新能源汽車中線控技術

進展和發展趨勢皮大偉南京理工大學車輛工程系主要內容線控技術的應用背景典型線控系統線控轉向系統線控制動系統throttle-by-wire線控系統的關鍵技術線控系統的發展趨勢總結線控技術的應用背景

線控技術（X-by-Wire）源于飛機控制系統（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。這種控制方式引入到汽車駕駛上，就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功率放大再推動執行機構。圖1線控系統的組成框圖線控技術就可理解為電控方式。這里的“X”代表著汽車中傳統上由機械或液壓控制的各個功能部件，如：制動、轉向、懸架、油門、離合器、門鎖等。典型的有線控轉向（Steer-by-Wire）、線控制動（Brake-by-Wire）等。線控技術的應用背景

通用公司的HY-WIRE概念車線控技術的應用背景

線控技術的應用背景

線控技術的應用背景

線控技術得以逐漸在汽車上普遍應用的技術背景是微電子器件的成本降低、可靠性提高，如單片機，DSP等；電力電子裝置的功能增強、成本降低，可靠性提高，如執行步進電機，伺服電機，傳感器等等。線控技術的應用背景

安全、節能、環保汽車電子化助力轉向、ABS、ESP、主動轉向、主動懸架線控技術的應用背景

線控轉向系統Steer-by-Wire線控轉向系統取消了傳統的機械式轉向裝置，轉向器與轉向柱間無機械連接。整個系統主要由轉向盤位置傳感器、力反饋電動機、轉向執行機構、轉向ECU、輪胎角度傳感器、環境傳感器組成。線控轉向系統

線控轉向系統原理圖線控轉向系統

線控轉向系統

線控轉向系統在汽車中的布置線控轉向系統

汽車線控轉向的優勢在于：提高了整車設計自由度，便于操控系統布置轉動效率高，響應時間短改善駕駛特性，增強操縱性取消轉向柱、轉向器后，有利于提高汽車碰撞安全性和整車主動安全性有利于整合底盤技術降低開發成本線控轉向系統

線控轉向系統關鍵技術包括：合理的轉向控制策略，能正確執行駕駛員轉向意圖；（轉向系統理想傳動比）系統穩定可靠，具有高的容錯性；（液壓轉向系統、雙套線控轉向系統、機械轉向系統）符合人們當前的駕駛習慣，準確地向駕駛員反饋車輛行駛狀態信息（路感、轉向輕便性）線控轉向系統

Steer-by-wire的前景圍繞汽車開發的節能、環保和安全主題，未來汽車的主體將是零排放汽車。混合動力電動汽車（HEV）、燃料電池電動汽車（FCEV）等新型電動汽車，它們的逐步推廣應用為線控電動轉向系統的應用帶來了非常廣闊的前景。線控轉向系統

線控制動系統Brake-by-Wire線控制動系統

線控制動系統

線控制動系統線控制動系統線控制動系統線控制動系統線控制動系統線控制動系統主要由3部分組成：接收單元。包括制動踏板、踏板行程傳感器等。制動控制器（ECU）。ECU接收制動踏板發出的信號，控制制動器制動；接收駐車制動信號，控制駐車制動；接收車輪傳感器信號，識別車輪是否抱死、打滑等；控制車輪制動力，實現防抱死和驅動防滑，并兼顧其它系統的控制。執行單元。包括電制動器或液壓制動器等。線控制動系統EMB系統中的執行機構是與制動盤直接相連的部分，是EMB與液壓制動系統差別最大的部分。一個典型的執行機構應該：結構緊湊、體積小巧；有提供驅動力的力矩電機；具有把圓周運動轉化為直線運動的機構；具有力的放大機構；為保證更可靠的性能，最好在內部設有力或位移等傳感器。線控制動系統

相對傳統的液壓制動系統，EMB具有以下主要優點:機械連接少，沒有制動管路，結構簡潔，體積小。載荷傳遞平穩、柔和，制動性能穩定。采用機械和電氣連接，信號傳遞迅速，反應靈敏，“路感”好。線控制動系統傳動效率高，節省能源。電子智能控制功能強大，可以通過修改ECU中的軟件，配置相關的參數來改進制動性能，易于實現ABS、TCS、ESP、ACC等功能。模塊式結構更加整體化，裝配簡單，維修方便。利于環保，沒有液壓制動管路和制動液，不存在液壓油泄漏的問題，系統沒有不可回收的部件，對環境幾乎沒有污染。發展EMB需要解決的關鍵技術：力矩電機的設計：在制動時，當制動墊塊和制動盤接觸后，EMB中的力矩電機將工作在“憋死”這樣的惡劣工作條件下。EMB不僅要求電機性能優越、反應迅速、可以提供足夠大的力矩，而且必須結構緊湊、體積小巧、能夠安裝在狹小的制動空間內，還需要在冷、熱、泥水、電磁干擾等惡劣環境下能夠可靠工作。線控制動系統執行機構的設計：執行機構中的機械零件較多，結構復雜，如何有效地傳遞轉矩，增大轉矩，并且保證體積小巧是一個難題。成本的降低：有效降低EMB中的力矩電機、42V電源、諸多傳感器、MCU、集成電路等器件的成本，將會更快推動EMB的發展和應用。線控油門系統throttle-by-wire線控油門系統線控油門系統線控油門的優點在于：控制精度高可依據行駛工況精確調節空燃比改善燃燒狀況，提高汽車的動力性和經濟性線控油門系統線控系統的關鍵技術容錯控制技術為了提高汽車的可靠性和安全性，汽車線控系統必須采取容錯控制，即當有些部件出現故障或失效的時候，它們在系統中的功能可以用系統中的其它部件完全或部分代替，使系統能繼續保持規定的性能或不喪失最基本的功能，或進一步實現故障系統的性能最優。通信網絡技術實時性好可靠性高時間特性好（通訊事件發生時間是確定的）冗余特性線控系統的關鍵技術線控系統網絡協議主要選擇:1.TTCAN2.TTP/C(TimeTriggeredProtocol,SAEClassC)3.FlexRay線控系統的關鍵技術TTP協議簡介滿足SAEC級網絡的時間觸發協議），目前有VOLKSWAGEN、AUDI、HONEYWELL和DELPHI等選用這個協議作為線控網絡的協議標準。TTP協議原先應用于航空產品，安全性設計非常嚴格，基于嚴格的時序安排，具有非常可靠和容錯的特性。系統中包含的每一個節點都和其他節點由2個重復的通道連接。這些節點可以被復制，并分組成為容錯單元（FTU）來彌補通訊錯誤。由于重復信息同時在2個不同的通道上發送，所以傳輸信息的時間和量值都被復制。該協議的節點成本比其他協議的成本更高。線控系統的關鍵技術FlexRay協議簡介FlexRay（動態部分byteflight協議），這是一種既支持時間觸發，又支持事件觸發訪問方式的協議。FlexRay的主要使用者包括：寶馬、大眾、通用，最近包括豐田、日產、本田等一些亞洲汽車廠商也加入了FlexRay標準組織，使之有可能成為事實標準。線控系統的關鍵技術FlexRay協議主要特點：可靠性：FlexRay采用冗余備份的辦法，分別由2條總線和2個網絡控制器構成一個完整網絡，每個ECU分別和2條總線相連，正常情況下可以利用雙通道進行數據傳遞，當其中一個網絡發生故障時也可以由另一個備份網絡承擔通訊任務。速度：發動機、制動和轉向等控制有很強的實時特性，必須有很高的數據傳輸速率才能滿足。線控系統的關鍵技術動力電源技術隨著線控技術在汽車中的應用，汽車上的電子元件也變得越來越多，對電量的需求也越來越大，傳統的14V電源已經不能滿足將來的需要，甚至阻礙了線控技術的發展。這就需要對汽車現有的電源技術進行革新。眾所周知，電壓值的提高可使系統電流減小。而小的電流可使導線上的損耗減少，從而可使用更細更小的線束。提高電壓值，也可以減少電器裝置本身的體積、質量和損耗，也有利于控制裝置的小型化，提高集成度。線控系統的關鍵技術目前提出新系統標準為42V。實驗證明，電壓越高，電流越小，在傳輸過程中損失的能量越小，電源系統越有效。但為什么止于42V呢？因為對于直流電，60V是一個安全極限，超過60V將要考慮到系統的安全性，需要使用更加先進的材料，這無疑增加了汽車的生產成本。而對于42V來說，工作峰值電壓58V在安全極限之內，既滿足了增加電壓的要求，也不會增加太多的生產成本。線控技術對汽車電源技術提出了新的要求，汽車42V電源技術的發展為線控技術提供了可靠的能量保證。線控系統的發展趨勢線控系統的發展趨勢線控系統的發展趨勢線控系統的發展趨勢總結－結束語汽車線控技術作為汽車發展的一個重要方向，將對全球汽車制造業產生重大影響。汽車線控技術給汽車設計提供了新的思路，對汽車電子技術、控制技術、網絡技術等方面提出了新的課題，給汽車整體結構帶來了新的變革。

謝謝！9、春去春又回，新桃換舊符。在那桃花盛開的地方，在這醉人芬芳的季節，愿你生活像春天一樣陽光，心情像桃花一樣美麗，日子像桃子一樣甜蜜。3月-253月-25Thursday,March13,202510、人的志向通常和他們的能力成正比例。14:37:3014:37:3014:373/13/20252:37:30PM11、夫學須志也，才須學也，非學無以廣才，非志無以成學。3月-2514:37:3014:37Mar-2513-Mar-2512、越是無能的人，越喜歡挑剔別人的錯兒。14:37:3014:37:3014:37Thursday,March13,202513、志不立，天下無可成之事。3月-253月-2514:37:3014:37:30March13,202514、ThankyouverymuchfortakingmewithyouonthatsplendidoutingtoLondon.ItwasthefirsttimethatIhadseentheToweroranyoftheotherfamoussights.IfI'dgonealone,Icouldn'thaveseennearlyasmuch,becauseIwouldn'thaveknownmywayabout.。13三月20252:37:30下午14:37:3