汽車底盤控制關鍵技術分析

劉文虎

（隴南師范高等專科學校，隴南 742500）

經濟社會的發展帶動了汽車技術的不斷革新，汽車外觀、內飾以及控制系統均發生了巨大改變。對于汽車行業來說，安全性能是最基本的條件，除此之外，汽車的舒適度、節能環保等也是未來汽車發展中需要考慮的重要因素。作為汽車關鍵技術之一，底盤控制技術對于汽車安全性能影響較大，基于此，著重介紹了目前快速發展的汽車底盤集成控制系統類別，并對未來汽車底盤控制技術的發展進行 展望。

1 汽車底盤控制系統原理

目前，汽車發展趨向于智能化、電動化方向，汽車底盤控制技術作為汽車發展需考慮的重要組成部分，其主要是根據駕駛員的相關操作來完成汽車加速、減速及調轉方向等工作，對汽車整體穩定性影響較大。駕駛員通過操縱汽車中的轉向盤、油門和制動踏板等元件來控制汽車，而這些操縱的執行量主要依靠前輪的轉向角以及車輪的驅動力矩或制動力矩，以及輪胎的縱向力和側向力。汽車底盤控制設計的基本原理是在給定路面附著系數和車輪法向力的前提下，對車輪滑動率和車輪側偏角進行適當的調整和控制，從而達到間接調控輪胎的縱向力和側向力的目的，最大限度地利用輪胎和路面之間的附著力，達到提高汽車的主動安全性、機動性和舒適性的目的。

2 汽車底盤控制關鍵技術

2.1 并行式控制

并行式控制如圖1所示，首先傳感器接收外部環境情況，然后將接收到的信號傳遞給各子控制系統的控制器，各控制器對子系統的執行機構發射信號，之后執行機構向汽車傳輸執行相關操作的命令，最后汽車做出反應。從圖1可以看出，各子系統的相關工作由各自對應的控制器控制，子系統之間相互獨立，各自負責不同的工作，因此協同性較低。另外，不同子系統所對應的生產廠家有所差異，這些廠家不同的系統開發模式也決定了子系統的相容性受到限制，使得汽車難以達到最佳的動力學性能。

圖1 并行式控制結構

2.2 集合式控制

傳統并行式控制系統結構難以滿足汽車發展需求，因此集合式控制技術應運而生，其包括系統的控制構架、軟件構架以及電子構架3個組成部分。集合式控制結構能夠使各子系統協調工作，但也意味著該系統內部比較復雜，各子系統之間需要配合完成工作，可見集合式控制系統是軟件和硬件、信息和指令、控制和功能算法的集合體。

集合式控制結構包含全局控制器和子系統控制器兩種類型的控制器，兩者發揮的作用存在一定差異。全局控制器也稱為主控制器，是最高級的處理器，主要有兩大功能。（1）全局控制器可向下一級控制器發送相關控制命令，檢測汽車的運行狀態。集合式控制結構的開發模式與并行式結構不同，集合式控制在開發時是從整體角度出發，自上而下循序漸進式開發，所以相對于并行式控制結構，集合式控制系統的集成度較高。（2）集合式控制結構采用的是集成控制系統，相對于并行式結構其容錯能力較強。

3 集合式控制結構的分層

集合式控制結構實際上是一種分層結構，將汽車底盤的控制系統分為上層協調系統與下層控制系統。上層協調系統負責接收駕駛員的相關信息，并向下層控制系統下達命令，根據其反饋的相關決策進行修正；下層控制系統所涉及的子系統較多，主要包含懸架、轉向及制動等，根據上層傳輸的信息利用這些子系統執行任務，通過不同層次之間的共同作用，使得汽車達到最優的性能指標。一般來說，分層結構主要分為硬件層、信息層、目標層、協調層、功能層和執行層6層結構。其工作的流程為：首先，信息層利用傳感器來采集汽車運行信息，將采集到的信息傳遞給目標層；其次，目標層根據駕駛員發出的控制命令來確定相應目標，與協調層協同工作，給不同的子系統分配其相應的工作任務；最后，功能層接受任務命令并發揮功能完成目標控制。

4 汽車底盤控制技術的發展趨勢

4.1 第二代ESP系統

車輪制動力及主動轉向系統控制對于汽車底盤穩定性至關重要，兩者都對汽車底盤控制效果有一定影響。第二代ESP系統是將上述幾種控制系統的優勢結合的新一代控制系統，其基礎運行系統已實現完全智能化，可利用網絡控制子系統，并將子系統做出的決策反饋給高層次的控制系統，之后高層次控制系統將任務指令傳輸給下層控制系統，以達到精準的控制效果。

4.2 GCC全方位底盤控制系統

在汽車底盤控制系統中，GCC全方位底盤控制系統的層次較高，其主要是在網絡基礎上，利用控制器接收信號了解汽車的運行狀況。GCC控制系統利用網絡與汽車底盤控制系統連接，然后發出控制信號及最高層次的控制指令，接著執行系統根據駕駛員的操作給各控制器發布的執行命令，對汽車底盤控制系統的運行情況進行實時檢測，最終由監測的信息來判斷汽車當前的行駛狀態。

5 結語

汽車底盤控制系統對于汽車的安全性能影響較大，本文主要針對汽車底盤控制技術進行闡述，介紹了汽車底盤控制系統的原理、并行式控制、集合式控制及集合式控制結構分層等關鍵技術，并對并行式控制與集合式控制系統進行對比，體現出集合式控制系統的優勢，最后對汽車底盤控制技術未來的發展趨勢進行展望。相信隨著科學技術水平的不斷提升，汽車底盤控制系統將繼續趨于智能化和網絡化發展，更快速地傳遞駕駛員的操作指令，充分發揮底盤控制系統的作用，確保汽車行駛安全性。