智能汽车线控底盘技术,为什么被称为自动驾驶的“关键环节”?

随着科技的发展,人们对汽车的需求也逐渐提高。在众多的汽车技术中,自动驾驶技术可以说是其中最炙手可热的一个领域。而实现自动驾驶,线控底盘技术则是关键的一环。

 

一、什么是线控底盘

线控底盘技术就是把刹车、油门、转向、悬挂等关键部分,从传统的整体机械硬连接,变成了通过电线连接的线控设计,通过电信号的传递来完成车辆的横向和纵向控制。

由于线控系统取消了传统的机械连接,取而代之的是传感器、控制单元及电磁执行机构,所以具有安全、响应快、维护费用低、安装测试简单快捷的优点。

 

二、线控底盘的原理

线控底盘的工作原理基于电气和电子系统。传感器负责采集车辆各部分的信息,这些信息被传输到控制器,控制器根据预设的算法进行处理,并发送指令到各个执行器,实现对车辆的控制。

 

三、线控底盘系统

线控底盘技术主要包括线控转向、线控制动、线控驱动、线控悬架等。

 

1、线控转向

线控转向系统(SBW),是指车辆转向系统中,取消中间传动轴,方向盘与转向机构之间只有电线连接。线控转向系统完全通过电信号传输控制指令,转向机构与驾驶员无直接物理力矩传输路径。

优点

省略车辆前舱一部分转向机构的占用空间

没有机械的转向管柱,提高车辆的碰撞安全性

响应速度更快,转向精度更高。

方向盘转角和转向力矩可以独立设计,适应不同驾驶员的需求

挑战:

需要较高功率的力反馈电机和转向执行电机

复杂的力反馈电机和转向执行电机的需要更复杂的算法来实现

由于没有机械连接,为了保证转向安全需求,需要增加冗余备份,导致额外增加成本和重量

 

2、线控制动

线控制动系统是指通过电液/电气助力、全电控等方式提供动力源,对车轮智能施加制动力矩,使车辆按照要求进行减速、停车、驻车的系统。

线控制动技术主要有两条技术路线:线控液压制动系统(EHB)和电子机械制动系统(EMB)。

线控液压制动系统(EHB)

EHB采用电子助力器取代真空助力器,同时取消了相关的真空部件,但系统中仍保留有液压管路和制动液。踏板不再与机械部件有连接,取而代之的是传感器。

电子机械制动系统(EMB)

EMB更接近真正意义上的完全线控,取消了复杂的液压助力系统,通过四个可独立工作的轮端电机直接产生制动力,同时通过控制电机实现ABS等稳定性功能,但EMB目前还处于研发和验证阶段。

 

3、线控驱动

线控驱动核心是实现车辆的速度控制。传统的驱动控制是驾驶员控制油门踏板,实现汽车的速度控制。而智能汽车的驱动控制是通过油门踏板的自动控制,实现电子节气门开度的自动调整,调节进气量大小,从而实现控制车速的目的。

 

4、线控悬架

线控悬架也被叫电控悬架或者智能悬架,电控悬架是指通过电控系统控制悬架执行机构,调节阻尼、高度、刚度,以及施加主动力等,改善车辆舒适性和操控稳定性的系统。

线控悬架最流行的是空气悬架系统,一般由空气弹簧搭配磁流变减振器(MRC)或CDC减振器。

 

四、线控底盘与传统底盘的主要区别

1、结构简化与成本降低

相较于传统底盘,线控底盘大幅减少了机械液压等连接部件,使结构更简洁,减轻了车身质量和部件体积,进而降低生产成本。

 

2、响应速度的提升

线控底盘实现了电信号直接传输至制动器进行制动,响应速度相较于传统液压制动更快。

 

3、面向未来的自动驾驶布局

线控底盘优越的可控性和快速响应能力有助于自动驾驶系统对车辆进行精确控制,从而推动高阶自动驾驶功能的实现。

 

4、可靠性的挑战

线控底盘在电气系统出现故障时,由于缺乏传统机械结构的备份保障,可能导致车辆失控。因此在现阶段传统底盘在可靠性方面仍具有优势。

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