汽車線性控制技術的發展與應用

左冬曉 黃曉云

(鄭州交通職業學院，河南 鄭州 450062)

1 引言

隨著汽車晶體管技術的發展、以及計算機技術的發展，汽車線控技術也逐步得以發展。汽車線性技術、汽車網絡技術以及42V電壓系統影響著著汽車未來的發展趨勢。汽車線控技術源于飛機控制系統，新型飛行控制系統是一種線控系統(Fly－by－Wire)，它將飛機駕駛員的操縱命令轉換成電信號，利用計算機控制飛機飛行。汽車線性控制技術應用在汽車上是將駕駛員的操作動作經過傳感器轉變成電信號，通過電信號網絡傳輸到攻率放大裝置上再推動執行機構運行，從而取消了傳統的機械連接。

2 線性控制技術的發展

2.1 什么是線性控制技術

汽車線控技術將駕駛員的操縱動作經過傳感器變成電信號，通過電纜直接傳輸到執行機構的一種系統。當前比較成熟的的線控技術主要有:線控懸架系統、線控增壓系統、線控油門系統、線控換檔系統、線控制動系統和線控轉向系統。其中線性油門控制技術應用相對比較多，線控轉向系統主要應用在高級轎車、跑車及概念車上;線控制動系統在工業車輛上應用較多。線性控制技術的發展促進了自動駕駛技術的飛速向前發展，線控技術將會越來越多地應用于普通車輛。

2.2 線性控制技術的工作原理

汽車線控技術(by－wire)，取消了傳統的通過機械連接裝置來操作的，而是由電線或信號實現傳遞和控制。傳統的汽車操縱的方式是:當駕駛員踩制動、踩油門、換檔、打轉向盤時，都是通過機械機構來操縱汽車。而線控技術則是將動作轉化為電信號，由電線來傳遞指令操縱汽車。其實質就是在需要有機構動作的地方不是應用機械系統來傳遞操縱動作，而是利用弱電信號再控制強電執行機構來完成。線控(電控)系統中弱電信號早期用模擬信號較多，目前多用數字信號。

汽車線性控制技術由檢測反饋單元、指令及信號處理單元、轉換放大單元、執行器和動力源組成。檢測反饋單元功用在于通過各種傳感器檢測受控參數或其它中間變量，經放大、轉換后用以顯示或作為反饋信號。指令及信號處理單元可以接受人機對話隨機指令或定值、程序指令，并接受反饋信號，一般具有信號比較、變換、運算、邏輯等處理功能。轉換放大單元將指令信號按不同方式進行相互轉換和線性放大，使放大后的功率足以控制執行器并驅動受控對象，執行器直接驅動受控對象的部件。動力源可以為為各單元提供能源。

2.3 汽車線性控制技術的的優缺點

線性技術可以省力，提升汽車的安全性和舒適性，能夠為汽車設計提供了更大的設計空間，滿足時尚個性化設計的需求，比質量輕，性能高(響應快)，此外維護用品可大大減小，減少維護費用;但是電子設備還相當的不可靠，一旦電路失效為沒有機械裝置就會使轉向失靈、油門難以控制和不能制動;所以線控技術研究的重點應該是系統的可靠性和安全性。

3 目前線性控制技術汽車上的主要應用領域

3.1 線性油門系統

線控油門即電子油門系統，即發動機的油門是通過電子控制的。傳統機械的油門控制方式是駕駛員通過踩油門踏板，由油門拉桿通過拉鎖直接控制發動機油門的開合程度，從而決定加速或減速。線控油門用電子連接代替機械連接，駕駛員仍然通過踩油門踏板控制拉桿，拉桿不是直接連接到油門，而是連著一個油門踏板位置傳感器，傳感器將拉桿的位置變化轉變為電信號傳送至汽車的電子控制單元，電子控制單元將采集到的相關傳感器信號經過處理后發送指令至油門執行器控制模塊，油門執行器控制模塊再發送信號給油門執行器，從而控制油門的開合程度如圖。

3.2 線性制動系統

汽車線控制動系統的組成包括電子化的供能裝置、控制裝置、傳動裝置、制動器。ECU(電控單元)對制動系統進行整體控制，應用了全新的電子制動器，每個制動器都有獨立的控制單元。制動踏板和制動器之間的無機械連接，而是采用電線連接，電線傳遞能量，數據線傳遞信號。

4 大眾汽車線性控制技術

上海大眾斯柯達昊銳應用了很多鮮為人知的航空航天技術，線控駕駛技術就是其中非常重要的一種領先科技。這種技術在昊銳身上的應用集中體現在其采用的E－Gas電子油門、EPS電子精確控制動力轉向系統、GRA定速巡航系統上。昊銳采用的電子線控系統大大地取代了汽車和駕駛員直接的機械連接，采用電子線控技術的E－Gas電子油門是一種實現發動機精密控制的執行機構，統一協調和管理汽車各方面對發動機扭矩和輸出功率的要求，當駕駛員踩下油門踏板時，就傳送了一個油門踩踏深淺與快慢的訊號，引擎監理系統會接收和解讀這個訊號，然后再發出控制指令要求節流閥依指令快速或緩和開啟它應當張開的角度，使發動機在每一工況點的運轉均達到排放和油耗以及行駛性能的最優組合，在降低油耗的同時又進一步提升行駛性能和安全性。采用這種電子線控技術的E－Gas電子油門，不僅精準與快速，而且非接觸式傳感器還有不會有機械磨耗的問題。此外，昊銳采用的EPS電子精確控制動力轉向系統同樣是線控駕駛技術在汽車上的應用演化之一，這種主動式轉向系統通過CAN數據總線接收行駛速度、方向盤轉動力矩以及方向盤轉動角度等數據，做出最佳的反應，這種先進的線控駕駛技術應用不僅故障率低、能耗低、噪音低，還能夠根據車速的不同提供不同的助力，大大提高了駕駛和轉向的穩定性，低速時輕便，高速時更安全，實現了操控、舒適與安全的完美結合。

5 總結

目前由于成本、線性可靠性、容錯技術、傳感器技術、蓄電池電壓不穩等因素的影響，線控系統在汽車上的應用范圍還比較小。但隨著電子產品成本的降低，汽車線控技術作為未來汽車發展的重點，將對全球汽車制造業產生重大影響。

［1］別輝，過學迅.汽車底盤線控技術的應用及發展趨勢.專用汽車.2007，(03).

［2］孫寧，陳南，萬亦強.汽車底盤控制系統總線的應用現狀研究.汽車技術.2007，(12).