所謂線控,就是通過電信號、電控機構(gòu),取代傳統(tǒng)機械連接裝置的硬連接。設(shè)備端可以根據(jù)電信號,通過電控機構(gòu)自主完成相應(yīng)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(shù)將由人力直接控制的整體式機械系統(tǒng),變成操作端和設(shè)備端相互獨立的兩部分。設(shè)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(shù)起源于飛機的電傳操縱系統(tǒng),但隨著電子油門、ADAS等新功能的出現(xiàn),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(chǔ),通過制動(剎車)、油門、轉(zhuǎn)向、擋位四個關(guān)鍵部分的線控設(shè)計,如下圖所示,實現(xiàn)電信號控制車輛完成所有橫向和縱向動作。
在線控底盤發(fā)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(zhuǎn)向、線控制動這三個最關(guān)鍵技術(shù),使得MKZ的硬件高度適配自動駕駛公司的控制系統(tǒng)。
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(shù)據(jù)總線、電機和油門執(zhí)行機構(gòu)組成。踏板位移傳感器隨時監(jiān)測油門踏板位置,當(dāng)監(jiān)測到油門踏板高度位置發(fā)生變化時,會瞬間將此信息傳送至伺服電機,由伺服電機驅(qū)動油門執(zhí)行機構(gòu)實現(xiàn)油門控制。線控油門工作流程如下圖所示。
線控油門系統(tǒng)的優(yōu)點有:控制靈敏、精確,發(fā)動機能根據(jù)汽車的各種行駛信息精確地調(diào)節(jié)空燃比,改善發(fā)動機的燃燒狀況,提高動力智能汽車無人駕駛系統(tǒng)便件性和燃油經(jīng)濟性。還可與油壓、溫度和廢氣再循環(huán)電子信號結(jié)合,減少廢氣排放。減少機械組合零部件,可相應(yīng)減輕機械結(jié)構(gòu)的重量,降低機械零部件的維修概率,并且,當(dāng)前線控油門或電子油門技術(shù)已經(jīng)成熟。針對燃由車和混合動力汽車,線控油門現(xiàn)在基本是標(biāo)準(zhǔn)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(chǔ)應(yīng)用,凡具有定速巡航功能的車輛都配備有線控油門。從發(fā)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(tǒng)燃油車,線控油門也基本是標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)用中,線控油門的改裝與實現(xiàn)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(tǒng)由制動踏板模塊、車輪及制動執(zhí)行機構(gòu)、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(zhuǎn)向角傳感器等各種信息,根據(jù)車輛行駛狀態(tài)計算出每個車輪的最大制動力,再發(fā)指令給制動執(zhí)行器對各個車輪實施制動。同時,控制系統(tǒng)也接收其他電控系統(tǒng)(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(wěn)定性。下圖為奧迪 e-tron線控技術(shù)結(jié)構(gòu)和原理圖
線控制動系統(tǒng)的優(yōu)點有:
①制動響應(yīng)時間短,提高制動性能的同時,可優(yōu)化ABS(防抱死制動系統(tǒng))和ESP(車身電子穩(wěn)定系統(tǒng))功能。
②結(jié)構(gòu)簡單,系統(tǒng)裝配、測試快捷。采用模塊化結(jié)構(gòu),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(tǒng)就會自動施加一定的制動力以減速停車。當(dāng)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(wěn)起步。
三.線控轉(zhuǎn)向
線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(SBW)主要由轉(zhuǎn)向盤模塊、轉(zhuǎn)向器模塊和電控單元(ECU)組成。在SBW系統(tǒng)中,駕駛者通過轉(zhuǎn)向盤上的傳感器將轉(zhuǎn)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(zhuǎn)向電機,從而控制轉(zhuǎn)向電機轉(zhuǎn)向所需轉(zhuǎn)矩,帶動車輪轉(zhuǎn)向,實現(xiàn)駕駛者的轉(zhuǎn)向意圖。同時,轉(zhuǎn)向輪上的傳感器將車輪轉(zhuǎn)向角、轉(zhuǎn)向加速度反饋給電控單元,由電控單元向轉(zhuǎn)向盤回正力矩電機發(fā)送信號,產(chǎn)生轉(zhuǎn)向盤回正力矩,以提供駕駛者相應(yīng)的傳感信息。
線控轉(zhuǎn)向工作流程如圖所示
線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的優(yōu)點有:
①提高了整車設(shè)計的自由度,便于操控系統(tǒng)的布置。
②轉(zhuǎn)向效率高,響應(yīng)快,控制靈敏。
③消除轉(zhuǎn)向干涉,為實現(xiàn)自動控制以及汽車動態(tài)控制系統(tǒng)和汽車平順性控制系統(tǒng)的集成提供先決條件。
四.線控?fù)Q擋
線控?fù)Q擋系統(tǒng)由換擋選擇模塊、換擋電控單元、換擋執(zhí)行模塊、停車控制ECU、停車執(zhí)行機構(gòu)和擋位指示燈等組成。在該系統(tǒng)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(fā)給換擋電機,實現(xiàn)前進擋、倒擋和空擋的切換。其停車控制ECU會根據(jù)換擋電控單元發(fā)出的換擋指令,控制停車執(zhí)行機構(gòu)。
線控?fù)Q擋工作流程如圖所示
線控?fù)Q擋系統(tǒng)的優(yōu)點有:
①線控?fù)Q擋消除了傳統(tǒng)機械部件與變速器聯(lián)動的約束,從而提升了設(shè)計自由度。
②換擋齒輪的切換由電機驅(qū)動,減少了操縱力。
③結(jié)構(gòu)簡化,換擋響應(yīng)快,操控靈敏。駐車時,只需輕觸駐車開關(guān)就可實現(xiàn)駐車換擋。
④提高燃油經(jīng)濟性,可節(jié)油5%。
⑤減少維護費用。