電子技術(shù)應用：盤(pán)點(diǎn)五種底盤(pán)控制技術(shù)設備

從目前底盤(pán)技術(shù)發(fā)展來(lái)看，越來(lái)越多的新電子控制設備被應用于汽車(chē)上，其中許多新的底盤(pán)控制技術(shù)設備在汽車(chē)的安全性、動(dòng)力性、操作穩定性等方面起著(zhù)重要的作用。它包括全電路制動(dòng)系統（BBW，Brake-by-Wire）、汽車(chē)轉向控制系統（RWS、ESPⅡ等）、汽車(chē)懸架控制系統（ADC、ARC等）以及現在發(fā)展起來(lái)的汽車(chē)底盤(pán)線(xiàn)控技術(shù)（線(xiàn)控換檔系統、制動(dòng)系統、懸架系統、增壓系統、油門(mén)系統和轉向系統等），再加上汽車(chē)CAN總線(xiàn)的應用，42V電壓技術(shù)的研究，如今汽車(chē)底盤(pán)控制技術(shù)正向電子化、信息化、網(wǎng)絡(luò )化、集成化方向發(fā)展。

全電路制動(dòng)系統(BBW)

BBW是一種全新的制動(dòng)模式，它采用嵌人式總線(xiàn)技術(shù)，可以與防抱死制動(dòng)系統（ABS）、牽引力控制系統（TCS）、電子穩定性控制程序（ESP）、主動(dòng)防撞系統（ACC）等汽車(chē)主動(dòng)安全系統更加方便地協(xié)同工作，通過(guò)優(yōu)化微處理器中的控制算法，可以精確地調整制動(dòng)系統的工作過(guò)程，提高車(chē)輛的制動(dòng)效果，加強汽車(chē)的制動(dòng)安全性能。BBW以電能作為能量來(lái)源，通過(guò)電機或電磁鐵驅動(dòng)制動(dòng)器。因此，BBW的結構簡(jiǎn)潔，更趨向于模塊化，安裝和維修更簡(jiǎn)單方便。

控制單元是BBW的控制核心，它負責BBW信號的收集和處理，并對信號的推理判斷以及據此向制動(dòng)器發(fā)出制動(dòng)信號。此外，根據汽車(chē)智能化的發(fā)展趨勢，汽車(chē)底盤(pán)上的各種電子控制系統將與制動(dòng)控制系統高度集成，同時(shí)在功能上趨于互補。BBW采用雙重閉環(huán)控制方式，首先在各個(gè)電能制動(dòng)器中都有制動(dòng)力矩傳感器，可以實(shí)時(shí)地監控制動(dòng)力矩的大小，實(shí)現制動(dòng)力矩的閉環(huán)控制。其次在制動(dòng)過(guò)程中，各車(chē)輪轉速傳感器時(shí)刻監視著(zhù)車(chē)輪的運轉過(guò)程，ABS根據車(chē)輪轉速傳感器的信號判斷車(chē)輪的運轉狀態(tài)。

根據目前BBW的研究成果，投入使用還需要解決一系列問(wèn)題，其中主要是電能制動(dòng)器結構和性能的改善。電能制動(dòng)器要保證能夠獨立對車(chē)輛實(shí)施有效制動(dòng)，必須能產(chǎn)生足夠大的制動(dòng)力矩，對內部的驅動(dòng)電機（或驅動(dòng)電磁鐵體）、驅動(dòng)力矩的傳動(dòng)系統、外部的供電系統提出了較高的要求?，F在比較成熟的想法是提高汽車(chē)的供電電壓，從原來(lái)的12V提高到42V，提高電壓可以有效地解決BBW的能源問(wèn)題。

汽車(chē)轉向控制系統

1、后輪轉向系統（RWS）

RWS能主動(dòng)讓汽車(chē)兩后輪的橫拉桿相對于車(chē)身作側向運動(dòng)，使兩后輪產(chǎn)生一轉向角。RWS是由電子控制單元、傳感器和執行機構等組成，其執行機構有整體式和分離式兩種。整體式是指汽車(chē)兩后輪的橫拉桿由同一個(gè)執行機構調節，而分離式則指汽車(chē)兩后輪的橫拉桿由兩個(gè)不同執行機構來(lái)調節。對于整體式RWS執行機構，用一個(gè)橫拉桿位移傳感器就能確定兩后輪的轉向角，但分離式RWS執行機構需要至少兩個(gè)位移傳感器。由于分離式RWS執行機構的元件多，兩后輪的控制和協(xié)調比較復雜，現在研發(fā)更多的是整體式RWS執行機構。整體式RWS執行機構又分液壓式和機電式兩種，是由電動(dòng)機、螺母螺桿驅動(dòng)機構和安全鎖止機構等組成，為了提高系統的可靠性，執行機構里安裝了一個(gè)電機轉角傳感器和一個(gè)螺桿位移傳感器，當RWS出現故障時(shí)，電動(dòng)機自動(dòng)鎖止，兩后輪的轉向角不再發(fā)生變化，直到故障排除。

正常工作時(shí)，后輪的轉向角是轉向盤(pán)轉向角和汽車(chē)行駛速度的函數，汽車(chē)低速行駛時(shí)，當轉向盤(pán)的執行機構給后輪一個(gè)相應方向相反的轉向角，從而使汽車(chē)在低速拐彎或停車(chē)時(shí)，轉彎半徑變小，使汽車(chē)轉向和停車(chē)更方便快速、舒適。當汽車(chē)高速行駛時(shí)，給后輪一個(gè)與前輪轉向角方向一致的轉向角，汽車(chē)的前后輪同時(shí)向同一方向轉向，可提高汽車(chē)的方向穩定性，特別是汽車(chē)在高速行駛換道時(shí)，汽車(chē)不必要的橫擺運動(dòng)會(huì )大大減小，從而增強了汽車(chē)的方向穩定性。當汽車(chē)在路面制動(dòng)時(shí)，同系統相配合，可及時(shí)通過(guò)主動(dòng)后輪轉向角來(lái)平衡制動(dòng)力所產(chǎn)生的橫擺力矩，既能保持汽車(chē)的方向穩定性，又能最大限度地利用前輪的制動(dòng)力，改進(jìn)汽車(chē)的制動(dòng)性能。

2、ESPⅡ（或者ESPplus）

由于ESP系統在對轎車(chē)的行駛狀態(tài)進(jìn)行干涉時(shí)，只是通過(guò)對單個(gè)車(chē)輪施加制動(dòng)來(lái)調節轎車(chē)的行駛穩定性，這時(shí)由脈沖制動(dòng)力引起的轎車(chē)振動(dòng)，乘員能夠感覺(jué)到。ESPⅡ能夠識別轉向輪與地面之間的附著(zhù)系數，如果汽車(chē)在路面兩側附著(zhù)系數不同的對開(kāi)路面上制動(dòng)時(shí)，它朝著(zhù)路面附著(zhù)系數較大的一側轉動(dòng)的趨勢，即出現所謂的“制動(dòng)器拉動(dòng)”現象，在這種情況下，ESPⅡ能夠通過(guò)轉向輪朝路面附著(zhù)系數較小的一側作些適當的轉向轉動(dòng)，以平衡“制動(dòng)器拉動(dòng)”的趨勢。

ESPⅡ將其轉向盤(pán)轉向柱設計成兩部分，其中一部分含有一個(gè)齒輪傳動(dòng)機構，通過(guò)該齒輪傳動(dòng)機構，系統中的電動(dòng)馬達對轉向輪的轉角施加影響。ESPⅡ對汽車(chē)制動(dòng)和轉向的干涉，是利用ESP的控制裝置基于一個(gè)擴展的軟件來(lái)操控。

汽車(chē)懸架控制系統

1、主動(dòng)懸架阻尼器控制系統（ADC）

ADC（有時(shí)也稱(chēng)為連續性阻尼控制系統CDC）由電子控制單元、CAN、4個(gè)車(chē)輪垂直加速度傳感器、4個(gè)車(chē)身垂直加速度傳感器和4個(gè)阻尼器比例閥組成。根據汽車(chē)的運動(dòng)狀況及傳感器信號，電子控制單元計算出每個(gè)車(chē)輪懸架阻尼器的最優(yōu)阻尼系數，然后對阻尼器比例閥進(jìn)行相應的調節，自動(dòng)調整車(chē)高，抑制車(chē)輛的變化等，使汽車(chē)的懸架系統能提供更好的汽車(chē)舒適性、安全性和穩定性。

2、主動(dòng)橫向穩定器（ARC）

當汽車(chē)進(jìn)行彎道行駛時(shí)，離心力會(huì )對汽車(chē)車(chē)身產(chǎn)生一個(gè)側傾力矩，這個(gè)側傾力矩一方面引起車(chē)身側傾，另一方面使車(chē)輪的載質(zhì)量發(fā)生由內輪向外輪的轉移。主動(dòng)橫向穩定桿則可以根據具體情況對每個(gè)橫向穩定桿施加一個(gè)可連續變化的初始側傾角或者初始側傾力矩，主動(dòng)側傾穩定桿有兩種不同的結構形式：一種是將被動(dòng)側傾穩定桿從中間分開(kāi)，通過(guò)一個(gè)旋轉馬達把穩定桿的左右兩部分連接起來(lái)，旋轉馬達能讓左右兩部分進(jìn)行相對轉動(dòng)，旋轉馬達的轉矩可以調節；另一種是在被動(dòng)穩定桿的一端安裝一個(gè)差動(dòng)液壓缸機構，差動(dòng)液壓缸機構一端與穩定桿連接，另一端與同車(chē)輪的橫向擺臂連接，差動(dòng)液壓缸機構兩端的距離可以調節。

ARC的工作原理是主動(dòng)讓穩定桿的左右兩端作垂直方向的相對位移，平衡車(chē)身的側傾力矩，使車(chē)身的側傾角接近零，提高了舒適性。由于汽車(chē)前后兩個(gè)主動(dòng)穩定桿可以調節車(chē)身的側傾力矩的分配比例，從而可調節汽車(chē)的動(dòng)力特性，提高了汽車(chē)安全性和機動(dòng)性。

汽車(chē)底盤(pán)的線(xiàn)控技術(shù)

所謂線(xiàn)控就是用電子信號的傳送取代過(guò)去由機械、液壓或氣動(dòng)的系統連接的部分，如換檔連桿、油門(mén)拉線(xiàn)、轉向器傳動(dòng)機構、剎車(chē)油路等，它不僅是取代連接，而且包括操縱機構和操縱方式的變化，以及執行機構的電氣化，這將改變汽車(chē)的傳統結構。全面線(xiàn)控的實(shí)現將意味著(zhù)汽車(chē)由機械到電子系統的轉變，線(xiàn)控技術(shù)要求網(wǎng)絡(luò )的實(shí)時(shí)性好、可靠性高，而且一些線(xiàn)控部分要求功能實(shí)現的冗余，以保證在一定的故障時(shí)仍可實(shí)現這個(gè)裝置的基本功能。就像現在的ABS和動(dòng)力轉向一樣，在線(xiàn)路故障時(shí)仍具有剎車(chē)和轉向的基本功能，這就要求用線(xiàn)控的網(wǎng)絡(luò )數據傳輸速度高、時(shí)間特性好和可靠性高。

目前汽車(chē)底盤(pán)的線(xiàn)控技術(shù)包括線(xiàn)控換檔系統、制動(dòng)系統（如電液制動(dòng)系統EHB，電子機械制動(dòng)系統EMB）、懸架系統、增壓系統、油門(mén)系統和轉向系統等。線(xiàn)控技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn)：無(wú)需使用液壓制動(dòng)或其它任何液壓裝置，使汽車(chē)更為環(huán)保；減小了正面碰撞時(shí)的潛在危險性，并為汽車(chē)設計提供了更多空間；線(xiàn)控的靈活性使汽車(chē)設計、工程制造和生產(chǎn)過(guò)程中的成本大為降低，且降低了維護要求和車(chē)身重量。

汽車(chē)底盤(pán)集成化技術(shù)

現代汽車(chē)底盤(pán)電子控制系統正從最初單一控制發(fā)展到如今的多變量多目標綜合協(xié)調控制，這樣可以在硬件上共用傳感器、控制器件、線(xiàn)路，使零件數量減少，從而減少連接點(diǎn)，提高可靠性，在軟件上實(shí)現信息融合、集中控制，提高和擴展各自的單獨控制功能，其中主要包括ABS／ASR／ESP的集成化、ABS／ASR／ACC的集成化技術(shù)。

而目前在底盤(pán)技術(shù)中有幾個(gè)新的技術(shù)發(fā)展，未來(lái)會(huì )對增強汽車(chē)的安全發(fā)揮比較重大的影響。比如在2010年度大陸集團開(kāi)發(fā)ESA緊急轉向輔助系統，該系統關(guān)聯(lián)了ESC、EPS等功能，使用傳感器幫助底盤(pán)監控路況，在司機來(lái)不及踩動(dòng)剎車(chē)的情況，下可以通過(guò)幫助轉向規避機動(dòng)的方式降低交通事故發(fā)生的概率。而日產(chǎn)研發(fā)出的MR16DDT和轉矩矢量系統同樣應當引起關(guān)注，因為日產(chǎn)最新款JUKE四輪驅動(dòng)型號16GTFOUR采用了轉矩矢量系統TVS（TorqueVectoringSystem），可以將動(dòng)力按照50/50的比例分配到前后輪以獲得額外的牽引力，同時(shí)還能將后輪的轉矩再次均分給兩側的車(chē)輪。轉矩矢量系統可賦予車(chē)輛更靈活更具吸引力的駕駛操縱性能，抵消JUKE車(chē)型底盤(pán)離地間隙增高而給穩定性和轉向性帶來(lái)的負面影響。