線控轉(zhuǎn)向技術(shù)的案例
一文讀懂線控轉(zhuǎn)向技術(shù)
其次，線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)需要實(shí)時(shí)地模擬路面的路感，以便駕駛員的合理駕駛。
這也對(duì)計(jì)算程序的性能提出了較高的要求。當(dāng)然，如果是L5級(jí)的自動(dòng)駕駛，完全取消方向盤，則沒(méi)有這個(gè)問(wèn)題，但是L5的實(shí)現(xiàn)還很遙遠(yuǎn)。
此外，
線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)對(duì)轉(zhuǎn)向電機(jī)的功率要求高，相應(yīng)的，轉(zhuǎn)向電機(jī)的成本也將增加。
線控轉(zhuǎn)向的應(yīng)用現(xiàn)狀
由于線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，以及自動(dòng)駕駛浪潮下的需求，目前線控轉(zhuǎn)向正在逐漸普及。
最早的量產(chǎn)線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可以追溯到2015年，英菲尼迪Q50搭載了主動(dòng)式的線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。Q50的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在正常工作狀態(tài)下，方向盤和轉(zhuǎn)向器之間是沒(méi)有機(jī)械連接的，完全靠電信號(hào)實(shí)現(xiàn)控制和路感的模擬。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)下，通過(guò)離合器，將線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)變?yōu)橐粋€(gè)機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，這就是對(duì)于線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的冗余。
圖4 英菲尼迪Q50的線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)
可惜的是，后續(xù)Q50的線控轉(zhuǎn)向版本遭遇了大規(guī)模的召回，看來(lái)線控轉(zhuǎn)向的可靠性，當(dāng)時(shí)沒(méi)有達(dá)到大規(guī)模量產(chǎn)的要求。
目前已經(jīng)有多家廠商推出了自家的線控轉(zhuǎn)向概念模型，如傳統(tǒng)巨頭博世等，但是能夠支持高級(jí)別自動(dòng)駕駛功能的完全線控轉(zhuǎn)向產(chǎn)品還沒(méi)有量產(chǎn)案例。
值得關(guān)注的是，除了博世、大陸等傳統(tǒng)Tier 1外，國(guó)內(nèi)自主品牌也開始占據(jù)線控轉(zhuǎn)向的份額。2021年，集度、蔚來(lái)、吉利成為線控轉(zhuǎn)向技術(shù)發(fā)展和標(biāo)準(zhǔn)化研究的聯(lián)合牽頭單位，將牽頭線控轉(zhuǎn)向相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的制定；長(zhǎng)城汽車也發(fā)布了其支持L4級(jí)別自動(dòng)駕駛的線控轉(zhuǎn)向技術(shù)，號(hào)稱2023年將實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。
雖然還存在技術(shù)難點(diǎn)，但從目前的技術(shù)迭代速度和行業(yè)趨勢(shì)來(lái)看，我們相信，完全的線控轉(zhuǎn)向量產(chǎn)落地已經(jīng)不太遠(yuǎn)了。
展開 一文讀懂線控轉(zhuǎn)向技術(shù)
其次，線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)需要實(shí)時(shí)地模擬路面的路感，以便駕駛員的合理駕駛。
這也對(duì)計(jì)算程序的性能提出了較高的要求。當(dāng)然，如果是L5級(jí)的自動(dòng)駕駛，完全取消方向盤，則沒(méi)有這個(gè)問(wèn)題，但是L5的實(shí)現(xiàn)還很遙遠(yuǎn)。
此外，
線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)對(duì)轉(zhuǎn)向電機(jī)的功率要求高，相應(yīng)的，轉(zhuǎn)向電機(jī)的成本也將增加。
線控轉(zhuǎn)向的應(yīng)用現(xiàn)狀
由于線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，以及自動(dòng)駕駛浪潮下的需求，目前線控轉(zhuǎn)向正在逐漸普及。
最早的量產(chǎn)線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可以追溯到2015年，英菲尼迪Q50搭載了主動(dòng)式的線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。Q50的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在正常工作狀態(tài)下，方向盤和轉(zhuǎn)向器之間是沒(méi)有機(jī)械連接的，完全靠電信號(hào)實(shí)現(xiàn)控制和路感的模擬。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)下，通過(guò)離合器，將線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)變?yōu)橐粋€(gè)機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，這就是對(duì)于線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的冗余。
圖4 英菲尼迪Q50的線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)
可惜的是，后續(xù)Q50的線控轉(zhuǎn)向版本遭遇了大規(guī)模的召回，看來(lái)線控轉(zhuǎn)向的可靠性，當(dāng)時(shí)沒(méi)有達(dá)到大規(guī)模量產(chǎn)的要求。
目前已經(jīng)有多家廠商推出了自家的線控轉(zhuǎn)向概念模型，如傳統(tǒng)巨頭博世等，但是能夠支持高級(jí)別自動(dòng)駕駛功能的完全線控轉(zhuǎn)向產(chǎn)品還沒(méi)有量產(chǎn)案例。
值得關(guān)注的是，除了博世、大陸等傳統(tǒng)Tier 1外，國(guó)內(nèi)自主品牌也開始占據(jù)線控轉(zhuǎn)向的份額。2021年，集度、蔚來(lái)、吉利成為線控轉(zhuǎn)向技術(shù)發(fā)展和標(biāo)準(zhǔn)化研究的聯(lián)合牽頭單位，將牽頭線控轉(zhuǎn)向相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的制定；長(zhǎng)城汽車也發(fā)布了其支持L4級(jí)別自動(dòng)駕駛的線控轉(zhuǎn)向技術(shù)，號(hào)稱2023年將實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。
雖然還存在技術(shù)難點(diǎn)，但從目前的技術(shù)迭代速度和行業(yè)趨勢(shì)來(lái)看，我們相信，完全的線控轉(zhuǎn)向量產(chǎn)落地已經(jīng)不太遠(yuǎn)了。
展開 汽車線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)研究綜述
它取消了加速踏板、方向盤及制動(dòng)踏板，徹底采用操縱桿控制汽車，實(shí)現(xiàn)了Drive-by- wire技術(shù)。寶馬汽車公司在其BMW Z22概念車上也應(yīng)用了線控轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)及線控驅(qū)動(dòng)技術(shù),使轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動(dòng)角度范圍縮減到160度，這讓駕駛員在緊急轉(zhuǎn)向時(shí)輕松了很多。
國(guó)內(nèi)在線控轉(zhuǎn)向方面的研究才剛起步，吉林大學(xué)、清華大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)、北京理工大學(xué)等高校對(duì)線控技術(shù)進(jìn)行了一些相關(guān)研究。隨著SBW研究關(guān)注度的提高，國(guó)內(nèi)科研機(jī)構(gòu)也紛紛開始重視，將人力和物力投入其中進(jìn)行研究。同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院研制出國(guó)內(nèi)首輛裝備電子轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的概念車——“春輝三號(hào)”，該車是國(guó)內(nèi)首輛使用電子轉(zhuǎn)向技術(shù)的電動(dòng)車。吉林大學(xué)宗魏宏、長(zhǎng)富等人研究了對(duì)電控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，并提出了主要問(wèn)題以及其解決方法,為其他該方面的研究者提供了一個(gè)理論基礎(chǔ)。在控制策略方面，武漢理工大學(xué)劉永學(xué)等提出了相關(guān)的算法研究。
1.2 項(xiàng)目研究的科學(xué)意義
要使線控轉(zhuǎn)向技術(shù)真正實(shí)用化，必須對(duì)線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性和駕駛員“路感”、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制策略、電機(jī)的動(dòng)態(tài)控制算法和系統(tǒng)節(jié)能策略等核心理論及技術(shù)進(jìn)行深入研究，并對(duì)汽車穩(wěn)定性能進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)。本項(xiàng)目的研究將為SBW系統(tǒng)開發(fā)提供理論依據(jù)，開發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的國(guó)產(chǎn)實(shí)用的SBW系統(tǒng)，從而，有利于提高我國(guó)汽車技術(shù)水平和掌握汽車核心技術(shù)。可以肯定線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)代汽車的性能產(chǎn)生了正向的影響，甚至可能帶來(lái)一場(chǎng)汽車控制思想的革命。
該項(xiàng)目研究具有以下科學(xué)意義：
（1）基于節(jié)能設(shè)計(jì)的線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，有效降低系統(tǒng)能耗，提高汽車系統(tǒng)可靠性和經(jīng)濟(jì)性。從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)和控制兩個(gè)方面，以轉(zhuǎn)向系統(tǒng)能量消耗最低和系統(tǒng)穩(wěn)定性為綜合目標(biāo)，研究基于節(jié)能設(shè)計(jì)理論和方法設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向裝置結(jié)構(gòu)參數(shù)和控制策略，實(shí)現(xiàn)同等駕駛工況下采用節(jié)能設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)能耗更低，提高轉(zhuǎn)向系統(tǒng)及整車的能量使用效率。
展開 智能網(wǎng)聯(lián)汽車底盤線控技術(shù)
線控技術(shù)認(rèn)知
線控技術(shù)（X by Wire），是將駕駛員的操作動(dòng)作經(jīng)過(guò)傳感器轉(zhuǎn)變成電信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)傳遞控制，替代傳統(tǒng)機(jī)械系統(tǒng)或者液壓系統(tǒng)，并由電信號(hào)直接控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)以實(shí)現(xiàn)控制目的，基本原理如圖5-1所示。
該技術(shù)源于美國(guó)國(guó)家航空航天局（National Aeronautics and Space Administration，NASA）1972年推出的線控飛行技術(shù)（Fly by Wire）的飛機(jī)。
其中，“X”就像數(shù)學(xué)方程中的未知數(shù)，代表汽車中傳統(tǒng)上由機(jī)械或液壓控制的各個(gè)部件及相關(guān)的操作。
圖1 線控技術(shù)的基本原理圖
由于線控系統(tǒng)取消了傳統(tǒng)的氣動(dòng)、液壓及機(jī)械連接，取而代之的是傳感器、控制單元及電磁執(zhí)行機(jī)構(gòu)，所以具有安全、響應(yīng)快、維護(hù)費(fèi)用低、安裝測(cè)試簡(jiǎn)單快捷的優(yōu)點(diǎn)。
智能網(wǎng)聯(lián)線控技術(shù)主要包括線控轉(zhuǎn)向技術(shù)、線控制動(dòng)技術(shù)、線控驅(qū)動(dòng)技術(shù)、線控換擋技術(shù)和線控懸架技術(shù)等。
1、線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)認(rèn)知
一、線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)簡(jiǎn)介
線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（Steering By Wire，SBW），是智能網(wǎng)聯(lián)汽車實(shí)現(xiàn)路徑跟蹤與避障避險(xiǎn)必要的關(guān)鍵技術(shù)，為智能網(wǎng)聯(lián)汽車實(shí)現(xiàn)自主轉(zhuǎn)向提供了良好的硬件基礎(chǔ)，其性能直接影響主動(dòng)安全與駕乘體驗(yàn)。
線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)取消了傳統(tǒng)的機(jī)械式轉(zhuǎn)向裝置，轉(zhuǎn)向盤和轉(zhuǎn)向輪之間無(wú)機(jī)械連接，可以減輕車體重量，消除路面沖擊，具有減小噪聲和隔震等優(yōu)點(diǎn)。
針對(duì)線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的研究，國(guó)外起步相對(duì)較早。
著名汽車公司和汽車零部件廠家，如美國(guó)Delphi公司、天合TRW公司、日本三菱公司、德國(guó)博士公司、ZF公司、寶馬公司等都相繼在研制各自的SBW系統(tǒng)。
TRW公司最早提出用控制信號(hào)代替轉(zhuǎn)向盤和轉(zhuǎn)向輪之間的機(jī)械連接。
但受制于電子控制技術(shù)，直到20世紀(jì)90年代，線控轉(zhuǎn)向技術(shù)才有較大進(jìn)展。
英菲尼迪的“Q50”成為第1款應(yīng)用線控轉(zhuǎn)向技術(shù)的量產(chǎn)車型。
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智能網(wǎng)聯(lián)汽車底盤線控技術(shù)解析
圖1 線控技術(shù)的基本原理圖
由于線控系統(tǒng)取消了傳統(tǒng)的氣動(dòng)、液壓及機(jī)械連接，取而代之的是傳感器、控制單元及電磁執(zhí)行機(jī)構(gòu)，所以具有安全、響應(yīng)快、維護(hù)費(fèi)用低、安裝測(cè)試簡(jiǎn)單快捷的優(yōu)點(diǎn)。
智能網(wǎng)聯(lián)線控技術(shù)主要包括線控轉(zhuǎn)向技術(shù)、線控制動(dòng)技術(shù)、線控驅(qū)動(dòng)技術(shù)、線控換擋技術(shù)和線控懸架技術(shù)等。
線控底盤技術(shù)：線控底盤是自動(dòng)駕駛的必要條件，自動(dòng)駕駛是線控底盤的充分條件
實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù)和設(shè)置冗余硬件是保證控制器穩(wěn)定運(yùn)行的兩種手段，故而可以實(shí)現(xiàn)容錯(cuò)控制，線控轉(zhuǎn)向的運(yùn)行的品質(zhì)得到了保證，根據(jù)控制器與電機(jī)之間的控制關(guān)系，可以對(duì)電機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)所需要的補(bǔ)償控制進(jìn)行相關(guān)研究，那樣就為能夠在最大限度上保證線控轉(zhuǎn)向的可靠性提供了可能。
3、線控轉(zhuǎn)向的應(yīng)用
從全球競(jìng)爭(zhēng)格局來(lái)看，博世、采埃孚、捷太格特、NSK、耐世特等國(guó)際巨頭有成熟的線控轉(zhuǎn)向產(chǎn)品和技術(shù)，但在商業(yè)化方面仍然遇到了瓶頸。
——參考佐思汽車研究
2020年以后，L3級(jí)自動(dòng)駕駛進(jìn)入量產(chǎn)將拉動(dòng)線控系統(tǒng)產(chǎn)品商業(yè)化，那些率先在中國(guó)市場(chǎng)布局的外資企業(yè)會(huì)有先發(fā)優(yōu)勢(shì)。縱觀國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，在線控技術(shù)上有所作為的中國(guó)本土企業(yè)寥寥無(wú)幾，且規(guī)模相對(duì)較小。
三顧茅廬：線控制動(dòng)
線控制動(dòng)，即Brake-By-Wire,在線控底盤技術(shù)中是難度最高的，但也是最關(guān)鍵的技術(shù)。線控制動(dòng)系統(tǒng)掌控著自動(dòng)駕駛的底盤安全性和穩(wěn)定控制，只有擁有足夠好的制動(dòng)性能（包括響應(yīng)速度快、平順性好等），才能為我們的安全提供良好保障。
展開 滑板底盤：啃不動(dòng)的“蛋糕”
▲ 中金公司預(yù)測(cè)線控市場(chǎng)規(guī)模
我們知道，汽車底盤由傳動(dòng)系、行駛系、轉(zhuǎn)向系及制動(dòng)系“四大系”組成。那么，作為一體化、集成化、智能化的核心技術(shù)之一，線控底盤同樣還是基于這個(gè)原則，主要包括線控轉(zhuǎn)向、線控驅(qū)動(dòng)、線控換擋、線控制動(dòng)、線控懸掛等五大系統(tǒng)，且對(duì)應(yīng)著汽車運(yùn)動(dòng)的前后左右上下六個(gè)自由度。
而從產(chǎn)品生命周期角度來(lái)看，中金公司認(rèn)為，線控底盤發(fā)展的五大細(xì)分模塊中，線控驅(qū)動(dòng)和換擋基本進(jìn)入成熟期，線控制動(dòng)和線控懸架正處成長(zhǎng)期，線控轉(zhuǎn)向才邁進(jìn)導(dǎo)入期。
一位傳統(tǒng)車企的技術(shù)負(fù)責(zé)人也告訴我，“王老師，線控底盤（的目標(biāo)）只是部分實(shí)現(xiàn)了，距離實(shí)現(xiàn)完整的線控功能還得幾年時(shí)間。”
這“五大系統(tǒng)”中，特別是“線控轉(zhuǎn)向”SBW（Steer By Wire），是難度在EPS（電子助力轉(zhuǎn)向）之上的技術(shù)，目前還在開發(fā)導(dǎo)入期內(nèi)，并且，技術(shù)壟斷在零部件巨頭手中。
之前能夠量產(chǎn)的，只有過(guò)Kayaba量產(chǎn)配套英菲尼迪Q50。早在2013年，英菲尼迪Q50成為第一款應(yīng)用線控轉(zhuǎn)向技術(shù)的量產(chǎn)車型（仍有機(jī)械中間軸設(shè)計(jì)）。按照業(yè)內(nèi)人士的說(shuō)法，“性價(jià)比不高，故障率略高。”
這么難，主要是線控轉(zhuǎn)向受到三方面的制約：高功率的力反饋電機(jī)和轉(zhuǎn)向執(zhí)行電機(jī)，算法實(shí)現(xiàn)，設(shè)備冗余導(dǎo)致成本和重量增加。當(dāng)然你也可以說(shuō)，“EPS可算被動(dòng)的線控轉(zhuǎn)向，如果不太計(jì)較可靠性和安全冗余，加大電機(jī)功率就可做真正的線控轉(zhuǎn)向。”
而對(duì)于“線控轉(zhuǎn)向的技術(shù)突破大概需要多久？”
展開 詳解丨線控轉(zhuǎn)向的三個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)
智能底盤集成了底盤域和線控執(zhí)行系統(tǒng)，它的發(fā)展有兩個(gè)趨勢(shì)，一是線控執(zhí)行系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化，二是底盤運(yùn)算控制平臺(tái)化。對(duì)于這兩大塊而言，它是具備了完整的模塊化的結(jié)構(gòu)方案，這樣有比較清晰的EEA架構(gòu)場(chǎng)景，作為四大線控而言可以進(jìn)行模塊化的方案提供。第二，在這個(gè)過(guò)程當(dāng)中有一個(gè)底盤域控制，這使獨(dú)立移動(dòng)底盤成為可能，可以根據(jù)客戶的要求進(jìn)行智能生態(tài)座艙直接的上裝。第三，底盤域控制是大的運(yùn)算平臺(tái)，它是為軟件集成運(yùn)算提供了一種可能，它具備了成熟的軟件架構(gòu)，也同時(shí)具備了大的軟件資源。因此它是一個(gè)模塊化方案，智能生態(tài)的承載平臺(tái)，同時(shí)也是一個(gè)大軟件運(yùn)算平臺(tái)。
線控轉(zhuǎn)向
底盤域控制器有這些功能，在底盤里面它是底盤運(yùn)算中心，在整車智能駕駛里面它是承上啟下的作用，它來(lái)源于DAS控制指令，同時(shí)根據(jù)DAS指令進(jìn)行執(zhí)行，比如說(shuō)安全狀態(tài)的識(shí)別，比如說(shuō)姿態(tài)的控制，橫縱的協(xié)調(diào)加上底盤能量管理，線控執(zhí)行系統(tǒng)的四大線控（轉(zhuǎn)向、制動(dòng)、懸架、驅(qū)動(dòng)），它涉及到一些核心協(xié)調(diào)控制技術(shù)，比如說(shuō)橫縱協(xié)調(diào)，前后輪協(xié)調(diào)，轉(zhuǎn)向和制動(dòng)的協(xié)調(diào)、橫縱垂3CS的協(xié)調(diào)。底盤域控制器要滿足功能安全ASILD，SOTIF設(shè)計(jì)的預(yù)期功能安全，特別是線控執(zhí)行機(jī)構(gòu)都在底盤里面，不可避免有些機(jī)構(gòu)本身固有的延時(shí)或者滯后，所以要考慮預(yù)期功能安全，它的滯后給我們的自動(dòng)駕駛帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)。
展開 利用在環(huán)技術(shù)（XiL）優(yōu)化轉(zhuǎn)向系統(tǒng) ：從虛擬測(cè)試到真實(shí)性能表現(xiàn)【4月25日直播】
在現(xiàn)代汽車研發(fā)中，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)對(duì)于車輛的安全、性能以及用戶體驗(yàn)起著至關(guān)重要的作用。工程師們?cè)诩?em>線控轉(zhuǎn)向等前沿技術(shù)的同時(shí)，必須確保轉(zhuǎn)向系統(tǒng)具備精確的操控性和靈敏的響應(yīng)能力。
在這場(chǎng)60分鐘的免費(fèi)網(wǎng)絡(luò)研討會(huì)上，來(lái)自 VI-grade 的專家將展示在環(huán)技術(shù)（XiL，包括模型在環(huán)、軟件在環(huán)和硬件在環(huán)）如何實(shí)現(xiàn)虛擬測(cè)試、加速研發(fā)進(jìn)程并優(yōu)化轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的性能。
??主要議題及要點(diǎn)
1??掌握轉(zhuǎn)向在環(huán)技術(shù)（軟件在環(huán)和硬件在環(huán)）：學(xué)習(xí)如何開發(fā)和驗(yàn)證高級(jí)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，包括與多種轉(zhuǎn)向技術(shù)的兼容性以及實(shí)時(shí)參數(shù)調(diào)整。
2??從數(shù)字孿生到實(shí)際驗(yàn)證：探索 VI-grade 公司的虛擬環(huán)境、數(shù)字孿生技術(shù)和測(cè)試自動(dòng)化如何加速轉(zhuǎn)向系統(tǒng)從概念設(shè)計(jì)到最終確認(rèn)的研發(fā)進(jìn)程。
3??線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的集成與測(cè)試：了解線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在硬件在環(huán)應(yīng)用中的集成過(guò)程，包括客戶實(shí)際使用案例以及借助 VI-grade 公司的仿真平臺(tái)進(jìn)行的系統(tǒng)級(jí)驗(yàn)證。
利用在環(huán)技術(shù)（XiL）優(yōu)化轉(zhuǎn)向系統(tǒng)—— 從虛擬測(cè)試到真實(shí)性能表現(xiàn)
直播時(shí)間：4月25日 15:00
直播講師：周光磊
VI-grade中國(guó)區(qū)應(yīng)用工程師，從事車輛動(dòng)力學(xué)仿真及駕駛模擬器應(yīng)用技術(shù)支持工作，熟悉駕駛模擬器在車輛動(dòng)力學(xué)、智能駕駛等領(lǐng)域的應(yīng)用。
從事整車性能開發(fā)、車輛動(dòng)力學(xué)、底盤電子、ADAS系統(tǒng)開發(fā)與測(cè)試、注重用戶感受的工程師和行業(yè)研究人員，想要掌握最新技術(shù)？就在4月25日 15:00！！！
展開 滑板底盤能否“跑起來(lái)”？
2.2 挑戰(zhàn)
2.2.1 技術(shù)方面的挑戰(zhàn)
（1）線控技術(shù)是關(guān)鍵技術(shù)，但線控轉(zhuǎn)向技術(shù)尚未成熟
線控技術(shù)是滑板底盤最關(guān)鍵的技術(shù)之一，特別是線控制動(dòng)（EHB/EMB）和線控轉(zhuǎn)向（SBW）。上文也提到了，滑板底盤的優(yōu)勢(shì)之一就是上下分體式開發(fā)，要做到如此的話，就必須要去“機(jī)械化”，從而采用線控技術(shù)，才能真正做到人機(jī)解耦的駕駛體驗(yàn)。
如今線控制動(dòng)和線控轉(zhuǎn)向技術(shù)的成熟度如何？某滑板底盤初創(chuàng)企業(yè)底盤工程師告訴九章智駕：“從頭部的Tier 1產(chǎn)品來(lái)看，線控制動(dòng)（EHB）目前相對(duì)成熟，但線控轉(zhuǎn)向技術(shù)尚未真正量產(chǎn)。”
當(dāng)前線控轉(zhuǎn)向技術(shù)僅停留于EPS，并未完全去除機(jī)械連接，轉(zhuǎn)向信號(hào)還是來(lái)自于駕駛員的操作，無(wú)法真正實(shí)現(xiàn)駕駛員操作與車輛控制的解耦。而SBW完全去除了方向盤和齒輪接的連接，轉(zhuǎn)向信號(hào)來(lái)源于算法，更符合自動(dòng)駕駛的發(fā)展方向，但技術(shù)尚未成熟。
目前，市場(chǎng)上的滑板底盤大部分應(yīng)用于半封閉且低速的場(chǎng)景，這類場(chǎng)景對(duì)冗余安全的要求不高，所以針對(duì)這類場(chǎng)景來(lái)說(shuō)，使用EPS是“可以接受的”。但對(duì)于高速環(huán)境下，特別是乘用車領(lǐng)域，未來(lái)高階自動(dòng)駕駛必然由算法直接控制，SBW是不可回避的技術(shù)路徑。
（2）輪轂電機(jī)適用性較低
有不少業(yè)內(nèi)人士說(shuō)可以在滑板底盤上使用輪轂電機(jī)，但筆者認(rèn)為，輪轂電機(jī)不太可能在短期內(nèi)應(yīng)用在滑板底盤上。主要原因是：第一，技術(shù)尚未成熟；第二，產(chǎn)業(yè)成熟度不夠，國(guó)內(nèi)可選的輪轂電機(jī)供應(yīng)商較少，成本較高；第三，增加了簧下質(zhì)量，會(huì)影響車輛的操控性能。
對(duì)于商用車來(lái)說(shuō)，輪轂電機(jī)會(huì)應(yīng)用在一些特殊場(chǎng)景的車輛底盤，比如無(wú)人貨運(yùn)等。
展開 電控轉(zhuǎn)向技術(shù)解析
近幾年來(lái)，在車型參配上你會(huì)發(fā)現(xiàn)某一款車會(huì)特別說(shuō)明采用的是什么轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。不管是機(jī)械助力或者是電子助力式的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)始終還是有傳統(tǒng)的機(jī)械式連接。如果告訴你，現(xiàn)在有一種轉(zhuǎn)向系統(tǒng)已經(jīng)省略了傳統(tǒng)機(jī)械式連接，改用電信號(hào)來(lái)控制汽車的行駛方向，你是否感興趣呢?下面，我就要為大家介紹這種新的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)——電控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，與大家一起來(lái)看看電控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)有什么玄機(jī)?
● 什么是電控轉(zhuǎn)向
?
電控轉(zhuǎn)向是線控技術(shù)在汽車產(chǎn)品上的一種應(yīng)用，是以電子信號(hào)為載體利用電線將指令傳遞到執(zhí)行機(jī)構(gòu)，從而避免結(jié)構(gòu)繁雜的機(jī)械傳動(dòng)、減重、提升效率以及實(shí)現(xiàn)更多智能控制功能等多重目的。
其實(shí)線控技術(shù)近幾年在商用車上已經(jīng)有所應(yīng)用，比如商用車上的電子剎車總泵、電控氣壓換擋系統(tǒng)等。然而運(yùn)用在轉(zhuǎn)向系統(tǒng)之上這還是第一次。
所謂電控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，就是在轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和方向盤之間取消傳統(tǒng)機(jī)械連接，車輪的轉(zhuǎn)向角度和速度均依靠電腦根據(jù)行駛路況和駕駛者轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤的意圖綜合計(jì)算，并由電腦控制轉(zhuǎn)向機(jī)實(shí)現(xiàn)控制目的。這就好比駕駛員手里的方向盤是一個(gè)遙控器，或者賽車游戲中的模擬方向盤，而真正執(zhí)行轉(zhuǎn)向命令的是車上的電腦。
● 電控轉(zhuǎn)向最早出現(xiàn)在哪?
其實(shí)，奔馳從1990年投入對(duì)線控技術(shù)的研究。在汽車領(lǐng)域，第一款實(shí)現(xiàn)應(yīng)用線控技術(shù)的汽車是奔馳在1996年發(fā)布的F200概念車。
F200概念車在當(dāng)時(shí)采取的控制策略是：駕駛員通過(guò)操作安裝在車門內(nèi)側(cè)和中央控制臺(tái)處的側(cè)面操縱桿來(lái)控制車身的所有運(yùn)動(dòng)。左右移動(dòng)操縱桿使汽車轉(zhuǎn)向，而將操縱桿向后拉將產(chǎn)生制動(dòng)，向前推將使汽車加速。這種操作方式與工程挖掘機(jī)的操作方式非常相似，只不過(guò)F200概念車不能橫著走而已。
由于奔馳F200概念車上采用了線控技術(shù)，那么方向盤、轉(zhuǎn)向柱、踏板、制動(dòng)油管等設(shè)備就被取消了。
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解讀底盤線控的關(guān)鍵技術(shù)
二是提高線控技術(shù)的可靠性和安全性。
目前法規(guī)仍然要求轉(zhuǎn)向和制動(dòng)系統(tǒng)必須有機(jī)械連接，不允許使用純線控的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)或制動(dòng)系統(tǒng)，因此盡快提高線控系統(tǒng)的可靠性和安全性，是當(dāng)務(wù)之急。只有實(shí)現(xiàn)高度的安全，才能獲得政府部門對(duì)完全線控系統(tǒng)的認(rèn)可，才能實(shí)現(xiàn)線控技術(shù)在車輛上的全面應(yīng)用。
三是降低成本。
線控系統(tǒng)中所必需的傳感器、高功率的電機(jī)、高性能的電源，以及硬件冗余等，都大大增加了成本。隨著技術(shù)的進(jìn)步、電子設(shè)備成本的下降，以及其他的技術(shù)手段，如非硬件冗余的容錯(cuò)控制技術(shù)等，線控系統(tǒng)的成本會(huì)逐漸下降。只有成本下降了，線控系統(tǒng)才能在量產(chǎn)車上大范圍應(yīng)用。
四是應(yīng)用范圍的擴(kuò)展。
實(shí)現(xiàn)低成本和高可靠性后，結(jié)合目前的電動(dòng)化、智能化發(fā)展趨勢(shì)，線控技術(shù)的應(yīng)用范圍將越來(lái)越廣，對(duì)自動(dòng)駕駛的發(fā)展也會(huì)起到有效的推動(dòng)作用。
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二是提高線控技術(shù)的可靠性和安全性。
目前法規(guī)仍然要求轉(zhuǎn)向和制動(dòng)系統(tǒng)必須有機(jī)械連接，不允許使用純線控的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)或制動(dòng)系統(tǒng)，因此盡快提高線控系統(tǒng)的可靠性和安全性，是當(dāng)務(wù)之急。只有實(shí)現(xiàn)高度的安全，才能獲得政府部門對(duì)完全線控系統(tǒng)的認(rèn)可，才能實(shí)現(xiàn)線控技術(shù)在車輛上的全面應(yīng)用。
三是降低成本。
線控系統(tǒng)中所必需的傳感器、高功率的電機(jī)、高性能的電源，以及硬件冗余等，都大大增加了成本。隨著技術(shù)的進(jìn)步、電子設(shè)備成本的下降，以及其他的技術(shù)手段，如非硬件冗余的容錯(cuò)控制技術(shù)等，線控系統(tǒng)的成本會(huì)逐漸下降。只有成本下降了，線控系統(tǒng)才能在量產(chǎn)車上大范圍應(yīng)用。
四是應(yīng)用范圍的擴(kuò)展。
實(shí)現(xiàn)低成本和高可靠性后，結(jié)合目前的電動(dòng)化、智能化發(fā)展趨勢(shì)，線控技術(shù)的應(yīng)用范圍將越來(lái)越廣，對(duì)自動(dòng)駕駛的發(fā)展也會(huì)起到有效的推動(dòng)作用。
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這樣不僅可以降低電機(jī)控制器和系統(tǒng)電源的負(fù)荷，提高設(shè)計(jì)的冗余度，還對(duì)線控系統(tǒng)工作節(jié)能，增強(qiáng)系統(tǒng)動(dòng)力性能方面具有重要的意義。
此外，電機(jī)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(dòng)力電源
要保證整套線控系統(tǒng)的穩(wěn)定工作，動(dòng)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(dòng)機(jī)以及伺服電機(jī)，其相對(duì)于傳統(tǒng)的執(zhí)行器功率而言，消耗極高。舉例來(lái)說(shuō)，單個(gè)轉(zhuǎn)向電動(dòng)機(jī)的功率范圍是550~800W，而電機(jī)盤式制動(dòng)器的功率可達(dá)1000W。
如果繼續(xù)維持傳統(tǒng)的14伏供電系統(tǒng)，就必須通過(guò)提高電流，來(lái)獲得更高的功率。但過(guò)高的電流會(huì)給整套系統(tǒng)帶來(lái)安全隱患，汽車電路上的熱能消耗也會(huì)大大增加，所以汽車供電系統(tǒng)必須通過(guò)提高電壓，來(lái)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(dāng)下的趨勢(shì)。
圖3 博世的48V供電系統(tǒng)
未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)
根據(jù)以上的關(guān)鍵技術(shù)解讀，我們不難發(fā)現(xiàn)，線控系統(tǒng)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)主要有以下幾點(diǎn)：
一是線控系統(tǒng)的智能化，各個(gè)線控子系統(tǒng)及汽車的其他電控單元高度集成，實(shí)現(xiàn)控制一體化。
比如，線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和線控懸架的有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)汽車的運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)統(tǒng)一控制，向綜合控制方向發(fā)展。綜合發(fā)揮兩者的優(yōu)點(diǎn)，不僅可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛，還可以更好的改善汽車的安全性、舒適性和穩(wěn)定性。
二是提高線控技術(shù)的可靠性和安全性。
目前法規(guī)仍然要求轉(zhuǎn)向和制動(dòng)系統(tǒng)必須有機(jī)械連接，不允許使用純線控的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)或制動(dòng)系統(tǒng)，因此盡快提高線控系統(tǒng)的可靠性和安全性，是當(dāng)務(wù)之急。只有實(shí)現(xiàn)高度的安全，才能獲得政府部門對(duì)完全線控系統(tǒng)的認(rèn)可，才能實(shí)現(xiàn)線控技術(shù)在車輛上的全面應(yīng)用。
三是降低成本。
展開 淺析自動(dòng)駕駛線控底盤技術(shù)
自動(dòng)駕駛的發(fā)展離不開毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)、車載攝像頭等硬件設(shè)備的道路信息搜集，也離不開深度學(xué)習(xí)、高精度地圖等軟件程序的道路規(guī)劃控制，而為了讓自動(dòng)駕駛汽車能夠在道路正常、穩(wěn)定地行駛，這就需要線控底盤技術(shù)的加持。線控底盤技術(shù)對(duì)于自動(dòng)駕駛汽車，就像人的手和腳一樣，決定汽車是否可以正常行駛，作為執(zhí)行向的硬件技術(shù)，線控底盤的發(fā)展將決定自動(dòng)駕駛汽車的發(fā)展。
相對(duì)于由懸置系統(tǒng)、進(jìn)排氣系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)、排擋踏板系統(tǒng)、懸架系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、輪胎系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)等組成的傳統(tǒng)汽車底盤，線控底盤技術(shù)的組成主要為線控轉(zhuǎn)向、線控制動(dòng)、線控油門、線控懸架等，所謂的線控，簡(jiǎn)而言之就是采用電信號(hào)的形式來(lái)取代機(jī)械、液壓或氣動(dòng)等形式的連接，從而不需要依賴駕駛員的力或者扭矩的輸入。
隨著汽車智能化發(fā)展，娛樂(lè)性的要求也不斷提高，一些游戲也開始植入汽車內(nèi)，讓車主或駕駛員在閑暇時(shí)間增加樂(lè)趣，如很多賽車類游戲就已經(jīng)在汽車上實(shí)現(xiàn)了搭載，主要通過(guò)方向盤操作方向，加速踏板及制動(dòng)踏板控制速度，來(lái)控制游戲人物（車輛）的動(dòng)作，如果還是采用傳統(tǒng)底盤的硬件連接技術(shù)，將會(huì)在操作方向盤的過(guò)程中影響輪胎的動(dòng)作，不僅對(duì)輪胎有磨損，且由于輪胎與地面的阻力，也會(huì)影響游戲的游玩體驗(yàn)。線控底盤技術(shù)就很好的解決了這個(gè)問(wèn)題，在操控車輛時(shí)，線控底盤可以對(duì)通過(guò)方向盤、加速踏板、制動(dòng)踏板的狀態(tài)信息進(jìn)行采集，控制車輛的動(dòng)作，在進(jìn)行娛樂(lè)游戲時(shí)，可以將方向盤、加速踏板、制動(dòng)踏板等數(shù)據(jù)信息僅使用到游戲上，從而保護(hù)輪胎的磨損，增加駕駛員的娛樂(lè)體驗(yàn)。線控底盤的出現(xiàn)也讓汽車的控制脫離了硬件控制的局限性，讓信息的傳輸、執(zhí)行的速度得到了更大的提升。對(duì)于自動(dòng)駕駛系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，線控油門、線控轉(zhuǎn)向和線控制動(dòng)這3個(gè)技術(shù)尤為重要。
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