有關汽車底盤控制技術的探討

謝毅欣 柯寬容 鄭及時 吳晨雄

摘 ?要：文章對汽車底盤控制技術進行了分析探討，首先簡述了汽車底盤控制技術三個時代的發展技術，其次對汽車底盤控制技術特征進行了分析，進而對當前汽車底盤的主流控制技術——線控技術進行了分析，最后對第三代底盤控制技術進行了展望。以供同行參考，并請專家指正。

關鍵詞：汽車;底盤;控制技術;線控技術;發展趨勢

引言

汽車底盤控制技術經歷了三個階段的發展。其中，第一代底盤控制技術經過多年發展已經較為成熟，以ABS、ESP和TCS等電子控制系統為代表在汽車底盤控制技術中廣泛應用。這類電子系統對汽車底盤的控制基本都是由傳感器、ECU、執行部分這三大板塊進行。

第二代汽車底盤控制技術稱為線控技術，是汽車底盤控制的全電子化。

第三代汽車底盤控制技術是在汽車底盤全電子化的基礎上高度集成，開發出全方位汽車底盤控制系統GCC（global chassis control）。GCC成為當前汽車底盤控制系統的潮流和發展方向，例如某些高檔車型在GCC中配備了雙ECU，一個是控制全局，一個是單向處理，能使車輛底盤調教到最佳狀態。GCC的控制過程更為復雜與先進，礙于篇幅，文章不再贅述。

1 汽車底盤控制技術特征

汽車底盤是汽車的重要組成部分之一，其控制技術和質量關系到汽車的提速時間、減速效果、轉彎靈活性等。影響汽車底盤控制技術的因素有汽車轉向力、汽車輪胎與地面的附著系數、汽車轉角大小、車輪轉動頻率等。對汽車底盤控制技術進行研究和提升的主要目的在于保障行車安全。這是一項復雜的系統工程，可以通過不同途徑和策略得以實現。具體來說，為了保證汽車行駛的穩定，可以采用像WS、ABS、ESP以及AFS這類單一的適用于在離散型路面車輛的控制技術;或者通過安裝車速感應器來有效控制車速;也可以采用TCS這一多功能控制技術來實現，其作用原理在于控制汽車輪胎滑動轉角度和速度。

2 當前汽車底盤線控技術

汽車底盤線控技術大大降低了車輛機械系統的復雜程度，同時控制單元可以隨時監測車輛的即時運行工況，車輛發出最佳控制信號，大大提升了車輛的操控性、舒適性和安全性。其工作原理如圖1所示。

圖1 汽車底盤線控技術

2.1 線控轉向系統

線控轉向系統主要是為了提升汽車轉向能力和節省駕駛者體力而設計的。其最基本的作用是汽車在高速行駛中通過方向盤回饋給駕駛者最細微的、適度的轉向力，在中低速行駛中穩定方向。從當前線控轉向系統分析，其構成主要有ESP、主動前輪轉向系統和后輪轉向系統等。ESP的根本是牽引力控制系統，其首先分析傳感器發出的汽車行駛狀態和駕駛者的操控動作，估算車輛失穩程度，通過控制驅動輪、從動輪，調節車身狀態。ESP屬于汽車主動安全性控制系統，是ABS/EBD/ASR集成的發展與延伸，也是“智能主動防滑穩定系統”的最高形式。

2.2 線控制動系統

傳統的汽車底盤制動系統線路復雜，并配合有油箱、液壓器等裝置。隨著科技的發展，人們的生活工作越來越便利，智能化成為當下發展的方向。而線控制動系統作為一種智能系統，較之傳統的汽車底盤制動系統，其構造清晰、簡單，主要部件包括電制動器、傳送感應器和電源，將其應用于汽車底盤制動系統是當前發展的必然趨勢。汽車應用線控制動系統作為底盤控制系統，不僅可以減輕車體重量，更是保證汽車穩定性和效率的基礎。現階段，線控制動系統多采用嵌入式技術，即在總線中接入并聯電路實現控制功能，并對其工作過程進行實時監控，縮短制動作用時間，提高制動效果，保證行車安全。

2.3 線控驅動系統

傳統的汽車驅動系統為內燃機式，驅動踏板和節氣門之間通過機械連接方式傳動。當下，汽車底盤線控驅動系統可以對駕駛人所輸入的行駛信息進行綜合分析，推測出駕駛者的行駛意圖，并將此轉化為行駛指令，控制汽車的驅動力和功率，實現優化行駛速度、提高行車舒適度和有效節油。汽車線控驅動系統主要包括以下幾大部件：驅動踏板、傳感器、控制器、執行器等。駕駛者根據需求，在輕踏踏板的時候，就會觸動傳感器將加速信號傳遞給控制器，控制器將信號進行處理后，輸出給執行器，通過輸出不同的功率來區別啟動加速行為。

2.4 線控懸架系統

線控懸架系統主要有主動懸架和半主動懸架兩種，其工作原理都是通過調整減振器阻尼和彈簧剛度，突破傳統懸架系統在實際應用中的限制，提高不同行駛工況下的汽車平順性和操縱穩定性。其主要構件包括傳感器、懸架系統控制器、可調阻尼減振器、彈性元件等。傳感器信號包括車身加速度、車身高度、側向加速度、方向盤轉角信號等，通過總線傳遞給懸架系統控制器。控制器對采集信號進行運算處理，判斷車輛行駛狀態，發送指令控制懸架剛度和阻尼及車身高度來提高汽車行駛平順性及操縱穩定性。

3 第三代底盤控制技術發展

所謂第三代底盤控制技術是目前汽車底盤控制技術的熱門研究方向之一，仍處于開發階段，應用于汽車底盤控制系統尚不成熟。但隨著時代的發展和科技的進步，作者相信在不遠的將來，人們就可以坐上應用了第三代底盤控制技術的汽車。第三代底盤控制技術順應互聯網普及和發展趨勢，其控制結構和線路更加精密復雜，對汽車的控制更加精準，提升汽車行使的安全性和舒適性。其中一種為GCC，可以考慮到司機的主觀行為因素，進行統籌協調，選擇最優的決策路徑。還有一種是ESP，將行車的安全性、舒適性和穩定性作為獨立的三大系統給予足夠的重視，同時通過網絡連接技術將三者進行有機結合，使得最終的選擇路徑兼顧到以上性能。

4 結束語

綜上所述，汽車底盤控制技術關乎到汽車的行車安全與舒適，目前，應用較廣的主要有線控轉向系統、線控制動系統、線控驅動系統、線控懸架系統四種。第三代底盤控制技術（GCC和ESP）是順應時代發展的產物，廣泛應用第三代底盤控制技術的汽車必將給人們的出行帶來更多便利和更多安心。

參考文獻

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