任務(wù)引入Taskto

introduce全球第一大汽車(chē)技術(shù)供應(yīng)商博世公司2016年宣布研發(fā)出一種能夠提供觸覺(jué)

反饋的智能油門(mén)踏板，它能夠通過(guò)觸覺(jué)反饋的方式(敲擊、按壓、震動(dòng))較好

的適應(yīng)于經(jīng)驗(yàn)不足的駕駛員控制油門(mén)，并且能夠與汽車(chē)智能系統(tǒng)相連接獲取

達(dá)到提高燃油效率和避免危險(xiǎn)事故發(fā)生的目的。作為一名測(cè)試工程師，你準(zhǔn)

備向新入職的員工講述線控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、工作原理與發(fā)展趨勢(shì)。目

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線控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)發(fā)展歷程與定義02

線控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)組成與工作原理線控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)控制策略線控驅(qū)動(dòng)系優(yōu)缺點(diǎn)0304新授NewTeaching01

線控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)發(fā)展歷程與定義

定義線控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(DriveByWire,DBW),是智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)實(shí)現(xiàn)的必要關(guān)鍵技術(shù)，為智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)實(shí)現(xiàn)自主行駛提供了良好的硬件基礎(chǔ)，也稱(chēng)為線控節(jié)氣門(mén)或者電控節(jié)氣門(mén)(ThrottlebyWire)。傳統(tǒng)汽車(chē)上的節(jié)氣門(mén)主要是通過(guò)杠桿或者節(jié)氣門(mén)拉索直接控制發(fā)電機(jī)的節(jié)氣門(mén)開(kāi)度，屬于機(jī)械節(jié)氣門(mén)控制，如下圖所示。ic橋win云in行發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門(mén)是發(fā)電機(jī)進(jìn)氣總管上面的一個(gè)閥門(mén)，節(jié)氣門(mén)開(kāi)度決定了進(jìn)氣量的多少?！凹佑烷T(mén)”使得節(jié)氣門(mén)開(kāi)度變大，進(jìn)入氣缸的空氣

流量增加，化油器在空氣流的帶動(dòng)下噴油，節(jié)氣門(mén)

開(kāi)度增大，供油量就會(huì)增加，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速提高，反

之，則轉(zhuǎn)速下降。這里我們稱(chēng)它為機(jī)械節(jié)氣門(mén)，系

統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖所示。節(jié)氣門(mén)M連動(dòng)板氣缸拉桿拉桿油門(mén)踏板行云橋01

線控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)發(fā)展歷程與定義inwinic。

.。傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的這種控制方式簡(jiǎn)單粗暴，在機(jī)械參數(shù)(即杠桿比)設(shè)定好的情況下，油門(mén)踩下多少，節(jié)氣門(mén)就打開(kāi)多少，響應(yīng)速度非常快。但是，在日常駕駛時(shí)會(huì)遇到一些新手或駕駛不熟練的人由于操作不當(dāng)，或者有些過(guò)于激進(jìn)的駕駛員，會(huì)將油門(mén)踏板突然踩到

底。這時(shí)節(jié)氣門(mén)突然打開(kāi).發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)入最大負(fù)荷狀態(tài)，全負(fù)荷會(huì)造成發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒不充分，

同時(shí)噴油器也會(huì)加大噴油，造成燃油的浪費(fèi)：同時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷增大，縮短了發(fā)動(dòng)機(jī)的使

用壽命。為了精確控制進(jìn)氣量，以獲得最佳的空燃比，線控節(jié)氣門(mén)就隨之產(chǎn)生。它放棄了過(guò)去油門(mén)踏板使用鋼絲繩或杠桿機(jī)構(gòu)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門(mén)閥片的機(jī)械連接，通過(guò)使用精確的傳感器和電子控制電源，完成精確的控制節(jié)氣門(mén)開(kāi)度控制。線控節(jié)氣門(mén)可保證發(fā)

動(dòng)機(jī)扭矩控制和空燃比控制的精確控制，有利于提高整車(chē)行駛的經(jīng)濟(jì)性、機(jī)動(dòng)性、平穩(wěn)

性、以及降低排放污染氣體，具有優(yōu)秀的息速、加減速等工作情況過(guò)渡屬性。行云橋01

線控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)發(fā)展歷程與定義inwinic燃油汽車(chē)和混合動(dòng)力汽車(chē)線控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要由油門(mén)踏板、踏板位移傳感器、控制單元

(ECU)

、

數(shù)據(jù)總線、伺服電動(dòng)機(jī)和節(jié)氣門(mén)執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成。如圖所示，為燃油汽車(chē)和混合動(dòng)力汽車(chē)線控驅(qū)

動(dòng)系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)圖。行云橋inwinic

1.燃油汽車(chē)和混合動(dòng)力汽車(chē)線控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)油門(mén)踏板踏板位置傳感器控制單元(ECU)數(shù)據(jù)總線電動(dòng)機(jī)

節(jié)氣門(mén)結(jié)構(gòu)02

線控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)組成與工作原理行云橋inwinic 2.純電動(dòng)汽車(chē)線控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(1)純電動(dòng)汽車(chē)線控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)汽車(chē)線控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上主要分為電池包、電池管理系統(tǒng)BMS、電機(jī)控制器、變速箱、電機(jī)以及加

速踏板?！耠姵匕趦H裝備蓄電池的純電動(dòng)汽車(chē)中，蓄電池的作用是汽車(chē)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的唯一動(dòng)力源。而在裝備傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)(或燃料電池)與蓄電池的混合動(dòng)力汽車(chē)中，蓄電池既可扮演汽車(chē)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要?jiǎng)恿υ吹慕巧?，也可充?dāng)

輔助動(dòng)力源的角色。在低速和啟動(dòng)時(shí)，蓄電池扮演的是汽車(chē)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要?jiǎng)恿υ吹慕巧涸谌?fù)荷加速

時(shí)，充當(dāng)?shù)氖禽o助動(dòng)力源的角色：在正常行駛或減速、制動(dòng)時(shí)充當(dāng)?shù)氖莾?chǔ)存能量的角色。02

線控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)組成與工作原理行云橋inwinic 2.純電動(dòng)汽車(chē)線控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)●

電池系統(tǒng)(BMS)電池管理系統(tǒng)

BMS俗稱(chēng)電池保姆或電池管家，不論車(chē)輛是在充電還是在正常運(yùn)行使用，BMS

都需要準(zhǔn)確可靠的完成對(duì)各單體電池的電流、電壓、溫度等狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)和診斷。主要就是為了智能化管理及維護(hù)各個(gè)電池單元，防止電池出現(xiàn)過(guò)充電和過(guò)放電，延長(zhǎng)電池的使用壽命,為新能源車(chē)輛的使用安全提供保障?！耠姍C(jī)控制器在電動(dòng)車(chē)輛中，的功能是根據(jù)檔位、油門(mén)、剎車(chē)等指令，將動(dòng)力電池所存儲(chǔ)的電能轉(zhuǎn)化為驅(qū)動(dòng)電機(jī)所需的電能，來(lái)控制電動(dòng)車(chē)輛的啟動(dòng)運(yùn)行、進(jìn)退速度、爬坡力度等行駛狀態(tài)，或者將幫助電動(dòng)車(chē)輛剎車(chē),并將部分剎車(chē)能量存儲(chǔ)到動(dòng)力電池中。02

線控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)組成與工作原理行云橋inwinic 2.純電動(dòng)汽車(chē)線控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)●

變速箱汽車(chē)行駛中，為適應(yīng)不同的工況，需要汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)力和車(chē)速在一定的范圍內(nèi)變化，而現(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩和速度變化范圍無(wú)法達(dá)到這一要求，因此而設(shè)置變速箱。變速箱位于離合器與中央傳動(dòng)之間，是變更傳動(dòng)比和運(yùn)動(dòng)方向的齒輪箱。其主要功用如下表所示：功能內(nèi)容換檔在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和扭矩不變情況下，改變車(chē)輛的驅(qū)動(dòng)力和行駛速度換向使車(chē)輛可以倒退行駛空檔發(fā)動(dòng)機(jī)可以不熄火停車(chē)02

線控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)組成與工作原理行云橋inwinic

2.純電動(dòng)汽車(chē)線控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)●

電動(dòng)機(jī)電源為電動(dòng)汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)提供電能，電動(dòng)汽車(chē)電機(jī)將電源的電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，通過(guò)傳動(dòng)裝置或直接驅(qū)動(dòng)車(chē)輪。●

加速踏板加速踏板又稱(chēng)油門(mén)踏板，主要作用是控制發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門(mén)的開(kāi)度，從而控制發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力輸出。對(duì)于純電動(dòng)汽車(chē)而言，它沒(méi)有發(fā)動(dòng)機(jī)只有電源系統(tǒng)作為動(dòng)力系統(tǒng)，這時(shí)加速踏板控制的是電機(jī)的扭矩，它和

整車(chē)控制器、電機(jī)控制器等一同實(shí)現(xiàn)車(chē)輛的加速。02

線控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)組成與工作原理(2)單踏板駕駛模式單踏板就是一種集成了加速和制動(dòng)功能的踏板，以控制車(chē)輛的加、減速。其工作原理是：一旦松開(kāi)加

速踏板，再生制動(dòng)系統(tǒng)就會(huì)介人工作，通過(guò)回收動(dòng)

能降低車(chē)速；即它可以依靠單個(gè)踏板實(shí)現(xiàn)汽車(chē)的起步、加速、穩(wěn)態(tài)、減速和停車(chē)全過(guò)程，并在減速過(guò)

程中同時(shí)實(shí)現(xiàn)能量回收，改變了傳統(tǒng)的加、減速雙

踏板布置形式。行云橋inwinic2.純電動(dòng)汽車(chē)線控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)02

線控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)組成與工作原理行云橋inwinic2.純電動(dòng)汽車(chē)線控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)目前采用“單踏板駕駛模式”的車(chē)型有：寶馬3(如下圖左)、雪佛蘭Bolt

EV、特斯拉Model長(zhǎng)安EV460、名爵EZS

和日產(chǎn)Leaf

(如下圖右)等。日產(chǎn)Leaf輔助減速踏板主踏板02

線控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)組成與工作原理寶馬i3輔助減速踏板主踏板。.。行云橋inwinic

1.基于發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩需求的節(jié)氣門(mén)控制傳統(tǒng)油門(mén)的節(jié)氣門(mén)開(kāi)度完全取決于駕駛員的操作意圖。線控節(jié)氣門(mén)系統(tǒng)的節(jié)氣門(mén)開(kāi)度并不完全由加速踏板位置決定，而是控制單元根據(jù)當(dāng)前行駛狀況下整車(chē)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的全部扭矩需求，計(jì)算出節(jié)氣門(mén)的最佳開(kāi)度，從而控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)節(jié)氣門(mén)到達(dá)相應(yīng)的開(kāi)度。因

此，節(jié)氣門(mén)的實(shí)際開(kāi)度并不完全與駕駛員的操作意圖一致。控制單元根據(jù)整車(chē)扭矩需求獲得所需的理論扭矩，而實(shí)際扭矩通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、點(diǎn)火提前角和發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷信號(hào)求得。在發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩調(diào)節(jié)過(guò)程中，控制單元首先將實(shí)際扭矩與理論扭矩進(jìn)行對(duì)比，如果兩者

有偏差，發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)將通過(guò)適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)作用使實(shí)際扭矩值和理論扭矩值一致。03

線控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)控制策略模式功能正常模式節(jié)氣門(mén)對(duì)加速踏板的響應(yīng)速度適合于大多數(shù)行駛工況。動(dòng)力模式節(jié)氣門(mén)加快對(duì)加速踏板的響應(yīng)速度，發(fā)動(dòng)機(jī)能提供額外的動(dòng)力。雪地模式節(jié)氣門(mén)對(duì)加速踏板的響應(yīng)降低，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的功率比正常情況下小，使車(chē)輪不易打滑，保持車(chē)輛穩(wěn)定行駛。行云橋inwinic2.工作模式選擇根據(jù)不同的行車(chē)條件，駕駛員通過(guò)模式開(kāi)關(guān)選擇不同的工作模式，一般有正常模式、動(dòng)力模式和雪地模式三種，三種模式的區(qū)別在于節(jié)氣門(mén)對(duì)加速踏板的響應(yīng)速度不同。各模式的功能如下表所示：03

線控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)控制策略...:行云橋inwinic

3.海拔高度補(bǔ)償在海拔較高的地區(qū)，大氣壓下降，空氣稀薄，氧氣含量下降，會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)輸出動(dòng)力下降。此時(shí)線控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可按照大氣壓強(qiáng)和海拔高度的函數(shù)關(guān)系對(duì)節(jié)氣門(mén)開(kāi)度進(jìn)行補(bǔ)償，保證發(fā)動(dòng)機(jī)輸

出動(dòng)力和加速踏板位置的關(guān)系保持穩(wěn)定。03

線控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)控制策略模式功能牽引力控制(ASR)牽引力控制系統(tǒng)又稱(chēng)驅(qū)動(dòng)防滑系統(tǒng)。它的作用是當(dāng)汽車(chē)加速時(shí)將滑移率控制在一定的范圍內(nèi)，從而防止驅(qū)動(dòng)輪快速滑動(dòng)。(Ccs)巡航控制巡航控制系統(tǒng)又稱(chēng)為速度控制系統(tǒng)，它是一種減輕駕車(chē)者疲勞的裝置。當(dāng)駕駛員開(kāi)啟該系統(tǒng)時(shí)，車(chē)速將被固定下來(lái)，駕駛員不必長(zhǎng)時(shí)間踩踏加速踏板。行云橋inwinic4.控制功能擴(kuò)展及其原理現(xiàn)代線控節(jié)氣門(mén)則獨(dú)立成一個(gè)系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)多種控制功能，既提高行駛可靠性，又使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，成本降低。主要控制功能如下表所示。03

線控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)控制策略模式功能怠速控制(ISC)線控節(jié)氣門(mén)系統(tǒng)取消了怠速調(diào)節(jié)閥，而是直接由控制單元調(diào)節(jié)節(jié)氣門(mén)開(kāi)度來(lái)實(shí)

現(xiàn)車(chē)輛的怠速控制。減少換檔沖擊控制根據(jù)當(dāng)前車(chē)速、節(jié)氣門(mén)開(kāi)度以及發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速等信號(hào)，控制單元選擇合適的傳動(dòng)

比，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換檔。行云橋inwinic4.控制功能擴(kuò)展及其原理接上一頁(yè)03

線控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)控制策略行云橋inwinic

1.線控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)(1)舒適性和經(jīng)濟(jì)性好線控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，節(jié)氣門(mén)可根據(jù)駕駛?cè)瞬认绿ぐ宓膭?dòng)作幅度判斷駕駛?cè)艘鈭D，綜合車(chē)況精確合理控制節(jié)氣門(mén)開(kāi)度，以實(shí)現(xiàn)不同負(fù)荷和工況下發(fā)動(dòng)機(jī)的空燃比都能接近于最佳理論狀態(tài)14:7:1,使燃油經(jīng)濟(jì)性和駕駛舒適性同時(shí)達(dá)到最佳狀態(tài)。(2)穩(wěn)定性高且不易熄火線控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，節(jié)氣門(mén)系統(tǒng)在收到踏板信號(hào)后會(huì)進(jìn)行分析判斷再給節(jié)氣門(mén)執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)送合適指令，保證車(chē)輛穩(wěn)定行駛。04

線控驅(qū)動(dòng)系優(yōu)缺點(diǎn)(1)工作原理相對(duì)較為復(fù)雜，成本提高線控節(jié)氣門(mén)在硬件上需要添加加速踏板位置位移傳感器、伺服電動(dòng)機(jī)、驅(qū)動(dòng)器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，并且增加ECU

接線：在軟件上，需要開(kāi)發(fā)能分析位置傳感器信號(hào)且能綜合車(chē)況給出

最優(yōu)控制指令的算法，并且集成在車(chē)載ECU

上，增加開(kāi)發(fā)成本。(2)有延遲效果駕駛員不能直接控制節(jié)氣門(mén)開(kāi)度也就無(wú)法直接控制發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力大小，而是需要經(jīng)由ECU分析給出汽車(chē)舒適性較好、較為省油的節(jié)氣門(mén)控制指令，所以相對(duì)于直接控制式的機(jī)械

節(jié)氣門(mén)會(huì)有稍許延遲感。行云橋inwinic