控制時可能出現(xiàn)一定的控制矛盾，會對整個系統(tǒng)的控制產(chǎn)生較為嚴重的影響。因此，需要對總體控制構(gòu)建總判決機制，以此對不同系統(tǒng)的控制關(guān)系進行理順，避免出現(xiàn)控制沖突的問題。在總判決機制的構(gòu)建上，需要結(jié)合汽車各個控制系統(tǒng)的實際情況，對各個控制系統(tǒng)進行協(xié)調(diào)，使其能夠高效實現(xiàn)相互配合，確保汽車整體控制，實現(xiàn)穩(wěn)定安全的運行控制。

3.3 構(gòu)建汽車底盤電控系統(tǒng)集成模型

要實現(xiàn)集成控制，首先需要設(shè)立集成控制模型。在進行模型設(shè)立的過程中，一般可以分為3步進行。第一，對模型參數(shù)進行合理選擇和設(shè)置。由于汽車系統(tǒng)存在比較大的復(fù)雜性，各個微小系統(tǒng)包含了諸多元件。要想集成控制模型發(fā)揮出切實高效的控制作用，就必須對各個子系統(tǒng)的參數(shù)進行合理設(shè)置，保證其合理可靠，以便集成控制模型能夠滿足控制需求。第二，依照確定的系統(tǒng)參數(shù)進行模型仿真，這可以通過對汽車系統(tǒng)不同部分的相關(guān)運行數(shù)據(jù)進行采集和傳遞，將其輸入到模型之中進行仿真。最后，需要對一些實際場景進行仿真。汽車底盤電控系統(tǒng)的集成化目的在于使汽車在遭遇實際情況時能夠表現(xiàn)出良好的控制性能。因此，可以預(yù)設(shè)一些實際場景，將其轉(zhuǎn)化為相關(guān)的參數(shù)，輸入到模型之中進行仿真，從而得出具體的結(jié)果，以此判斷集成系統(tǒng)的實際控制性能。

4 汽車底盤技術(shù)系統(tǒng)的發(fā)展方向

未來，汽車底盤技術(shù)系統(tǒng)的研發(fā)，必然會朝向多個電控系統(tǒng)相互結(jié)合、相互融合的方向出發(fā)，因而電控系統(tǒng)的發(fā)展技術(shù)會愈加復(fù)雜化、精細化，也會更加高效。當(dāng)前，任何一種汽車底盤電控技術(shù)都是不完善的，可謂各自具有優(yōu)越性而各自具備不完善之處，這也導(dǎo)致了汽車底盤電控系統(tǒng)的復(fù)雜化。當(dāng)前，所以汽車底盤電控技術(shù)都在研究如何實現(xiàn)集聚統(tǒng)一，如何通過一個系統(tǒng)或減少操控系統(tǒng)，來達到汽車電子控制技術(shù)的整合，來促使防抱死、防滑、懸架等汽車駕駛防控的整合統(tǒng)一。盡管這些防控功能無法整合到一個機械系統(tǒng)當(dāng)中，但是隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，未來汽車底盤電控技術(shù)或許可以實現(xiàn)通過植入一個電控系統(tǒng)來作為諸多機械防控的指揮中心，作為協(xié)調(diào)和指揮汽車操控的中心端口，以此來提升汽車安全、平穩(wěn)駕駛的管理效果。

5結(jié)語

綜上所述，隨著社會生產(chǎn)力水平的不斷提高，人們對于車輛的舒適性能與安全性能的要求也越來越高，這就要求我們不斷提高對汽車底盤集成控制系統(tǒng)的研發(fā)水平，在基于兩種基本結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，不斷創(chuàng)新拓展設(shè)計思路，使汽車底盤技術(shù)的研究朝著網(wǎng)絡(luò)化、集成化、電子化的方向發(fā)展。此外，伴隨著科學(xué)技術(shù)日新月異的發(fā)展，在電子技術(shù)、信息技術(shù)以及線控技術(shù)的輔助推動下，未來的汽車底盤集成控制技術(shù)必將越來越智能化，車輛也會由傳統(tǒng)意義上的交通、運輸工具逐漸演變?yōu)榫哂谐休d功能的“機器人”。

參考文獻：

[1]陳林，別玉娟.面向主動安全的汽車底盤集成控制策略研究[J].河北農(nóng)機，2015（01）：52-53.

[2]張進生.淺談汽車底盤電控系統(tǒng)集成控制策略研究[J].南方農(nóng)機，2015（08）：37-38.

（作者單位：長城汽車股份有限公司技術(shù)中心

河北省汽車工程技術(shù)研究中心）