新能源汽车中线控技术进展和发展趋势

新能源汽车中线控技术

进展和发展趋势皮大伟南京理工大学车辆工程系主要内容线控技术的应用背景典型线控系统线控转向系统线控制动系统throttle-by-wire线控系统的关键技术线控系统的发展趋势总结线控技术的应用背景

线控技术（X-by-Wire）源于飞机控制系统（Fly-by-Wire），它将飞机驾驶员的操纵命令转换成电信号，利用计算机控制飞机飞行。这种控制方式引入到汽车驾驶上，就是将驾驶员的操作动作经过传感器转变成电信号，通过电信号网络传输到功率放大再推动执行机构。图1线控系统的组成框图线控技术就可理解为电控方式。这里的“X”代表着汽车中传统上由机械或液压控制的各个功能部件，如：制动、转向、悬架、油门、离合器、门锁等。典型的有线控转向（Steer-by-Wire）、线控制动（Brake-by-Wire）等。线控技术的应用背景

通用公司的HY-WIRE概念车线控技术的应用背景

线控技术的应用背景

线控技术的应用背景

线控技术得以逐渐在汽车上普遍应用的技术背景是微电子器件的成本降低、可靠性提高，如单片机，DSP等；电力电子装置的功能增强、成本降低，可靠性提高，如执行步进电机，伺服电机，传感器等等。线控技术的应用背景

安全、节能、环保汽车电子化助力转向、ABS、ESP、主动转向、主动悬架线控技术的应用背景

线控转向系统Steer-by-Wire线控转向系统取消了传统的机械式转向装置，转向器与转向柱间无机械连接。整个系统主要由转向盘位置传感器、力反馈电动机、转向执行机构、转向ECU、轮胎角度传感器、环境传感器组成。线控转向系统

线控转向系统原理图线控转向系统

线控转向系统

线控转向系统在汽车中的布置线控转向系统

汽车线控转向的优势在于：提高了整车设计自由度，便于操控系统布置转动效率高，响应时间短改善驾驶特性，增强操纵性取消转向柱、转向器后，有利于提高汽车碰撞安全性和整车主动安全性有利于整合底盘技术降低开发成本线控转向系统

线控转向系统关键技术包括：合理的转向控制策略，能正确执行驾驶员转向意图；（转向系统理想传动比）系统稳定可靠，具有高的容错性；（液压转向系统、双套线控转向系统、机械转向系统）符合人们当前的驾驶习惯，准确地向驾驶员反馈车辆行驶状态信息（路感、转向轻便性）线控转向系统

Steer-by-wire的前景围绕汽车开发的节能、环保和安全主题，未来汽车的主体将是零排放汽车。混合动力电动汽车（HEV）、燃料电池电动汽车（FCEV）等新型电动汽车，它们的逐步推广应用为线控电动转向系统的应用带来了非常广阔的前景。线控转向系统

线控制动系统Brake-by-Wire线控制动系统

线控制绒动系统线控制劝动系统线控制递动系统线控制柏动系统线控制旁动系统线控制动持系统线控制动箩系统主要傅由3部分组绑成：接收单慨元。包侦括制动录踏板、培踏板行榨程传感崭器等。制动控制辽器（ECU）。ECU接收制动的踏板发出皱的信号，捧控制制动占器制动；障接收驻车摔制动信号敌，控制驻答车制动；宰接收车轮伐传感器信刷号，识别于车轮是否弊抱死、打需滑等；控渡制车轮制成动力，实市现防抱死萌和驱动防纲滑，并兼拢顾其它系堵统的控制稠。执行单军元。包殃括电制薯动器或术液压制常动器等光。线控制材动系统EMB系统中讽的执行御机构是变与制动幸盘直接绍相连的符部分，拴是EMB与液压制铃动系统差真别最大的先部分。一墓个典型的率执行机构压应该：结构紧凑臭、体积小学巧；有提供驱宗动力的力愚矩电机；具有把圆督周运动转吹化为直线瞧运动的机炼构；具有力的创放大机构谊；为保证更蔽可靠的性他能，最好锁在内部设佳有力或位帮移等传感雅器。线控制动依系统相对传统容的液压制壤动系统，EMB具有以下厅主要优点:机械连接脆少，没有俊制动管路方，结构简丹洁，体积菜小。载荷传渔递平稳洲、柔和肾，制动馅性能稳摩定。采用机貌械和电犬气连接脂，信号晃传递迅闲速，反啄应灵敏桥，“路感”好。线控制暴动系统传动效率厕高，节省乓能源。电子智惭能控制巾功能强读大，可港以通过湿修改ECU中的软件碌，配置相星关的参数铸来改进制绍动性能，仓易于实现ABS、TCS、ESP、ACC等功能积。模块式结彼构更加整链体化，装虎配简单，于维修方便瞎。利于环保慈，没有液糕压制动管匪路和制动境液，不存印在液压油氧泄漏的问杀题，系统阻没有不可粉回收的部帮件，对环希境几乎没绣有污染。发展EMB需要解优决的关哗键技术腔：力矩电警机的设剧计：在制动时终，当制动盟垫块和制唤动盘接触念后，EMB中的力临矩电机兰将工作皱在“憋死”这样的敏恶劣工福作条件尚下。EMB不仅要求艺电机性能症优越、反喜应迅速、章可以提供匠足够大的勇力矩，而陵且必须结劣构紧凑、疯体积小巧季、能够安夕装在狭小辰的制动空版间内，还革需要在冷属、热、泥需水、电磁果干扰等恶陡劣环境下地能够可靠负工作。线控制轿动系统执行机勿构的设殃计：执行机构桑中的机械坑零件较多深，结构复贪杂，如何紧有效地传孤递转矩，饰增大转矩病，并且保餐证体积小呢巧是一个夺难题。成本的堵降低：有效降低EMB中的力矩牲电机、42V电源、诸泛多传感器薪、MCU、集成鞋电路等攀器件的邮成本，袖将会更宿快推动EMB的发展间和应用箱。线控油门孟系统thr盏ott滴le-换by-胃wir例e线控油门报系统线控油门围系统线控油门胸的优点在详于：控制精探度高可依据侍行驶工舒况精确糊调节空辽燃比改善燃烧累状况，提已高汽车的获动力性和产经济性线控油门假系统线控系巨统的关捡键技术容错控宏制技术为了提借高汽车勾的可靠嗓性和安恰全性，疫汽车线垂控系统殖必须采竞取容错衫控制，哀即当有觉些部件恰出现故滴障或失匠效的时识候，它洞们在系恢统中的锣功能可兽以用系忆统中的喜其它部躺件完全锈或部分旷代替，泰使系统晨能继续洋保持规阵定的性蛇能或不破丧失最沸基本的谎功能，馒或进一便步实现涂故障系瞒统的性抱能最优誉。通信网络蓬技术实时性射好可靠性愚高时间特玩性好（袭通讯事浊件发生境时间是惧确定的椅）冗余特性线控系徒统的关杠键技术线控系统稀网络协议矿主要选择:1.TT练CAN2.T滴TP/刮C(禽Tim铃eT神rig丝式ger皮ed供Pro垫toc锡ol,锹SAE港Cl企ass对C)3.F岔lex全Ray线控系统皆的关键技抚术TTP协议简介满足SAE旱C级网络的各时间触发但协议），疏目前有VOLK稠SWAG躲EN、AUD反I、HON造EYW命ELL和DELP样HI等选用这辈个协议作宅为线控网笛络的协议贷标准。TTP协议原先勾应用于航巧空产品，衡安全性设再计非常严电格，基于嫩严格的时瓣序安排，申具有非常胞可靠和容拜错的特性挤。系统中磁包含的每亿一个节点恰都和其他胞节点由2个重复的撕通道连接腾。这些节丝式点可以被奋复制，并然分组成为恐容错单元普（FTU）来弥咳补通讯臭错误。由于重复壮信息同时默在2个不同的略通道上发削送，所以尊传输信息拆的时间和找量值都被纳复制。该或协议的节点点成本比瓣其他协议曾的成本更福高。线控系榆统的关冈键技术Flex吸Ray协议简介Flex锣Ray（动态鞭部分byte长flig惹ht协议）政，这魔是一种钻既支持渣时间触离发，携又支持影事件触状发访问忍方式的节协议。Fle拆xRa伴y的主要蒸使用者傻包括：颤宝马、果大众、且通用，唇最近包蜜括丰田锤、日产岩、本田繁等一些嘉亚洲汽虽车厂商由也加入泉了Fle内xRa索y标准组织咏，使之有洁可能成为建事实标准桨。线控系统纺的关键技孝术Flex销Ray协议主要诊特点：可靠性蹈：Flex扶Ray采用冗余算备份的办乔法，分别棍由2条总线和2个网络控脆制器构成巩一个完整陵网络，每贺个ECU分别和2条总线殖相连，临正常情宾况下可晚以利用塌双通道榆进行数寺据传递歼，当其分中一个棕网络发古生故障右时也可嫌以由另励一个备淋份网络趟承担通抓讯任务园。速度：谢发动机创、制动农和转向榨等控制纲有很强尚的实时社特性，宫必须有很很高的蓝数据传放输速率型才能满番足。线控系统炸的关键技创术动力电侨源技术随着线丝式控技术盛在汽车饺中的应籍用，汽草车上的泰电子元住件也变鱼得越来逐越多，惯对电量青的需求各也越来未越大，亡传统的14V电源已经少不能满足记将来的需勾要，甚至纤阻碍了线猫控技术的肤发展。这度就需要对肯汽车现有污的电源技些术进行革辜新。众所周知钳，电压值林的提高可末使系统电认流减小。侮而小的电懂流可使导沸线上的损泳耗减少，去从而可使寒用更细更猴小的线束闪。提高电棕压值，也堤可以减少葡电器装置浮本身的体席积、质量岔和损耗，捏也有利于粮控制装置虾的小型化座，提高集寸成度。线控系阴统的关拦键技术目前提选出新系裁统标准沾为42V。实验证惕明，电压绸越高，电睁流越小，晓在传输过传程中损失挽的能量越恢小，电源沙系统越有殊效。但为斧什么止于42V呢？因吃为对于夫直流电锡，60V是一个斑安全极肆限，超档过60V将要考虑孟到系统的兴安全性，阀需要使用府更加先进啦的材料，染这无疑增认加了汽车诉的生产成宣本。而对腾于42V来说，工窑作峰值电晨压58V在安全漏极限之贺内，既杰满足了弊增加电阀压的要踏求，也旅不会增浩加太多零的生产傍成本。线控技术棵对汽车电住源技术提哭出了新的蓄要求，汽陆车42V电源技滑术的发怀展为线阻控技术洲提供了搬可靠的逢能量保乡丰证。线控系统话的发展趋墨势线控系统援的发展趋输势线控系统医的发展趋饱势线控系获统的发性展趋势总结－结饺束语汽车线控励技术作为松汽车发展蒜的一个重钳要方向，殊将对全球洗汽车制造傲业产生重椅大影响。泰汽车线控扬技术给汽兴车设计提计供了新的揭思路，对瓜汽车电子号技术、控化制技术、飞网络技术僻等方面提我出了新的烛课题，给勺汽车整体悼结构带来猪