汽車線控制動(dòng)技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)探析

張軍和

摘 要：未來的汽車產(chǎn)業(yè)，一定是向著智能化的方向發(fā)展的。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷提升，自動(dòng)控制理論、電子控制技術(shù)等也逐步成熟，被廣泛地運(yùn)用在汽車行業(yè)中，線控制動(dòng)技術(shù)也屬于其中一種。鑒于此，本文主要從線控制動(dòng)技術(shù)的概念、特征等角度著手，分析并闡述了線控制動(dòng)中具有的關(guān)鍵性技術(shù)、以及在實(shí)際中的有效運(yùn)用，最后，結(jié)合此技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，對(duì)其未來發(fā)展的形勢(shì)進(jìn)行了探析，進(jìn)而對(duì)此領(lǐng)域的開發(fā)提出對(duì)應(yīng)建議。

關(guān)鍵詞：汽車 線控技術(shù) 制動(dòng)系統(tǒng)

隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，在現(xiàn)階段汽車產(chǎn)業(yè)里，電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)等得到了廣泛運(yùn)用，而汽車線控制動(dòng)技術(shù)也逐步受到了關(guān)注，有更多的科研人員對(duì)其深入探究。通常，汽車的制動(dòng)系統(tǒng)，會(huì)直接與汽車行駛過程的安全有所聯(lián)系，隨著如今道路的建設(shè)發(fā)展，車流量增多，為了保障行駛安全，制動(dòng)的控制變得尤為關(guān)鍵[1]。并且據(jù)有關(guān)報(bào)道，許多研究人員認(rèn)為，線控制動(dòng)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等都會(huì)成為未來汽車發(fā)展的主要趨勢(shì)。

1 汽車線控制動(dòng)技術(shù)的有關(guān)概述

1.1 關(guān)于汽車線控制動(dòng)技術(shù)的含義

汽車線控制動(dòng)技術(shù)，作為一種新型的技術(shù)，能夠?qū)Ⅰ{駛?cè)藛T的操作轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，并通過傳感器、電纜等設(shè)施，將信號(hào)直接傳送給執(zhí)行結(jié)構(gòu)，最終實(shí)施操作，以上，就是汽車線控制動(dòng)技術(shù)的整個(gè)系統(tǒng)架構(gòu)。在現(xiàn)階段，發(fā)展比較穩(wěn)定的線控制動(dòng)技術(shù)中，主要包括了線控油門系統(tǒng)、線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)等多種。在以上技術(shù)中，線性油門的控制的使用，相對(duì)而言更多[2]。通常情況下，采用了線控轉(zhuǎn)向技術(shù)，往往是運(yùn)用在一些高級(jí)轎跑車、或是展示出的概念車中，而采用了線控制動(dòng)系統(tǒng)，則多用于實(shí)施工業(yè)操作的車輛中。總之，汽車線控制動(dòng)技術(shù)的產(chǎn)生，對(duì)自動(dòng)駕駛技術(shù)的提升有著顯著推動(dòng)，可以預(yù)估，在汽車行業(yè)的未來發(fā)展中，會(huì)有越來越多的線控制動(dòng)技術(shù)被廣泛運(yùn)用。

1.2 汽車線控制動(dòng)技術(shù)的工作原理

汽車線控制動(dòng)技術(shù)的誕生，讓人們?nèi)∠艘酝鶄鹘y(tǒng)的機(jī)械裝置來操作的形式，進(jìn)而由電信號(hào)等進(jìn)行取代，實(shí)施更高效的控制。在傳統(tǒng)的汽車操縱方式上，駕駛員的所有操作（如踩踏油門、換擋等），都是通過機(jī)械裝置來完成的，而線控制動(dòng)技術(shù)則不同，它將所有的動(dòng)作進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)變，將其轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，通過電線所發(fā)出的指令，進(jìn)而實(shí)施汽車的操作。其本質(zhì)就是：不再應(yīng)用機(jī)械系統(tǒng)來完成操作，而是采用電信號(hào)，實(shí)施對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制[3]。汽車線控制動(dòng)技術(shù)，主要由檢測(cè)的反饋系統(tǒng)、信號(hào)的處理單元、執(zhí)行器等多項(xiàng)結(jié)構(gòu)組成，所有環(huán)節(jié)相關(guān)聯(lián)系，相關(guān)作用，根據(jù)其本身獨(dú)立的功能工作，以推動(dòng)系統(tǒng)能夠穩(wěn)定的運(yùn)行。例如在檢測(cè)反饋系統(tǒng)中，是將各種傳感器中檢測(cè)的信號(hào)進(jìn)行放大、轉(zhuǎn)換，顯示出反饋的信號(hào)。所有構(gòu)成，都讓汽車線控制動(dòng)技術(shù)得以充分發(fā)揮，也保障了行駛安全。

1.3 關(guān)于汽車線控制動(dòng)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)和隱患

汽車線控制動(dòng)技術(shù)的發(fā)展，是近年來各大高校、科研機(jī)構(gòu)所取得的重要成就，此技術(shù)本身，就具備獨(dú)特的特征與優(yōu)點(diǎn)，主要是體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：①該技術(shù)能夠降低對(duì)駕駛?cè)藛T精力的消耗，在提高其駕駛舒適度的同時(shí)，增加了安全性。②此項(xiàng)技術(shù)能夠?yàn)槠囆袠I(yè)的發(fā)展帶來新的方向，提供了更廣闊的設(shè)計(jì)空間，不僅能夠促使設(shè)計(jì)方向更加個(gè)性化，還能提升性能，吸引更多的顧客。③此項(xiàng)技術(shù)能夠大量減少維護(hù)所消耗的費(fèi)用，也減少了維護(hù)所用的設(shè)施。但在現(xiàn)階段，電子設(shè)備還具有一定的安全隱患，比如當(dāng)電路失效后，很有可能導(dǎo)致油門的控制失靈、或是無法安全制動(dòng)等，因此，今后的發(fā)展和研究要重點(diǎn)關(guān)注其安全性能，從而更好地提升車輛行駛的可靠性。

2 汽車線控制動(dòng)中存在的關(guān)鍵性技術(shù)

制動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展方向是：要去排除掉液壓系統(tǒng)，并且不存在相關(guān)后備系統(tǒng)。在此情況下，所以針對(duì)汽車的線控制動(dòng)中，就對(duì)整體系統(tǒng)的要求更為嚴(yán)格，必須是滿足相關(guān)容錯(cuò)需求，另外還要具備與原本差異不大的系統(tǒng)，但其具備更優(yōu)良的使用壽命，且耗費(fèi)成本更低。以下，是對(duì)其中存在的關(guān)鍵性技術(shù)進(jìn)行總結(jié)：

首先，是執(zhí)行器能量需求：傳統(tǒng)的鼓式制動(dòng)的功率要求是100W，而盤式制動(dòng)則需要1000W[4]。如果車輛電氣系統(tǒng)的整體電壓維持在12伏特，是很難保障能夠滿足其運(yùn)作需求的。因此，執(zhí)行器對(duì)于能量的需求非常關(guān)鍵。應(yīng)該為其建立起足夠電壓的系統(tǒng)（一般是保持在42伏特），同時(shí)還需要應(yīng)對(duì)高壓所隱藏的安全隱患。

其次，是容錯(cuò)的要求：當(dāng)取消了液壓元件系統(tǒng)后，就不存在對(duì)應(yīng)的后備執(zhí)行系統(tǒng)。雖然在現(xiàn)階段，可通過其他技術(shù)來提升整體系統(tǒng)的安全性，但還是需要保留一個(gè)基本的后備系統(tǒng)，若在電子控制單元中，發(fā)生故障時(shí)，便能及時(shí)開始啟動(dòng)，而關(guān)于容錯(cuò)的要求則是：容錯(cuò)的情況會(huì)根據(jù)場(chǎng)合的改變而變化，且在控制器等中存在備份。

再次，是關(guān)于執(zhí)行器的要求：首先，需要具備良好的高溫性能，能夠承受住執(zhí)行器周邊的較高溫度，其次，需要開發(fā)一些質(zhì)量輕且價(jià)格實(shí)惠的制動(dòng)器，且尺寸滿足車輛設(shè)計(jì)的需求。

最后，是關(guān)于抗干擾的處理：往往在車輛的行駛途中，會(huì)接收到來自不同種類的干擾信息。最常見的是“對(duì)稱式”、“非對(duì)稱式”兩種，兩者各有各的優(yōu)勢(shì)。除此之外，線控制動(dòng)系統(tǒng)的軟件和硬件要進(jìn)一步改完，從而滿足不同車輛的有效需求。只有進(jìn)行全面化考慮，才能創(chuàng)建其科學(xué)化的總線系統(tǒng)，進(jìn)而獲取良好的控制系統(tǒng)。

3 汽車線控制動(dòng)技術(shù)的有效運(yùn)用

關(guān)于汽車線控制動(dòng)技術(shù)的有效運(yùn)用，主要從線性制動(dòng)系統(tǒng)等三個(gè)不同的方面進(jìn)行闡述分析：

3.1 線性制動(dòng)系統(tǒng)

汽車的線控制動(dòng)系統(tǒng)涵蓋面廣，主要包括了控制裝置、傳動(dòng)裝置等多項(xiàng)構(gòu)成，通過全面控制有關(guān)的制動(dòng)系統(tǒng)，并聯(lián)合先進(jìn)的制動(dòng)器。就能夠在不同的制動(dòng)器中，單獨(dú)進(jìn)行控制，完成獨(dú)立操作。而制動(dòng)踏板和制動(dòng)器之間沒有采用機(jī)械進(jìn)行連接，而是用電線關(guān)聯(lián)，通過電線將兩者間的能量、信號(hào)等進(jìn)行傳送，不僅提升了傳輸效率，還能提高汽車的整體性能，有效保障了駕駛過程中的安全。

3.2 線控油門系統(tǒng)

線控油門，主要是通過電子將油門實(shí)施控制。在傳統(tǒng)的油門控制中，是通過機(jī)械的踩踏方式，然后用油門拉桿的開合度將其進(jìn)行控制，從其程度進(jìn)行加速或是減速，采用了線控油門系統(tǒng)后，雖然在行駛中，依然是通過踩踏油門的操作來實(shí)現(xiàn)控制，但不同的是，拉桿并不會(huì)與油門相連，而是將信息傳輸?shù)接烷T踏板旁邊中對(duì)應(yīng)的傳感器中，然后將信號(hào)處理后，由油門執(zhí)行器進(jìn)行操作，對(duì)油門的開合程度實(shí)施控制，整個(gè)過程不僅提升了安全性，也提升了駕駛?cè)藛T的舒適度。

3.3 線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

和傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)向盤、車輪等相連的機(jī)械結(jié)構(gòu)不同，線控轉(zhuǎn)向技術(shù)，就是利用了電子元器件等，將駕駛員所發(fā)出的轉(zhuǎn)向指令轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，進(jìn)而通過轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進(jìn)行控制，完成轉(zhuǎn)向輪的操作。在線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，主要包括了車速傳感器、電子控制單元等構(gòu)成，其中，車速傳感器就是用于監(jiān)測(cè)出行駛的速度情況，而電子控制器則是對(duì)車速、轉(zhuǎn)角等多種信息進(jìn)行綜合，隨后向電動(dòng)機(jī)發(fā)送出轉(zhuǎn)向的信號(hào)，從而完成轉(zhuǎn)向動(dòng)作。除此之外，此系統(tǒng)還可以通過模擬轉(zhuǎn)向盤的反饋力矩，讓駕駛?cè)藛T能夠得出比較適宜的路況信息，并且還能對(duì)駕駛員的操作進(jìn)行識(shí)別，當(dāng)駕駛員操作有誤，或是車輛處于非穩(wěn)定的行駛狀況中，會(huì)發(fā)出對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)，使轉(zhuǎn)向輪進(jìn)行控制，使汽車維持在穩(wěn)定中，保障了行駛安全。

4 汽車線控制動(dòng)技術(shù)的發(fā)展與展望

綜上所述，汽車線控制動(dòng)技術(shù)是一項(xiàng)新型的制動(dòng)理念，它的運(yùn)用和發(fā)展，能夠大幅度地提升汽車在制動(dòng)上的安全性，給汽車產(chǎn)業(yè)帶來了新的發(fā)展方向。它在國(guó)外的發(fā)展較早：早在2002年9月時(shí)，在巴黎舉辦了一項(xiàng)車輛展覽。其中，曾推行除了一款“Hy-wire”（即：通過氫燃料進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，進(jìn)而實(shí)施線控）的線控燃料電池車，此項(xiàng)發(fā)明并被《時(shí)代周刊》給予了較高評(píng)價(jià)。隨后，在日本豐田的紐約國(guó)際車展上，同樣展示了一款類似車。在此之后，奔馳公司所推出的SL500等車型，就最先采用了線控制動(dòng)技術(shù)。而從國(guó)內(nèi)發(fā)展的情況分析，其研究步伐相對(duì)而言較晚，從各大高校（包括吉林大學(xué)等）、及相關(guān)的科研機(jī)構(gòu)開始了解并探析后，此項(xiàng)技術(shù)才逐步成為汽車產(chǎn)業(yè)中的重要課題。而在現(xiàn)階段中，現(xiàn)代汽車制動(dòng)控制技術(shù)，也正朝著線控制動(dòng)的方向進(jìn)行轉(zhuǎn)變，此項(xiàng)技術(shù)也開始逐漸占據(jù)了重要地位，取代傳統(tǒng)的方式[5]。同時(shí)，隨著汽車其它相關(guān)的科技不斷更新和發(fā)展，會(huì)導(dǎo)致電子元器件的成本不斷降低，另外，隨著線控制動(dòng)的技術(shù)不斷更新，并不斷結(jié)合其他的新型技術(shù)，必定會(huì)給汽車行業(yè)帶來全新的變革，更好地滿足了未來人們活動(dòng)的需求，也推動(dòng)了汽車產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步變革和發(fā)展。

5 結(jié)語

隨著線控制動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用，讓人們逐漸摒棄了傳統(tǒng)的機(jī)械和液壓傳動(dòng)裝置，開始用電子線路、電子元器件等進(jìn)行代替，提升了汽車的性能，使其具有傳統(tǒng)汽車無法相比的優(yōu)勢(shì)，不僅整體充滿智能化，還改善了汽車的動(dòng)力性能，乘坐時(shí)亦提升了舒適度。目前，線控制動(dòng)技術(shù)的發(fā)展還處于不斷完善的階段，一些關(guān)鍵性的技術(shù)中存在的局限還有待突破，但線控制動(dòng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了汽車制動(dòng)中的高精度電子控制，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，也必定會(huì)帶來較大的經(jīng)濟(jì)效益。

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