汽車線控底盤與智能控制線控驅(qū)動系統(tǒng)調(diào)試任務(wù)一調(diào)研分析線控驅(qū)動

系統(tǒng)任務(wù)引入Taskto

introduce全球第一大汽車技術(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

反饋的智能油門踏板，它能夠通過觸覺反饋的方式(敲擊、按壓、震動)較好

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

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

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

錄C

ON

T

ENT

S01

線控驅(qū)動系統(tǒng)發(fā)展歷程與定義02

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

線控驅(qū)動系統(tǒng)發(fā)展歷程與定義

定義線控驅(qū)動系統(tǒng)(DriveByWire,DBW),是智能網(wǎng)聯(lián)汽車實(shí)現(xiàn)的必要關(guān)鍵技術(shù)，為智能網(wǎng)聯(lián)汽車實(shí)現(xiàn)自主行駛提供了良好的硬件基礎(chǔ)，也稱為線控節(jié)氣門或者電控節(jié)氣門(ThrottlebyWire)。傳統(tǒng)汽車上的節(jié)氣門主要是通過杠桿或者節(jié)氣門拉索直接控制發(fā)電機(jī)的節(jié)氣門開度，屬于機(jī)械節(jié)氣門控制，如下圖所示。ic橋win云in行發(fā)動機(jī)節(jié)氣門是發(fā)電機(jī)進(jìn)氣總管上面的一個閥門，節(jié)氣門開度決定了進(jìn)氣量的多少。“加油門”使得節(jié)氣門開度變大，進(jìn)入氣缸的空氣

流量增加，化油器在空氣流的帶動下噴油，節(jié)氣門

開度增大，供油量就會增加，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速提高，反

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

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

線控驅(qū)動系統(tǒng)發(fā)展歷程與定義inwinic。

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

底。這時節(jié)氣門突然打開.發(fā)動機(jī)進(jìn)入最大負(fù)荷狀態(tài)，全負(fù)荷會造成發(fā)動機(jī)燃燒不充分，

同時噴油器也會加大噴油，造成燃油的浪費(fèi)：同時發(fā)動機(jī)的負(fù)荷增大，縮短了發(fā)動機(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)氣門就隨之產(chǎn)生。它放棄了過去油門踏板使用鋼絲繩或杠桿機(jī)構(gòu)對發(fā)動機(jī)節(jié)氣門閥片的機(jī)械連接，通過使用精確的傳感器和電子控制電源，完成精確的控制節(jié)氣門開度控制。線控節(jié)氣門可保證發(fā)

動機(jī)扭矩控制和空燃比控制的精確控制，有利于提高整車行駛的經(jīng)濟(jì)性、機(jī)動性、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渡屬性。行云橋01

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

(ECU)

、

數(shù)據(jù)總線、伺服電動機(jī)和節(jié)氣門執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成。如圖所示，為燃油汽車和混合動力汽車線控驅(qū)

動系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)圖。行云橋inwinic

1.燃油汽車和混合動力汽車線控驅(qū)動系統(tǒng)油門踏板踏板位置傳感器控制單元(ECU)數(shù)據(jù)總線電動機(jī)

節(jié)氣門結(jié)構(gòu)02

線控驅(qū)動系統(tǒng)組成與工作原理行云橋inwinic 2.純電動汽車線控驅(qū)動系統(tǒng)(1)純電動汽車線控驅(qū)動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)汽車線控驅(qū)動系統(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汽車中，蓄電池的作用是汽車驅(qū)動系統(tǒng)的唯一動力源。而在裝備傳統(tǒng)發(fā)動機(jī)(或燃料電池)與蓄電池的混合動力汽車中，蓄電池既可扮演汽車驅(qū)動系統(tǒng)主要動力源的角色，也可充當(dāng)

輔助動力源的角色。在低速和啟動時，蓄電池扮演的是汽車驅(qū)動系統(tǒng)主要動力源的角色：在全負(fù)荷加速

時，充當(dāng)?shù)氖禽o助動力源的角色：在正常行駛或減速、制動時充當(dāng)?shù)氖莾Υ婺芰康慕巧?2

線控驅(qū)動系統(tǒng)組成與工作原理行云橋inwinic 2.純電動汽車線控驅(qū)動系統(tǒng)●

電池系統(tǒng)(BMS)電池管理系統(tǒng)

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

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

線控驅(qū)動系統(tǒng)組成與工作原理行云橋inwinic 2.純電動汽車線控驅(qū)動系統(tǒng)●

變速箱汽車行駛中，為適應(yīng)不同的工況，需要汽車的驅(qū)動力和車速在一定的范圍內(nèi)變化，而現(xiàn)有發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)矩和速度變化范圍無法達(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之間，是變更傳動比和運(yùn)動方向的齒輪箱。其主要功用如下表所示：功能內(nèi)容換檔在發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和扭矩不變情況下，改變車輛的驅(qū)動力和行駛速度換向使車輛可以倒退行駛空檔發(fā)動機(jī)可以不熄火停車02

線控驅(qū)動系統(tǒng)組成與工作原理行云橋inwinic

2.純電動汽車線控驅(qū)動系統(tǒng)●

電動機(jī)電源為電動汽車的驅(qū)動電動機(jī)提供電能，電動汽車電機(jī)將電源的電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，通過傳動裝置或直接驅(qū)動車輪。●

加速踏板加速踏板又稱油門踏板，主要作用是控制發(fā)動機(jī)節(jié)氣門的開度，從而控制發(fā)動機(jī)的動力輸出。對于純電動汽車而言，它沒有發(fā)動機(jī)只有電源系統(tǒng)作為動力系統(tǒng)，這時加速踏板控制的是電機(jī)的扭矩，它和

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

線控驅(qū)動系統(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功能的踏板，以控制車輛的加、減速。其工作原理是：一旦松開加

速踏板，再生制動系統(tǒng)就會介人工作，通過回收動

能降低車速；即它可以依靠單個踏板實(shí)現(xiàn)汽車的起步、加速、穩(wěn)態(tài)、減速和停車全過程，并在減速過

程中同時實(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.純電動汽車線控驅(qū)動系統(tǒng)02

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

EV、特斯拉Model長安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)動機(jī)扭矩需求的節(jié)氣門控制傳統(tǒng)油門的節(jié)氣門開度完全取決于駕駛員的操作意圖。線控節(jié)氣門系統(tǒng)的節(jié)氣門開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)前行駛狀況下整車對發(fā)動機(jī)的全部扭矩需求，計(jì)算出節(jié)氣門的最佳開度，從而控制電機(jī)驅(qū)動節(jié)氣門到達(dá)相應(yīng)的開度。因

此，節(jié)氣門的實(shí)際開度并不完全與駕駛員的操作意圖一致?？刂茊卧鶕?jù)整車扭矩需求獲得所需的理論扭矩，而實(shí)際扭矩通過發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、點(diǎn)火提前角和發(fā)動機(jī)負(fù)荷信號求得。在發(fā)動機(jī)扭矩調(diào)節(jié)過程中，控制單元首先將實(shí)際扭矩與理論扭矩進(jìn)行對比，如果兩者

有偏差，發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)將通過適當(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)動系統(tǒng)控制策略模式功能正常模式節(jié)氣門對加速踏板的響應(yīng)速度適合于大多數(shù)行駛工況。動力模式節(jié)氣門加快對加速踏板的響應(yīng)速度，發(fā)動機(jī)能提供額外的動力。雪地模式節(jié)氣門對加速踏板的響應(yīng)降低，發(fā)動機(jī)輸出的功率比正常情況下小，使車輪不易打滑，保持車輛穩(wěn)定行駛。行云橋inwinic2.工作模式選擇根據(jù)不同的行車條件，駕駛員通過模式開關(guān)選擇不同的工作模式，一般有正常模式、動力模式和雪地模式三種，三種模式的區(qū)別在于節(jié)氣門對加速踏板的響應(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，會導(dǎo)致發(fā)動機(jī)輸出動力下降。此時線控驅(qū)動系統(tǒng)可按照大氣壓強(qiáng)和海拔高度的函數(shù)關(guān)系對節(jié)氣門開度進(jìn)行補(bǔ)償，保證發(fā)動機(jī)輸

出動力和加速踏板位置的關(guān)系保持穩(wěn)定。03

線控驅(qū)動系統(tǒng)控制策略模式功能牽引力控制(ASR)牽引力控制系統(tǒng)又稱驅(qū)動防滑系統(tǒng)。它的作用是當(dāng)汽車加速時將滑移率控制在一定的范圍內(nèi)，從而防止驅(qū)動輪快速滑動。(Ccs)巡航控制巡航控制系統(tǒng)又稱為速度控制系統(tǒng)，它是一種減輕駕車者疲勞的裝置。當(dāng)駕駛員開啟該系統(tǒng)時，車速將被固定下來，駕駛員不必長時間踩踏加速踏板。行云橋inwinic4.控制功能擴(kuò)展及其原理現(xiàn)代線控節(jié)氣門則獨(dú)立成一個系統(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)簡化，成本降低。主要控制功能如下表所示。03

線控驅(qū)動系統(tǒng)控制策略模式功能怠速控制(ISC)線控節(jié)氣門系統(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)氣門開度來實(shí)

現(xiàn)車輛的怠速控制。減少換檔沖擊控制根據(jù)當(dāng)前車速、節(jié)氣門開度以及發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速等信號，控制單元選擇合適的傳動

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

線控驅(qū)動系統(tǒng)控制策略行云橋inwinic

1.線控驅(qū)動系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)(1)舒適性和經(jīng)濟(jì)性好線控驅(qū)動系統(tǒng)中，節(jié)氣門可根據(jù)駕駛?cè)瞬认绿ぐ宓膭幼鞣扰袛囫{駛?cè)艘鈭D，綜合車況精確合理控制節(jié)氣門開度，以實(shí)現(xiàn)不同負(fù)荷和工況下發(fā)動機(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達(dá)到最佳狀態(tài)。(2)穩(wěn)定性高且不易熄火線控驅(qū)動系統(tǒng)中，節(jié)氣門系統(tǒng)在收到踏板信號后會進(jìn)行分析判斷再給節(jié)氣門執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)送合適指令，保證車輛穩(wěn)定行駛。04

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

接線：在軟件上，需要開發(fā)能分析位置傳感器信號且能綜合車況給出

最優(yōu)控制指令的算法，并且集成在車載ECU

上，增加開發(fā)成本。(2)有延遲效果駕駛員不能直接控制節(jié)氣門開度也就無法直接控制發(fā)動機(jī)動力大小，而是需要經(jīng)由ECU分析給出汽車舒適性較好、較為省油的節(jié)氣門控制指令，所以相對于直接控制式的機(jī)械

節(jié)氣門會有稍許延遲感。行云橋inwinic 2.線控驅(qū)動系統(tǒng)的缺點(diǎn)04

線控驅(qū)動系優(yōu)缺點(diǎn)(3)可靠性不如機(jī)械節(jié)氣門好汽車行駛中會遇到各種車況，并且汽車內(nèi)部存在高頻電磁干擾(如電動機(jī)和點(diǎn)火線圈會產(chǎn)生電磁干擾),電子器件可能會在這些工況下發(fā)生故障或松動；復(fù)雜的分析處理算法也可能會導(dǎo)致程序跑飛等故障情況出現(xiàn)，而駕駛?cè)擞譄o法直接控制發(fā)動機(jī)的動力大小，一旦這種情況發(fā)生將產(chǎn)生不可預(yù)知的后果。行云橋inwinic

2.線控驅(qū)動系統(tǒng)的缺點(diǎn)04

線控驅(qū)動系優(yōu)缺點(diǎn)汽車線控底盤與智能控制感謝觀看汽車線控底盤與智能控制線控驅(qū)動系統(tǒng)調(diào)試任務(wù)二

標(biāo)定測試線控驅(qū)動

系統(tǒng)任務(wù)引入Taskto

introduce很多消費(fèi)者在購買汽車時，會最先被亮麗的外觀所吸引，進(jìn)而觀察一下內(nèi)飾

做工，了解發(fā)動機(jī)排量相關(guān)數(shù)據(jù)等等。汽車動力系統(tǒng)作為汽車的心臟，很多

人對相關(guān)參數(shù)要求很高，甚至進(jìn)行汽車改裝或發(fā)動機(jī)改裝，最大程度增強(qiáng)發(fā)揮發(fā)動機(jī)本身的強(qiáng)勁動力。作為一名測試工程師，你準(zhǔn)備向新人講述線控驅(qū)

動系統(tǒng)的參數(shù)是如何測量及標(biāo)定的。目

錄C

ON

T

ENT

S01

驅(qū)動系統(tǒng)標(biāo)定意義

03

驅(qū)動系統(tǒng)標(biāo)定方法02

驅(qū)動系統(tǒng)標(biāo)定參數(shù)選擇04

驅(qū)動系統(tǒng)標(biāo)定過程新授NewTeaching

意義驅(qū)動系統(tǒng)為車輛提供動力來源，將發(fā)動機(jī)發(fā)出的動力傳送給汽車上的驅(qū)動車輪，從而產(chǎn)生驅(qū)動力，讓汽車能夠正常行駛。擋位、加速踏板開度、制動踏板開度等反映駕駛員意愿的信息通過CAN總線輸送給整車控

制器，整車控制器向驅(qū)動申機(jī)發(fā)出控制指令，驅(qū)動電機(jī)控制器調(diào)整電壓、申流并根據(jù)驅(qū)動電

機(jī)的轉(zhuǎn)子位置控制驅(qū)動電機(jī)，驅(qū)動汽車行駛，對驅(qū)動系統(tǒng)的標(biāo)定能夠更好地掌握車輛的動力

,以及更好的操控車輛。01

驅(qū)動系統(tǒng)標(biāo)定意義行云橋inwinic(1)發(fā)動機(jī)最大功率用來描述汽車的動力性能，是指一臺發(fā)動機(jī)所能實(shí)現(xiàn)的最大動力輸出。如圖所示為汽車發(fā)動機(jī)。行云橋inwinic

1.發(fā)動機(jī)最大功率01

驅(qū)動系統(tǒng)標(biāo)定意義。

.

。(2)功率就是表示物體做功快慢的物理量，汽車功率是指汽車在單位時間內(nèi)所做的功。隨著發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的增加，發(fā)動機(jī)的功率也相應(yīng)提高。到達(dá)一定轉(zhuǎn)速后，功率就不會再增加了，而會成下降趨勢，所以最大功率的標(biāo)定會同時標(biāo)注相應(yīng)的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速。行云橋inwinic

1.發(fā)動機(jī)最大功率01

驅(qū)動系統(tǒng)標(biāo)定意義行云橋inwinic2.最高速度(1)

最高車速指在水平良好的路面(混凝土或?yàn)r青)上汽車能達(dá)到的最高行駛車速，是汽車在平坦路面無風(fēng)條件下，行駛阻力和驅(qū)動力平衡時的車速，它是汽車動力性的三個評價指標(biāo)之一。01

驅(qū)動系統(tǒng)標(biāo)定意義行云橋inwinic2.最高速度(2)影響汽車最高車速的因素比較多比如汽車發(fā)動機(jī)的功率、發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩、最大轉(zhuǎn)矩時的轉(zhuǎn)速、傳動系的傳動比、行駛阻力等。最高車速是在平坦無風(fēng)路面上、加速度為零時求得的。01

驅(qū)動系統(tǒng)標(biāo)定意義發(fā)動機(jī)控

電機(jī)轉(zhuǎn)速制

ECU

控

制ECUCAN總

線ruseCAedCAN卡

上位機(jī)CAN總線標(biāo)定原理連接，如圖所示。驅(qū)動系統(tǒng)標(biāo)定方法垃利世軍多球控析單

(600如何的CANCAN[USBCAN-IPro]下位機(jī)

CAN卡

上位機(jī)行云橋inwinic

1.進(jìn)行現(xiàn)場實(shí)物連接進(jìn)行實(shí)物連接，使用上位機(jī)PC

端連接CAN

卡，通過CAN

卡連接到車輛的驅(qū)動系統(tǒng)ECU端。