第三章線控制動系統(tǒng)線控制動系統(tǒng)課前小討論2浙江亞太機電股份有限公司（亞太股份）自1976年成立以來，一直致力于汽車制動系統(tǒng)的研發(fā)與創(chuàng)新，其制動系統(tǒng)產(chǎn)品經(jīng)歷了從傳統(tǒng)的機械制動產(chǎn)品到高度電子化、智能化制動系統(tǒng)的轉(zhuǎn)變。亞太股份的產(chǎn)品線已經(jīng)從最初的鼓式制動器和盤式制動器總成擴展到了包括ABS（防抱死制動系統(tǒng)）、EPB（電子駐車制動系統(tǒng)）、ESC（汽車電子操縱穩(wěn)定系統(tǒng)）、IBS（智能剎車系統(tǒng)）、IEHB（集成式線控液壓制動系統(tǒng)）等先進的電子制動系統(tǒng)。隨著智能駕駛技術(shù)的興起，亞太股份還成功開發(fā)并實現(xiàn)了ADAS（高級輔助駕駛系統(tǒng)）的量產(chǎn)，進一步鞏固了其在汽車制動系統(tǒng)領(lǐng)域的領(lǐng)先地位，并為未來智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展提供了強有力的技術(shù)支撐。通過不斷的技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)品升級，亞太股份的制動系統(tǒng)產(chǎn)品已經(jīng)能夠滿足從傳統(tǒng)汽車到新能源汽車，再到智能網(wǎng)聯(lián)汽車的多樣化需求。浙江亞太IBS(One-box)-集成式電子液壓線控制動系統(tǒng)汽車線控制動系統(tǒng)發(fā)展趨勢是什么？汽車線控制動系統(tǒng)需要相應(yīng)開展哪些工作？第三章

線控制動系統(tǒng)

3線控制動系統(tǒng)工作原理線控液壓制動系統(tǒng)線控氣壓制動系統(tǒng)線控電子機械式制動系統(tǒng)機電復(fù)合式線控制動系統(tǒng)線控制動系統(tǒng)工作原理2.1線控制動系統(tǒng)工作原理4通過線束傳輸?shù)碾娮涌刂苼韺崿F(xiàn)汽車行駛速度強制降低的一系列專門裝置。主要特征是取消了制動踏板和制動器之間的機械連接，通過踏板傳感器采集駕駛員制動意圖或者通過整車通訊網(wǎng)絡(luò)接收智能駕駛控制器的制動請求，進而由制動控制單元（ECU）處理電子信號并控制制動執(zhí)行機構(gòu)輸出制動力。線控制動系統(tǒng)概念傳統(tǒng)的機械制動系統(tǒng)取消了制動踏板和制動器之間的機械連接線控制動系統(tǒng)線控制動系統(tǒng)工作原理2.1線控制動系統(tǒng)工作原理5根據(jù)不同的制動執(zhí)行機構(gòu)，線控制動系統(tǒng)進一步細分:線控液壓制動系統(tǒng)：在保留傳統(tǒng)液壓制動系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，采用電子信號代替了駕駛員的機械輸入；通過電子踏板傳感器檢測駕駛員的制動意圖，并將此信號轉(zhuǎn)換為電信號發(fā)送至控制單元；控制單元控制液壓執(zhí)行機構(gòu)建立所需的制動壓力。線控氣壓制動系統(tǒng)：利用電子信號控制氣壓的生成和分配，從而實現(xiàn)制動操作，這種系統(tǒng)特別適合于需要快速響應(yīng)和大功率制動的場景，通常應(yīng)用于商用車或特殊作業(yè)車輛上。線控電子機械式制動系統(tǒng)：完全摒棄了液壓或氣壓作為制動介質(zhì)，而是直接通過電機驅(qū)動制動器產(chǎn)生制動力。這種系統(tǒng)的優(yōu)勢在于響應(yīng)速度快、維護簡單，且能夠?qū)崿F(xiàn)更精細的制動控制。線控制動系統(tǒng)分類第三章

線控制動系統(tǒng)

6線控制動系統(tǒng)工作原理線控液壓制動系統(tǒng)線控氣壓制動系統(tǒng)線控電子機械式制動系統(tǒng)機電復(fù)合式線控制動系統(tǒng)線控液壓制動系統(tǒng)2.1線控液壓制動系統(tǒng)7蓄能器式線控液壓系統(tǒng)電助力主缸式線控液壓系統(tǒng)線控液壓制動系統(tǒng)：線控液壓制動系統(tǒng)通過電子控制單元（ECU）來調(diào)節(jié)和控制液壓系統(tǒng)中的各個部件，以實現(xiàn)快速、精確的制動力輸出。線控液壓制動系統(tǒng)的分類：線控液壓制動系統(tǒng)根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同，又可具體分為：（1）蓄能器式線控液壓系統(tǒng)以蓄能器為能量源的線控液壓制動系統(tǒng)（2）電助力主缸式線控液壓系統(tǒng)以電機為動力、制動液為介質(zhì)的電動助力主缸線控液壓制動系統(tǒng)2.2蓄能器式線控液壓系統(tǒng)8蓄能器式線控液壓系統(tǒng)蓄能器式線控液壓系統(tǒng)組成蓄能器結(jié)合泵電機提供所需的液壓能，以高壓制動液體為介質(zhì)，輔以電磁閥組件進行液壓力的調(diào)節(jié)，從而實現(xiàn)線控制動的功能。主要由蓄能器、順序閥、液壓泵/馬達、控制閥和管路組成。蓄能器是液壓系統(tǒng)中用于存儲能量、減小壓力沖擊及吸收壓力脈動的重要元件，可以是活塞式或皮囊式。順序閥用于控制液壓油在系統(tǒng)中的流向，以實現(xiàn)對液壓缸等執(zhí)行機構(gòu)的精確控制。液壓泵或電機提供必要的流體壓力，驅(qū)動液壓系統(tǒng)中的各個部件。可以與蓄能器配合使用，通過儲存能量來平衡負載變化，從而提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度和穩(wěn)定性。控制閥用于調(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)中的流量和壓力，確保系統(tǒng)在各種工況下都能保持最佳性能。管路是連接各個液壓元件的通道，其設(shè)計和材料選擇對系統(tǒng)的整體性能有顯著影響。線控液壓制動系統(tǒng)2.2蓄能器式線控液壓系統(tǒng)9日本愛德克斯第三代ECB典型例子—日本愛德克斯ECB（ElectronicallyControlledBrake)第三代ECB是由1套泵電機-蓄能器總成作為制動系統(tǒng)的能量源，以及4對電磁閥（線性閥/開關(guān)閥）配合4路輪缸壓力傳感器實現(xiàn)四輪液壓力的完全解耦獨立控制。踏板感覺模擬器與主缸直接相連。特點：（1）具有?獨立壓力調(diào)節(jié)下的快速制動反饋?，提供快速且穩(wěn)定的制動反饋；（2）結(jié)構(gòu)簡單且兼容性強?，易于集成到現(xiàn)有的汽車系統(tǒng)中；（3）長時間制動衰退慢?，能確保制動系統(tǒng)的長期穩(wěn)定性。線控液壓制動系統(tǒng)2.2蓄能器式線控液壓系統(tǒng)10德國博世的SBC典型例子—德國博世的SBC（SensotronicBrakeControl)德國博世的SBC采用泵電機-蓄能器作為制動能量源，包括1套泵電機-蓄能器總成作為制動系統(tǒng)的能量源，及4對電磁閥（線性閥/開關(guān)閥）配合4路輪缸壓力傳感器實現(xiàn)四輪液壓力的完全解耦獨立控制。特點：（1）踏板感覺模擬器與主缸直接相連，在緊急接管人力制動時，同樣可能出現(xiàn)制動液不足、制動效能衰退問題。（2）SBC制動系統(tǒng)在一些奔馳W211車型上長期使用后頻繁出現(xiàn)了制動故障和制動效能降低等問題。線控液壓制動系統(tǒng)2.2蓄能器式線控液壓系統(tǒng)11蓄能器式線控液壓系統(tǒng)優(yōu)缺點優(yōu)點：以蓄能器作為能量源的線控液壓制動系統(tǒng)輪缸壓力控制性能良好，預(yù)壓縮的高壓制動液能夠伺服地實現(xiàn)快速液壓力響應(yīng)。缺點：考慮到系統(tǒng)成本和耐久性，蓄能器及調(diào)壓電磁閥組不宜長時間大強度持續(xù)工作。在制動失效冗余備份方面，由于制動能量源單一，在突發(fā)極端工況下，蓄能器式線控液壓系統(tǒng)通常需要依賴人力制動進行緊急接管。線控液壓制動系統(tǒng)2.3電助力主缸式線控液壓系統(tǒng)12電助力主缸式線控液壓系統(tǒng)組成典型的電助力主缸式線控液壓系統(tǒng)主要由微控制單元、制動閥體、電動助力模塊、儲液壺和傳感模塊等幾個關(guān)鍵零部件和組成部分構(gòu)成。微控制單元（MCU）負責(zé)接收傳感器傳來的數(shù)據(jù)并根據(jù)這些信息計算所需的制動力度，還負責(zé)控制電動泵的工作狀態(tài)，以產(chǎn)生相應(yīng)的液壓壓力。制動閥體負責(zé)控制液壓油在系統(tǒng)中的流動，從而實現(xiàn)制動功能。通常，制動閥體包括多個通道，以滿足不同的制動需求。電動助力模塊一般包含電動泵和相關(guān)的驅(qū)動電機，用于產(chǎn)生和調(diào)節(jié)液壓壓力。電動泵能夠迅速響應(yīng)駕駛員的操作，提供所需的制動力。在某些系統(tǒng)中，還會應(yīng)用儲液壺，用于儲存液壓油，以確保系統(tǒng)在長時間運行后仍能維持良好的性能。傳感模塊主要包括位置傳感器、速度傳感器等，用于監(jiān)測駕駛員的操作和車輛的當(dāng)前狀態(tài)，并將這些數(shù)據(jù)傳輸給MCU進行處理。電助力主缸式線控液壓系統(tǒng)線控液壓制動系統(tǒng)2.3電助力主缸式線控液壓系統(tǒng)13第一代iBooster與ESC（ElectronicStabilityControl）和SmartActuator（電控儲液器）組成了3-box制動系統(tǒng)第二代iBooster配備了性能更優(yōu)秀的ESP（ElectronicStabilityProgram）hev液壓調(diào)節(jié)單元BoschiBooster電助力主缸典型例子—博世公司iBoosteriBooster制動系統(tǒng)的能量源為電助力主缸，通過機械傳動將電機的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為主缸推桿的直線運動，從而實現(xiàn)主缸制動液的壓縮和釋放。這一設(shè)計實現(xiàn)了助力制動（部分解耦）和自主制動（完全解耦）的功能。線控液壓制動系統(tǒng)2.3電助力主缸式線控液壓系統(tǒng)14在正常工作模式下，制動控制器協(xié)調(diào)制動副缸和4對電磁閥，以實現(xiàn)對四輪輪缸壓力的獨立、解耦、精密控制。在輪缸與制動主缸/副缸之間，MKC1系統(tǒng)配備了4個隔離閥，用于在解耦式液路和非解耦式液路之間進行切換，從而實現(xiàn)不同的制動模式以及制動失效安全控制。與2-box制動系統(tǒng)方案相比，MKC1具有結(jié)構(gòu)高度集成、制動功能完備的優(yōu)點，但加工制造難度較高。典型例子—大陸公司研發(fā)的MKC1制動系統(tǒng)綜合了助力制動、再生制動和ESC的1-box方案，采用了制動副缸（電動缸）的設(shè)計，以實現(xiàn)制動主缸與輪缸的完全解耦。同時，踏板感覺模擬器用于提供制動感覺反饋，而與踏板直接連接的制動主缸則裝置了壓力傳感器，以便識別制動需求。線控液壓制動系統(tǒng)2.3電助力主缸式線控液壓系統(tǒng)15在該系統(tǒng)中，制動主缸和副缸均可采用串聯(lián)式液壓缸。通過使用1對隔離閥對主/副缸之間的液路進行隔離，系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)不同制動模式的切換。液壓調(diào)節(jié)單元采用了傳統(tǒng)的車輛穩(wěn)定性控制模塊，以確保制動系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。典型例子—本田公司的ESB（ElectricServoBrake）制動系統(tǒng)用了3-box構(gòu)型，與MKC1在原理上基本相似，但在構(gòu)型上進行了模塊化設(shè)計，從而降低了集成難度。線控液壓制動系統(tǒng)2.3電助力主缸式線控液壓系統(tǒng)16IBS系統(tǒng)具有緊湊的結(jié)構(gòu)、快速的壓力響應(yīng)和高度精確的控制，但其硬件壁壘較為突出。在IBS的基礎(chǔ)上，LSP公司為電動方程式賽車開發(fā)了IBSe制動系統(tǒng)，該系統(tǒng)增加了直接作用于輪缸制動器的電動缸，提高了調(diào)壓性能，并與原有的IBS部分形成了雙重冗余備份方案。典型例子—德國LSP公司的IBS（IntegratedBrakingSystem）與傳統(tǒng)的每路輪缸對應(yīng)1對電磁閥的調(diào)壓方式相比，IBS每路制動液壓通道僅設(shè)1個常開閥，在常規(guī)制動工況下，電助力主缸對輪缸壓力進行統(tǒng)一調(diào)節(jié)；而當(dāng)四路輪缸壓力需求不一致時，電動缸需要與各路功能復(fù)用型電磁閥配合，逐個對各輪缸進行增減壓控制。線控液壓制動系統(tǒng)2.3電助力主缸式線控液壓系統(tǒng)17在失效安全模式下，IBC只能依賴駕駛者的人力制動，因此其制動系統(tǒng)的冗余性相對較低。典型例子—TRW公司的IBC（IntegratedBrakeControl，IBC）基于電動缸技術(shù)重新設(shè)計了串聯(lián)式三腔電助力主缸，并采用了多路復(fù)用的電磁閥控制方法來調(diào)節(jié)輪缸的壓力。為了解決主缸壓力快速增減時液壓腔補液不及的問題，IBC在液壓腔和補償腔之間設(shè)置了一個隔離閥。第三章

線控制動系統(tǒng)

18線控制動系統(tǒng)工作原理線控液壓制動系統(tǒng)線控氣壓制動系統(tǒng)線控電子機械式制動系統(tǒng)機電復(fù)合式線控制動系統(tǒng)線控氣壓制動系統(tǒng)3.1線控氣壓制動系統(tǒng)19線控氣壓制動系統(tǒng)：取消了制動踏板與制動器之間的直接機械連接，改為通過踏板傳感器采集駕駛員的制動意圖，將其轉(zhuǎn)化為電信號后傳遞給電控單元（ECU）。ECU接收并分析這些信號，然后控制氣壓調(diào)節(jié)單元調(diào)節(jié)制動氣室的氣壓，從而驅(qū)動制動器產(chǎn)生制動力。2通道電子充氣模塊拖車控制模塊制動踏板1通道電子充氣模塊壓力控制閥電控單元優(yōu)點：更高的精確性與穩(wěn)定性：通過電子信號傳遞制動指令，實現(xiàn)了對制動力的精確控制更快的響應(yīng)速度：通過電子信號傳遞制動指令大大縮短了制動響應(yīng)時間，更高的能量回收效率：通過回收制動過程中產(chǎn)生的能量更輕的重量：不在需要負責(zé)的機械連和液壓管路線控氣壓制動系統(tǒng)3.1線控氣壓制動系統(tǒng)20傳統(tǒng)氣壓制動系統(tǒng)：氣壓制動系統(tǒng)能夠產(chǎn)生顯著的氣壓制動力，以滿足大型商用車輛對制動性能的需求；其結(jié)構(gòu)相對簡單，利用空氣作為制動介質(zhì)，無污染且無需回收，僅需簡單的雜質(zhì)和水汽去除即可使用。組成：主要由制動踏板、氣壓源、氣壓控制單元、制動閥組、制動氣缸和制動盤等組成。缺點：響應(yīng)時間較長，制動力矩難以控制，需要高壓氣體，環(huán)境適應(yīng)性較差，操作復(fù)雜，聲音大，制動遲滯效應(yīng)線控氣壓制動系統(tǒng)3.1線控氣壓制動系統(tǒng)21線控氣壓制動系統(tǒng)架構(gòu)線控氣壓系統(tǒng)架構(gòu)主要分為集中式和分布式兩種類型：集中式架構(gòu)分布式架構(gòu)線控氣壓制動系統(tǒng)3.2線控氣壓制動系統(tǒng)架構(gòu)22集中式線控氣壓系統(tǒng)集中式線控氣壓系統(tǒng)基于傳統(tǒng)氣壓ABS系統(tǒng)演化而來，通過增加電控比例閥實現(xiàn)ESC、線控制動功能。特點：（1）系統(tǒng)成本低；（2）制動響應(yīng)速度快；（3）系統(tǒng)的電路、氣路結(jié)構(gòu)復(fù)雜。集中式架構(gòu)集中式線控氣壓系統(tǒng)架構(gòu)中所有主要組件，如氣泵、儲氣罐、控制閥和執(zhí)行器等，都集中在車輛的一個或少數(shù)幾個位置。通常由一個或多個中央控制單元（ECU）來管理整個系統(tǒng)的氣壓分配和控制。線控氣壓制動系統(tǒng)23分布式線控氣壓系統(tǒng)特點：（1）系統(tǒng)建造、維護成本高；（2）由于系統(tǒng)分散，某一組件的故障不會立即影響整個系統(tǒng)，提高了系統(tǒng)的可靠性。系統(tǒng)可靠性更高；（3）系統(tǒng)的電路、氣路結(jié)構(gòu)簡單。3.2線控氣壓制動系統(tǒng)架構(gòu)分布式架構(gòu)在分布式架構(gòu)中，氣泵、儲氣罐、控制閥和執(zhí)行器等組件分布在車輛的不同位置，每個車輪或制動系統(tǒng)可能都有自己的獨立組件。每個車輪或制動系統(tǒng)可以獨立控制其氣壓，實現(xiàn)更精確和快速的響應(yīng)。線控氣壓制動系統(tǒng)24WABCO公司的氣壓系統(tǒng)原理圖3.2線控氣壓制動系統(tǒng)架構(gòu)分布式線控氣壓系統(tǒng)典型例子Knorr公司的氣壓系統(tǒng)原理圖這種布置方案中的關(guān)鍵組件包括位于輪邊的ABS閥和前/后橋控閥。這些壓力控制單元構(gòu)成了氣壓系統(tǒng)中壓力控制的核心執(zhí)行機構(gòu)。線控氣壓制動系統(tǒng)253.2線控氣壓制動系統(tǒng)架構(gòu)底盤域控架構(gòu)在車輛智能化持續(xù)演進的浪潮中，整車電子電氣架構(gòu)正經(jīng)歷由傳統(tǒng)集中控制向區(qū)域化控制的轉(zhuǎn)變，通過整合車輛驅(qū)動、轉(zhuǎn)向、制動、懸架等系統(tǒng)，實現(xiàn)了底盤層面的綜合協(xié)調(diào)控制。第三章

線控制動系統(tǒng)

26線控制動系統(tǒng)工作原理線控液壓制動系統(tǒng)線控氣壓制動系統(tǒng)線控電子機械式制動系統(tǒng)機電復(fù)合式線控制動系統(tǒng)線控電子機械式制動系統(tǒng)4線控電子機械式制動系統(tǒng)27線控電子機械式制動系統(tǒng)：線控電子機械式制動系統(tǒng)（Electro-MechanicalBrakeSystem，EMB）是將傳統(tǒng)機械式制動系統(tǒng)與電子控制相結(jié)合，它通過電子控制單元（ECU）改變輸出電流的大小和方向來實現(xiàn)電機的力矩和運動方向的改變，從而將電機軸的旋轉(zhuǎn)變換為制動鉗塊的開合。關(guān)鍵零部件為：制動踏板：駕駛員通過踩踏制動踏板來啟動制動系統(tǒng)；制動執(zhí)行器：負責(zé)產(chǎn)生制動力的部件，通常由電機、液壓缸或者電磁閥組成；傳感器：用于感知車輛狀態(tài)、駕駛員意圖等信息，常見的傳感器包括制動踏板傳感器、車速傳感器、轉(zhuǎn)向傳感器等；電子控制單元：負責(zé)接收傳感器信號，并根據(jù)這些信息來控制制動執(zhí)行器產(chǎn)生適當(dāng)?shù)闹苿恿Α＞€控電子機械式制動系統(tǒng)4.1線控電子機械式制動系統(tǒng)構(gòu)型28線控電子機械式制動系統(tǒng)的分類：綜合考量減速增力機構(gòu)以及運動轉(zhuǎn)換機構(gòu)的不同，線控電子機械式制動系統(tǒng)可分為：（1）滾珠絲杠式EMB制動系統(tǒng)（2）楔式自增力式EMB制動系統(tǒng)（3）滾珠坡道式EMB制動系統(tǒng)（4）凸輪式EMB制動系統(tǒng)線控電子機械式制動系統(tǒng)4.1線控電子機械式制動系統(tǒng)構(gòu)型29Continental提出的滾珠絲杠式線控電子機械式制動系統(tǒng)滾珠絲杠式構(gòu)型基于多級減速機構(gòu)實現(xiàn)增轉(zhuǎn)矩的功能，通過滾珠絲杠將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為平移運動，實現(xiàn)制動操作。該系統(tǒng)結(jié)合了滾珠絲杠的高精度、高效率傳動特性與電子制動系統(tǒng)的智能控制優(yōu)勢。該系統(tǒng)采用中空式電機、行星輪系、內(nèi)置滾珠絲杠的緊湊結(jié)構(gòu)，并通過電磁閥驅(qū)動挺桿，利用滾子-凹槽結(jié)構(gòu)實現(xiàn)駐車鎖止。具有如下特點：（1）減速比大、傳動效率高；（2）運動平穩(wěn)、同步性好；（3）制造精度要求高、存在傾斜卡死的問題。滾珠絲杠式EMB制動系統(tǒng)線控電子機械式制動系統(tǒng)30Siemens提出的楔式自增力式EMB楔式自增力式構(gòu)型，又稱電子楔式制動器，利用楔形面的自增力效應(yīng)產(chǎn)生較大的制動力。Siemens提出的典型構(gòu)型采用線性驅(qū)動單元和多楔形面結(jié)構(gòu)，可以實現(xiàn)雙向自增功能。特點：（1）驅(qū)動功率需求小、執(zhí)行器體積小；（2）壓緊力分布均勻；（3）增力效果與位移呈非線性關(guān)系，同時受磨

損、溫度等因素影響，控制難度較大。4.1線控電子機械式制動系統(tǒng)構(gòu)型楔式自增力式EMB制動系統(tǒng)線控電子機械式制動系統(tǒng)31典型的滾珠坡道式EMB滾珠坡道式構(gòu)型運用滾珠和傾斜的引導(dǎo)坡道實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)-平移運動轉(zhuǎn)換，推動活塞移動，從而實現(xiàn)制動夾緊。左側(cè)設(shè)計集成了斜齒輪、蝸輪蝸桿、行星輪系，實現(xiàn)了減速增轉(zhuǎn)矩，并通過旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的坡道和滾珠將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為平移運動。該構(gòu)型能夠依靠制動盤反作用力和彈性裝置復(fù)位。特點：（1）能有效減少電機的運行轉(zhuǎn)數(shù)，使用壽命長；（2）旋轉(zhuǎn)-平移運動的轉(zhuǎn)換呈現(xiàn)非線性關(guān)系，制

動間隙控制精度低，可靠性較差。4.1線控電子機械式制動系統(tǒng)構(gòu)型滾珠坡道式EMB制動系統(tǒng)線控電子機械式制動系統(tǒng)32該構(gòu)型整體結(jié)構(gòu)包括電機、多級減速機構(gòu)、凸輪構(gòu)件以及支撐滾子。電機輸出力矩經(jīng)過多級減速后傳遞至凸輪，凸輪旋轉(zhuǎn)壓制支撐滾子，實現(xiàn)制動夾緊。此外，駐車功能在該構(gòu)型中也可以通過電磁閥、挺桿和旋轉(zhuǎn)銷-棘爪的鎖止結(jié)構(gòu)實現(xiàn)。特點：（1）軸向空間利用較少，結(jié)構(gòu)緊湊；（2）易于實現(xiàn)制動磨損補償功能；（3）凸輪與支撐件為點或線接觸，易于產(chǎn)生磨

損，使用壽命短。4.1線控電子機械式制動系統(tǒng)構(gòu)型凸輪式線控電子EMB制動系統(tǒng)典型的凸輪式EMB線控電子機械式制動系統(tǒng)33工作模式方面，主要通過電子控制單元（ECU）來控制，利用傳感器數(shù)據(jù)來判斷制動需求，并通過ECU來調(diào)整制動力度和方向，以及通過整車通訊網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)智能駕駛功能。根據(jù)傳動原理的不同，線控電子機械式制動系統(tǒng)又通常被劃分為兩大技術(shù)路線：線性自增力式和非線性增力式EMB制動系統(tǒng)。4.2線控電子機械式制動系統(tǒng)工作原理工作原理線控電子機械式制動系統(tǒng)34該類系統(tǒng)制動器制動力與制動電機輸出轉(zhuǎn)矩間的線性對應(yīng)關(guān)系。4.2線控電子機械式制動系統(tǒng)工作原理線性自增力式EMB制動系統(tǒng)當(dāng)制動電機產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩時，該轉(zhuǎn)矩經(jīng)由一系列精密設(shè)計的機械傳遞組件，實現(xiàn)轉(zhuǎn)矩的逐級放大和轉(zhuǎn)換，最終直接作用于制動摩擦組件，以提供穩(wěn)定且高效的制動效果。線控電子機械式制動系統(tǒng)354.2線控電子機械式制動系統(tǒng)工作原理線性自增力式EMB制動系統(tǒng)典型例子ContinentalTeves直驅(qū)構(gòu)型EMB執(zhí)行器ContinentalTeves的直接驅(qū)動構(gòu)型把行星齒輪減速器和滾珠絲杠巧妙地融為一體，巧妙地運用了內(nèi)部螺紋支撐管、螺紋轉(zhuǎn)子以及內(nèi)螺紋管之間的相互作用，三者協(xié)同工作，共同構(gòu)建出一個行星滾珠絲杠裝置這種裝置不僅提高了傳動效率，還優(yōu)化了整體機械結(jié)構(gòu)的緊湊性和功能性。該構(gòu)型還獨具創(chuàng)新地引入了轉(zhuǎn)子鎖止機構(gòu)，這一設(shè)計在保障設(shè)備安全、穩(wěn)定運行方面起到了關(guān)鍵作用。復(fù)雜的工藝制程和安裝過程給實際應(yīng)用帶來了一定的挑戰(zhàn)。線控電子機械式制動系統(tǒng)364.2線控電子機械式制動系統(tǒng)工作原理Bosch直驅(qū)構(gòu)型EMB執(zhí)行器Bosch的直驅(qū)構(gòu)型巧妙地將雙級行星齒輪與滾珠絲杠技術(shù)相結(jié)合，形成了一種串聯(lián)傳動的新模式。為了確保系統(tǒng)能夠產(chǎn)生強大的驅(qū)動力并具備精確的控制能力，選用永磁同步電機作為制動電機的核心部件。線性自增力式EMB制動系統(tǒng)典型例子Bosch直驅(qū)構(gòu)型并未配備轉(zhuǎn)子鎖止機構(gòu),這意味著它主要依賴制動電機的堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩來實現(xiàn)制動功能,一定程度上簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，但也限制了其駐車功能的應(yīng)用范圍。線控電子機械式制動系統(tǒng)37SiemensVDO公司所研發(fā)的楔形自增力結(jié)構(gòu)作為非線性增力式電子機械制動系統(tǒng)的杰出代表，采用兩個對稱布置的微型制動電機作為制動系統(tǒng)的核心動力源，不僅提升了系統(tǒng)的可靠性，也確保了制動力的高效傳遞。4.2線控電子機械式制動系統(tǒng)工作原理非線性自增力式EMB制動系統(tǒng)

SiemensVDO楔形自增力結(jié)構(gòu)EMB執(zhí)行器在制動器啟動后，該系統(tǒng)巧妙地利用制動盤旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的動能，實現(xiàn)了制動力的自我增強，從而有效地將車輛的部分動能轉(zhuǎn)化為實際的制動力。當(dāng)制動器接近目標(biāo)制動力或車輪轉(zhuǎn)速較高時，微型制動電機會施加反向轉(zhuǎn)矩，通過回拉楔形傳動塊來防止制動器過度收緊。緊湊的結(jié)構(gòu)設(shè)計和制動電機低功率需求，對于制動器的控制性能有著極高的要求，以確保在各種復(fù)雜條件下都能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定且有效的制動。線控電子機械式制動系統(tǒng)38冗余安全問題是EMB系統(tǒng)中一個顯著的挑戰(zhàn)，由于系統(tǒng)完全取消了制動踏板和制動執(zhí)行器之間的機械連接，進一步凸顯了冗余安全性的重要性。成本問題也是一個挑戰(zhàn)，滿足高性能和高安全可靠性要求的冗余分布式EMB系統(tǒng)成本較高。如何通過合理的產(chǎn)品設(shè)計和量產(chǎn)化來降低成本仍然是一個重要的課題。EMB產(chǎn)品的量產(chǎn)落地需要法規(guī)和相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的支持。目前，針對EMB構(gòu)型、系統(tǒng)架構(gòu)以及單體/整車控制算法的研發(fā)仍處于初步探索階段，制定統(tǒng)一的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)仍需時間。4.2線控電子機械式制動系統(tǒng)工作原理EMB制動系統(tǒng)未來挑戰(zhàn)線控電子機械式制動系統(tǒng)4.3機電復(fù)合式線控制動系統(tǒng)39機電復(fù)合式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖現(xiàn)階段由于受到電機外特性和電池充電功率等的限制，電機的純回饋制動無法滿足較大強度的制動力需求，因此需要與機械摩擦制動聯(lián)合使用，同時考慮到汽車重量對續(xù)航的影響，將結(jié)構(gòu)簡單、重量小的機械摩擦制動系統(tǒng)與電機制動系統(tǒng)深度耦合，成為面向未來能夠賦能智能底盤的制動系統(tǒng)新方案。

汽車智能底盤原理及技術(shù)第四章智能轉(zhuǎn)向系統(tǒng)智能轉(zhuǎn)向系統(tǒng)課前小討論42峰巢智能轉(zhuǎn)向，作為中國本土快速成長的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)智能化先驅(qū)，已經(jīng)從最初的電動助力轉(zhuǎn)向（EPS）技術(shù)，發(fā)展到涵蓋L2至L4級自動駕駛需求的完整線控底盤解決方案。峰巢智能轉(zhuǎn)向不僅實現(xiàn)了L2級和L2+級DP-EPS系統(tǒng)的量產(chǎn)，還成功研發(fā)了面向自動駕駛前瞻領(lǐng)域的多冗余L3級智能轉(zhuǎn)向及L4級線控轉(zhuǎn)向產(chǎn)品，這些產(chǎn)品預(yù)計將陸續(xù)實現(xiàn)量產(chǎn)。通過持續(xù)的技術(shù)創(chuàng)新，峰巢智能轉(zhuǎn)向已經(jīng)突破了線控底盤技術(shù)的壁壘，并成為國內(nèi)少數(shù)能夠大規(guī)模量產(chǎn)的本土企業(yè)之一，其產(chǎn)品和技術(shù)的發(fā)展，預(yù)示著峰巢智能轉(zhuǎn)向?qū)⒃谥悄荞{駛時代占據(jù)重要地位。汽車智能轉(zhuǎn)向系統(tǒng)類型及發(fā)展趨勢是什么？第四章

智能轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

43智能轉(zhuǎn)向系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)電液助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)智能轉(zhuǎn)向系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)1.1智能轉(zhuǎn)向系統(tǒng)組成智能轉(zhuǎn)向系統(tǒng)概念智能轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是專門用來改變或者恢復(fù)汽車行駛方向的機構(gòu)，其既保障車輛按照駕駛?cè)嘶蜃詣玉{駛系統(tǒng)操縱行駛，又使得車輛在受到路面偶然沖擊或意外偏離行駛方向時與其他系統(tǒng)配合保持車輛穩(wěn)定行駛，其旨在通過電子控制提高車輛的操控性和安全性，同時減少駕駛員的體力勞動。智能轉(zhuǎn)向系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)1.1智能轉(zhuǎn)向系統(tǒng)組成智能轉(zhuǎn)向系統(tǒng)組成（1）人機交互設(shè)備人機交互設(shè)備是駕駛員與轉(zhuǎn)向系統(tǒng)之間交互的媒介，常見的如各種形式的轉(zhuǎn)向盤，駕駛員可以通過操縱轉(zhuǎn)向盤來實現(xiàn)轉(zhuǎn)向控制，同時轉(zhuǎn)向盤提供駕駛員路感信息。在無人駕駛系統(tǒng)中甚至可以沒有轉(zhuǎn)向盤，這時通常會有屏幕作為人機交互設(shè)備，來向駕駛員提供關(guān)于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)狀態(tài)的信息等。特斯拉方向盤圓形轉(zhuǎn)向盤和Yoke轉(zhuǎn)向盤智能轉(zhuǎn)向系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)1.1智能轉(zhuǎn)向系統(tǒng)組成智能轉(zhuǎn)向系統(tǒng)組成（2）傳感器模塊傳感器模塊包括用于測量駕駛員駕駛意圖的轉(zhuǎn)角傳感器、力矩傳感器，以及用于測量轉(zhuǎn)向系統(tǒng)關(guān)鍵狀態(tài)的傳感器，如用于監(jiān)測和控制電機的電流傳感器等。轉(zhuǎn)角傳感器用來精確測量轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)過的角度，通過一定的算法也能計算出轉(zhuǎn)向角速度，并可以據(jù)此估算出電機的角速度。力矩傳感器用于檢測駕駛員作用在轉(zhuǎn)向盤上的輸入力矩大小與方向，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制作成本高。包括接觸式與非接觸式兩種。接觸式的如電位器，非接觸式通過光電、電磁或磁阻等效應(yīng)來感測。電流傳感器是用于監(jiān)測和控制電機的電流。目前常用的電流傳感器主要分為：電阻式電流傳感器、霍爾效應(yīng)電流傳感器、電流互感器、磁阻式電流傳感器、光電隔離電流傳感器和Rogowski線圈。智能轉(zhuǎn)向系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)1.1智能轉(zhuǎn)向系統(tǒng)組成智能轉(zhuǎn)向系統(tǒng)組成（3）電子控制單元電子控制單元ECU是智能轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的核心部件，其采用的硬件電路與控制策略直接決定了轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的性能。轉(zhuǎn)角傳感器用來精確測量轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)過的角度，通過一定的算法也能計算出轉(zhuǎn)向角速度，并可以據(jù)此估算出電機的角速度。（4）電機電機包括：用于提供駕駛員轉(zhuǎn)向輔助扭矩助力電機用于提供駕駛員的路面反饋模擬的路感電機用于實現(xiàn)轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)向的轉(zhuǎn)向執(zhí)行電機。智能轉(zhuǎn)向系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)1.1智能轉(zhuǎn)向系統(tǒng)組成智能轉(zhuǎn)向系統(tǒng)組成（5）轉(zhuǎn)向執(zhí)行機構(gòu)

轉(zhuǎn)向執(zhí)行機構(gòu)通常也叫轉(zhuǎn)向器，是完成由旋轉(zhuǎn)運動到直線運動的一組齒輪機構(gòu)，同時也是轉(zhuǎn)向系中的減速傳動裝置。轉(zhuǎn)向器是轉(zhuǎn)向系的減速傳動裝置，一般有1~2個減速傳動副。轉(zhuǎn)向器包括齒輪、齒條、彈簧、調(diào)整螺釘、鎖緊螺母、石墨壓塊、防塵罩及防塵罩支座、軸承、殼體等。主要的轉(zhuǎn)向器類型有4種：齒輪齒條式、循環(huán)球式、蝸桿曲柄指銷式、蝸桿滾輪式等。智能轉(zhuǎn)向系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)1.1智能轉(zhuǎn)向系統(tǒng)組成智能轉(zhuǎn)向系統(tǒng)組成（5）轉(zhuǎn)向執(zhí)行機構(gòu)

齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器由與轉(zhuǎn)向軸做成一體的轉(zhuǎn)向齒輪和常與轉(zhuǎn)向橫拉桿做成一體的齒條組成。轉(zhuǎn)向齒輪通過軸承支承在殼體內(nèi)，轉(zhuǎn)向齒輪的一端與轉(zhuǎn)向軸連接，將駕駛員的轉(zhuǎn)向操縱力輸入，另一端與轉(zhuǎn)向齒條直接嚙合，形成一對傳動副，并通過轉(zhuǎn)向齒條傳動，帶動橫拉桿，使轉(zhuǎn)向節(jié)轉(zhuǎn)動。齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)簡單、加工方便、工作可靠、使用壽命長、不需要調(diào)整齒輪齒條的間隙，因而廣泛的應(yīng)用于轎車、微型貨車和輕型貨車。智能轉(zhuǎn)向系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)1.1智能轉(zhuǎn)向系統(tǒng)組成智能轉(zhuǎn)向系統(tǒng)組成（5）轉(zhuǎn)向執(zhí)行機構(gòu)

循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器是國內(nèi)外應(yīng)用最廣泛的結(jié)構(gòu)型式之一，一般有兩級傳動副，第一級是螺桿螺母傳動副，第二級是齒條齒扇傳動副。為了減少轉(zhuǎn)向螺桿轉(zhuǎn)向螺母之間的摩擦，二者的螺紋并不直接接觸，其間裝有多個鋼球，以實現(xiàn)滾動摩擦。轉(zhuǎn)向螺桿和螺母上都加工出斷面輪廓為兩段或三段不同心圓弧組成的近似半圓的螺旋槽。循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器更廣泛地應(yīng)用在硬派越野（如奔馳G、豐田陸巡、三菱帕杰羅等）、以及載重量更大的大客車和大貨車上智能轉(zhuǎn)向系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)1.1智能轉(zhuǎn)向系統(tǒng)組成智能轉(zhuǎn)向系統(tǒng)組成（5）轉(zhuǎn)向執(zhí)行機構(gòu)

蝸桿曲柄指銷式轉(zhuǎn)向器的傳動副以轉(zhuǎn)向蝸桿為主動件，其從動件是裝在搖臂軸曲柄端部的指銷。具有梯形截面螺紋的轉(zhuǎn)向蝸桿支承在轉(zhuǎn)向器殼體兩端的球軸承上，蝸桿與錐形指銷相嚙合，指銷用雙列圓錐滾子軸承支于搖臂軸內(nèi)端的曲柄孔中。當(dāng)轉(zhuǎn)向蝸桿隨轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動時，指銷沿蝸桿螺旋槽上下移動，并帶動曲柄及搖臂軸轉(zhuǎn)動。蝸桿曲柄指銷式轉(zhuǎn)向器通常用于轉(zhuǎn)向力較大的載貨汽車上。智能轉(zhuǎn)向系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)1.1智能轉(zhuǎn)向系統(tǒng)組成智能轉(zhuǎn)向系統(tǒng)組成（6）其他助力裝置

除了電機可以作為轉(zhuǎn)向助力裝置，液壓助力系統(tǒng)也可以作轉(zhuǎn)向助力裝置。（7）電源和通信接口為轉(zhuǎn)向系統(tǒng)提供電力，并允許系統(tǒng)與車輛的其他控制模塊通過車輛總線系統(tǒng)（如CAN總線、FlexRay總線等）進行通信。一般來說，前輪轉(zhuǎn)向執(zhí)行電機的最大功率在500~800W左右，而且大多數(shù)乘用車都有12V和3~3.5kW的低壓電源。（8）冗余系統(tǒng)在線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，由于切斷了轉(zhuǎn)向盤和轉(zhuǎn)向執(zhí)行機構(gòu)的機械連接，增加了系統(tǒng)安全風(fēng)險，為了提高系統(tǒng)的可靠性，通常會有冗余系統(tǒng)，當(dāng)主系統(tǒng)出現(xiàn)故障時提供備份，確保轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的安全性和可靠性。智能轉(zhuǎn)向系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)1.2智能轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的構(gòu)型及工作原理智能轉(zhuǎn)向系統(tǒng)分類按照助力形式或者是否助力可分類：電子液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（ElectronicHydraulicPowerSteering，EHPS）：是一種結(jié)合了傳統(tǒng)液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和電子技術(shù)的新型汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，利用電子控制單元（ECU）和液壓泵來提供轉(zhuǎn)向助力，具有更好的燃油效率、更精確的轉(zhuǎn)向控制以及更高的可靠性。電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（ElectronicPowerSteering，EPS）：一種直接依靠電動機提供輔助轉(zhuǎn)矩的動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，能夠根據(jù)轉(zhuǎn)向扭矩和車速傳感器的信號調(diào)節(jié)助力大小。線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（SteerByWire，SWB）：取消了轉(zhuǎn)向盤與轉(zhuǎn)向輪之間的傳統(tǒng)機械連接，完全通過電子信號來控制和執(zhí)行轉(zhuǎn)向動作。線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)由轉(zhuǎn)向盤總成、路感反饋系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向執(zhí)行總成、電子控制單元等組成。智能轉(zhuǎn)向系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)1.2智能轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的構(gòu)型及工作原理智能轉(zhuǎn)向系統(tǒng)分類根據(jù)轉(zhuǎn)向輪布置的位置不同，智能轉(zhuǎn)向系統(tǒng)構(gòu)型可以分為：前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)：前輪轉(zhuǎn)向是通過將前輪轉(zhuǎn)動一定角度，使得壓在地面的前輪產(chǎn)生側(cè)向力，從而改變車輛的行駛方向。根據(jù)驅(qū)動方式的不同又可以分為：前輪驅(qū)動前輪轉(zhuǎn)向和后輪驅(qū)動前輪轉(zhuǎn)向兩種。后輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)：相對于前輪轉(zhuǎn)向，后輪轉(zhuǎn)向則是利用后輪進行方向調(diào)整。其優(yōu)點是可以實現(xiàn)較小的轉(zhuǎn)彎半徑，不容易側(cè)翻，但需要更高的操作技巧。四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)：汽車在轉(zhuǎn)向過程中，四個車輪可根據(jù)前輪或行車速度等信號同時相對車身偏轉(zhuǎn)。在汽車前輪設(shè)置轉(zhuǎn)向裝置的基礎(chǔ)上，后輪也設(shè)置有轉(zhuǎn)向裝置，轉(zhuǎn)向時四個車輪相對自主偏向車身，后輪可相對車身主動轉(zhuǎn)向，使汽車的四個車輪都能發(fā)揮轉(zhuǎn)向作用。第四章

智能轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

55智能轉(zhuǎn)向系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)電液助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電液助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)2.1EHPS基本結(jié)構(gòu)56電子液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主要由儲油罐（助力油儲液罐）、助力轉(zhuǎn)向控制單元（控制器）、電動液壓泵（電動機/齒輪泵/液壓泵）、轉(zhuǎn)向機構(gòu)（轉(zhuǎn)向機）、助力轉(zhuǎn)向傳感器（轉(zhuǎn)向角速度傳感器）等構(gòu)成。1—儲蓄液；2—EHPS系統(tǒng)控制ECU；3—電磁閥電流；4—取自變速器的車速信號；5—扭矩傳感器信號；6—動力缸和齒輪齒條式向器；7—電動液壓泵EHPS系統(tǒng)結(jié)合了電子控制和液壓助力的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，它相較于傳統(tǒng)的液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（HPS）具有更高的靈活性和精確性。EHPS系統(tǒng)適用于輕型貨車、中型貨車、重型貨車以及中型客車和大型客車。電液助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)2.1EHPS基本結(jié)構(gòu)57（1）儲油罐儲油罐是EHPS系統(tǒng)中儲存液壓油的容器，確保轉(zhuǎn)向系統(tǒng)有足夠的液壓油進行工作。（2）助力轉(zhuǎn)向控制單元助力轉(zhuǎn)向控制單元是電子液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的核心，接收來自車輛的各種傳感器信號（如車速傳感器、轉(zhuǎn)向角度傳感器等），并根據(jù)這些信號計算出所需的助力大小，控制電動液壓泵以產(chǎn)生相應(yīng)的液壓油壓力。（3）電動液壓泵液壓泵不直接由發(fā)動機驅(qū)動，而是由一個集成在電動液壓泵總成中的電動機來驅(qū)動的。該電動機只有在點火接通及發(fā)動機運轉(zhuǎn)的情況下才工作，并且該電機一直處于小電流驅(qū)動狀態(tài)，以隨時為轉(zhuǎn)向提供助力。液壓泵內(nèi)布置有共鳴室和限壓閥，共鳴室的作用是降低液壓泵的工作噪聲，限壓閥可以將液壓控制在規(guī)定的范圍內(nèi)。當(dāng)電動機轉(zhuǎn)動時，帶動機械液壓泵驅(qū)動液壓油流動。電液助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)2.1EHPS基本結(jié)構(gòu)58（4）轉(zhuǎn)向機構(gòu)轉(zhuǎn)向機是轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的執(zhí)行機構(gòu)，它將來自電動泵的液壓油壓力轉(zhuǎn)換為機械力，幫助駕駛員轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤，從而控制車輛的轉(zhuǎn)向，常見的有齒輪齒條式向器。（5）助力轉(zhuǎn)向傳感器助力轉(zhuǎn)向傳感器用于檢測駕駛員的轉(zhuǎn)向意圖和轉(zhuǎn)向角度，并將這些信息傳遞給助力轉(zhuǎn)向控制單元。常見的助力轉(zhuǎn)向傳感器：轉(zhuǎn)向角速度傳感器：通常采用霍爾式傳感器，內(nèi)置于轉(zhuǎn)向盤內(nèi)或轉(zhuǎn)向機內(nèi)，持續(xù)監(jiān)控轉(zhuǎn)動角速度，以作為轉(zhuǎn)向控制單元控制助力的參考依據(jù)。扭矩傳感器：是用于測量駕駛員作用在轉(zhuǎn)向盤上的力矩大小和方向，并將其轉(zhuǎn)換為電信號，以實現(xiàn)對轉(zhuǎn)向力矩的精確控制。電液助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)2.2EHPS工作原理59轉(zhuǎn)向系統(tǒng)液壓控制單元電液助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)與一般的液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)相似，在液壓控制單元中有一根扭桿，它一方面與轉(zhuǎn)向控制閥相連，另一方面又與轉(zhuǎn)向齒輪和控制套管相連。當(dāng)?shù)退傩旭倳r電液控制閥會關(guān)閉，而液壓油唯一能通過轉(zhuǎn)閥流通，此時系統(tǒng)的工作狀態(tài)和傳統(tǒng)的液壓助力系統(tǒng)一樣；車速提高時，助力轉(zhuǎn)向控制單元控制電液控制閥也慢慢開啟，此時液壓旁路也慢慢打開，隨著扭力桿的剛度的變化導(dǎo)致助力也改變；當(dāng)車速超過預(yù)定值時，液壓旁路完全打開，而液壓油經(jīng)液壓旁路中的截止閥直接流回儲油罐，此時轉(zhuǎn)閥中沒有液壓油流動，最終油缸兩端壓力達到平衡，助力消失。電液助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)2.2EHPS工作原理60直線行駛時，扭桿處于轉(zhuǎn)向控制閥和控制套管的中間位置，電液助力轉(zhuǎn)向裝置傳感器測不出轉(zhuǎn)向角速度。油液幾乎是無壓力地通過液壓控制單元經(jīng)回油通道流回儲油罐。轉(zhuǎn)向控制閥和控制套管的控制槽位于中央位置，兩者控制槽的相互作用使液壓油可以進入液壓缸的左、右兩腔，并能相應(yīng)地從控制套管的回油道回到儲油罐。電液助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)2.2EHPS工作原理61轉(zhuǎn)向控制閥通過扭桿的變形相對于控制套管旋轉(zhuǎn)，打開通向液壓缸右腔的高壓油入口。高壓油流入液壓缸并協(xié)助完成轉(zhuǎn)向運動，與此同時，轉(zhuǎn)向控制閥關(guān)閉通往左腔的進油口并將與液壓缸的左腔接通的回油口打開。右腔的壓力將油液從液壓缸的左腔壓回到回油道。當(dāng)轉(zhuǎn)向過程結(jié)束時，扭桿將轉(zhuǎn)向控制閥及控制套管回轉(zhuǎn)到中間位置。電液助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)2.3EHPS分類621—轉(zhuǎn)向角速度傳感器；2—轉(zhuǎn)向柱；3—轉(zhuǎn)向液罐；4—轉(zhuǎn)向泵；5—轉(zhuǎn)向齒輪聯(lián)動機構(gòu)；6—電磁線圈；7—旁通流量控制閥；8—轉(zhuǎn)向角速度傳感器增幅器；9—ECU按控制方式不同，EHPS又分旁通流量控制式EHPS、反作用力控制式EHPS和電磁閥靈敏度控制式EHPS。(1)旁通流量控制式EHPS旁通流量控制式EHPS是在普通液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增設(shè)了旁通流量控制閥、車速傳感器、轉(zhuǎn)向盤角度傳感器、控制開關(guān)和電控單元（ECU）等元件。ECU根據(jù)車速傳感器、轉(zhuǎn)向角速度傳感器及控制開關(guān)的信號，向電磁線圈發(fā)出控制信號，控制旁通流量控制閥的旁通流量，從而調(diào)整轉(zhuǎn)向器的供油量。當(dāng)車速很低時，ECU輸出的脈沖控制信號占空比很小，通過電磁閥線圈的平均電流很小，電磁閥閥芯開啟程度也很小，旁路液壓油流量小，液壓助力作用大，使轉(zhuǎn)向盤操縱輕便。當(dāng)車速提高時，ECU輸出的脈沖控制信號占空比很大，使電磁線圈的平均電流增大，電磁閥閥芯的開啟程度增大，旁路液壓油流量增大，從而使液壓助力作用力減小，以提高操縱穩(wěn)定性。電液助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)2.3EHPS分類63(2)反作用力控制式EHPS典型的反作用力控制式EHPS主要由轉(zhuǎn)向控制閥、分流閥、電磁閥、轉(zhuǎn)向動力缸、轉(zhuǎn)向液壓泵、儲油箱、車速傳感器及電子控制單元(ECU)等組成。反作用力控制式EHPS示意圖當(dāng)停車與低速時，ECU向電磁閥提供大的通電電流，導(dǎo)致電磁閥導(dǎo)通面積變大，從而經(jīng)分流閥分流的壓力重新回到儲油箱，進而使作用于柱塞的背壓降低，于是柱塞推動控制閥軸的力變小，轉(zhuǎn)向盤回程力可在扭力桿上產(chǎn)生較大力矩。當(dāng)處于中高速直線行駛時，隨著車速的增加，ECU向電磁閥提供的通電電流減小，導(dǎo)致電磁閥的導(dǎo)通面積變小，而作用于油壓反作用力室的反壓力增加，柱塞推動控制閥軸的壓力也變大。當(dāng)處于中高速轉(zhuǎn)向運行時，扭力桿扭轉(zhuǎn)角變小，回轉(zhuǎn)閥與控制閥的連通口開度也變得更小，在回轉(zhuǎn)閥一側(cè)的油壓進一步升高，導(dǎo)致柱塞的背壓增大，柱塞推動控制閥軸的壓力也增大，轉(zhuǎn)向盤操縱力隨著轉(zhuǎn)向角的增大而增大。電液助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)2.3EHPS分類64(3)電磁閥靈敏度控制式EHPS電磁閥靈敏度控制式EHPS是根據(jù)車速控制電磁閥，直接改變動力轉(zhuǎn)向控制閥的油壓增益（閥靈敏度）來控制油壓的方法。這種轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、部件少、價格便宜，而且具有較大的選擇轉(zhuǎn)向力的自由度，可以獲得自然的轉(zhuǎn)向手感和良好的轉(zhuǎn)向特性。電磁閥靈敏度控制式EHPS示意圖電磁閥靈敏度控制式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在轉(zhuǎn)向控制閥的轉(zhuǎn)子閥做了局部改進，并增加了電磁閥、車速傳感器和電子控制單元等。轉(zhuǎn)子閥的可變小孔分為低速專用小孔（1R、1L、2R、2L）和高速專用小孔（3R、3L）兩種，在高速專用可變孔的下邊設(shè)有旁通電磁閥回路。電液助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)2.3EHPS分類65(3)電磁閥靈敏度控制式EHPS——運行工況1）車輛停止?fàn)顟B(tài)：電磁閥完全關(guān)閉，若此時向右轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤，則高靈敏度低速專用小孔1R及2R在較小的轉(zhuǎn)矩作用下即可關(guān)閉，轉(zhuǎn)向泵的高壓油經(jīng)1L流向轉(zhuǎn)向動力缸右腔室，其左腔室的油液經(jīng)3L、2L流回轉(zhuǎn)向液罐（儲油箱），此時具有輕便的轉(zhuǎn)向特性；并且施加于轉(zhuǎn)向盤的力矩越大，可變小孔1L、2L的開口面積也越大，節(jié)流作用越小，轉(zhuǎn)向助力作用越明顯。2）高速行駛狀態(tài)：隨著車速的增高，在電控單元作用下，電磁閥開度也呈線性增加，若此時向右轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤，轉(zhuǎn)向泵的高壓油經(jīng)1L、3R旁通電磁閥流回轉(zhuǎn)向油罐（儲油箱）。此時，轉(zhuǎn)向動力缸右腔的轉(zhuǎn)向助力油壓就取決于旁通電磁閥和靈敏度低的高速專用可變量孔3R的開度，在電控單元控制下，車速越高，則電磁閥開度越大，旁通流量也越大，轉(zhuǎn)向助力作用越小。3）勻速行駛狀態(tài)：當(dāng)車速不變時，施加于轉(zhuǎn)向盤上的轉(zhuǎn)向力矩越小，高速專用小孔3R的開度也越大，轉(zhuǎn)向助力作用也越小；當(dāng)轉(zhuǎn)向力矩增大時，3R的開度逐漸減小，轉(zhuǎn)向助力作用也隨之增大。電液助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)2.4EHPS特點66優(yōu)點：EHPS不依靠發(fā)動機本身的動力帶動，而且電動液壓泵是由電子系統(tǒng)控制的，不需要轉(zhuǎn)向時，電動液壓泵關(guān)閉，降低了能耗。EHPS能夠提供穩(wěn)定的助力效果，特別是在低速行駛和需要較大轉(zhuǎn)向力時，能夠確保駕駛者獲得足夠的助力，減輕駕駛負擔(dān)。相比全電動助力系統(tǒng)，EHPS在高速行駛時仍能保持較好的路感反饋，使駕駛者能夠更準(zhǔn)確地感知車輛與路面的動態(tài)關(guān)系。缺點：仍然保留有液壓動力傳遞系統(tǒng)，因此電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)仍然具有一些機械液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)缺點，例如液壓管路占用空間大，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，液壓管路泄漏。相比電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，電控液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的響應(yīng)速度可能稍慢，因為液壓系統(tǒng)需要一定的時間來建立壓力并傳遞動力，這可能會影響到轉(zhuǎn)向的精確性和靈敏度。第四章

智能轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

67智能轉(zhuǎn)向系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)電液助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)68電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)基本概念電動助力式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)EPS（ElectricPowerSteering）是的一種采用電動機作為動力源的轉(zhuǎn)向裝置，正在逐漸取代傳統(tǒng)的液壓式和電液式的助力轉(zhuǎn)向器。電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)一般由機械轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)矩傳感器、車速傳感器、電子控制單元（ECU）、減速器和電機等組成。工作原理:ECU通過采集各傳感器測量值，得到駕駛員施加在轉(zhuǎn)向盤上的轉(zhuǎn)向力矩、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角和車速信號；根據(jù)EPS控制策略計算出目標(biāo)助力矩并控制電機產(chǎn)生相應(yīng)的助力力矩，輔助駕駛員克服轉(zhuǎn)向阻力矩，實現(xiàn)車輛的轉(zhuǎn)向。電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)69電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)分類根據(jù)電機布置位置的不同，一般可以將EPS分為三類：轉(zhuǎn)向柱助力式、小齒輪助力式和齒條助力式電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)70C-EPS轉(zhuǎn)向管柱轉(zhuǎn)向柱助力式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（ColumnassistElectricPowerSteering,C-EPS）是一種電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，它的助力電機安裝在轉(zhuǎn)向柱上，通常位于方向盤與轉(zhuǎn)向柱連接的部分。3.1轉(zhuǎn)向柱助力式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)工作過程：當(dāng)駕駛員轉(zhuǎn)動方向盤時，傳感器檢測到方向盤的轉(zhuǎn)動角度和轉(zhuǎn)動力矩，并將信號傳遞給ECU。ECU計算出所需的助力，并通過轉(zhuǎn)向柱上的電機提供助力，進而通過齒輪齒條嚙合傳動來把方向盤的力矩轉(zhuǎn)換為齒條的軸向力，通過橫拉桿拉動轉(zhuǎn)向節(jié)來實現(xiàn)轉(zhuǎn)向。轉(zhuǎn)向柱助力式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)C-EPS齒輪齒條轉(zhuǎn)向器電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)71優(yōu)點：

構(gòu)緊湊，其電機、減速機構(gòu)、傳感器及控制器等通常一體化設(shè)計，占用空間小，方便布置。缺點：

助力電機的助力要通過轉(zhuǎn)向管柱和轉(zhuǎn)向齒輪傳遞到轉(zhuǎn)向機上，轉(zhuǎn)向管柱部件受力較大，可提供的助力大小受到限制，因此，轉(zhuǎn)向柱助力式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)適用于中小型乘用車。典型應(yīng)用：

本田雅力士（ToyotaYaris），本田飛度（HondaFit/Jazz），雪佛蘭（BoltEV），均采用的是轉(zhuǎn)向柱助力式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)3.1轉(zhuǎn)向柱助力式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)轉(zhuǎn)向柱助力式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)優(yōu)缺點電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)3.2小齒輪助力式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)72小齒輪助力式轉(zhuǎn)向（P-EPS）系統(tǒng)小齒輪助力式轉(zhuǎn)向（P-EPS）系統(tǒng)機械部分示意圖小齒輪電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)P-EPS（PinionElectricPowerSteering）是通過一個安裝在轉(zhuǎn)向器上的電機直接驅(qū)動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的齒輪齒條機構(gòu)，以提供轉(zhuǎn)向助力，主要用于負載中等的前輪驅(qū)動車輛。電機及減速器與轉(zhuǎn)向器小齒輪相連，稱之為小齒輪助力式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。小齒輪助力式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)73優(yōu)點：

1.電機產(chǎn)生的轉(zhuǎn)向力只需經(jīng)蝸輪蝸桿就傳到了齒條上，消除了轉(zhuǎn)向力經(jīng)轉(zhuǎn)向軸傳遞而產(chǎn)生的損耗，提高了效率；

2.小齒輪助力式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的電機扭矩不經(jīng)過轉(zhuǎn)向軸，電機扭矩的增大也無需提高轉(zhuǎn)向軸的剛性，因此小齒輪助力式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可以更加容易地實現(xiàn)最大轉(zhuǎn)向力的增加。缺點：1.小齒輪助力式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的電機需要提供比轉(zhuǎn)向柱助力式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電機更大的電流；2.轉(zhuǎn)向柱助力式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電機安裝在駕駛艙內(nèi)，而小齒輪助力式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電機則要安裝在環(huán)境更為惡劣的駕駛前艙內(nèi)，其工作環(huán)境溫度高，這對于電機是一個嚴格的要求。3.2小齒輪助力式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)小齒輪助力式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)優(yōu)缺點電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)3.3齒條助力式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)74齒條式電動助力轉(zhuǎn)向（R-EPS）系統(tǒng)齒條式電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，也稱為R-EPS（RackElectricPowerSteering）系統(tǒng)，是一種將電動助力裝置直接集成在轉(zhuǎn)向架或齒條上的設(shè)計，適用于各種類型的車輛，包括高負載的后輪驅(qū)動車輛和四輪驅(qū)動車輛。轉(zhuǎn)向電機通過齒條與齒輪系統(tǒng)連接，因此被稱為齒條式電動助力轉(zhuǎn)向（R-EPS）系統(tǒng)。齒條助力助力式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)齒輪式助力傳動機構(gòu)通常包括一個與電動機軸相連的減速齒輪以及一個與轉(zhuǎn)向齒條相連的齒輪電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)3.3齒條助力式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)75齒條助力助力式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)優(yōu)缺點優(yōu)點：1)電機產(chǎn)生的高速旋轉(zhuǎn)通過減速齒輪被轉(zhuǎn)換成較大的扭矩，并以較慢的速度帶動齒條上的齒輪，這種直接作用在齒條上的方式最大限度地減少了能量損失，提高了轉(zhuǎn)向的響應(yīng)效果和精準(zhǔn)度。2)尺寸小，適合于那些對前方空間有限制的車輛設(shè)計，如一些高性能車型、跑車或是某些特定的商用車輛。第四章

智能轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

76智能轉(zhuǎn)向系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)電液助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)4.1線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的組成77線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)把依靠轉(zhuǎn)向管柱連接轉(zhuǎn)向機構(gòu)來實現(xiàn)轉(zhuǎn)向的傳統(tǒng)方式，改變?yōu)橛呻娍叵到y(tǒng)直接進行轉(zhuǎn)向控制，完全由電信號實現(xiàn)轉(zhuǎn)向的信息傳遞和控制。其最顯著的特征是去掉了傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中從轉(zhuǎn)向盤到與轉(zhuǎn)向輪（轉(zhuǎn)向執(zhí)行器）間的機械連接，采用機電執(zhí)行器代替了傳統(tǒng)的機械控制機構(gòu)。線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)概念線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)4.1線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的組成78線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主要由：與駕駛員交互的方向盤執(zhí)行總成/模塊，用于產(chǎn)生車輛轉(zhuǎn)向響應(yīng)的轉(zhuǎn)向執(zhí)行總成/模塊、主控制器ECU（控制單元/電控單元，綜合控制器)組成。來自駕駛員的轉(zhuǎn)向指令和來自輪胎的反饋扭矩都通過信號線傳輸。線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)組成方向盤總成包括方向盤、方向盤轉(zhuǎn)角傳感器、力矩傳感器、路感電機以及負責(zé)監(jiān)測駕駛員駕駛意圖的轉(zhuǎn)角傳感器與轉(zhuǎn)矩傳感器。轉(zhuǎn)向執(zhí)行總成包括前輪轉(zhuǎn)角傳感器、轉(zhuǎn)向執(zhí)行電機、轉(zhuǎn)向電機控制器和前輪轉(zhuǎn)向組件（轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向拉桿）等。轉(zhuǎn)角傳感器負責(zé)轉(zhuǎn)角信號獲取，執(zhí)行電機控制器接收綜合控制器的轉(zhuǎn)角請求，控制轉(zhuǎn)向執(zhí)行電機實現(xiàn)轉(zhuǎn)角控制，同時向主控制器反饋轉(zhuǎn)角及扭矩信息。線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)4.2

線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作原理79當(dāng)轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動時，轉(zhuǎn)矩及轉(zhuǎn)角傳感器將測量到駕駛員施加得轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)變成電信號輸入到主控制器（ECU）；ECU依據(jù)車速傳感器和安裝在轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)上的傳感器信號計算出目標(biāo)前輪轉(zhuǎn)角，并對轉(zhuǎn)向電機實施控制，確保這一目標(biāo)前輪轉(zhuǎn)角得實現(xiàn)。與此同時，ECU會結(jié)合電機電流、轉(zhuǎn)向盤力矩計算出轉(zhuǎn)向盤回正力矩，并對路感電機實施控制，確保預(yù)期的回正力矩/路感得以實現(xiàn)。

SBW系統(tǒng)工作原理圖1-故障處理電機2-轉(zhuǎn)向執(zhí)行電機3-車輪角速傳感器4-轉(zhuǎn)向柱轉(zhuǎn)角傳感器5-路感電機6-車速傳感器、橫擺角速度傳感器、車身加速度傳感器線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)工作流程：線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)4.3

線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)80主動轉(zhuǎn)向控制技主動轉(zhuǎn)向控制能夠在不影響車輛縱向運動狀態(tài)的情況上，確保車輛的穩(wěn)定運行并提高車輛的轉(zhuǎn)向操縱性和穩(wěn)定性。主動轉(zhuǎn)向控制可以根據(jù)控制目標(biāo)的不同分為兩類：第一類是車輛常規(guī)行駛工況下，以提高車輛轉(zhuǎn)向