汽車底盤的新技術(shù)發(fā)展淺談

李強 于飛

近年來，我國汽車產(chǎn)量飛速增長。目前我國汽車的產(chǎn)量和銷量均超過了2000萬輛，增長速度超過了4%，穩(wěn)定在全球第一。隨著汽車市場的熱化與穩(wěn)定，人們對汽車質(zhì)量要求越來越高，對汽車的專業(yè)認識也越來越深入，對汽車的各個方面都開始進行關(guān)注，同樣，對汽車底盤的各方面性能也開始關(guān)注，并有了更高的要求，涉及汽車底盤的安全性、材料、工藝和電子新技術(shù)的應(yīng)用。當前備受關(guān)注的汽車底盤新技術(shù)主要有，轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)、線控制動系統(tǒng)、主動懸架控制系統(tǒng)、連續(xù)控制底盤系統(tǒng)，以及底盤線控系統(tǒng)。

一、汽車底盤新技術(shù)概述

1.轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)

為了改善操作者的轉(zhuǎn)向操縱感，讓操作者的體能消耗減輕，將汽車的轉(zhuǎn)向性提高，出現(xiàn)了轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)，其控制系統(tǒng)包括主動前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、車身電子穩(wěn)定系統(tǒng)和后輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)等等。當汽車進行低速行駛時，操作者作用到方向盤的轉(zhuǎn)向力能夠得到減少；當汽車進行高速行駛的時候，適度的轉(zhuǎn)向力能夠通過轉(zhuǎn)向盤反饋給操作者。

車身電子穩(wěn)定系統(tǒng)，是一種牽引力控制系統(tǒng)，其主要組成部分有車輪傳感器、轉(zhuǎn)向傳感器、橫向加速度傳感器、方向盤油門剎車踏板傳感器、側(cè)滑傳感器等等。它與其他的一些牽引力控制系統(tǒng)進行比較，具有可以控制驅(qū)動輪和從動輪的優(yōu)點。車身電子穩(wěn)定系統(tǒng)的工作原理是利用各種傳感器對汽車的行駛狀態(tài)進行監(jiān)控，同時配合操作者的操控動作，通過對汽車失穩(wěn)程度的電腦估算，可以計算出穩(wěn)定行駛的調(diào)節(jié)參數(shù)。車身電子穩(wěn)定系統(tǒng)，是汽車主動安全性控制系統(tǒng)的一種，是當前智能主動防滑穩(wěn)定系統(tǒng)的最高形式，是對ASR/ABS/EBD集成的發(fā)展和延伸。

主動前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，能夠根據(jù)速度狀態(tài)對傳動比進行調(diào)節(jié)，同時也能夠?qū)ζ嚨姆€(wěn)定性進行控制。當汽車處于低速行駛狀態(tài)的時候，傳動比比較小，轉(zhuǎn)向直接，轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)動圈數(shù)減少，汽車的操控性、靈活性都得到了提高；當汽車處于高速行駛狀態(tài)的時候，傳動比比較大，汽車的安全性和穩(wěn)定性都得到了提高。通過主動前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，讓操作者能夠充分體會真實的路感，更值得關(guān)注的是，主動前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)不僅將汽車的機動性和安全性大幅度提高了，而且增加了駕駛樂趣。

后輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的執(zhí)行機構(gòu)包括整體式和分離式兩種，主要組成包括傳感器、電子控制單元，以及執(zhí)行機構(gòu)等。在正常情況下，汽車行駛速度、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)向角和后輪轉(zhuǎn)向角三者之間成函數(shù)關(guān)系。當汽車處于低速行駛的狀態(tài)時，后輪會接受由轉(zhuǎn)向盤執(zhí)行機構(gòu)傳來的相應(yīng)方向相反的轉(zhuǎn)向角，從而減小汽車停車或拐彎時的半徑；當汽車處于高速行駛的狀態(tài)時，后輪會接受由轉(zhuǎn)向盤執(zhí)行機構(gòu)傳來的相應(yīng)方向一致的轉(zhuǎn)向角，從而提高汽車的方向穩(wěn)定性。

2.線控制動系統(tǒng)

所謂線控系統(tǒng)，就是執(zhí)行機構(gòu)和操縱機構(gòu)兩者沒有機械聯(lián)結(jié)和機械能量的傳遞，駕駛員的操縱指令通過傳感器件感知，再采用電信號等形式經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)傳遞給執(zhí)行機構(gòu)與電子控制器。其中，執(zhí)行機構(gòu)利用外部能源完成相應(yīng)的任務(wù)，而其執(zhí)行的整個過程和執(zhí)行結(jié)果受電子控制器的控制與監(jiān)測。

汽車底盤線控系統(tǒng)的核心是線控驅(qū)動系統(tǒng)、線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和線控制動系統(tǒng)。線控驅(qū)動系統(tǒng)是電子控制器根據(jù)駕駛員指令來控制發(fā)動機的轉(zhuǎn)速和方向，并且通過加速踏板來控制發(fā)動機輸出扭矩的大小。線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)由轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、電子控制系統(tǒng)和方向盤系統(tǒng)三部分組成，去除了轉(zhuǎn)向輪與轉(zhuǎn)向盤之間的機械連接裝置，使得其自身與其它系統(tǒng)更加協(xié)調(diào)。線控制動系統(tǒng)由接收單元、踏板行程傳感器和制動踏板等組成，經(jīng)制動控制器接 收車輪傳感器信號、踏板信號與制動信號來控制車輪制動。

3.主動懸架控制系統(tǒng)

汽車主動懸架控制系統(tǒng)主要由前車身高度傳感器、后車身高度傳感器、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)向與轉(zhuǎn)角傳感器、節(jié)氣門位置傳感器和車速傳感器、控制開關(guān)、電子調(diào)節(jié)懸架電控單元和執(zhí)行器等組成。主動懸架控制系統(tǒng)的基本要求是：在汽車行駛路面、行駛速度和載荷變化時，自動調(diào)節(jié)車身高度、懸架剛度和減震器阻尼的大小，從而改善汽車的行駛平順性。汽車主動懸架控制系統(tǒng)主要有主動車身穩(wěn)定控制系統(tǒng)、連續(xù)性阻尼控制系統(tǒng)等。

3.1主動車身穩(wěn)定控制系統(tǒng)

主動車身穩(wěn)定控制系統(tǒng)（ActIve Body ControI，簡稱ABC）是主動懸架系統(tǒng)先進技術(shù)的代表。ABC系統(tǒng)使汽車對側(cè)傾、俯仰、橫擺、跳動和車身高度的控制都能更加迅速、精確。車身的側(cè)傾小，車輪外傾角度變化也小，輪胎就能較好地保持與地面垂直接觸，使輪胎對地面的附著力提高，以充分發(fā)揮輪胎的驅(qū)動、制動作用。汽車的載重量無論如何變化，汽車始終以懸架的幾何形式保持車身高度不變。

3.2連續(xù)性阻尼控制系統(tǒng)

連續(xù)性阻尼控制系統(tǒng)（Continuous Damplng Contro J，簡稱CDC）是一種智能識別道路狀況的最新汽車減震系統(tǒng)。CDC由電子控制單元、CAN、4個車輪垂直加速度傳感器、4個車身垂直加速度傳感器和4個阻尼器比例閥組成。CDC的工作原理是，電子控制單元根據(jù)傳感器傳來的信號和用戶給予的控制模式，經(jīng)過運算分析后向懸掛發(fā)出指令，懸掛可以根據(jù)電子控制單元給出的指令改變懸掛的剛度和阻尼系數(shù)，使車身在行駛過程中保持良好的穩(wěn)定性能，并且將車身的震動響應(yīng)控制在允許范圍內(nèi)。

4.連續(xù)控制底盤系統(tǒng)

連續(xù)控制底盤系統(tǒng)，能夠?qū)恿Ψ植?、懸掛進行調(diào)節(jié)，主要是由持續(xù)調(diào)校懸掛系統(tǒng)和電子控制全時間四輪驅(qū)動系統(tǒng)組成，通過橫向、縱向、傾斜、滾動感應(yīng)器、車輪速度、輸出馬力、制動力、方向盤角度等數(shù)據(jù)，進行調(diào)節(jié)。

5.底盤線控系統(tǒng)

線控驅(qū)動系統(tǒng)、線控制動系統(tǒng)和線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是汽車底盤線控系統(tǒng)的核心內(nèi)容。執(zhí)行機構(gòu)執(zhí)行的整個過程和執(zhí)行結(jié)果都在電子控制器的控制和監(jiān)測下進行。

二、汽車底盤新技術(shù)的發(fā)展方向

隨著汽車底盤中的轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)、主動懸架控制系統(tǒng)、線控制動系統(tǒng)、底盤線控系統(tǒng)，以及連續(xù)控制底盤系統(tǒng)等新技術(shù)在汽車制造中的廣泛應(yīng)用，技術(shù)的不但成熟，汽車的安全性能、舒適程度都得到了很大的改善，那么這些新技術(shù)的集成融合，形成整體的汽車底盤智能控制系統(tǒng)必然成為未來汽車底盤技術(shù)的發(fā)展方向，在集成化方面，未來的發(fā)展方向主要體現(xiàn)在A 汽車底盤技術(shù)的發(fā)展方向是，將線控制動系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)、主動懸架控制系統(tǒng)、底盤線控系統(tǒng)、連續(xù)控制底盤系統(tǒng)等新技術(shù)集成融合在一起，組成汽車底盤智能控制系統(tǒng)。上述全部系統(tǒng)功能集中在一個電子控制單元（Electronic ControI UnIt，簡稱ECU），再通過CAN總線實現(xiàn)信息共享、集中控制，提高各自單獨控制的性能和資源的合理分配。目前，基于串行通信傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)成為一種必然選擇，而CAN總線是由博世公司提出的CAN標準，相對來說比較成熟，可以在汽車底盤技術(shù)集成網(wǎng)絡(luò)化中廣泛應(yīng)用。

在集成化方面，汽車底盤技術(shù)的趨勢是將ABS、ASR、ESP集成，將ABS、ASR、ACC集成。前者在制動、加速和轉(zhuǎn)向方面滿足了用戶的較高要求，解決了汽車在制動和驅(qū)動時的方向穩(wěn)定性問題，鮒汽車的主動行駛安全具有較大的貢獻；后者具有優(yōu)先用戶操作的功能和ABS優(yōu)先工作的功能，在實時動態(tài)監(jiān)控、數(shù)據(jù)計算和確定汽車行駛狀態(tài)和車輪轉(zhuǎn)動狀態(tài)上體現(xiàn)了優(yōu)越性。BS/ASR/ESR的集成和ABS/ASR/ACC集成兩個方面，并成為主要趨勢。

三、結(jié)語

汽車底盤新技術(shù)主要包括線控制動系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)、主動懸架控制系統(tǒng)、底盤線控系統(tǒng)和連續(xù)控制底盤系統(tǒng)等。相關(guān)技術(shù)的最新研究和發(fā)展趨勢是，利用高速網(wǎng)絡(luò)將各種控制系統(tǒng)聯(lián)成一體形成總體控制系統(tǒng)，以提高汽車的主動安全性、機動性和舒適感。

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（作者單位：1.精誠工科汽車系統(tǒng)有限公司底盤研究院；

2.浙江吉利新能源商用車集團有限公司）