汽車電子技術--線控技術
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汽車電子中各種線控制系統(tǒng)或線驅動系統(tǒng)將迅速發(fā)展，汽車用線控技術將在今后數年中大量出現，如線控制動（brake by-wire）、線控轉向（steer by-wire）、線控油門（throttle by-wire）、線控懸架（suspension by-wire）等正在加緊研究開發(fā)。當線控這一目標實現時，汽車將是一種完全的高新技術產品，發(fā)動機、變速器、傳動軸、驅動橋、轉向機全都不見了，汽車可以說是一臺裝在輪子上的計算機。
一、線控技術簡介
（一）線控技術的結構原理
線控技術（by-wire），就是由“電線”或者電信號實現傳遞控制，而不是通過機械連接裝置來操作的。傳統(tǒng)的操縱汽車的方式是：當駕駛員踩制動、踩油門、換檔、打轉向盤時，都是通過機械機構來操縱汽車。而線控技術則是將動作轉化為電信號，由電線來傳遞指令操縱汽車。
線控技術是在控制單元和執(zhí)行器之間用電子裝置取代傳統(tǒng)的機械連接裝置或液壓連接裝置，由電線取代機械傳動部件，取消了機械結構，賦予汽車設計新的空間。
線控系統(tǒng)需要高性能的控制器，比如由Freescale半導體公司提供的MPC500/MPC5500系列微處理器。還需要有精確高速的通訊協(xié)議網絡、容錯技術和分配獨立處理功能的模塊。
線控系統(tǒng)的基本結構原理是：駕駛員的操縱指令通過人機接口轉換為電信號傳到執(zhí)行機構，控制執(zhí)行機構的動作；傳感器感知功能裝置的狀態(tài)，通過電信號傳給人機接口，反饋給駕駛員，如圖1所示。
線控系統(tǒng)在人機接口通訊、執(zhí)行機構和傳感機構之間，以及與其他的系統(tǒng)之間要進行大量的信息傳輸，要求網絡的實時性好、可靠性高，而且要求具有冗余的“功能實現”，以保證在故障時仍可實現裝置的基本功能。
（一）線控技術的特點
1．線控技術的優(yōu)點
a.省力，人們可以不用直接操作機械力。
b.由于操縱控制通過駕駛員的手完成，不需要轉向盤、轉向柱和腳踏板，這樣就減少了正面碰撞時的潛在危險性，改善了汽車的安全性和舒適性，并為汽車設計提供了更大的設計空間。
c.便于實現個性化設計，由于駕駛特性如制動、轉向、加速等過程都是程序設定的，設計師可設計不同的程序供用戶選擇。
d.比質量輕，性能高（響應快）。線控系統(tǒng)取消了許多機械連接裝置、液壓裝置和氣壓裝置，簡化了結構和生產工藝，便于實現汽車輕量化。
e.維護用品可大大減小，減少維護費用。取消機械和液壓連接可減少車身質量并簡化維護工作，可能磨損的部件更少了，如使用線控制動無需制動液，使汽車更為環(huán)保，減少維護。
f.可以將汽車的車內娛樂裝置也集成到網絡之中，使得汽車導航和自動駕駛成為可能，整個汽車就是一個完整的電路整體。
g.安裝測試簡單快捷，更穩(wěn)固的電子接口（模塊結構），隔板間無機械連接，簡單布置就能增加電子控制功能。
2．線控技術的缺點
電子設備還相當的不可靠——電磁干擾、器件失效、軟件程序的設計、網絡攻擊等等。一旦電路失效而沒有機械冗余就會導致災難性的后果——轉向失靈、油門難以控制和不能制動!所以線控技術研究的重點應該是系統(tǒng)的可靠性和安全性。
二、線控技術在汽車上的運用
（一）線控制動（brake by-wire）
線控制動系統(tǒng)由實現電子化的供能裝置、控制裝置、傳動裝置、制動器4個部分組成。ECU（電控單元）對制動系統(tǒng)進行整體控制，采用全新的電子制動器，每個制動器有各自的控制單元。機械連接逐漸減少，制動踏板和制動器之間的動力傳遞分離開，取而代之的是電線連接，電線傳遞能量，數據線傳遞信號。線控制動是自ABS在汽車上得到廣泛應用以來制動系統(tǒng)的又一次飛躍式發(fā)展。
目前線控制動系統(tǒng)分為2種類型：一種是電液制動系統(tǒng)EHB（Electronic-hydraulic Brake），另一種是電子機械制動系統(tǒng)EMB（Electronic-Mechanical Brake）。電液制動系統(tǒng)是將電子與液壓系統(tǒng)相結合，由電子系統(tǒng)控制，液壓系統(tǒng)提供動力；電子機械制動系統(tǒng)則用電線取代傳統(tǒng)制動系統(tǒng)中的空氣或制動液等傳力介質，電制動器取代傳統(tǒng)制動器，電子機械制動系統(tǒng)是未來制動系統(tǒng)的發(fā)展方向。線控制動系統(tǒng)的共同特點是都具有踏板轉角與踏板力可按比例調控的電子踏板；具有控制制動力矩與踏板轉角相對應的程序控制單元；程序控制單元可基于其他傳感器或控制器的輸入信號實現主動制動及其它功能。電子機械制動系統(tǒng)與傳統(tǒng)制動系統(tǒng)的對比如圖2所示。
1．線控制動的優(yōu)點
線控制動目前處于向汽車領域應用的研究和改進階段，隨著技術進步，各種問題會逐步得到解決，線控制動系統(tǒng)最終會取代傳統(tǒng)的以液壓為主的制動控制系統(tǒng)以及電液復合制動系統(tǒng)。線控制動是未來制動系統(tǒng)發(fā)展的方向。線控制動具有傳統(tǒng)制動系統(tǒng)無法比擬的優(yōu)點。
a.結構簡單，系統(tǒng)質量比傳統(tǒng)制動系統(tǒng)減少很多，從而減少了整車質量。
b.制動響應時間短，提高了制動性能，縮短了制動距離。
c.系統(tǒng)不需要制動液，維護容易、簡單，采用電線連接，系統(tǒng)的耐久性能良好。
d.系統(tǒng)總成的制造、裝配、調試、標定更快，易于采用模塊化結構。
e.已經開發(fā)出具有容錯功能的適用于汽車的網絡通訊協(xié)議，如TTP/C，FlexRay等通訊協(xié)議可以應用到線控制動系統(tǒng)中。
f.易于進行改進和增加功能，可以并入汽車CAN通訊網絡進行集中管理和共享信息。
2．線控制動需要面對的問題
線控制動技術為將來的智能化車輛提供了條件?；诂F在的技術條件，要全面應用線控制動，還有很多問題需要面對。
a.驅動能源問題。采用線控制動需要較多的電能，目前12V的汽車電源無法提供足夠大的能量，未來的汽車電源系統(tǒng)需采用高壓電源（如42V電源系統(tǒng)），加大能源供應，以滿足各系統(tǒng)能量的需求，同時需解決好高壓電源的安全問題。
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