|
線控執(zhí)行 簡(jiǎn)單地說(shuō)，線控執(zhí)行主要包括線控制動(dòng)、轉(zhuǎn)向和油門(mén)。某些高級(jí)車(chē)上，懸掛也是可以線控的。線控執(zhí)行中制動(dòng)是最難的部分。 線控油門(mén)相當(dāng)簡(jiǎn)單，且已經(jīng)大量應(yīng)用，也就是電子油門(mén)，凡具備定速巡航的車(chē)輛都配備有電子油門(mén)。電子油門(mén)通過(guò)用線束（導(dǎo)線）來(lái)代替拉索或者拉桿，在節(jié)氣門(mén)那邊裝一只微型電動(dòng)機(jī)，用電動(dòng)機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)節(jié)氣門(mén)開(kāi)度。一般而言，增減油門(mén)就是指通過(guò)油門(mén)踏板改變發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門(mén)開(kāi)度，從而控制可燃混合氣的流量，改變發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和功率，以適應(yīng)汽車(chē)行駛的需要。傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門(mén)操縱機(jī)構(gòu)是通過(guò)拉索或者拉桿，一端聯(lián)接油門(mén)踏板，另一端聯(lián)接節(jié)氣門(mén)連動(dòng)板而工作。但這種傳統(tǒng)油門(mén)應(yīng)用范疇受到限制并缺乏精確性。電子油門(mén)的主要功能是把駕駛員踩下油門(mén)踏板的角度轉(zhuǎn)換成與其成正比的電壓信號(hào)，同時(shí)把油門(mén)踏板的各種特殊位置制成接觸開(kāi)關(guān)，把怠速、高負(fù)荷、加減速等發(fā)動(dòng)機(jī)工況變成電脈沖信號(hào)輸送給電控發(fā)動(dòng)機(jī)的控制器ECU，以達(dá)到供油、噴油與變速等的優(yōu)化自動(dòng)控制。 電子油門(mén)控制系統(tǒng)主要由油門(mén)踏板、踏板位移傳感器、ECU（電控單元）、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。位移傳感器安裝在油門(mén)踏板內(nèi)部，隨時(shí)監(jiān)測(cè)油門(mén)踏板的位置。當(dāng)監(jiān)測(cè)到油門(mén)踏板高度位置有變化，會(huì)瞬間將此信息送往ECU，ECU對(duì)該信息和其它系統(tǒng)傳來(lái)的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行運(yùn)算處理，計(jì)算出一個(gè)控制信號(hào)，通過(guò)線路送到伺服電動(dòng)機(jī)繼電器，伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)節(jié)氣門(mén)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，數(shù)據(jù)總線則是負(fù)責(zé)系統(tǒng)ECU與其它ECU之間的通訊。在自適應(yīng)巡航中，則由ESP（ESC）中的ECU來(lái)控制電機(jī)，進(jìn)而控制進(jìn)氣門(mén)開(kāi)合幅度，最終控制車(chē)速。博世和大陸都有全套的電子油門(mén)系統(tǒng)出售。 線控轉(zhuǎn)向也已經(jīng)得到實(shí)際應(yīng)用，這就是日產(chǎn)旗下的英菲尼迪Q50。實(shí)際目前的電子助力轉(zhuǎn)向（EPS）非常接近線控轉(zhuǎn)向了。EPS與線控轉(zhuǎn)向之間的主要差異就是線控轉(zhuǎn)向取消了方向盤(pán)與車(chē)輪之間的機(jī)械連接，用傳感器獲得方向盤(pán)的轉(zhuǎn)角數(shù)據(jù)，然后ECU將其折算為具體的驅(qū)動(dòng)力數(shù)據(jù)，用電機(jī)推動(dòng)轉(zhuǎn)向機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)車(chē)輪。而EPS則根據(jù)駕駛員的轉(zhuǎn)角來(lái)增加轉(zhuǎn)向力。線控轉(zhuǎn)向的缺點(diǎn)是需要模擬一個(gè)方向盤(pán)的力回饋，因?yàn)榉较虮P(pán)沒(méi)有和機(jī)械部分連接，駕駛者感覺(jué)不到路面?zhèn)鲗?dǎo)來(lái)的阻力，會(huì)失去路感，不過(guò)在無(wú)人車(chē)上，就無(wú)需考慮這個(gè)了。在Q50L上線控轉(zhuǎn)向還保留機(jī)械裝置，保證即使電子系統(tǒng)全部失效，依然可以正常轉(zhuǎn)向。 線控制動(dòng)是最關(guān)鍵的也是難度最高的。要了解線控制動(dòng)，首先要了解汽車(chē)的剎車(chē)原理。輕型車(chē)通常采用液壓制動(dòng)。 傳統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)主要由真空助力器、主缸、儲(chǔ)液壺、輪缸、制動(dòng)鼓或制動(dòng)碟構(gòu)成。當(dāng)踩下剎車(chē)踏板時(shí)，儲(chǔ)液壺中的剎車(chē)油進(jìn)入主缸，然后進(jìn)入輪缸。 輪缸兩端的活塞推動(dòng)制動(dòng)蹄向外運(yùn)動(dòng)進(jìn)而使得摩擦片與剎車(chē)鼓發(fā)生摩擦，從而產(chǎn)生制動(dòng)力。 當(dāng)駕駛者踩下制動(dòng)踏板時(shí)，機(jī)構(gòu)會(huì)通過(guò)液壓把駕駛?cè)四_上的力量傳遞給車(chē)輪。但實(shí)際上要想讓車(chē)停下來(lái)必須要一個(gè)很大的力量，這要比人腿的力量大很多。所以制動(dòng)系統(tǒng)必須能夠放大腿部的力量，要做到這一點(diǎn)有兩個(gè)辦法： · 杠桿作用 · 利用帕斯卡定律，用液力放大。制動(dòng)系統(tǒng)把力量傳遞給車(chē)輪，給車(chē)輪一個(gè)摩擦力，然后車(chē)輪也相應(yīng)的給地面一個(gè)摩擦力。 在我們討論制動(dòng)系統(tǒng)構(gòu)成原理之前，讓我們了解三個(gè)原理： 說(shuō)完了這些，讓我們來(lái)說(shuō)說(shuō)ABS。 ESP與ABS非常接近，與ABS最大的不同在于ESP可以在沒(méi)有踩剎車(chē)踏板的情況下向輪缸輸出制動(dòng)壓力，ABS只能在踩下剎車(chē)踏板后從主缸向輪缸輸出壓力。壓力生成器就是電機(jī)和柱塞泵， 與ABS比多了4個(gè)柱塞泵，4個(gè)電磁閥，也就是VLV和USV。 博世第九代ESP增加了兩個(gè)特殊功能，一個(gè)是ACC，自適應(yīng)巡航，ESP可以部分控制電子節(jié)氣門(mén)。另一個(gè)是AEB，ESP可以部分控制剎車(chē)系統(tǒng)。有些認(rèn)為ESP既可以控制油門(mén)又可以控制剎車(chē)，是個(gè)很好的線控系統(tǒng)，非也。 博世對(duì)國(guó)內(nèi)廠家一般只開(kāi)放ACC和ESP量產(chǎn)接口協(xié)議，剎車(chē)力度最大大約為0.5g，標(biāo)準(zhǔn)的剎車(chē)力度在0.8g以上，0.5g遠(yuǎn)不夠用。再次，在設(shè)計(jì)之初，ESP控制剎車(chē)系統(tǒng)只是在少數(shù)緊急情況下使用，可能1年用不了2次，一般泵的容量只有3毫升，每一次使用，柱塞泵都要承受高溫高壓，頻繁使用，會(huì)導(dǎo)致柱塞泵發(fā)熱嚴(yán)重，精密度下滑，導(dǎo)致ESP壽命急劇下滑，常規(guī)剎車(chē)系統(tǒng)1小時(shí)就可能使用數(shù)次，如果用ESP做常規(guī)剎車(chē)系統(tǒng)，可能1個(gè)月就報(bào)廢了。最后即便是不計(jì)壽命問(wèn)題，ESP的泵油功率有限，且缺乏真空助力，反應(yīng)速度較慢。最后如果ESP真的可以做常規(guī)制動(dòng)，那么博世也無(wú)需開(kāi)發(fā)Ibooster，日立無(wú)需開(kāi)發(fā)EACT，大陸無(wú)需開(kāi)發(fā)MK C1，天合無(wú)需開(kāi)發(fā)IBC。 如何做到常規(guī)的線控制動(dòng)，這得從真空助力器說(shuō)起。 單單踏板的杠桿并不足以推動(dòng)主缸活塞較大的行程，因?yàn)閯x車(chē)油是非常黏性的液體，與主缸缸壁之間的摩擦力很大，需要的推力很大，為此人類(lèi)使用了真空助力器，真空助力器一般位于制動(dòng)踏板與制動(dòng)主缸之間，為便于安裝，通常與主缸合成一個(gè)組件，主缸的一部分深入到真空助力器殼體內(nèi)。真空助力器是一個(gè)直徑較大的腔體，內(nèi)部有一個(gè)中部裝有推桿的膜片（或活塞），將腔體隔成兩部份，一部份與大氣相通，另一部份通過(guò)管道與發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管相連。它是利用發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)吸入空氣這一原理，造成助力器的一側(cè)真空，相對(duì)于另一側(cè)正?？諝鈮毫Φ膲毫Σ睿眠@壓力差來(lái)加強(qiáng)制動(dòng)推力。 如果膜片兩邊有即使很小的壓力差，由于膜片的面積很大，仍可以產(chǎn)生很大的推力推動(dòng)膜片向壓力小的一端運(yùn)動(dòng)。真空助力系統(tǒng)，是在制動(dòng)的時(shí)，也同時(shí)控制進(jìn)入助力器的真空，使膜片移動(dòng)，并通過(guò)聯(lián)運(yùn)裝置利用膜片上的推桿協(xié)助人力去踩動(dòng)和推動(dòng)制動(dòng)踏板。需要注意推力來(lái)自壓力差，而非真空。電動(dòng)車(chē)和混合動(dòng)力車(chē)不能依賴內(nèi)燃機(jī)取得真空，需要用電子真空泵。真空助力器會(huì)減少一部分發(fā)動(dòng)機(jī)效率，所以近來(lái)有些油車(chē)上也使用電子真空助力器，用電機(jī)制造真空。 線控制動(dòng)正是從真空助力器延伸開(kāi)來(lái)，用一個(gè)電機(jī)來(lái)代替真空助力器推動(dòng)主缸活塞。由于汽車(chē)底盤(pán)空間狹小，電機(jī)的體積必須很小，同時(shí)要有一套高效的減速裝置，將電機(jī)的扭矩轉(zhuǎn)換為強(qiáng)大的直線推力。這其中的關(guān)鍵因素就是電機(jī)主軸，日本是此領(lǐng)域的霸主。 在電機(jī)技術(shù)不夠先進(jìn)的1999年前，人們只得放棄這種直接推動(dòng)主缸的思路。轉(zhuǎn)而使用高壓蓄能器。這就是奔馳的SBC、豐田的EBC系統(tǒng)、天合的SCB，這套系統(tǒng)利用電機(jī)建立液壓，然后將高壓剎車(chē)油儲(chǔ)存在高壓蓄能器中，需要?jiǎng)x車(chē)時(shí)釋放。這套系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，液壓管路眾多，成本高昂，可靠性不高。奔馳曾經(jīng)大規(guī)模召回過(guò)SBC系統(tǒng)，豐田也曾經(jīng)召回過(guò)EBC系統(tǒng)，奔馳今天已經(jīng)幾乎不用SBC系統(tǒng)。而豐田從2000年一直用到現(xiàn)在。通用和福特的混動(dòng)車(chē)上則全部使用天合的SCB。 由于成本過(guò)高，從2007年起，EVP電子真空泵開(kāi)始在電動(dòng)車(chē)或混動(dòng)車(chē)上取代這種高壓蓄能器設(shè)計(jì)，EVP極為簡(jiǎn)單，就是將油車(chē)的真空助力換位電子真空泵獲得真空，缺點(diǎn)非常明顯，首先它幾乎沒(méi)有任何能量回收，其次，剎車(chē)時(shí)會(huì)發(fā)出刺耳的噪音，最重要，它必須人力首先踩下制動(dòng)踏板，也就是說(shuō)它并非線控制動(dòng)，而是機(jī)械制動(dòng)。優(yōu)點(diǎn)也很明顯，首先是成本很低，再者是設(shè)計(jì)異常簡(jiǎn)單，油車(chē)的底盤(pán)幾乎不做絲毫改動(dòng)就可以用來(lái)做混動(dòng)車(chē)，這對(duì)中國(guó)企業(yè)來(lái)說(shuō)非常重要，中國(guó)企業(yè)缺乏自主設(shè)計(jì)底盤(pán)能力。 隨著電機(jī)技術(shù)的發(fā)展，日立旗下的東機(jī)特工在2009年首次推出電液線控制動(dòng)系統(tǒng)E-ACT。除豐田外，大部分日系混動(dòng)或純電車(chē)都采用這種設(shè)計(jì)，最典型的就是日產(chǎn)Leaf。說(shuō)起來(lái)很簡(jiǎn)單，用直流無(wú)刷超高速電機(jī)配合滾珠絲杠直接推動(dòng)主缸活塞達(dá)到電液線控制動(dòng)，這套方案對(duì)滾珠絲杠的加工精度要求很高。傳統(tǒng)的液壓制動(dòng)系統(tǒng)反應(yīng)時(shí)間大約400-600毫秒，電液線控制動(dòng)大約為120-150毫秒，安全性能大幅度提高。百公里時(shí)速剎車(chē)大約最少可縮短9米以上的距離。同時(shí)用在混動(dòng)和電動(dòng)車(chē)上，可以回收幾乎99%的剎車(chē)摩擦能量。是目前公認(rèn)最好的制動(dòng)方式，為了保證系統(tǒng)的可靠性，這套制動(dòng)系統(tǒng)一般都需要加入ESP（ESC）做系統(tǒng)備份。 早在1999年大眾在開(kāi)發(fā)純電動(dòng)車(chē)過(guò)程當(dāng)中也很想使用這種電機(jī)直接推動(dòng)主缸的設(shè)計(jì)，但是德國(guó)的電機(jī)工業(yè)當(dāng)時(shí)沒(méi)有能力滿足大眾的需求，大眾采取了妥協(xié)的設(shè)計(jì)。既然電機(jī)的能量達(dá)不到，那就繼續(xù)用高壓蓄能器配合，但是推動(dòng)主缸的是電機(jī)，大眾稱(chēng)之為eBKV，是德文Elektromechanischer. Bremskraftverst?rker的縮寫(xiě)，2009年的大眾E-UP上首次使用。 博世從e-UP中獲得靈感，加上博世是電機(jī)大師，經(jīng)過(guò)博世的努力，最終在2013年去掉了高壓蓄能器，單用電機(jī)推動(dòng)主缸，這就是iBooster 博世的iBooster 于2013年初推出，并且應(yīng)用大眾（包括奧迪品牌，大眾持有ibooster的部分專(zhuān)利）全系列電動(dòng)與混動(dòng)車(chē)上，其他客戶還有特斯拉和即將上市的卡迪拉克CT6。 大陸和天合（ZF）則在此基礎(chǔ)上將ESC也集成進(jìn)來(lái)，大陸的MK C1早在2011年就已經(jīng)推出，在2017年版的阿爾法羅密歐Giulia上使用。TRW的則于2012年推出IBC，通用的K2XX平臺(tái)上將全線使用。順便說(shuō)下TRW的IBC技術(shù)并非自己原創(chuàng)，是收購(gòu)自一家小公司，不過(guò)博世的ABS技術(shù)也不是自己原創(chuàng)的。 這些線控制動(dòng)都不是純粹的線控制動(dòng)，仍然需要液壓系統(tǒng)放大制動(dòng)能量。液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，專(zhuān)利門(mén)檻很高。為了突破大廠的封鎖，也為了簡(jiǎn)化制動(dòng)系統(tǒng)，純粹的線控制動(dòng)（EMB)近年來(lái)是個(gè)火熱的研究領(lǐng)域。EMB取消液壓系統(tǒng)，直接用電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)械活塞制動(dòng)。優(yōu)點(diǎn)一、安全優(yōu)勢(shì)極為突出，大幅度縮短剎車(chē)距離，EMB的反應(yīng)時(shí)間大約90毫秒，比iBooster的120毫秒更快速。優(yōu)點(diǎn)二、沒(méi)有液壓系統(tǒng)，不會(huì)有液體泄露，對(duì)電動(dòng)車(chē)來(lái)說(shuō)尤其重要，液體泄露可能導(dǎo)致短路或元件失效，進(jìn)而導(dǎo)致災(zāi)難。同時(shí)成本和維護(hù)費(fèi)用也降低不少。 缺點(diǎn)一：沒(méi)有備份系統(tǒng)，對(duì)可靠性要求極高。特別是電源系統(tǒng)，要絕對(duì)保證穩(wěn)定，其次是總線通信系統(tǒng)的容錯(cuò)能力，系統(tǒng)中每一個(gè)節(jié)點(diǎn)的串行通信都必須具備容錯(cuò)能力。同時(shí)系統(tǒng)需要至少兩個(gè)CPU來(lái)保證可靠性。 缺點(diǎn)二：剎車(chē)力不足。EMB系統(tǒng)必須在輪轂中，輪轂的體積決定了電機(jī)大小，進(jìn)而決定了電機(jī)功率不可能太大，而普通轎車(chē)需要1-2KW的剎車(chē)功率，這是目前小體積電機(jī)無(wú)法達(dá)到的高度，必須大幅度提高輸入電壓，即便如此也非常困難。 缺點(diǎn)三：工作環(huán)境惡劣，特別是溫度高。剎車(chē)片附近的溫度高達(dá)數(shù)百度，而電機(jī)體積又決定只能使用永磁電機(jī)，而永磁在高溫下會(huì)消磁。同時(shí)EMB有部分半導(dǎo)體元件需要工作在剎車(chē)片附近，沒(méi)有半導(dǎo)體元件可以承受如此高的溫度，而受體積限制，無(wú)法添加冷卻系統(tǒng)。同時(shí)這是簧下元件，震動(dòng)劇烈，永磁體無(wú)論是燒結(jié)還是粘結(jié)都很難承受強(qiáng)烈震動(dòng)。對(duì)半導(dǎo)體元件也是個(gè)考驗(yàn)。需要一個(gè)高強(qiáng)度防護(hù)殼，然而輪轂內(nèi)體積非常有限，恐怕難以做到。 缺點(diǎn)四、需要針對(duì)底盤(pán)開(kāi)發(fā)對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)，難以模塊化設(shè)計(jì)，導(dǎo)致開(kāi)發(fā)成本極高。 我們認(rèn)為除非永磁材料有重大突破，居里溫度點(diǎn)大幅度提高到1000攝氏度，否則EMB無(wú)法商業(yè)化。順便說(shuō)一句，輪轂電機(jī)也是如此，不解決材料問(wèn)題，輪轂電機(jī)商業(yè)化不大可能。不過(guò)這種材料從理論上來(lái)說(shuō)是不可能出現(xiàn)的，磁性越強(qiáng)，其居里溫度點(diǎn)就越低，高溫下原子的劇烈熱運(yùn)動(dòng)，原子磁矩的排列必然從整齊劃一到混亂無(wú)序，這是物理特性，無(wú)法改變。 比如最好的磁王釹鐵硼，一般使用N35牌號(hào)，其居里溫度點(diǎn)為310攝氏度，但其工作溫度上限只有80攝氏度，超過(guò)80度，磁性能就開(kāi)始下降，到310度，磁性完全消失。而夏天汽車(chē)剎車(chē)盤(pán)的溫度輕松超過(guò)100度，工作時(shí)溫度輕松超過(guò)300度。所以未來(lái)十年內(nèi)，電液線控系統(tǒng)會(huì)是唯一的選擇。 近期活動(dòng)： 2016汽車(chē)傳感器與汽車(chē)人工智能論壇（AUTOSAI） 時(shí)間：2016年11月24日-25日 地點(diǎn)：北京圣龍翔會(huì)議中心 一、部分特邀演講嘉賓 清華大學(xué)計(jì)算機(jī)系教授 鄧志東 演講主題：人工智能助推自動(dòng)駕駛汽車(chē)從SAE L2跨越到L3 北京踏歌智行科技有限公司 副總經(jīng)理 周華生 演講主題：多種傳感器在自動(dòng)駕駛機(jī)器人的應(yīng)用和融合 速騰聚創(chuàng)CEO 邱純鑫 演講主題：激光雷達(dá)實(shí)現(xiàn)道路信息提取的核心算法講解 中科慧眼副總經(jīng)理 孟然 演講主題：基于雙目視覺(jué)的汽車(chē)輔助駕駛系統(tǒng) 智行者科技CEO 張德兆 演講主題：智行者智能汽車(chē)技術(shù)開(kāi)發(fā)與應(yīng)用 禾賽科技董事長(zhǎng) 孫愷 演講主題：讓激光雷達(dá)成為每輛車(chē)的標(biāo)配 Minieye副總經(jīng)理 周翔 演講主題：無(wú)人駕駛中的視覺(jué)感知技術(shù) 裕蘭科技CEO 潘鈺華 演講主題：三位一體的車(chē)載智能視覺(jué)系 佐智汽車(chē)聯(lián)合 CEO 余杰 演講主題：佐智汽車(chē)的自動(dòng)駕駛測(cè)試和商業(yè)化解決方案 佐思產(chǎn)研研究總監(jiān) 周彥武 演講主題：自動(dòng)駕駛核心技術(shù)的研究 同濟(jì)大學(xué)研究員畢欣 （已確認(rèn)） 凌波微步（已確認(rèn)） 森思泰克CEO（確認(rèn)中） 智眸科技（確認(rèn)中） 蘇州安智（確認(rèn)中） 杭州智波（確認(rèn)中） 華域汽車(chē)（確認(rèn)中） 二、已確認(rèn)展示/試乘的自動(dòng)駕駛車(chē)
三、論壇研討主題 四、報(bào)名方式： |
|
|
來(lái)自： yeshuheng > 《智能與自動(dòng)駕駛技術(shù)》
