新能源汽车智能驾驶线控底盘技术应用研究
摘要
关键词
新能源智能驾驶线控底盘技术应用
正文
线控底盘技术是引领新能源汽车智能驾驶更新技术发展阶段的重要关键总成技术,是引领未来汽车智能安全驾驶潮流的新的一项必然选择。线联控智能底盘技术系统的广泛应用大大改善了以往过去汽车那种庞大复杂昂贵的机械连接设备系统和传统液压、气压控制等汽车零部件,在很大程度上,促进了汽车的能量资源利用的效率大大提升,在很大程度上提高了未来新能源汽车的可被支持车辆的长期续航,依照我国2020年提出的《新能源汽车行业发展规划(2020-2035)》要求,在未来,更先进的智能驾驶汽车将得到广泛应用,目前新能源汽车行业发展的共识:“无线控,不自动驾驶”,这也充分地说明了线控底盘技术在新能源汽车智能驾驶领域占据着重要的位置。
1新能源汽车线控底盘技术原理。
1.1线控油门系统结构及原理。
线控油门系统通称电子油门系统。其基本逻辑结构包括油门踏板传感器、控制器、传递线路和节气门执行器。除油门踏板传感器外,涉及到的传感器还包括节气门开度传感器、车速传感器和氧传感器。控制器模块能够直接通过油门踏板传感器获取主驾驶人对汽车油门踏板的踩踏力度,收集并整合由其他传感器传递过来的数据变化信息,进而实时了解到驾驶员的具体操作意向,再据此依靠设定的既定动作程序信息与控制参数来直接命令执行器系统执行控制相关的动作,最终实现控制车辆自动加速。因为传感器信号输出可能会因为车辆本身及车辆内其他各种智能电子设备而受到各种干扰,导致实际给出车辆的控制信号存在误差,针对解决这种误差就可以重新选择一个由能够自动实现线控输出的控制信号模块组成的智能电路结构,从而达到有效地防止输入信号错误的目的,同时重新制定一种可以准确判定汽车驾驶人的意图并且能对各种故障进行有效分析诊断的智能化安全系统监控方案。
1.2线控转向系统结构及原理。
该系统是指直接读取或改变连接在同一辆汽车方向盘和转向轮之间的信号值的汽车电子转向系统,它在转向盘和转向轮之间不再采用传统机械连接,彻底摆脱了传统转向系统的固有限制,在给驾驶员带来方便的同时,也提高了车辆的安全性及操作稳定性。一般来说,该系统包括汽车转向盘模块、转向电机模块和整车传感器模块。转向盘模块具体分为转向盘、转向传感器系统模块、转向盘道路传感器系统模块和其他传感器;汽车转向电机模块系统的主要部件包括转向电机传感器模块和汽车执行器;整车传感器模块一般分为车辆速度传感器、加速度传感器、横臂和角度传感器模块等传感器和控制器。机械传感器技术检测技术和电子转向控制系统的另一个主要功能是,它利用转矩、轮速传感器及通过测量转向盘转角把驾驶人的转向意图转化为数字信号并传递给主控制器,然后通过主控制器向自动机械转向控制器发送控制信号,经自动机械转向控制器处理后,传感器可自动重新传输输出的电子信号,然后转向控制执行器。然后控制并实现其转向盘的操作,最终实现转向盘的控制过程。转向盘系统以及各种前后转向轮借助控制信号均可迅速实现有效灵活地相互连接,传动比则能够通过直接地利用各种控制软件对系统加以进行合理的控制或调整,能够有效做到转向盘与各种线控装置或在底盘系统平台上装配的以及许多的其他控制系统模块等之间直接进行有效充分的协调工作及有效统一地完成控制。
1.3线控制动系统结构及原理。
制动系统是确保驾驶人在新能源汽车智能自动驾驶过程中的至关重要的安全保障,它是通过借助于制动器和车轮之间产生的摩擦力来让车辆能够根据车辆驾驶人的意愿来实现车辆减速或者停止,让车辆在任何其他驾驶环境中安全地停止车辆。同时,提升车辆驾驶的稳定性。线控制动系统的基本结构包括制动踏板、行程传感器、控制器、执行器、车速传感器和一系列其他电子信号传输线路。行程传感器可以将驾驶人的制动意图转化为数字信号传递给控制器,控制器对传输来的数字信号进行综合模拟计算,判断此次操作是否为正常操作,若判断为误操作,数字信号不进行下一级传递,若判断为正常操作,则将数字信号再次传递给执行器,最终实现制动。在新能源汽车智能自动驾驶系统中采用线控制动系统,优势主要有以下几点:第一,组成结构简单,简化了制动管路系统及相关机械制动零部件,更利于车厢布置,提升了被动安全性;其次,制动响应迅速,减小制动距离;第三,整车装配、测试方便快捷。选择良好的模块化设计,车辆在后期更方便维护保养;第四,由于电线连接的结构,车辆具有相对更强的耐久性;第五,为了便于以后的更新和改进,可以同时配备不同的电子控制功能。针对线电控制制动系统的高精确度,对混合动力汽车技术来说,分别需要对四个汽车车轮分别予以精确控制,这已是成为近年来车辆行业内重点研究关注的热点,这一方向上的深入研究也可以用于确保车辆制动过程中保持更好更高的稳定性,同时有效控制因为地面摩擦性质造成的突发事故。
2全矢量控制线控底盘技术。
一般燃油车属于这种由低油压驱动的较为常见的欠驱动系统(系统的独立控制变量个数小于系统自由度个数的机械系统)。它只包含几个重要的液压系统结构,如油门踏板、制动踏板系统和方向盘控制。它只能保证水平方向上纵向及横向两个方向的控制,动态学控制存在困难,稳定性差。经过多年电子控制技术的广泛应用,在电子汽车控制系统的帮助下,能够提供的汽车控制模块的信号输入也在不断增加,新能源车辆也开始逐渐转型为全驱动(系统的独立控制变量个数等于系统自由度个数的机械系统)或者过驱动系统(系统的独立控制变量个数大于系统自由度个数的机械系统)。事实上,每个独立车轮承受力不只有横向及纵向的力,还有垂直方向的力,因此,在一个完整的车辆控制系统的过程中,也应涉及十二个作用力(四个车轮×来自三个方向的力)。就以上分析,我们完全可以想象,如果车辆控制系统能够相对独立地控制四个车轮这三个方向的作用力,即车辆由全矢量控制驱动。基于现有轮毂电机驱动技术和电液线控技术在汽车上的应用,可以开发得到具有大转角扭矩的独立转向结构和依靠磁流变阻尼器以及空气弹簧控制系统提供支持的主动悬架系统,进而可以得到一体化电动轮结构。全车矢量扭矩控制系统属于目前非常广泛、常见的过驱动系统,车辆内的所有各个车轮模块都是拥有了驱动、制动、转向以及悬架这几个独立的操控系统,与普通车辆的车轮控制系统相比,它包括16个以上独立输入控制模块。它基本上是现代汽车系统中最大的独立输入和输出控制单元,可提供12个作用力的有效控制。在全矢量车辆控制系统配备受控矢量输入技术后,该控制系统不仅可以有效改善和优化各个车轮控制系统的综合控制性能,还可以减少一些相互位移的影响,这可能发生在不同控制系统的性能指标之间,同时涉及到的执行器能够产生有效的补充效应,确保在线控过程中出现故障后,车辆运行的稳定性和可靠性能够得到有效维护。全矢量线控底盘控制技术是新能源汽车智能驾驶发展的关键技术。所有电子控制技术都集中在底盘平台上,因此还需要根据新能源汽车发展的总体趋势,自主优化和调整线控底盘架构,并自主设计、优化,调整和完善实现完整矢量线控制系统和电子控制功能的组合方式。四个主轮可同时独立实施驱动、制动、动力转向和底盘悬架调节,同时也拥有相互独立的电控系统。全矢量线控底盘控制器就属于其中的核心系统模块,主要用来对整车动力学进行控制调节以及保证四个独立车轮运动的合理有效地协调。
3结语
新能源汽车智能自主驾驶的线控与底盘技术的交叉应用技术可以说底盘是一门高精度集成化的智能电子整车控制基础技术,是实现未来电动汽车智能辅助驾驶体系不断升级发展创新的一种重要核心技术系统组成。和我们过去传统的汽车控制比得起来,线控结合底盘技术的独特技术优势如下:一是优化了以往传统车型整车的机械结构体系,使整个新能源汽车系统具有更合理、更灵活、更可控的整车系统结构布局;其次,依靠驱动电机作为底盘执行器,可以有效降低整车质量,提高整车续航,且大大提高行车安全性;第三,使用线控底盘,后期可以更加便利的实施二次开发、三次开发,提供了更加便捷多元化的底盘定制服务功能方案;四则是它能够有效为未来智能驾驶服务系统平台的产品研发应用与迭代更新工作带来的充分时间保障。在世界现代工业科学技术日新月异不断深入发展中的大新科技形势条件下,为积极促进中国新能源汽车发动机自身动态性能水平的提升不断地增加,车辆智能线控技术未来必然会逐渐朝着更为全面、精准、智能化的线控制动系统、全智能矢量线控底盘设计等核心技术方向快速迈进。
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