任務(wù)1控制執(zhí)行整體認(rèn)知學(xué)習(xí)內(nèi)容智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)控制執(zhí)行的概念；智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)控制執(zhí)行的類(lèi)型；智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)控制執(zhí)行的方法；能力要求能夠向客戶介紹或解答智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)控制執(zhí)行的相關(guān)知識(shí)；能夠獨(dú)立制定工作計(jì)劃并按計(jì)劃實(shí)施；具有與客戶溝通的能力；樹(shù)立以客戶為中心的服務(wù)意識(shí)與理念；具備通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)等途徑查詢資料完成信息搜集和處理的能力；能根據(jù)環(huán)保的要求，正確處理對(duì)環(huán)境和人體有害的廢料和損壞的零部件。任務(wù)1控制執(zhí)行整體認(rèn)知控制執(zhí)行的概念及分類(lèi)；控制執(zhí)行的方法；線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的功能與分類(lèi)；線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、工作原理與特點(diǎn)；線控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、工作原理與特點(diǎn)；線控制動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、工作原理與特點(diǎn)；線控?fù)Q擋系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、工作原理與特點(diǎn)；線控懸架系統(tǒng)的分類(lèi)、結(jié)構(gòu)與工作原理。任務(wù)引入如果說(shuō)環(huán)境感知系統(tǒng)相當(dāng)于駕駛員的眼睛、決策規(guī)劃系統(tǒng)相當(dāng)于駕駛員的大腦，那么執(zhí)行控制系統(tǒng)就相當(dāng)于駕駛員的手腳。如果把規(guī)劃決策和執(zhí)行控制剝離開(kāi)來(lái)，決策就會(huì)無(wú)從做起，不能脫離手腳談大腦。做好規(guī)劃決策，就必須懂得控制執(zhí)行。那么目前是通過(guò)什么方法來(lái)進(jìn)行車(chē)輛的控制執(zhí)行呢？通過(guò)下面內(nèi)容的學(xué)習(xí)，相信你就能清楚。任務(wù)描述控制執(zhí)行是指系統(tǒng)做出決策規(guī)劃以后，替代駕駛員對(duì)車(chē)輛進(jìn)行控制，反饋到底層模塊執(zhí)行任務(wù)。請(qǐng)就某一型號(hào)車(chē)輛向客戶介紹汽車(chē)控制執(zhí)行的方法。相關(guān)知識(shí)執(zhí)行控制系統(tǒng)是自動(dòng)駕駛汽車(chē)行駛的基礎(chǔ)，車(chē)輛的各個(gè)操控系統(tǒng)需要通過(guò)總線與決策系統(tǒng)相連接，并能夠按照決策系統(tǒng)發(fā)出的總線指令精確地控制加速程度、制動(dòng)程度、轉(zhuǎn)向幅度、燈光控制等駕駛動(dòng)作，以實(shí)現(xiàn)車(chē)輛的自主駕駛。一、控制執(zhí)行的概念控制執(zhí)行是整個(gè)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的最后一環(huán)，是將行為決策的宏觀指令解釋為帶有時(shí)間信息的軌跡曲線，從而控制車(chē)輛的速度與行駛方向，使其跟蹤規(guī)劃速度曲線與路徑。具體而言，控制執(zhí)行技術(shù)是解決在一定的約束條件下優(yōu)化某個(gè)范圍內(nèi)的時(shí)空路徑問(wèn)題，包括:1、車(chē)輛在一定時(shí)間段的行駛軌跡（位置信息）；2、整條軌跡的時(shí)間信息和車(chē)輛姿態(tài)（到達(dá)每個(gè)位置的時(shí)間、速度、加速度等）。二、控制執(zhí)行的類(lèi)型智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)的控制執(zhí)行是智能系統(tǒng)最終完成自動(dòng)駕駛和協(xié)同駕駛的落地部分，主要包括兩個(gè)類(lèi)型：一是面向驅(qū)動(dòng)/制動(dòng)的縱向運(yùn)動(dòng)控制；二是面向轉(zhuǎn)向的橫向運(yùn)動(dòng)控制。圖4-1縱向運(yùn)動(dòng)控制圖圖4-2

橫向運(yùn)動(dòng)控制圖（一）縱向運(yùn)動(dòng)控制縱向運(yùn)動(dòng)控制是指通過(guò)對(duì)油門(mén)和制動(dòng)的協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)期望車(chē)速的精準(zhǔn)跟隨。采用油門(mén)和制動(dòng)綜合控制方法實(shí)現(xiàn)對(duì)預(yù)定速度的跟蹤，其控制原理框圖如圖4-3所示。縱向運(yùn)動(dòng)控制的基本原理是根據(jù)預(yù)定速度和無(wú)人駕駛汽車(chē)實(shí)測(cè)速度的偏差，通過(guò)油門(mén)控制器和制動(dòng)控制器根據(jù)各自的算法分別得到油門(mén)控制量和制動(dòng)控制量。切換規(guī)則根據(jù)油門(mén)控制量、速度控制量和速度偏差選擇油門(mén)控制還是制動(dòng)控制。圖4-3縱向控制系統(tǒng)控制框圖縱向運(yùn)動(dòng)控制按照實(shí)現(xiàn)方式可分為直接式和分層式。直接式縱向控制器的輸入為期望距離或速度，輸出為期望制動(dòng)壓力和油門(mén)開(kāi)度。該方法能夠使汽車(chē)實(shí)際縱向速度迅速達(dá)到期望值，響應(yīng)速度快，其具體結(jié)構(gòu)如圖4-4所示。圖4-4直接式運(yùn)動(dòng)控制結(jié)構(gòu)圖分層式縱向控制器的輸入為期望距離或速度，通過(guò)上位控制器轉(zhuǎn)化為期望加速度，繼而通過(guò)下位控制器得出期望制動(dòng)壓力和油門(mén)開(kāi)度，以實(shí)現(xiàn)對(duì)速度和制動(dòng)的分層控制，如圖4-5所示。圖4-5分層式運(yùn)動(dòng)控制結(jié)構(gòu)圖直接式運(yùn)動(dòng)控制與分層式運(yùn)動(dòng)控制的特點(diǎn)：直接式運(yùn)動(dòng)控制考慮了系統(tǒng)的復(fù)雜性和非線性等特點(diǎn)，具有集成程度高、模型準(zhǔn)確性強(qiáng)的特點(diǎn)。但是其開(kāi)發(fā)難度較高，靈活性較差。分層式運(yùn)動(dòng)控制通過(guò)協(xié)調(diào)油門(mén)和制動(dòng)分層控制，開(kāi)發(fā)相對(duì)來(lái)說(shuō)易實(shí)現(xiàn)，但由于會(huì)忽略參數(shù)誤差以及外界干擾的因素，建模的準(zhǔn)確性存在一定誤差。（二）橫向運(yùn)動(dòng)控制橫向運(yùn)動(dòng)控制是指智能車(chē)輛通過(guò)車(chē)載傳感器感知周?chē)h(huán)境，結(jié)合全球定位系統(tǒng)GPS提取車(chē)輛相對(duì)于期望行駛路徑的位置信息，并按照設(shè)定的控制邏輯控制車(chē)輛方向盤(pán)轉(zhuǎn)角使其沿期望路徑自主行駛，其控制框圖如圖4-6所示。橫向運(yùn)動(dòng)控制的基本原理是根據(jù)期望軌跡和無(wú)人駕駛汽車(chē)實(shí)測(cè)軌跡的偏差，轉(zhuǎn)向控制器根據(jù)算法得到轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)角控制量，最終實(shí)現(xiàn)車(chē)輛沿期望軌跡行駛。圖4-6橫向運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)控制框圖通常智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)橫向運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)圖如圖4-7所示。圖4-7橫向運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)圖一般來(lái)說(shuō)，智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)的橫向控制系統(tǒng)包括控制單元、執(zhí)行控制和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)三個(gè)部分?？刂茊卧焊兄到y(tǒng)感知外部環(huán)境信息，利用相關(guān)的軌跡規(guī)劃算法設(shè)計(jì)出合理的行駛路徑，結(jié)合獲取的車(chē)輛動(dòng)力學(xué)參數(shù)等車(chē)身狀態(tài)信息，得到當(dāng)前車(chē)輛行駛狀況，作為轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)的輸入；執(zhí)行控制：汽車(chē)軌跡跟蹤橫向控制器結(jié)合輸入的預(yù)期軌跡和車(chē)輛本身的狀態(tài)信息，計(jì)算得出相應(yīng)轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)角控制量；轉(zhuǎn)向系統(tǒng)：主動(dòng)轉(zhuǎn)向執(zhí)行控制系統(tǒng)接收上層橫向控制器輸出的轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)角控制信號(hào)，控制汽車(chē)做轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)。（三）橫縱向運(yùn)動(dòng)協(xié)同控制智能車(chē)輛橫縱向動(dòng)力學(xué)存在耦合關(guān)聯(lián)特性，控制器的設(shè)計(jì)可綜合考慮橫縱向協(xié)同控制。現(xiàn)有的橫縱向協(xié)同控制多為先解耦分別設(shè)計(jì)橫縱向控制規(guī)律，再設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)橫縱向運(yùn)動(dòng)的控制規(guī)律。百度Apollo分離橫向控制和縱向控制，將復(fù)雜問(wèn)題簡(jiǎn)單化，再通過(guò)模型預(yù)測(cè)控制考慮橫向和縱向之間的耦合關(guān)系，更能適應(yīng)復(fù)雜路況。三、控制執(zhí)行的方法現(xiàn)有自動(dòng)駕駛汽車(chē)多數(shù)針對(duì)常規(guī)工況，因而較多采用傳統(tǒng)控制方法。目前控制執(zhí)行主流的控制算法主要有PID控制、滑模控制和模型預(yù)測(cè)控制等。（一）PDI控制在工程實(shí)際中，應(yīng)用最為廣泛的調(diào)節(jié)器控制規(guī)律為比例、積分、微分控制，簡(jiǎn)稱(chēng)PID控制。當(dāng)被控對(duì)象的結(jié)構(gòu)和參數(shù)不能完全掌握，或得不到精確的數(shù)學(xué)模型時(shí)，控制理論的其它技術(shù)難以采用時(shí)，系統(tǒng)控制器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)必須依靠經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試來(lái)確定，這時(shí)應(yīng)用PID控制技術(shù)最為方便。即當(dāng)我們不完全了解一個(gè)系統(tǒng)和被控對(duì)象﹐或不能通過(guò)有效的測(cè)量手段來(lái)獲得系統(tǒng)參數(shù)時(shí)，最適合用PID控制技術(shù)。本質(zhì)上，PID控制器就是根據(jù)系統(tǒng)的誤差，利用比例、積分、微分計(jì)算出控制量進(jìn)行控制的。圖4-8表示的是PID控制原理圖，系統(tǒng)首先對(duì)輸入誤差e進(jìn)行比例、積分、微分運(yùn)算，運(yùn)算后的疊加結(jié)果u作為輸出量用以控制被控對(duì)象，同時(shí)被控對(duì)象融合當(dāng)時(shí)狀態(tài)輸出反饋信號(hào)y，再次與期望值r進(jìn)行比較，得到的誤差e再次進(jìn)行比例、積分、微分調(diào)節(jié)，如此循環(huán)進(jìn)行，直到達(dá)到控制效果。圖4-8PID控制原理圖（二）模型預(yù)測(cè)控制模型預(yù)測(cè)控制（ModelPredictiveControl，MPC）是20世紀(jì)70年代提出的一種計(jì)算機(jī)控制算法，最早應(yīng)用于工業(yè)過(guò)程控制領(lǐng)域。MPC主要由模型預(yù)測(cè)、滾動(dòng)優(yōu)化和反饋調(diào)整三部分組成，其控制器原理如圖4-9所示。圖4-9MPC控制原理圖（三）滑模控制滑模控制（SlidingModeControl，SMC）是一種特殊類(lèi)型的變結(jié)構(gòu)控制（VariableStructureControl，VSC），因此又稱(chēng)之為滑模變結(jié)構(gòu)控制，是近年來(lái)廣泛應(yīng)用和發(fā)展的一種控制方法?；？刂票举|(zhì)上是一種非線性控制。控制原理為根據(jù)系統(tǒng)所期望的動(dòng)態(tài)特性來(lái)設(shè)計(jì)系統(tǒng)的切換超平面，通過(guò)滑動(dòng)模態(tài)控制器使系統(tǒng)狀態(tài)從超平面之外向切換超平面收束；系統(tǒng)一旦到達(dá)切換超平面，控制作用將保證系統(tǒng)沿切換超平面到達(dá)系統(tǒng)原點(diǎn)，這一沿切換超平面向原點(diǎn)滑動(dòng)的過(guò)程稱(chēng)為滑?？刂啤；？刂茖?duì)非線性系統(tǒng)以及未知干擾具有較強(qiáng)的魯棒性，然而單一的滑模控制往往不能滿足智能汽車(chē)控制的要求，因此，改進(jìn)基于滑模變結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)控制方法成為當(dāng)前的研究重點(diǎn)，主要方向有融合比例微分控制、自適應(yīng)模糊控制以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制的控制方法。隨堂測(cè)試簡(jiǎn)述智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)控制執(zhí)行的概念。簡(jiǎn)述智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)縱向運(yùn)動(dòng)控制的概念和基本原理。簡(jiǎn)述智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)縱向運(yùn)動(dòng)控制的實(shí)現(xiàn)方式。簡(jiǎn)述智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)橫向運(yùn)動(dòng)控制的概念和基本原理。簡(jiǎn)述智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)橫向運(yùn)動(dòng)控制的實(shí)現(xiàn)方式。任務(wù)實(shí)施任務(wù)工單任務(wù)2線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)認(rèn)知學(xué)習(xí)內(nèi)容線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的定義；線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與工作原理；線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的特點(diǎn)；線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。能力要求能夠向客戶介紹或解答線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的相關(guān)知識(shí)；能夠獨(dú)立拆裝線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)；樹(shù)立以客戶為中心的服務(wù)意識(shí)與理念；具有與客戶溝通的能力；具備通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)等途徑查詢資料完成信息搜集和處理的能力。任務(wù)2

線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)認(rèn)知控制執(zhí)行的概念及分類(lèi)；控制執(zhí)行的方法；線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的功能與分類(lèi)；線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、工作原理與特點(diǎn)；線控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、工作原理與特點(diǎn)；線控制動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、工作原理與特點(diǎn)；線控?fù)Q擋系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、工作原理與特點(diǎn)；線控懸架系統(tǒng)的分類(lèi)、結(jié)構(gòu)與工作原理。任務(wù)引入小王畢業(yè)后通過(guò)應(yīng)聘進(jìn)入一家智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)研發(fā)企業(yè)，崗位職責(zé)為將底盤(pán)線控系統(tǒng)轉(zhuǎn)向零部件上裝至整車(chē)，正式進(jìn)入崗位前，小王參加了新員工培訓(xùn)，培訓(xùn)主要圍繞線控轉(zhuǎn)向的結(jié)構(gòu)、原理、裝配方法及安全注意事項(xiàng)等展開(kāi)介紹。假如你是小王，能否通過(guò)學(xué)習(xí)培訓(xùn)后順利勝任工作崗位？任務(wù)描述線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（SBW）是以電子方式傳輸轉(zhuǎn)向指令至執(zhí)行器來(lái)進(jìn)行轉(zhuǎn)向動(dòng)作，即雙模自動(dòng)駕駛汽車(chē)上，采用人工駕駛模式時(shí)，把駕駛?cè)宿D(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)的角度，經(jīng)過(guò)傳感器發(fā)送給ECU，ECU處理后將電子指令直接發(fā)送給轉(zhuǎn)向機(jī)，轉(zhuǎn)向機(jī)根據(jù)指令要求轉(zhuǎn)動(dòng)車(chē)輪。請(qǐng)就某一型號(hào)車(chē)輛向客戶介紹汽車(chē)底盤(pán)線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作原理。相關(guān)知識(shí)線控技術(shù)（XbyWire）是將駕駛?cè)说牟僮鲃?dòng)作經(jīng)過(guò)傳感器轉(zhuǎn)變成電信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)傳遞控制，替代傳統(tǒng)機(jī)械系統(tǒng)或者液壓系統(tǒng)，并由電信號(hào)直接控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)控制目的，基本原理如圖4-10所示。該技術(shù)源于美國(guó)國(guó)家航空航天局（NationalAeronauticsandSpaceAdministration,NASA）1972年推出的線控飛行技術(shù)（FlybyWire）的飛機(jī)。其中，“X”就像數(shù)學(xué)方程中的未知數(shù)，代表汽車(chē)中傳統(tǒng)上由機(jī)械或液壓控制的各個(gè)部件及相關(guān)的操作。圖4-10線控技術(shù)的基本原理圖一、線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的定義線控轉(zhuǎn)向（Steering-by-wire，SBW），即使用電信號(hào)的形式來(lái)控制轉(zhuǎn)向的一種電子控制技術(shù)。線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是在電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（EPS）的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的，線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)相對(duì)于EPS具有冗余功能，并能獲得比EPS更快的響應(yīng)速度，如圖4-12所示。圖4-12SBW與EPS對(duì)比示意圖二、線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與工作原理（一）線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主要由轉(zhuǎn)向盤(pán)總成、轉(zhuǎn)向執(zhí)行總成和SBW控制器（ECU）三個(gè)主要部分以及自動(dòng)防故障系統(tǒng)、電源系統(tǒng)等輔助模塊組成，如圖4-13所示。圖4-13線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖（二）線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)工作原理線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作原理：人工駕駛模式時(shí)，當(dāng)轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)矩傳感器和轉(zhuǎn)向角傳感器將測(cè)量到的駕駛?cè)宿D(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)向盤(pán)的轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)變成電信號(hào)輸入ECU，EC依據(jù)車(chē)速傳感器和裝在轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)上的角位移傳感器的信號(hào)來(lái)控制轉(zhuǎn)矩反饋電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向，并根據(jù)轉(zhuǎn)向力模擬生成反饋轉(zhuǎn)矩，同時(shí)控制轉(zhuǎn)向電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向、轉(zhuǎn)矩大小和旋轉(zhuǎn)角度，通過(guò)機(jī)械轉(zhuǎn)向裝置控制轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)向位置，使汽車(chē)沿著駕駛?cè)似谕能壽E行駛。當(dāng)選用自動(dòng)駕駛模式時(shí)，駕駛?cè)宿D(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤(pán)的人工駕駛操作，將變?yōu)橛?jì)算平臺(tái)向VCU送轉(zhuǎn)向意圖的自動(dòng)駕駛操作，即計(jì)算平臺(tái)根據(jù)接收的環(huán)境感知傳感器的信號(hào)、預(yù)置的行史軌跡等，判斷汽車(chē)的行駛方向，通過(guò)CAN總線發(fā)送給VCU，VCU經(jīng)計(jì)算再通過(guò)CAN總線發(fā)送給線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)ECU，進(jìn)而控制汽車(chē)進(jìn)行轉(zhuǎn)向。三、線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的特點(diǎn)由于線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)向盤(pán)和轉(zhuǎn)向輪之間沒(méi)有機(jī)械連接，是斷開(kāi)的，因此通過(guò)總線傳輸必要的信息具有如下優(yōu)點(diǎn)：（1）安全。線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)去除了轉(zhuǎn)向柱等機(jī)械連接，完全避免了撞車(chē)事故中轉(zhuǎn)向柱對(duì)駕駛?cè)说膫ΑＶ悄芑腅CU根據(jù)汽車(chē)的行駛狀態(tài)判斷駕駛?cè)说牟僮魇欠窈侠?，并做出相?yīng)的調(diào)整。（2）經(jīng)濟(jì)。目前，車(chē)用電子元器件和電子芯片的成本逐漸降低，電子元器件的可靠性和處理能力大幅上升，這樣就降低了線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的成本費(fèi)用，使廣大消費(fèi)者能夠接受。（3）節(jié)能環(huán)保。對(duì)于目前圍繞汽車(chē)開(kāi)發(fā)的節(jié)能、環(huán)保和安全主題，未來(lái)汽車(chē)將以零排放為主體，線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)作為一種新型技術(shù)，對(duì)于加快中國(guó)國(guó)產(chǎn)汽車(chē)的電子化發(fā)展將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的研究意義。四、線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的應(yīng)用英菲尼迪歷經(jīng)多年研發(fā)的DAS線控主動(dòng)轉(zhuǎn)向是首個(gè)適用于量產(chǎn)汽車(chē)（英菲尼迪Q50，如圖4-14所示）的數(shù)字電傳操縱技術(shù)成果。英菲尼迪Q50線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是通過(guò)傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)向管柱將轉(zhuǎn)向盤(pán)與轉(zhuǎn)向執(zhí)行機(jī)構(gòu)連接在一起，基本形態(tài)與普通燃油車(chē)無(wú)異，但在轉(zhuǎn)向管柱與轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)之間由電控多片離合器相連。圖4-14英菲尼迪Q50汽車(chē)示意圖豐田bZ4X純電動(dòng)車(chē)型（圖4-15）搭載的線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)首次在量產(chǎn)車(chē)型中完全取消了方向盤(pán)和轉(zhuǎn)向軸之間的機(jī)械連接，同時(shí)它也會(huì)隨著豐田的純電動(dòng)整車(chē)平臺(tái)迅速在集團(tuán)內(nèi)的多款車(chē)型上大面積推廣應(yīng)用。圖4-15豐田bZ4X汽車(chē)示意圖博世公司開(kāi)發(fā)的線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)完全取消了轉(zhuǎn)向柱，由上轉(zhuǎn)向執(zhí)行器SWA構(gòu)成的上轉(zhuǎn)向系和全冗余式下轉(zhuǎn)向執(zhí)行器SRA構(gòu)成的下轉(zhuǎn)向系統(tǒng)組成，而且上轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和下轉(zhuǎn)向系統(tǒng)之間沒(méi)有剛性連接，如圖4-16所示。圖4-16博世公司線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)百度Apollo樣車(chē)、英偉達(dá)BB8等均以林肯MKZ的量產(chǎn)車(chē)為載體加裝智能設(shè)備，如圖4-17所示，其線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)轉(zhuǎn)向方式采用的是電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（EPS），通過(guò)CAN總線辦議通信在線控制，從而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)實(shí)時(shí)控制。圖4-17林肯MKZ量產(chǎn)車(chē)加裝智能設(shè)備隨堂測(cè)試簡(jiǎn)述線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與工作原理。簡(jiǎn)述線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的特點(diǎn)。簡(jiǎn)述線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的應(yīng)用。任務(wù)實(shí)施任務(wù)工單任務(wù)3線控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)認(rèn)知學(xué)習(xí)內(nèi)容線控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)定義；線控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與工作原理；線控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)特點(diǎn)；線控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的拆裝。能力要求能夠向客戶介紹或解答線控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的相關(guān)知識(shí)；能夠獨(dú)立拆裝線控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)；樹(shù)立以客戶為中心的服務(wù)意識(shí)與理念；具有與客戶溝通的能力；具備通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)等途徑查詢資料完成信息搜集和處理的能力。任務(wù)3線控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)認(rèn)知控制執(zhí)行的概念及分類(lèi)；控制執(zhí)行的方法；線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的功能與分類(lèi)；線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、工作原理與特點(diǎn)；線控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、工作原理與特點(diǎn)；線控制動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、工作原理與特點(diǎn)；線控?fù)Q擋系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、工作原理與特點(diǎn)；線控懸架系統(tǒng)的分類(lèi)、結(jié)構(gòu)與工作原理。任務(wù)引入小李剛?cè)肼氁患移?chē)公司，成為一名汽車(chē)底盤(pán)裝配工，公司對(duì)于每年新招入的員工都會(huì)集中進(jìn)行一次培訓(xùn)，近幾天的培訓(xùn)是小李很感興趣的課程，是關(guān)于智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)的線控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的知識(shí)。在培訓(xùn)過(guò)程中小李學(xué)到了線控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的定義，并知道了它們的結(jié)構(gòu)、工作原理和特點(diǎn)。除了結(jié)構(gòu)、工作原理等理論知識(shí)的學(xué)習(xí)外，還在教學(xué)車(chē)上進(jìn)行了線控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的組裝。下面，我們就一起重溫一下小李的學(xué)習(xí)過(guò)程吧!任務(wù)描述線控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)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)。請(qǐng)你對(duì)線控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的組成與工作原理做一個(gè)簡(jiǎn)單的學(xué)習(xí)小結(jié)，在學(xué)習(xí)小組或班級(jí)里進(jìn)行交流匯報(bào)。相關(guān)知識(shí)線控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的技術(shù)研究工作起源于20世紀(jì)70年代，80年代開(kāi)始有產(chǎn)品問(wèn)世，現(xiàn)在相關(guān)技術(shù)已趨于成熟。近10年來(lái)，德國(guó)博世、皮爾博格，美國(guó)的德?tīng)柛?、偉世通，日本豐田、日立、電裝，意大利馬雷勝等已推出線控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的系列化產(chǎn)品，應(yīng)用于各種品牌的中高檔轎車(chē)。一、線控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)介線控驅(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)。線控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)將原來(lái)由機(jī)械傳遞駕駛?cè)瞬燃铀偬ぐ鍎?dòng)作，變成由電信號(hào)精確傳遞駕駛?cè)藙?dòng)作，且兼顧提高了動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、操縱穩(wěn)定性和乘坐舒適性。在智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)中，可將線控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)通過(guò)VCU與計(jì)算平臺(tái)結(jié)合起來(lái)，通過(guò)計(jì)算平臺(tái)替代駕駛?cè)耍ú燃铀偬ぐ?、操作換檔機(jī)構(gòu)等）向汽車(chē)發(fā)送行駛意圖。二、線控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與工作原理（一）傳統(tǒng)汽車(chē)線控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與工作原理傳統(tǒng)汽車(chē)的線控油門(mén)系統(tǒng)主要由加速踏板、加速踏板位置傳感器、ECU、數(shù)據(jù)總線、伺服電動(dòng)機(jī)和加速踏板執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成。該系統(tǒng)取消了加速踏板和節(jié)氣門(mén)之間的機(jī)械結(jié)構(gòu)，通過(guò)加速踏板位置傳感器檢測(cè)加速踏板的絕對(duì)位移。ECU計(jì)算得到最佳的節(jié)氣門(mén)開(kāi)度后，輸出指令驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制節(jié)氣門(mén)保持最佳開(kāi)度。如圖4-18所示。圖4-18傳統(tǒng)汽車(chē)線控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖（二）電動(dòng)汽車(chē)線控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與工作原理電動(dòng)汽車(chē)的線控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由電機(jī)、電機(jī)控制器、加速踏板、變速桿（或按鍵、旋鈕）和機(jī)械傳動(dòng)裝置等構(gòu)成。在選用人工駕駛模式時(shí)，VCU通過(guò)接收變速桿（或按鍵、旋鈕）信號(hào)、加速踏板上的傳感器信號(hào)等，判斷汽車(chē)行駛方向和行駛速度，然后通過(guò)CAN總線發(fā)送給電機(jī)控制器，控制電機(jī)的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速，并經(jīng)機(jī)械傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)車(chē)輪使車(chē)輛行駛，如圖4-19所示。圖4-19電動(dòng)汽車(chē)線控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖（人工駕駛模式）在選用自動(dòng)駕駛模式時(shí)，如圖4-20所示，計(jì)算平臺(tái)通過(guò)接收的各環(huán)境傳感器反饋的信號(hào)，判斷汽車(chē)行駛方向、行駛速度等，通過(guò)CAN總線發(fā)送給VCU，VCU經(jīng)計(jì)算后再通過(guò)CAN總線發(fā)送給電機(jī)控制器，控制電機(jī)的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速，并經(jīng)機(jī)械傳動(dòng)裝置帶動(dòng)車(chē)輪使車(chē)輛行駛。其中，計(jì)算平臺(tái)替代了駕駛?cè)说鸟{駛意圖，包括踩加速踏板、操縱變速桿（或按鍵、旋鈕）等，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)駕駛。圖4-20電動(dòng)汽車(chē)線控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖（自動(dòng)駕駛模式）三、線控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)特點(diǎn)線控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有如下優(yōu)點(diǎn):（1）舒適性、經(jīng)濟(jì)性好。電子加速踏板能根據(jù)踩踏板的動(dòng)作幅度細(xì)節(jié)來(lái)判斷駕駛者的意圖，綜合車(chē)況精確合理地控制執(zhí)行器，使經(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。線控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在收到踏板信號(hào)后會(huì)進(jìn)行分析判斷，再給執(zhí)行單元發(fā)送合適指令保證車(chē)輛穩(wěn)定行駛。線控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)還具有如下缺點(diǎn):（1）工作原理相對(duì)較為復(fù)雜，成本較高。相比傳統(tǒng)油門(mén)在硬件上，需要添加加速踏板位置位移傳感器，并且增加ECU接線。在軟件上，需要開(kāi)發(fā)分析位置傳感器信號(hào)，并且綜合車(chē)況給出最優(yōu)控制指令的算法，集成在車(chē)載ECU上，增加開(kāi)發(fā)成本。四、線控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)用與展望巡航定速是線控油門(mén)的基礎(chǔ)應(yīng)用，凡具有定速巡航功能的車(chē)輛都配備有線控油門(mén)。從發(fā)展階段來(lái)看，目前線控油門(mén)滲透率接近100%，相對(duì)處于較成熟階段。就算是傳統(tǒng)燃油車(chē)，線控油門(mén)也基本是標(biāo)準(zhǔn)配置，而混合動(dòng)力和電動(dòng)汽車(chē)更是完全采用線控油門(mén)。因此在自動(dòng)駕駛的應(yīng)用中，線控油門(mén)的改裝與實(shí)現(xiàn)也相對(duì)容易。除了國(guó)外供應(yīng)商（博世、大陸、電裝、MagnetiMarelli、日立、DelphiTechnologies、SKF等）外，國(guó)內(nèi)供應(yīng)商（海拉、聯(lián)電、寧波高發(fā)、奧聯(lián)電子、凱眾股份等）也有所參與。但是，電噴執(zhí)行機(jī)構(gòu)、ECU等技術(shù)均掌握在國(guó)際零部件巨頭手中，產(chǎn)業(yè)格局較穩(wěn)定，因此國(guó)內(nèi)企業(yè)的參與度還處于較低的狀態(tài)，國(guó)產(chǎn)化是未來(lái)的線控油門(mén)領(lǐng)域的努力方向。隨堂測(cè)試簡(jiǎn)述線控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與工作原理。簡(jiǎn)述線控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn)。簡(jiǎn)述線控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的應(yīng)用。任務(wù)實(shí)施任務(wù)工單任務(wù)4線控制動(dòng)系統(tǒng)認(rèn)知學(xué)習(xí)內(nèi)容1.線控制動(dòng)系統(tǒng)的功能；2.線控制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與工作原理；3.線控制動(dòng)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)；4.線控制動(dòng)系統(tǒng)的拆裝。能力要求1.能夠向客戶介紹或解答線控制動(dòng)系統(tǒng)的相關(guān)知識(shí)；2.能夠獨(dú)立拆裝線控制動(dòng)系統(tǒng)；3.樹(shù)立以客戶為中心的服務(wù)意識(shí)與理念；4.具有與客戶溝通的能力；5.具備通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)等途徑查詢資料完成信息搜集和處理的能力。任務(wù)4

線控制動(dòng)系統(tǒng)認(rèn)知控制執(zhí)行的概念及分類(lèi)；控制執(zhí)行的方法；線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的功能與分類(lèi)；線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、工作原理與特點(diǎn)；線控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、工作原理與特點(diǎn)；線控制動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、工作原理與特點(diǎn)；線控?fù)Q擋系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、工作原理與特點(diǎn)；線控懸架系統(tǒng)的分類(lèi)、結(jié)構(gòu)與工作原理。任務(wù)引入假設(shè)你是某企業(yè)底盤(pán)線控裝配工實(shí)習(xí)員，被安排到了汽車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)裝配車(chē)間，正在車(chē)間跟著師傅學(xué)習(xí)裝配某一型號(hào)智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)的線控制動(dòng)系統(tǒng)。在裝配前，需要你先了解線控制動(dòng)系統(tǒng)的基本知識(shí)，結(jié)構(gòu)、工作原理、特點(diǎn)等，在具備這些知識(shí)后，才能開(kāi)始跟著師傅著手裝配線控制動(dòng)系統(tǒng)。那么在進(jìn)行裝配前，請(qǐng)先開(kāi)始本任務(wù)的學(xué)習(xí)吧！任務(wù)描述汽車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)是指對(duì)汽車(chē)車(chē)輪施加一定的力，從而對(duì)其進(jìn)行一定程度的強(qiáng)制制動(dòng)的一系列專(zhuān)門(mén)裝置。智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)線控制動(dòng)系統(tǒng)的功能與傳統(tǒng)汽車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)的功能一樣，也是保證能夠按照路況等條件進(jìn)行強(qiáng)制減速直至停車(chē)，只是在結(jié)構(gòu)上有所改變，即輸入接口（制動(dòng)踏板）和執(zhí)行機(jī)構(gòu)（制動(dòng)執(zhí)行器）之間是通過(guò)線控（電子信號(hào)）連接的，在它們之間沒(méi)有直接的液壓力或機(jī)械連接。請(qǐng)你結(jié)合某一款在售車(chē)型介紹線控制動(dòng)系統(tǒng)的組成與工作原理，在學(xué)習(xí)小組或班級(jí)里進(jìn)行交流匯報(bào)。相關(guān)知識(shí)線控制動(dòng)系統(tǒng)（BrakeByWire，BBW），在線控底盤(pán)技術(shù)中是難度最高的，但也是最關(guān)鍵的技術(shù)。線控制動(dòng)系統(tǒng)掌控著自動(dòng)駕駛的底盤(pán)安全性和穩(wěn)定控制，只有擁有足夠好的制動(dòng)性能（包括響應(yīng)速度快、平順性好等），才能為我們的安全提供良好保障。一、線控制動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)介線控制動(dòng)系統(tǒng)（BBW），是智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)“控制執(zhí)行層”的必要關(guān)鍵技術(shù)，為智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)實(shí)現(xiàn)自主停車(chē)提供了良好的硬件基礎(chǔ)，是實(shí)現(xiàn)高級(jí)自動(dòng)駕駛的關(guān)鍵部件之一。它是將原有的制動(dòng)踏板機(jī)械信號(hào)通過(guò)改裝轉(zhuǎn)變?yōu)殡娍匦盘?hào)，通過(guò)加速踏板位置傳感器接收駕駛?cè)说闹苿?dòng)意圖，產(chǎn)生制動(dòng)電控信號(hào)并傳遞給控制系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，并根據(jù)一定的算法模擬踩踏感覺(jué)反饋給駕駛?cè)?。傳統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)與線控制動(dòng)系統(tǒng)的區(qū)別如圖4-21所示。圖4-21傳統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)與線控制動(dòng)系統(tǒng)的區(qū)別二、線控制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與工作原理由于技術(shù)發(fā)展程度的局限，目前出現(xiàn)了兩種形式的線控制動(dòng)系統(tǒng)：電子液壓式線控制動(dòng)系統(tǒng)（ElectronicHydraulicBrake,EHB）和電子機(jī)械式線控制動(dòng)系統(tǒng)（ElectronicMechanicalBrake，EMB）。但EHB和EMB在傳力路徑上又有很大不同，下面分別簡(jiǎn)述EHB和EMB的工作原理。（一）電子液壓式線控制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與工作原理EHB以傳統(tǒng)的液壓制動(dòng)系統(tǒng)為基礎(chǔ)，用電子器件取代了一部分機(jī)械部件的功能。與飛機(jī)的制動(dòng)系統(tǒng)類(lèi)似，制動(dòng)踏板和制動(dòng)缸沒(méi)有任何機(jī)械連接，汽車(chē)駕駛?cè)说闹苿?dòng)動(dòng)作被踏板上的傳感器感轉(zhuǎn)化成電子信號(hào)，或由環(huán)境感知傳感器檢測(cè)到障礙物，車(chē)載計(jì)算平臺(tái)發(fā)送制動(dòng)請(qǐng)求，電子控制單元接收到信號(hào)后，命令液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成制動(dòng)的操作。EHB能根據(jù)路面的附著情況和轉(zhuǎn)速，為每個(gè)車(chē)輪分配最合理的制動(dòng)力度，從而可以更充分地利用車(chē)輪和地面之間的摩擦力，使制動(dòng)距離更短，制動(dòng)過(guò)程更安全。典型的EHB由踏板模擬單元、ECU、執(zhí)行器機(jī)構(gòu)等組成，如圖4-22所示。正常工作時(shí)，制動(dòng)踏板與制動(dòng)器之間的液壓連接斷開(kāi)，備用閥處于關(guān)閉狀態(tài)。電子踏板配有踏板感覺(jué)模擬器和電子傳感器，ECU可以通過(guò)傳感器信號(hào)判斷駕駛?cè)说闹苿?dòng)意圖，并通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)液壓制動(dòng)泵進(jìn)行制動(dòng)。電子系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，備用閥打開(kāi)，EHB變成傳統(tǒng)的液壓制動(dòng)系統(tǒng)。圖4-22EHB結(jié)構(gòu)圖（二）電子液壓式線控制動(dòng)系統(tǒng)特點(diǎn)EHB具備如下優(yōu)點(diǎn):（1）傳統(tǒng)的制動(dòng)系統(tǒng)在長(zhǎng)期使用后，由于各部件的磨損和變形，會(huì)導(dǎo)致制動(dòng)性能的衰退。而EHB會(huì)利用算法彌補(bǔ)部件的磨損和變形，使制動(dòng)性能長(zhǎng)期處于良好狀態(tài)。（2）EHB可以根據(jù)各個(gè)車(chē)輪的轉(zhuǎn)速和附著力為其分配最恰當(dāng)?shù)闹苿?dòng)力度，這就做到了制動(dòng)的高度靈活性和高效性。（3）EHB不但能夠提供高效的常規(guī)制動(dòng)功能，還能發(fā)揮包括ABS在內(nèi)的更多輔助功能。EHB具備如下缺點(diǎn)：由于EHB以液壓為制動(dòng)能量源，液壓的產(chǎn)生和電控化相對(duì)來(lái)說(shuō)比較困難，不容易做到和其他電控系統(tǒng)的整合;而且液壓系統(tǒng)的重量對(duì)輕量化不利。（三）電子機(jī)械式線控制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與工作原理EMB是基于一種全新的設(shè)計(jì)理念，完全摒棄了傳統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)液及液壓管路等部件，由電機(jī)驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生制動(dòng)力，每個(gè)車(chē)輪上安裝一個(gè)可以獨(dú)立工作的電子機(jī)械制動(dòng)器，也稱(chēng)為分布式、干式制動(dòng)系統(tǒng)。可以說(shuō)，EMB是名副其實(shí)的線控制動(dòng)系統(tǒng)。EMB系統(tǒng)主要由電子機(jī)械制動(dòng)器、中央電子控制單元（ECU）和電子踏板模塊等組成，其控制框圖如圖4-23所示。圖4-23EMB結(jié)構(gòu)圖（四）電子機(jī)械式線控制動(dòng)系統(tǒng)特點(diǎn)與傳統(tǒng)的液壓制動(dòng)系統(tǒng)相比，EMB具有如下優(yōu)點(diǎn)：（1）由于制動(dòng)執(zhí)行器和制動(dòng)踏板之間無(wú)液壓和機(jī)械連接，大大減少了制動(dòng)器的作用時(shí)間，進(jìn)而有效地縮短了制動(dòng)距離。（2）EMB技術(shù)的安全優(yōu)勢(shì)極為突出，制動(dòng)響應(yīng)迅速，沒(méi)有復(fù)雜的液壓、氣壓傳遞機(jī)構(gòu)，直接從電信號(hào)轉(zhuǎn)化為制動(dòng)動(dòng)作，可大幅提升響應(yīng)速度，反應(yīng)時(shí)間在100ms以內(nèi)，大幅度縮短剎車(chē)距離，進(jìn)而提升安全性。（3）無(wú)常規(guī)制動(dòng)系統(tǒng)的真空增壓器，減少了所需的空間，底盤(pán)布局更加靈活。（4）在ABS模式下踏板無(wú)回彈振動(dòng)，可以消除靜音。（5）可實(shí)現(xiàn)所有制動(dòng)和穩(wěn)定功能，如ABS、EBD、TCS、ESP、BA、ACC等。（6）可方便地與未來(lái)的交通管理系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)。三、線控制動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)用與展望（一）典型EHB系統(tǒng)國(guó)外于20世紀(jì)90年代就進(jìn)行了EHB系統(tǒng)的研究。比較典型的產(chǎn)品有博世公司的iBooster系統(tǒng)，豐田旗下愛(ài)德克斯公司的ECB系統(tǒng)，大陸公司的MKC1系統(tǒng)等，目前這些產(chǎn)品在中國(guó)市場(chǎng)開(kāi)始批量裝車(chē)。國(guó)內(nèi)起步較晚，研究基礎(chǔ)薄弱，起步于2009年左右，相關(guān)研究主要集中在清華大學(xué)、吉林大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)、北京航空航天大學(xué)等著名高校，以及亞太機(jī)電、萬(wàn)向、伯特利等主要的汽車(chē)零部件企業(yè)。近年來(lái)，雖然EHB的研發(fā)工作有一定進(jìn)展，但離產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用仍需要一定的時(shí)間。表4-1所示為目前比較典型的EHB系統(tǒng)產(chǎn)品。表

4.1

名稱(chēng)大陸MKC1（ONEBOX）博世Ibooster（TWOBOX）愛(ài)德克斯Ebooster（TWOBOX）IEHB（ONEBOX）實(shí)物增壓速率0-10Mpa（≤200ms）0-10Mpa（≤200ms）0-10Mpa（≤200ms）0-10Mpa（≤200ms）四輪獨(dú)立壓力線性跟隨（精度）可以（0.1Mpa）不可以不可以可以（0.1Mpa）能量回收（ECE工況）＞25%＞25%＞25%＞25%踏板感調(diào)節(jié)可調(diào)節(jié)可調(diào)節(jié)可調(diào)節(jié)可調(diào)節(jié)ABS滿足不滿足，需附加ABS或ESC滿足滿足ESC滿足不滿足，需附加ESC滿足滿足智能駕駛制動(dòng)需求滿足滿足滿足滿足表4-1EHB系統(tǒng)產(chǎn)品對(duì)比（二）典型EMB系統(tǒng)由于缺乏足夠的技術(shù)支持，目前市場(chǎng)上并沒(méi)有批量裝車(chē)的EMB產(chǎn)品。20世紀(jì)90年代開(kāi)始，國(guó)外的一些著名汽車(chē)零部件制造商相繼進(jìn)行了EMB研發(fā)工作，如德國(guó)博世、德國(guó)西門(mén)子、美國(guó)天合、德國(guó)大陸特維斯、德國(guó)德?tīng)柛！⑷鸬渌箘P孚、瑞典瀚德、韓國(guó)現(xiàn)代及萬(wàn)都等公司都取得了相關(guān)研究成果，申請(qǐng)了專(zhuān)利，并進(jìn)行了實(shí)車(chē)試驗(yàn)。國(guó)內(nèi)僅有清華大學(xué)、吉林大學(xué)、北京理工大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)、南京航空航天大學(xué)等高校以及亞太機(jī)電、萬(wàn)向等零部件企業(yè)做了一些研究工作。EMB是最理想的線控制動(dòng)技術(shù)，可將響應(yīng)時(shí)間進(jìn)一步縮短到100ms以下，所以說(shuō)線控制動(dòng)系統(tǒng)中長(zhǎng)期趨勢(shì)是EMB替代EHB。但是目前EMB技術(shù)難度很大，商業(yè)化普及還尚需時(shí)日，短期內(nèi)將以EHB替代傳統(tǒng)液壓制動(dòng)系統(tǒng)為主。隨堂測(cè)試簡(jiǎn)述線控制動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與工作原理。簡(jiǎn)述線控制動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn)。簡(jiǎn)述線控制動(dòng)系統(tǒng)的應(yīng)用。任務(wù)實(shí)施任務(wù)工單任務(wù)5線控?fù)Q擋系統(tǒng)認(rèn)知學(xué)習(xí)內(nèi)容線控?fù)Q擋系統(tǒng)概念；線控?fù)Q擋系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；線控?fù)Q擋系統(tǒng)工作原理；線控?fù)Q擋系統(tǒng)的特點(diǎn)。能力要求能夠向客戶介紹或解答線控?fù)Q擋系統(tǒng)的相關(guān)知識(shí)；樹(shù)立以客戶為中心的服務(wù)意識(shí)與理念；具有與客戶溝通的能力；具備通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)等途徑查詢資料完成信息搜集和處理的能力。任務(wù)5線控?fù)Q擋系統(tǒng)認(rèn)知控制執(zhí)行的概念及分類(lèi)；控制執(zhí)行的方法；線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的功能與分類(lèi)；線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、工作原理與特點(diǎn)；線控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、工作原理與特點(diǎn)；線控制動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、工作原理與特點(diǎn)；線控?fù)Q擋系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、工作原理與特點(diǎn)；線控懸架系統(tǒng)的分類(lèi)、結(jié)構(gòu)與工作原理。任務(wù)引入隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，汽車(chē)也變得越來(lái)越有科技感，傳統(tǒng)笨重的機(jī)械結(jié)構(gòu)基本被淘汰，取而代之的是更加小巧、智能的整車(chē)線控技術(shù)，前面我們學(xué)習(xí)了線控制動(dòng)、線控轉(zhuǎn)向、線控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，今天我們就來(lái)學(xué)習(xí)線控底盤(pán)中另一個(gè)重要系統(tǒng)——線控?fù)Q擋系統(tǒng)。任務(wù)描述線控?fù)Q檔系統(tǒng)是一種完全取消傳統(tǒng)換檔系統(tǒng)的機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，僅通過(guò)電子控制即可實(shí)現(xiàn)車(chē)輛換檔的系統(tǒng)，為智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)實(shí)現(xiàn)速度控制提供良好的硬件基礎(chǔ)，也稱(chēng)為電子換檔。請(qǐng)你結(jié)合某一款在售車(chē)型介紹其線控?fù)Q擋系統(tǒng)的組成與工作原理，在學(xué)習(xí)小組或班級(jí)里進(jìn)行交流匯報(bào)。相關(guān)知識(shí)線控?fù)Q檔系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)智能駕駛的核心部件，它一方面省去傳統(tǒng)機(jī)械式結(jié)構(gòu)，換檔器體積小、布置靈活；另一方面可實(shí)現(xiàn)電控?fù)Q檔，為輔助駕駛和自動(dòng)駕駛奠定基礎(chǔ)。相比傳統(tǒng)換檔機(jī)構(gòu)，線控?fù)Q檔沒(méi)有了拉索的束縛，整個(gè)系統(tǒng)變得更輕、更小、更智能，且能判斷出駕駛?cè)说膿Q檔錯(cuò)誤操作，避免對(duì)變速器造成損傷，從而更好地保護(hù)變速器并且能糾正駕駛者的不良換檔操作習(xí)慣。一、線控?fù)Q擋系統(tǒng)簡(jiǎn)介線控?fù)Q檔系統(tǒng)（ShiftByWire，SBW）是將現(xiàn)有的檔位與變速器之間的機(jī)械連接結(jié)構(gòu)完全取消，通過(guò)電動(dòng)執(zhí)行控制變速器動(dòng)作執(zhí)行的電子系統(tǒng)，線控?fù)Q檔系統(tǒng)取代了傳統(tǒng)的檔位操作模式，通過(guò)旋鈕、按鍵等新式交互件電子控制車(chē)輛換檔，為智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)實(shí)現(xiàn)速度控制提供良好的硬件基礎(chǔ)，也稱(chēng)為電子換檔。目前，市場(chǎng)上主要的線控?fù)Q檔器操縱機(jī)構(gòu)形式有4種:按鍵式、旋鈕式、懷檔式和檔桿式，如圖4-24所示。（a）按鍵式

（b）旋鈕式（c）懷檔式

（d）檔桿式圖4-24線控?fù)Q擋器的分類(lèi)二、線控?fù)Q擋系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與工作原理線控?fù)Q檔系統(tǒng)主要由換擋選擇模塊、換檔電控單元、換擋執(zhí)行模塊、停車(chē)控制ECU、停車(chē)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和檔位指示燈等組成。線控?fù)Q擋是一種不需要任何機(jī)械結(jié)構(gòu)，僅通過(guò)電信號(hào)控制傳動(dòng)的機(jī)構(gòu)。同其他線控技術(shù)一樣，線控?fù)Q擋是通過(guò)CAN總線實(shí)現(xiàn)與整車(chē)的通訊，通過(guò)LIN線實(shí)現(xiàn)背光燈、隨檔增亮、面板按鍵等各種功能。圖4-25為線控?fù)Q擋的通信原理圖。圖4-25線控?fù)Q擋通訊原理圖線控?fù)Q擋系統(tǒng)的特點(diǎn)：（1）選檔桿和變速箱之間不存在機(jī)械連接。（2）換擋操縱需求以純電子方式傳輸至變速箱。（3）駐車(chē)鎖通過(guò)電控液壓方式操控和激活。相比較于傳統(tǒng)的手動(dòng)擋，線控?fù)Q檔系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)：（1）線控?fù)Q檔消除了傳統(tǒng)機(jī)械部件與變速器聯(lián)動(dòng)的約束，質(zhì)量更輕，體積更小。（2）換檔齒輪的切換由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，減少了操縱力。（3）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，換檔響應(yīng)快，操控靈敏。（4）提高燃油經(jīng)濟(jì)性，可節(jié)油約5%。（5）對(duì)于電子換擋+手動(dòng)變速箱來(lái)說(shuō)，駕駛者的換擋錯(cuò)誤操作會(huì)由電腦判斷出是否會(huì)對(duì)變速箱造成損傷，可更好地保護(hù)變速箱。（6）便于集成附加功能，如APA全自動(dòng)泊車(chē)、自動(dòng)P擋請(qǐng)求、實(shí)現(xiàn)手動(dòng)/運(yùn)動(dòng)換擋模式等三、線控?fù)Q擋系統(tǒng)的應(yīng)用（一）豐田混動(dòng)車(chē)型線控?fù)Q擋系統(tǒng)圖4-26所示為豐田混動(dòng)車(chē)型的線控?fù)Q擋系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖，由變速桿、駐車(chē)開(kāi)關(guān)、混合動(dòng)力系統(tǒng)HVECU、駐車(chē)控制ECU、駐車(chē)執(zhí)行器和擋位指示器組成。圖4-26豐田混動(dòng)車(chē)型線控?fù)Q擋系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖（二）奧迪Q7線控?fù)Q擋系統(tǒng)奧迪Q7的線控?fù)Q擋系統(tǒng)擋桿由蓋罩、變速桿、解鎖鍵、P位鍵、防塵罩、換擋操縱機(jī)構(gòu)蓋板、換擋范圍顯示、換擋操縱機(jī)構(gòu)和多組插接器組成。如圖4-27所示。圖4-27奧迪Q7線控?fù)Q擋系統(tǒng)變速桿示意圖隨堂測(cè)試簡(jiǎn)述線控?fù)Q擋系統(tǒng)的概念。簡(jiǎn)述線控?fù)Q擋系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與工作原理。簡(jiǎn)述線控?fù)Q擋系統(tǒng)的應(yīng)用。任務(wù)實(shí)施任務(wù)工單任務(wù)6線控懸架系統(tǒng)認(rèn)知學(xué)習(xí)內(nèi)容線控懸架系統(tǒng)概念；線控懸架系統(tǒng)分類(lèi)與結(jié)構(gòu)；線控懸架系統(tǒng)工作原理；線控懸架系統(tǒng)的特點(diǎn)。能力要求能夠向客戶介紹或解答線控懸架系統(tǒng)的相關(guān)知識(shí)；樹(shù)立以客戶為中心的服務(wù)意識(shí)與理念；具有與客戶溝通的能力；具備通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)等途徑查詢資料完成信息搜集和處理的能力。任務(wù)6

線控懸架系統(tǒng)認(rèn)知控制執(zhí)行的概念及分類(lèi)；控制執(zhí)行的方法；線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的功能與分類(lèi)；線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、工作原理與特點(diǎn)；線控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、工作原理與特點(diǎn)；線控制動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、工作原理與特點(diǎn)；線控?fù)Q擋系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、工作原理與特點(diǎn)；線控懸架系統(tǒng)的分類(lèi)、結(jié)構(gòu)與工作原理。任務(wù)引入眾所周知，懸架系統(tǒng)作為車(chē)輛的一個(gè)重要組成部分，與車(chē)輛操控性能以及駕乘感受有著直接關(guān)系。外行往往覺(jué)得懸架系統(tǒng)是汽車(chē)底盤(pán)里面相對(duì)比較復(fù)雜的系統(tǒng)，所以通常會(huì)以為線控技術(shù)在懸架上的發(fā)展會(huì)相對(duì)比較滯后。事實(shí)上，線控懸架并不是新鮮玩意了，相反其發(fā)展相對(duì)還有點(diǎn)兒“超前”。今天我們就來(lái)一起學(xué)習(xí)一下這個(gè)“超前”的線控懸架系統(tǒng)。任務(wù)描述線控懸架系統(tǒng)（SuspensionByWire），也稱(chēng)為主動(dòng)懸架系統(tǒng)，或者是電子懸架系統(tǒng)，是智能網(wǎng)聯(lián)車(chē)輛的重要組成部分，可實(shí)現(xiàn)緩沖振動(dòng)、保持平穩(wěn)行駛的功能，直接影響車(chē)輛操控性能以及駕乘感受。請(qǐng)你結(jié)合某一款在售車(chē)型介紹其線控懸架系統(tǒng)的組成與工作原理，在學(xué)習(xí)小組或班級(jí)里進(jìn)行交流匯報(bào)。相關(guān)知識(shí)懸架的歷史：1763年，美國(guó)的特雷德韋爾取得螺旋彈簧懸架的第一個(gè)專(zhuān)利。1878年，法國(guó)勒芒的大阿米迪·博利發(fā)明了采用片簧做前輪獨(dú)立懸架的裝置。直到20世紀(jì)30年代，葉片彈簧才逐漸被螺旋彈簧和扭桿彈簧代替。1921年，采用扭桿彈簧懸架的汽車(chē)在英國(guó)利蘭德汽車(chē)公司誕生。20世紀(jì)50年代，液壓懸架系統(tǒng)出現(xiàn)在了汽車(chē)上。而現(xiàn)在汽車(chē)采用最為廣泛的一種懸架——麥弗遜式懸架誕生。1980年，BOSE公司通過(guò)24年的研究，成功研發(fā)了一款電磁主動(dòng)懸架系統(tǒng)。1984年，電控空氣懸架開(kāi)始出現(xiàn)，林肯汽車(chē)是第一個(gè)采用可調(diào)整的空氣懸架系統(tǒng)的汽車(chē)。一、線控懸架系統(tǒng)定義線控懸架系統(tǒng)（SuspensionByWire），也稱(chēng)為主動(dòng)懸架系統(tǒng)，是智能網(wǎng)聯(lián)車(chē)輛的重要組成部分，可實(shí)現(xiàn)緩沖振動(dòng)、保持平穩(wěn)行駛的功能，直接影響車(chē)輛操控性能以及駕乘感受。線控懸架可依據(jù)車(chē)輛的實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)情況和外界干擾輸入，自主調(diào)節(jié)懸架系統(tǒng)的性能參數(shù)，進(jìn)而調(diào)整車(chē)身的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)。例如，汽車(chē)在直線行駛且車(chē)速穩(wěn)定時(shí)，具有良好的平順性，在轉(zhuǎn)向或制動(dòng)時(shí)，具有良好的操縱穩(wěn)定性。線控懸架系統(tǒng)，主要由模式選擇開(kāi)關(guān)、傳感器、ECU和執(zhí)行機(jī)構(gòu)等部分組成，如圖4-31所示。圖4-31線控懸架系統(tǒng)示意圖圖4-31中，模式選擇開(kāi)關(guān)的功能是駕駛?cè)烁鶕?jù)汽車(chē)的行駛狀況和路面情況選擇懸架的運(yùn)行模式，從而決定減振器的阻尼力大小，一般有標(biāo)準(zhǔn)模式與運(yùn)動(dòng)模式，如圖4-32所示。開(kāi)關(guān)一般位于駕駛座（變速杠）旁邊。圖4-32模式選擇開(kāi)關(guān)電路圖圖4-31中的傳感器主要包括車(chē)身加速度傳感器、車(chē)身位移傳感器、車(chē)速傳感器、轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)角傳感器、制動(dòng)壓力開(kāi)關(guān)、制動(dòng)燈開(kāi)關(guān)、節(jié)氣門(mén)位置傳感器，以及門(mén)控制開(kāi)關(guān)等。車(chē)身加速度傳感器檢測(cè)車(chē)身振動(dòng)，間接的反映行駛的路面狀況和車(chē)身橫向運(yùn)動(dòng)狀況；車(chē)身位移傳感器檢測(cè)車(chē)身與車(chē)橋的相對(duì)位移，反映車(chē)身的平順性和車(chē)身高度；車(chē)速傳感器檢測(cè)車(chē)輪速度，反映車(chē)速，計(jì)算車(chē)身的側(cè)傾量；轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)角傳感器檢測(cè)轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)角，計(jì)算車(chē)身側(cè)傾量；制動(dòng)壓力開(kāi)關(guān)檢測(cè)制動(dòng)管路壓力，判斷汽車(chē)制動(dòng)情況；制動(dòng)燈開(kāi)關(guān)檢測(cè)制動(dòng)燈電路通斷，判斷汽車(chē)制動(dòng)狀況；節(jié)氣門(mén)位置傳感器檢測(cè)節(jié)氣門(mén)開(kāi)度，反映汽車(chē)加速狀況；門(mén)控制開(kāi)關(guān)檢測(cè)門(mén)控?zé)綦娐吠〝?，判斷成員狀況。圖4-31中的懸架執(zhí)行器則根據(jù)ECU的控制信號(hào)，準(zhǔn)確、快速和及時(shí)地做出動(dòng)作反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)彈簧剛度、減振器阻尼或者車(chē)身高度的調(diào)節(jié)。二、線控懸架系統(tǒng)分類(lèi)線控懸架按工作原理可以分為空氣式、液壓式、電磁式等。（1）空氣式空氣式懸架系統(tǒng)的彈性元件為空氣，它是通過(guò)改變各空氣彈簧中壓縮空氣的壓力和體積來(lái)改變汽車(chē)減振系統(tǒng)的軟硬和車(chē)身高度。（2）液壓式液壓式懸架系統(tǒng)根據(jù)車(chē)輛行駛速度、車(chē)身振動(dòng)、車(chē)輪跳動(dòng)以及傾斜狀態(tài)等信號(hào)，調(diào)節(jié)四個(gè)執(zhí)行液壓缸中液壓油的量，以實(shí)現(xiàn)對(duì)減振器軟硬程度及車(chē)身高度的調(diào)整。（3）電磁式電磁式懸架系統(tǒng)是通過(guò)改變電流來(lái)改變電磁場(chǎng)的強(qiáng)度，進(jìn)而達(dá)到控制阻尼系數(shù)的目的。三、線控懸架系統(tǒng)工作原理（一）空氣式線控懸架系統(tǒng)工作原理空氣式線控