轉(zhuǎn)向電機的案例
輪轂電機轉(zhuǎn)向節(jié)輕量化設(shè)計
輪轂電機轉(zhuǎn)向節(jié)輕量化設(shè)計.zip
摘要 本報告使用Altair公司提供的HyperMesh軟件以及OptiStruct的結(jié)構(gòu)優(yōu)化功能，對輪轂電機轉(zhuǎn)向節(jié)進行優(yōu)化設(shè)計。本文重點介紹了在汽車極限左轉(zhuǎn)向工況下轉(zhuǎn)向節(jié)的約束載荷，以及結(jié)合制造工藝中最小成員尺寸約束進行拓撲優(yōu)化，使其達到輕量化，且對于轉(zhuǎn)向節(jié)的優(yōu)化設(shè)計具有一定的參考價值。
關(guān)鍵詞：輪轂電機轉(zhuǎn)向節(jié) 拓撲優(yōu)化 輕量化 變密度法
1汽車輕量化設(shè)計背景介紹
在當今汽車工業(yè)中，減輕設(shè)計重量和縮短設(shè)計周期是兩個突出的問題。汽車輕量化設(shè)計開始占據(jù)了汽車發(fā)展的主要地位，但是簡單的汽車輕量化設(shè)計卻是一把雙刃劍，它在減輕汽車重量的同時，也犧牲了車輛的強度和剛度。在此情況下，Altair公司的有限元分析技術(shù)以及優(yōu)化技術(shù)在汽車行業(yè)獲得了非常成功的應(yīng)用。特別是對于一些結(jié)構(gòu)復(fù)雜的汽車零件，HyperWorks的有限元分析技術(shù)、拓撲優(yōu)化技術(shù)使得很多材料的潛能及鑄造的優(yōu)勢得到了充分的發(fā)揮。
轉(zhuǎn)向節(jié)是汽車的重要安全零部件。該零件在原始設(shè)計中，由于整個機構(gòu)的復(fù)雜性，只能作定性分析和類比估算。在確定實際結(jié)構(gòu)時，往往選擇的安全系數(shù)過大，致使設(shè)計出來的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)過于笨重、粗大。另外，由于對實際的受力點未能完全把握，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)材料分布不夠均勻，鑄造工藝性較差。
2有限元模型建立及分析
轉(zhuǎn)向節(jié)與轉(zhuǎn)向系統(tǒng)其它零部件相連的同時，通過法蘭盤的制動器安裝孔進行定位。由于整車全工況有限元模型的計算量太龐大，導(dǎo)致計算時間過長，因此僅選取在極限左轉(zhuǎn)向工況下，轉(zhuǎn)向節(jié)模型與轉(zhuǎn)向系統(tǒng)零部件和輪轂電機相連接的六個節(jié)點作為輸入載荷點，單獨對轉(zhuǎn)向節(jié)模型進行優(yōu)化。
展開 一文讀懂線控轉(zhuǎn)向技術(shù)
其中方向盤模塊、主控制器、執(zhí)行模塊是線控轉(zhuǎn)向的3個主要部分，其他模塊屬于輔助部分。
圖2 線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
方向盤模塊是轉(zhuǎn)向意圖的輸入模塊，包括方向盤、轉(zhuǎn)角傳感器、扭矩傳感器、回正力矩電機以及相關(guān)的附件等。
方向盤模塊通過測量方向盤的轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)矩，將駕駛員的轉(zhuǎn)向意圖，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，并傳遞給主控制器；同時，方向盤模塊接收主控制器反饋的力矩信號，產(chǎn)生方向盤的回正力矩，為駕駛員提供對應(yīng)的路感。
主控制器，即ECU，是線控轉(zhuǎn)向的核心，相當于大腦，它決定了線控轉(zhuǎn)向的控制效果。它的主要作用是分析和處理各路信號，判斷轉(zhuǎn)向意圖和汽車的運動狀態(tài)，并輸出相應(yīng)的控制指令。
主控制器一方面對采集到的信號進行分析處理，向轉(zhuǎn)向執(zhí)行電機和回正力矩電機發(fā)送指令，確保兩臺電機協(xié)同工作，從而實現(xiàn)車輛的轉(zhuǎn)向運動和路感的模擬。另一方面，主控制器保持對駕駛員的操作和車輛的狀態(tài)進行實時監(jiān)控，實現(xiàn)智能化的控制。
當系統(tǒng)檢測到轉(zhuǎn)向意圖不合理、系統(tǒng)指令出現(xiàn)錯誤或者汽車出現(xiàn)不穩(wěn)定的狀態(tài)時，主控制器能夠及時屏蔽錯誤的指令，并以合理的方式自動控制車輛，使汽車盡快恢復(fù)到穩(wěn)定的狀態(tài)。另外，當線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)出現(xiàn)故障的時候，主控制器能夠及時的采取措施，進行補救，保證行車的安全和穩(wěn)定。
轉(zhuǎn)向執(zhí)行模塊的作用是實現(xiàn)和執(zhí)行駕駛員的轉(zhuǎn)向意圖，它由轉(zhuǎn)向執(zhí)行電機、轉(zhuǎn)向電機控制器、車輪轉(zhuǎn)向組件以及車輪轉(zhuǎn)角傳感器組成。執(zhí)行模塊接受主控制器的指令，通過轉(zhuǎn)向電機及其控制器，控制轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)轉(zhuǎn)向。
另外，車輪轉(zhuǎn)角傳感器將測得的車輪位置信號同步反饋給主控制器，用于計算分析和閉環(huán)控制。
故障處理系統(tǒng)也是線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的重要模塊，它包含一系列的監(jiān)控與應(yīng)對措施的程序。
展開 一文讀懂線控轉(zhuǎn)向技術(shù)
其中方向盤模塊、主控制器、執(zhí)行模塊是線控轉(zhuǎn)向的3個主要部分，其他模塊屬于輔助部分。
圖2 線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
方向盤模塊是轉(zhuǎn)向意圖的輸入模塊，包括方向盤、轉(zhuǎn)角傳感器、扭矩傳感器、回正力矩電機以及相關(guān)的附件等。
方向盤模塊通過測量方向盤的轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)矩，將駕駛員的轉(zhuǎn)向意圖，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，并傳遞給主控制器；同時，方向盤模塊接收主控制器反饋的力矩信號，產(chǎn)生方向盤的回正力矩，為駕駛員提供對應(yīng)的路感。
主控制器，即ECU，是線控轉(zhuǎn)向的核心，相當于大腦，它決定了線控轉(zhuǎn)向的控制效果。它的主要作用是分析和處理各路信號，判斷轉(zhuǎn)向意圖和汽車的運動狀態(tài)，并輸出相應(yīng)的控制指令。
主控制器一方面對采集到的信號進行分析處理，向轉(zhuǎn)向執(zhí)行電機和回正力矩電機發(fā)送指令，確保兩臺電機協(xié)同工作，從而實現(xiàn)車輛的轉(zhuǎn)向運動和路感的模擬。另一方面，主控制器保持對駕駛員的操作和車輛的狀態(tài)進行實時監(jiān)控，實現(xiàn)智能化的控制。
當系統(tǒng)檢測到轉(zhuǎn)向意圖不合理、系統(tǒng)指令出現(xiàn)錯誤或者汽車出現(xiàn)不穩(wěn)定的狀態(tài)時，主控制器能夠及時屏蔽錯誤的指令，并以合理的方式自動控制車輛，使汽車盡快恢復(fù)到穩(wěn)定的狀態(tài)。另外，當線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)出現(xiàn)故障的時候，主控制器能夠及時的采取措施，進行補救，保證行車的安全和穩(wěn)定。
轉(zhuǎn)向執(zhí)行模塊的作用是實現(xiàn)和執(zhí)行駕駛員的轉(zhuǎn)向意圖，它由轉(zhuǎn)向執(zhí)行電機、轉(zhuǎn)向電機控制器、車輪轉(zhuǎn)向組件以及車輪轉(zhuǎn)角傳感器組成。執(zhí)行模塊接受主控制器的指令，通過轉(zhuǎn)向電機及其控制器，控制轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)轉(zhuǎn)向。
另外，車輪轉(zhuǎn)角傳感器將測得的車輪位置信號同步反饋給主控制器，用于計算分析和閉環(huán)控制。
故障處理系統(tǒng)也是線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的重要模塊，它包含一系列的監(jiān)控與應(yīng)對措施的程序。
展開 雙電機耦合驅(qū)動車輛直駛與轉(zhuǎn)向技術(shù)研究
【免責聲明】文章為作者個人觀點，不代表EDC電驅(qū)未來立場。如因作品內(nèi)容、版權(quán)等存在問題，請于本文布30日內(nèi)聯(lián)系EDC電驅(qū)未來進行刪除或洽談版權(quán)使用事宜。
電動汽車仿真系列-基于Simulink搭建的電機助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)
1、工作原理
下圖為電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖：
下圖為電動轉(zhuǎn)向原理圖：
EPS系統(tǒng)的正向輸入系統(tǒng)框圖為：
EPS系統(tǒng)的逆向輸入系統(tǒng)框圖為：
基于Simulink模型整體函數(shù)傳遞框圖為：
2、電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型及參數(shù)
2.1、系統(tǒng)的動力學(xué)分析
以方向盤為研究對象建立動力學(xué)模型：
以小齒輪為研究對象建立動力學(xué)方程：
2.2、電動機模型分析
本系統(tǒng)采用直流電動機為驅(qū)動電機，額定電壓為U，電感為L，電樞電阻為R，反電動勢常數(shù)為Kb，電動機扭矩系數(shù)為Ka，轉(zhuǎn)速為N，則有如下關(guān)系式成立：
當電動機趨于穩(wěn)定狀態(tài)，電感不發(fā)生作用，電流穩(wěn)定時上式可簡化為：
電動機輸出扭矩為：
式中，
G1為電機減速機構(gòu)傳動比，則電動機作用在轉(zhuǎn)向系統(tǒng)立柱的助力扭矩為：
以電機為研究對象建立動力學(xué)模型：
式中，δ為前輪轉(zhuǎn)角。
直流電動機有兩種控制策略，比例控制和比例加微分控制（PD）。
展開 汽車線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計研究綜述
因此，林逸等圍繞橫擺角速度增益為定值，對線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)理想的可變傳動比進行了研究，提出了線控轉(zhuǎn)向理想轉(zhuǎn)向傳動比控制規(guī)律設(shè)計的不同方案，并設(shè)計了轉(zhuǎn)向盤力反饋控制策略、橫擺角速度反饋控制律、遺傳算法優(yōu)化轉(zhuǎn)向增益的線控轉(zhuǎn)向控制策略、系統(tǒng)的全狀態(tài)反饋控制策略和等分數(shù)階魯棒控制策略等，分析了線控轉(zhuǎn)向變傳動比控制對車輛操縱穩(wěn)定性的影響。歐陽海等提出了前饋補償控制算法和橫擺角速度反饋控制算法兩種線控轉(zhuǎn)向車輛前輪轉(zhuǎn)角控制算法，并證明了前饋補償控制算法和橫擺角速度反饋控制算法能夠提高車輛響應(yīng)速度。目前在該系統(tǒng)中對可變傳動比設(shè)計及控制的研究比較多，但基于節(jié)能設(shè)計的研究還未見報道。
2.3 轉(zhuǎn)向驅(qū)動電機動態(tài)跟蹤控制及策略的節(jié)能設(shè)計問題
劉玉清等人研究表明，電流PID閉環(huán)控制能夠?qū)崿F(xiàn)對目標電流的準確跟蹤控制，也就實現(xiàn)了對轉(zhuǎn)向電機為車輛轉(zhuǎn)向提供的轉(zhuǎn)向力矩的跟蹤控制。C-J Kim等人提出道路信息反饋策略來控制電機，提高駕駕駛員的轉(zhuǎn)向路感和電機的穩(wěn)定性，這種轉(zhuǎn)向盤系統(tǒng)的控制策略使用了電機的扭矩MAP和駕駛員和道路的傳輸信息。在過度轉(zhuǎn)向條件下，KATSUHIRO SAKAI等人提出了基于驅(qū)動力特性圖的SBW驅(qū)動電機的主動轉(zhuǎn)向扭矩控制策略，實現(xiàn)SBW裝置的變傳動比特性，提高光滑路面從汽車急轉(zhuǎn)到恢復(fù)穩(wěn)定的能力。近年來，研究者已從汽車主動安全方面關(guān)注汽車轉(zhuǎn)向系傳動比的主動控制和轉(zhuǎn)向力矩的主動控制。例如，在緊急情況下（道路附著系數(shù)變化、對開路面或側(cè)向風(fēng)干擾等），變傳動比控制可減小過轉(zhuǎn)向的速比，轉(zhuǎn)向例句控制可根據(jù)汽車偏航率或驅(qū)動力圖有效改善汽車的穩(wěn)定性。另外，它也能很好地改善駕駛員的轉(zhuǎn)向響應(yīng)時間，可以將緊急情況下駕駛員的反應(yīng)準備時間由通常的0.2秒提高到0.6秒，這種控制能補償駕駛員的反應(yīng)時間，同時提高汽車主動安全性。
展開 智能網(wǎng)聯(lián)汽車底盤線控技術(shù)
圖1-2 線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)圖
轉(zhuǎn)向盤模塊包括轉(zhuǎn)向盤、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器、扭矩電機。
其主要功能是將駕駛員的轉(zhuǎn)向意圖，通過測量轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號并傳遞給主控制器；同時接受ECU送來的力矩信號產(chǎn)生轉(zhuǎn)向盤回正力矩，向駕駛員提供相應(yīng)的路感信號。
轉(zhuǎn)向執(zhí)行模塊包括轉(zhuǎn)角傳感器、轉(zhuǎn)向執(zhí)行電機、轉(zhuǎn)向電機控制器和前輪轉(zhuǎn)向組件等，其主要功能是接受ECU的命令，控制轉(zhuǎn)向電機實現(xiàn)要求的前輪轉(zhuǎn)角，完成駕駛員的轉(zhuǎn)向意圖。
ECU對采集的信號進行分析處理，判別汽車的運動狀態(tài)，向扭矩電機和轉(zhuǎn)向執(zhí)行電機發(fā)送命令，控制兩個電機的工作，其中轉(zhuǎn)向執(zhí)行電機完成車輛航向角的控制，扭矩電機模擬產(chǎn)生方向盤回正力矩以保障駕駛員駕駛感受。
電源系統(tǒng)，承擔控制器、執(zhí)行電機以及其他車用電機的供電任務(wù)，用以保證電網(wǎng)在大負荷下穩(wěn)定工作。
自動防故障系統(tǒng)，是保證在線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)故障時，提供冗余式安全保障。
它包括一系列監(jiān)控和實施算法，針對不同的故障形式和等級作出相應(yīng)處理，以求最大限度地保持汽車的正常行駛。
當檢測到ECU、轉(zhuǎn)向執(zhí)行電機等關(guān)鍵零部件產(chǎn)生故障時，故障處理ECU自動工作，首先發(fā)出指令使ECU和轉(zhuǎn)向執(zhí)行電機完全失效，其次緊急啟動故障執(zhí)行電機以保障車輛航向的安全控制。
（1）英菲尼迪Q50線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)
通過傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)向管柱將轉(zhuǎn)向盤與轉(zhuǎn)向執(zhí)行機構(gòu)連接在一起，基本形態(tài)與普通燃油車無異，但在轉(zhuǎn)向管柱與轉(zhuǎn)向執(zhí)行機構(gòu)之間由電控多片離合器相連。
如下圖1-3所示。
圖1-3英菲尼迪Q50線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)
正常行駛過程中，多片離合器為斷開狀態(tài)，雖然轉(zhuǎn)向管柱仍然存在，但并不對前輪直接起作用。
只有當線控轉(zhuǎn)向機構(gòu)發(fā)生故障的緊急情況下，多片離合器自動接通，方向盤、轉(zhuǎn)向柱與轉(zhuǎn)向機構(gòu)（齒輪齒條機構(gòu)）的剛性連接實現(xiàn)轉(zhuǎn)向操作，保證駕駛安全。
展開 智能網(wǎng)聯(lián)汽車底盤線控技術(shù)解析
其主要功能是將駕駛員的轉(zhuǎn)向意圖，通過測量轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號并傳遞給主控制器；同時接受ECU送來的力矩信號產(chǎn)生轉(zhuǎn)向盤回正力矩，向駕駛員提供相應(yīng)的路感信號。
轉(zhuǎn)向執(zhí)行模塊包括轉(zhuǎn)角傳感器、轉(zhuǎn)向執(zhí)行電機、轉(zhuǎn)向電機控制器和前輪轉(zhuǎn)向組件等，其主要功能是接受ECU的命令，控制轉(zhuǎn)向電機實現(xiàn)要求的前輪轉(zhuǎn)角，完成駕駛員的轉(zhuǎn)向意圖。
ECU對采集的信號進行分析處理，判別汽車的運動狀態(tài)，向扭矩電機和轉(zhuǎn)向執(zhí)行電機發(fā)送命令，控制兩個電機的工作，其中轉(zhuǎn)向執(zhí)行電機完成車輛航向角的控制，扭矩電機模擬產(chǎn)生方向盤回正力矩以保障駕駛員駕駛感受。
電源系統(tǒng)，承擔控制器、執(zhí)行電機以及其他車用電機的供電任務(wù)，用以保證電網(wǎng)在大負荷下穩(wěn)定工作。
展開 [經(jīng)驗分享]分享一個CST仿真3D建模的小技巧
不知道大家遇到過沒，小編目前做過轉(zhuǎn)向電機，BSG還有高壓電驅(qū)動和DCDC電源的系統(tǒng)級電磁兼容性仿真，由于這些都是大型復(fù)雜的仿真模型，小編多次遇到由于建模失誤導(dǎo)致仿真電信號跑的不對，甚至是差別很大。
小編列舉了曾經(jīng)遇到過的建模的問題：
（1）建模過程中出現(xiàn)電源銅排和機構(gòu)件或者PCB短路。
（2）電源銅排和銅排之間不完全連接，例如Gap只有0.00006mm，導(dǎo)致電路開路。(注：CST不像UG可以零配設(shè)置，最小間隙默認連接）。
（3）直接導(dǎo)入.step格式的CAD模型，網(wǎng)格剖分過后模型消失。
（4）網(wǎng)格剖分之后模型短路。
（5）建模過程中不注意導(dǎo)致的其他模型問題。
那么我們怎樣才能檢測到建模過程中失誤帶來短路和開路的問題呢？
其實很簡單，小編現(xiàn)在建完模型后都是建個簡單的電路，把電路仿真跑一遍，然后通過歐姆定理計算出我的電壓或者電流探頭的電壓或者電流是否跟仿真的一致，如果一致那么這個電路3D建模上肯定沒問題的。
歐姆定理
歐姆定理是電學(xué)中的一個基本定律，它用于描述電阻、電流和電壓之間的關(guān)系。根據(jù)歐姆定理，當一個電阻器上有電流通過時，電阻器兩端的電壓與電流成正比，比例常數(shù)就是電阻的阻值。具體而言，歐姆定理可以表示為 V = IR，其中V表示電壓，I表示電流，R表示電阻。根據(jù)這個定理，我們可以計算電路中的電壓、電流和電阻之間的關(guān)系。
下面我們來舉個栗子，以DCDC電源為例：
導(dǎo)入PCB，對我們需要的電路部分進行保留，不需要的刪除，建立好變壓器，mosfet和離散端口，如圖。
這時候我不知道變壓器與PCB之間，mosfet和PCB之間，PCB各層和銅皮之間是否出現(xiàn)短路或者開路。這個沒法檢查，除非一個一個去量gap。
展開 [經(jīng)驗分享]分享一個CST仿真3D建模的小技巧
不知道大家遇到過沒，小編目前做過轉(zhuǎn)向電機，BSG還有高壓電驅(qū)動和DCDC電源的系統(tǒng)級電磁兼容性仿真，由于這些都是大型復(fù)雜的仿真模型，小編多次遇到由于建模失誤導(dǎo)致仿真電信號跑的不對，甚至是差別很大。
小編列舉了曾經(jīng)遇到過的建模的問題：
（1）建模過程中出現(xiàn)電源銅排和機構(gòu)件或者PCB短路。
（2）電源銅排和銅排之間不完全連接，例如Gap只有0.00006mm，導(dǎo)致電路開路。(注：CST不像UG可以零配設(shè)置，最小間隙默認連接）。
（3）直接導(dǎo)入.step格式的CAD模型，網(wǎng)格剖分過后模型消失。
（4）網(wǎng)格剖分之后模型短路。
（5）建模過程中不注意導(dǎo)致的其他模型問題。
那么我們怎樣才能檢測到建模過程中失誤帶來短路和開路的問題呢？
其實很簡單，小編現(xiàn)在建完模型后都是建個簡單的電路，把電路仿真跑一遍，然后通過歐姆定理計算出我的電壓或者電流探頭的電壓或者電流是否跟仿真的一致，如果一致那么這個電路3D建模上肯定沒問題的。
歐姆定理
歐姆定理是電學(xué)中的一個基本定律，它用于描述電阻、電流和電壓之間的關(guān)系。根據(jù)歐姆定理，當一個電阻器上有電流通過時，電阻器兩端的電壓與電流成正比，比例常數(shù)就是電阻的阻值。具體而言，歐姆定理可以表示為 V = IR，其中V表示電壓，I表示電流，R表示電阻。根據(jù)這個定理，我們可以計算電路中的電壓、電流和電阻之間的關(guān)系。
下面我們來舉個栗子，以DCDC電源為例：
導(dǎo)入PCB，對我們需要的電路部分進行保留，不需要的刪除，建立好變壓器，mosfet和離散端口，如圖。
這時候我不知道變壓器與PCB之間，mosfet和PCB之間，PCB各層和銅皮之間是否出現(xiàn)短路或者開路。這個沒法檢查，除非一個一個去量gap。
展開 滑板底盤：啃不動的“蛋糕”
打個比方，像線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的零部件方面就沒了萬向節(jié)，而是在車內(nèi)方向盤上裝角度傳感器和力回饋電機，傳感器將轉(zhuǎn)向信息直接傳遞給底盤上的轉(zhuǎn)向電機來完成了轉(zhuǎn)向。
“當當當當~”，線控技術(shù)閃亮登場……不過，滑板底盤可能沒想到的是，進軍乘用車領(lǐng)域卻是“前途光明道路曲折”。
除了自身因素（這個后面會講），另外一個原因是，滑板底盤是需要配合輪轂電機的。根據(jù)公開資料，PIX Moving采用的正是輪轂電機技術(shù)。PIX Moving的輪轂電機采用分布式電驅(qū)動技術(shù)，核心控制算法自主研發(fā)。
輪轂電機將制動，驅(qū)動，轉(zhuǎn)向都集成在輪子內(nèi)，沒有懸掛，沒有動力傳遞系統(tǒng)，業(yè)內(nèi)有人士認為，這會徹底顛覆汽車行業(yè)，博世、大陸和ZF等零部件巨頭企業(yè)會徹底破產(chǎn)，因之，“輪轂電機是不可能用在乘用車上的?！?還有，根據(jù)一份底盤技術(shù)的調(diào)研分析紀要，“滑板底盤和輪轂電機沒有綁定需求。輪轂電機更多會用在低速電動車、兩輪電動車中，很少用在乘用車。短期內(nèi)輪轂電機只會用在物流的車型、兩輪電動車上?！?所以，就像恒大許大老板花了大價錢買了輪轂電機的專利卻無法用一樣，滑板底盤在乘用車領(lǐng)域想實現(xiàn)突破還是需要很多條件，沒那么樂觀。
02線控“五大系統(tǒng)”的難點
接著再說，不管是線控底盤還是滑板底盤，核心都在于線控技術(shù)。同時，受益于線控技術(shù)的推動，機電一體化、控制集成化、智能電動化也成為汽車底盤發(fā)展的新趨勢。
展開 
E周看點丨嵐圖將進軍挪威；合眾新能源計劃香港IPO
美的新能源零部件基地落戶安慶
2月16日，美的集團新能源汽車零部件戰(zhàn)略新基地落戶安徽省安慶市圓夢新區(qū)，作為美的集團的重要戰(zhàn)略項目，該基地項目總投資約110億元，主要生產(chǎn)新能源汽車電動壓縮機、新能源汽車驅(qū)動電機、助力轉(zhuǎn)向電機等品類，建成后可形成年產(chǎn)6000萬套產(chǎn)能，實現(xiàn)年產(chǎn)值400億元，另外項目還將打造熱管理、主驅(qū)動、輔助/智能駕駛?cè)笙到y(tǒng)研發(fā)中心及國家級實驗室。
圖片來源：美的集團
美的集團副總裁、美的工業(yè)技術(shù)總裁伏擁軍在簽約儀式致辭中表示，美的新能源汽車零部件基地是美的集團有史以來投資總金額最大的項目之一。希望新基地成為安慶的一張新“名片”，為打造安徽汽車產(chǎn)業(yè)“第三極”提供強力支撐。
蓋世點評：安慶是聯(lián)動長三角與中部地區(qū)的重點城市，且距離美的客戶小鵬、蔚來等生產(chǎn)基地并不遠，加之安慶的招引政策，或促使了美的選定安慶，并且此次項目是美的集團有史以來投資總金額最大的項目。
-END-
展開 解讀底盤線控的關(guān)鍵技術(shù)
電機及其控制器
信息通過總線傳輸?shù)娇刂破?，然后控制器?qū)動各種電機實現(xiàn)執(zhí)行工作。控制電機和控制器的性能，很大程度上影響著線控系統(tǒng)的整體性能。線控系統(tǒng)的電機主要以位置、轉(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)矩等，作為控制目標，功率從十幾W到幾千W不等。
對于小功率電機，可以采用步進電機或直流電機，如節(jié)氣門開度的控制電機、油泵電機等。
在大功率電機方面，永磁同步電機的應(yīng)用已經(jīng)越來越廣泛，比如線控轉(zhuǎn)向電機、EMB中的制動電機等。
圖2 布雷博的EMB系統(tǒng)
純線控系統(tǒng)由于多個電機同時工作，需要消耗更多的電能。因此需要提高電機功率密度、控制器功率密度以及系統(tǒng)效率等指標，擴大高效區(qū)的范圍。這樣不僅可以降低電機控制器和系統(tǒng)電源的負荷，提高設(shè)計的冗余度，還對線控系統(tǒng)工作節(jié)能，增強系統(tǒng)動力性能方面具有重要的意義。
此外，電機及控制器的可靠性、安全性、電磁兼容性也是整車集成控制安全性的重要前提。
動力電源
要保證整套線控系統(tǒng)的穩(wěn)定工作，動力電源的性能也是至關(guān)重要的。
線控系統(tǒng)的執(zhí)行器主要是大功率的電動機以及伺服電機，其相對于傳統(tǒng)的執(zhí)行器功率而言，消耗極高。舉例來說，單個轉(zhuǎn)向電動機的功率范圍是550~800W，而電機盤式制動器的功率可達1000W。
如果繼續(xù)維持傳統(tǒng)的14伏供電系統(tǒng)，就必須通過提高電流，來獲得更高的功率。但過高的電流會給整套系統(tǒng)帶來安全隱患，汽車電路上的熱能消耗也會大大增加，所以汽車供電系統(tǒng)必須通過提高電壓，來滿足更大功率的需求。
目前，48伏的供電系統(tǒng)得到快速發(fā)展，是當下的趨勢。
展開 解讀底盤線控的關(guān)鍵技術(shù)
電機及其控制器
信息通過總線傳輸?shù)娇刂破?，然后控制器?qū)動各種電機實現(xiàn)執(zhí)行工作?？刂?em>電機和控制器的性能，很大程度上影響著線控系統(tǒng)的整體性能。線控系統(tǒng)的電機主要以位置、轉(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)矩等，作為控制目標，功率從十幾W到幾千W不等。
對于小功率電機，可以采用步進電機或直流電機，如節(jié)氣門開度的控制電機、油泵電機等。
在大功率電機方面，永磁同步電機的應(yīng)用已經(jīng)越來越廣泛，比如線控轉(zhuǎn)向電機、EMB中的制動電機等。
圖2 布雷博的EMB系統(tǒng)
純線控系統(tǒng)由于多個電機同時工作，需要消耗更多的電能。因此需要提高電機功率密度、控制器功率密度以及系統(tǒng)效率等指標，擴大高效區(qū)的范圍。這樣不僅可以降低電機控制器和系統(tǒng)電源的負荷，提高設(shè)計的冗余度，還對線控系統(tǒng)工作節(jié)能，增強系統(tǒng)動力性能方面具有重要的意義。
此外，電機及控制器的可靠性、安全性、電磁兼容性也是整車集成控制安全性的重要前提。
動力電源
要保證整套線控系統(tǒng)的穩(wěn)定工作，動力電源的性能也是至關(guān)重要的。
線控系統(tǒng)的執(zhí)行器主要是大功率的電動機以及伺服電機，其相對于傳統(tǒng)的執(zhí)行器功率而言，消耗極高。舉例來說，單個轉(zhuǎn)向電動機的功率范圍是550~800W，而電機盤式制動器的功率可達1000W。
如果繼續(xù)維持傳統(tǒng)的14伏供電系統(tǒng)，就必須通過提高電流，來獲得更高的功率。但過高的電流會給整套系統(tǒng)帶來安全隱患，汽車電路上的熱能消耗也會大大增加，所以汽車供電系統(tǒng)必須通過提高電壓，來滿足更大功率的需求。
目前，48伏的供電系統(tǒng)得到快速發(fā)展，是當下的趨勢。
展開 線控底盤技術(shù)：線控底盤是自動駕駛的必要條件，自動駕駛是線控底盤的充分條件
獲得期望的轉(zhuǎn)向阻力矩，剩下的工作就是控制路感反饋電機達到期望的力矩。最常用的算法是PID算法。
▲轉(zhuǎn)向執(zhí)行研究
SBW系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向執(zhí)行控制策略可以分為上層策略和下層策略 2 部分。其中，上層策略根據(jù)當前車輛的狀態(tài)和駕駛員的輸入，在盡量滿足控制目標和約束條件的情況下，計算出期望的前輪轉(zhuǎn)角；而下層策略則是由轉(zhuǎn)向控制器控制轉(zhuǎn)向電機執(zhí)行該指令，快速、準確地達到該目標轉(zhuǎn)角。
由于線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的靈活性，衍生出很多控制算法。總體而言，算法可以總結(jié)為基于經(jīng)驗設(shè)計的方法和基于動力學(xué)模型計算的方法這 2 大類。
基于經(jīng)驗設(shè)計的方法主要是根據(jù)車輛在不同工況下對操縱穩(wěn)定性要求的不同來進行設(shè)計。在低速工況下，汽車應(yīng)具有不沉重而適度的轉(zhuǎn)向盤力與不過于大的方向盤轉(zhuǎn)角，還應(yīng)具有良好的回正性能；高速、低側(cè)向加速度工況下，汽車應(yīng)具有良好的橫擺角速度頻率特性、直線行駛能力、回正性能和較大的轉(zhuǎn)向靈敏度，且轉(zhuǎn)向盤力不宜過小而應(yīng)維持在一定數(shù)值，以給駕駛者穩(wěn)定的路感。
基于動力學(xué)模型計算的方法旨在提高車輛的穩(wěn)定性。因此，也有研究人員將這種方法歸結(jié)為車輛穩(wěn)定性控制方法。其基本思路是根據(jù)當前車輛狀態(tài)、外界環(huán)境和駕駛員輸入提出控制目標，然后根據(jù)控制目標計算參考前輪轉(zhuǎn)角，控制前輪轉(zhuǎn)角改變輪胎側(cè)向力，對橫擺力矩進行補償。
▲故障診斷與容錯控制
在線控轉(zhuǎn)向中，轉(zhuǎn)向的動力來源于電機主要包括了兩方面：用來給駕駛員提供轉(zhuǎn)向時的路感和動力。電機的可靠性是研究者們首先要考慮的因素，電機和控制器的容錯就體現(xiàn)的十分重要。
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