汽車底盤電控集成系統研究

桑志博 于曉丹

摘 要：在汽車行駛過程中，汽車底盤電控系統對其安全穩定性的提升極為重要。而現代集成控制技術的應用對其安全性能的提升極為關鍵。文章對當前的底盤電控系統技術中數種電控系統進行介紹，從安全性角度對汽車底盤電控系統的集成策略做出闡述，探尋應用策略，以供實踐參考。

關鍵詞：汽車底盤；集成控制；電控系統

自汽車發明至今，汽車安全事故一直是威脅道路安全的嚴重問題，且至今沒有辦法做到完全規避。汽車安全事故當中，人為因素是重要的誘因，而汽車自身質量安全問題則是更為關鍵的重要因素。隨著技術的革新，汽車底盤電控技術被視為當前安全性能最好的選擇之一，而電控系統的應用也可以大大降低汽車安全事故問題。 汽車底盤是汽車全部構造當中最為重要的組成，也是對企業整體安全質量起到決定影響的部分。汽車底盤能夠使得駕駛汽車的性能更加優越，而汽車底盤電控系統則可以使汽車駕駛性能提升的情形下大幅度提升安全性.具有無可取得的重要作用。電控系統當前在汽車底盤制作當中應用廣泛，發展空間巨大。隨著消費升級和技術革新，汽車底盤的應用技術也將朝向安全性與駕駛舒適度兼顧的方向發展，擁有更大的技術市場。在當前的技術背景下，汽車能夠向前行駛的根本動力在于輪胎縱向力與側向力的共同作用，兩種力量驅動汽車產生轉動、直行與后退等動作，而駕駛員則是通過轉動轉向燈操作，向汽車底盤傳達命令。這種控制方式自汽車發明問世延續至今，也是最為成熟的控制方式，而汽車底盤的電控系統則是對這種控制方式的安全、平順性的最佳保障[1]。

1 汽車底盤主要的電控系統

汽車操控的安全性最為重要，而汽車底盤電控系統是對汽車安全性的重要保障。當前，消費者選購汽車過程中也越來越關注電控系統技術。當前，應用較廣的汽車底盤電控系統主要有如下幾種。

1.1防抱死系統

防抱死系統（Antilock Brake System，ABS），即防止車輪抱死的電控系統，其原理是通過對制動器控制來增加車輪與地面之間的摩擦力，進而降低汽車操控的反應速度，通過降低剎車時間來提升安全性能。汽車行駛過程中，防抱死系統就是通過傳感器來感知車輪傳動狀態，進而控制車輪運轉。ABS是當前車輪傳動控制當中最為重要的控制方式。其通過在車輪上設置的傳感器對車輪抱死信號進行及時傳遞，對應的控制器在收到信號之后就可以及時對車輪制動缸的油壓進行降低，以此實現制動力矩的減小。這種通過控制汽車車輪而進行的電控系統，對預防汽車失控或側滑等問題，起到了釜底抽薪的效果，安全保障度較高。

1.2電子穩定程序

汽車電子穩定系統（Electronic Stability Program，ESP）是當前有效規避不穩定駕駛情況的電控系統。這一系統能夠自動識別因慌亂駕駛或錯誤指令導致的汽車突然變動反應。如果檢測識別到這種情況，ESP系統將通過干預車輪制動來進行有效干預，進而保障汽車不會因慌亂形式而產生安全事故。當前，ESP電子穩定程序是較為理想的能夠通過識別汽車輪速、橫擺角度差異等異變信號來判斷汽車是否失控的傳感系統。這種系統借助傳感器和計算機芯片來實時監測汽車的運動狀態。計算機芯片中會內置精細算法，含有測速與測角等功能及安全范圍，并將監測到汽車的運動狀態與安全范圍作出比對，當汽車的某些參數指標在安全范圍內時，則意為安全，不進行干預。當汽車的某些參數值，如前后輪速度差、轉角差等出現差異時，則會作出防控反應。ESP電子穩定程序由加速防滑控制、制動輔助和防抱死制動這3個系統組成，相較于單純的防抱死系統，該系統更具綜合性，考慮的危險情況更加全面，對車輪平穩運行的保障力度也更高。該系統可以在最大程度上確保汽車的運行過程保持穩定，不會出現側翻、甩尾或是跑偏的問題。

1.3主動懸架系統

懸架系統（Active Suspension System，ASS）是連接車輪與車身之間全部部件以及零件的總稱。懸架系統主要由減振器、彈簧，例如螺旋彈簧、板簧、扭桿等等，以及導向機構這3個部分共同組成。懸架系統能夠有效地降低、抑制車輪與車體之間的振動與動載，保證汽車在行駛過程中的平順性以及穩定性。電子控制懸架系統包括主動懸架和半主動懸架兩種，主動懸架能夠有效改善汽車的乘坐舒適度和安全性能，成為汽車電控懸架系統的主要發展目標。電控主動懸架又有電控主動液壓懸架和電控空氣懸架這兩種。電控主動液壓懸架通過伸縮液壓減震器，根據車載電腦計算的懸架加速度使得車輛在行駛過程中保持平衡。電控空氣懸架通過感應路面狀況以及自身受到的作用力，能夠及時進行空氣減震器的摩擦和剛度的控制，以保證整個過程中車輛始終保持在可接受的范圍之內發生適度震動。

無論何種懸架系統.都是通過調節減震器和懸架剛度來降低車輛的震動幅度，進而減緩車身隨路況高低不平產生的上下波動。這種系統能夠將被動懸架的區域控制在較小的范圍內，使車身的波動與地面保持一定平衡，進而增加駕駛的平順性和舒適性，當駕駛懸架系統較好的汽車時，車身波動感受較為平滑、緩和，質感較好。懸架系統的應用主要是為了減輕汽車震蕩與顛簸。其中，主動懸架系統是起到控制作用的減震系統，能夠對接收到的震動信息作出反應和處理，可自動達到減震效果。因而，主動懸架系統也是控制較為復雜、應用難度較高的系統，涉及汽車諸多系統的配合與整合[2]。

2汽車底盤電控系統集成控制

2.1分布式集成控制

分布式集成控制，通常情況下說來就是實現分層遞進控制，把高層先進方法和不精確的方法統一結合起來，形成一種遞進式的控制方式，可以對多個子系統實現分別控制和統一管理。一方面，分布式集成控制能夠在最大程度上實現資源整合的合理性以及全面性。另一方面，分布式集成控制也可以實現不同子系統之間的相互交流，避免不同子系統之間出現矛盾或是沖突，對汽車整體運行控制造成影響。對于汽車底盤電控系統的集成控制而言，制動與轉向的集成控制是比較關鍵的，也是直接關系到汽車操作的核心控制。

2.2總判決機制

對于車輛本身而言，其存在多個不同的系統，這就使得對不同子系統進行控制時可能出現一定的控制矛盾，會對整個系統的控制產生較為嚴重的影響。因此，需要對總體控制構建總判決機制，以此對不同系統的控制關系進行理順，避免出現控制沖突的問題。在總判決機制的構建上，需要結合汽車各個控制系統的實際情況，對各個控制系統進行協調，使其能夠高效實現相互配合，確保汽車整體控制，實現穩定安全的運行控制。

2.3構建汽車底盤電控系統集成模型

要實現集成控制，首先需要設立集成控制模型。在進行模型設立的過程中，一般可以分為3步進行。第一，對模型參數進行合理選擇和設置。由于汽車系統存在比較大的復雜性，各個微小系統包含了諸多元件。要想集成控制模型發揮出切實高效的控制作用，就必須對各個子系統的參數進行合理設置，保證其合理可靠，以便集成控制模型能夠滿足控制需求。第二，依照確定的系統參數進行模型仿真，這可以通過對汽車系統不同部分的相關運行數據進行采集和傳遞，將其輸入到模型之中進行仿真。最后，需要對一些實際場景進行仿真。汽車底盤電控系統的集成化目的在于使汽車在遭遇實際情況時能夠表現出良好的控制性能。因此，可以預設一些實際場景，將其轉化為相關的參數，輸入到模型之中進行仿真，從而得出具體的結果，以此判斷集成系統的實際控制性能。

3 汽車底盤技術系統的發展方向

未來，汽車底盤技術系統的研發，必然會朝向多個電控系統相互結合、相互融合的方向出發，因而電控系統的發展技術會愈加復雜化、精細化，也會更加高效。當前，任何一種汽車底盤電控技術都是不完善的，可謂各自具有優越性而各自具備不完善之處，這也導致了汽車底盤電控系統的復雜化。當前，所以汽車底盤電控技術都在研究如何實現集聚統一，如何通過一個系統或減少操控系統，來達到汽車電子控制技術的整合，來促使防抱死、防滑、懸架等汽車駕駛防控的整合統一。盡管這些防控功能無法整合到一個機械系統當中，但是隨著計算機技術的發展，未來汽車底盤電控技術或許可以實現通過植入一個電控系統來作為諸多機械防控的指揮中心，作為協調和指揮汽車操控的中心端口，以此來提升汽車安全、平穩駕駛的管理效果。未來，電控系統技術要做的是將各個系統組合到一起，通過提供平臺和管理樞紐來提高汽車的制動效果。電控系統必將成為未來汽車技術發展的重要分支，不斷融合和整合創新，來實現汽車底盤控制的集聚化、高效化。

4結語

綜上所述，通過汽車底盤電控系統，可以通過分布式控制、設立總判決機制和模型仿真這些環節來實現更加有效的汽車安全性、平穩性操作控制。未來，汽車底盤電控系統的構建需要在現有技術基礎上，實現跨系統綜合突破。期待在不遠的未來，汽車底盤電控系統能夠更加成熟，推廣應用，進一步提高汽車的安全性能。

[參考文獻]

[1]陳林，別玉娟.面向主動安全的汽車底盤集成控制策略研究[J]河北農機，2015 （1）：52-53

[2]張進生.淺談汽車底盤電控系統集成控制策略研究[J]南方農機，2015 （8）：37-38.