智能網聯汽車線控技術高等職業教育智能網聯汽車技術專業教材Contents模塊一智能網聯汽車線控技術概述模塊二智能網聯汽車線控轉向技術模塊三智能網聯汽車線控制動技術模塊四智能網聯汽車線控驅動技術模塊五智能網聯汽車線控系統改裝模塊一智能網聯汽車線控技術概述線控技術的起源與發展線控系統的關鍵技術拓展閱讀技能實訓思考與練習模塊一

智能網聯汽車線控技術概述建議課時16課時知識目標了解線控的概念；了解線控的起源和發展。能夠在車輛上指明線控驅動系統、轉向系統、制動系統部件所在位置；

能夠依據操作規范實車認知線控系統?小組內互相講述線控系統的功能與組成。技能目標養成良好的學習習慣，樹立高尚的職業道德；具有良好的組織紀律性和團隊合作精神；通過學習我們國家自動駕駛技術的發展狀況，提升民族自信心、自豪感。素養目標學習目標線控技術的起源與發展什么是線控技術線控技術(X-By-Wire)最早應?在航空領域，源于??控制系統。是在控制單元和執行器之間用電子裝置取代傳統的機械連接裝置或液壓連接裝置，由電線取代機械傳動部件來實現其控制目的。由于線控系統取消了傳統的氣動、液壓及機械連接，取而代之的是傳感器、控制單元及電磁執行機構所以減少復雜的機械傳動機構，使整體質量更輕，降低油耗，降低制造成本，控制更簡潔同時在整個控制過程中增加了計算機控制環節。線控的體現線控技術的起源與發展什么是線控技術圖中，小朋友正在努力地推著小車，此時，小朋友與小車之間形成了硬連接，小車的速度完全取決于推力的大小，這就相當于傳統的機械連接裝置。遙控車則是典型的利用無線電信號來實現操控，前進、后退、轉彎都是依靠不同的信號指令來完成。操作者與遙控車之間沒有硬連接裝置。線控技術的起源線控技術的起源與發展線控技術源于美國國家航空航天局（NationalAeronauticsandSpaceAdministration，NASA）1972年推出的線控飛行技術（FlybyWire）的飛機。隨著時代的發展，技術的進步，飛機上的線控技術逐步遷移到汽車上。汽車線控技術將駕駛員的操縱動作信息通過傳感器轉變為電信號，通過線路傳輸到執行機構。線控技術的起源與發展目前汽車的線控技術應用的系統主要有:線控轉向系統、線控驅動系統、線控制動系統、線控懸架系統和線控換擋系統等?？梢酝ㄟ^分布在車上的傳感器實時獲取駕駛員的操作意圖和汽車行駛中的參數信息，將車輛信息反饋給控制器，控制器對這些信息進行處理和分析，得出正確的控制參數傳遞給各個執行機構，從而實現對汽車的控制，提高車輛的轉向性能、動力性能、制動性能和乘坐舒適性能。線控技術的起源線控技術的起源與發展隨著汽車電子技術的發展，汽車逐漸趨向于集成化、模塊化、機電一體化及智能化方向發展。并且由于微電子器件的成本降低、可靠性提高，電力電子裝置的功能性增強，成本降低等技術背景，使得線控技術得以逐漸在汽車上普遍應用。線控轉向模塊等底盤系統相關的機電一體化產品和技術也進入了一個新的發展高度。線控技術的起源國內外線控技術的發展歷程與現狀線控技術的起源與發展20世紀50年代，美國天合汽車集團（TRW）聯合其他的轉向系統開發商就曾經試圖將轉向盤和轉向車輪之間用控制信號來取代機械連接，這就是早期關于線控轉向系統的設想。

20世紀60年代末，德國也設計了與此類似的主動轉向系統，這便是最早的線控轉向系統。第一款使用線控技術的汽車是薩博9000。

第一款使用線控技術的汽車-薩博9000國內外線控技術的發展歷程與現狀線控技術的起源與發展奔馳公司于1990年開始了前輪線控轉向系統的深入研究，并將其開發的線控轉向系統應用于F400Carving概念車上。該技術在車輛的轉向、制動、懸架及車身控制等系統均得到了應用。在2000年9月的法蘭克?？ㄜ囌褂[會上，奔馳與采埃孚展示了它們的線控轉向系統，隨后歐美各大汽車廠家、研究機構都對汽車線控系統做了深入研究。國內外線控技術的發展歷程與現狀克萊斯勒公司開發了電子驅動概念車R129，該車取消了轉向盤、加速踏板和制動踏板，完全采用操縱桿控制，實現了線控驅動(Drive-By-Wire,DBW)技術。線控技術的起源與發展國內外線控技術的發展歷程與現狀德國寶馬汽車公司開發Z22概念車，應用了線控轉向(Steer-By-Wire,SBW)、線控制動(Brake-By-Wire,BBW)及線控換擋技術。德國寶馬汽車公司開發應用線控技術的Z22概念車線控技術的起源與發展2001年第71屆日內瓦國際汽車展覽會上，意大利Berstone汽車設計及開發公司展示新型概念車FILO。該車采用了線控技術，所有的駕駛動作都通過信號傳遞，使用操縱桿進行轉向操作，并采用最新的42V供電系統。2002年巴黎車展上，通用汽車公司曾推出一款氫燃料驅動-線傳操作的Hy-Wire概念車。2003年日本豐田公司在紐約國際車展上展出了LexusHPX概念車，該車采用了線控轉向系統，在儀表盤上集成了各種控制功能。2004年，德爾福公司推出了混合線控制動系統（HybridBrake-by-wire）他在兩個后輪上用電機盤式制動器來替代傳統的液壓盤式制動器，同時還搭載了電動駐車制動；而奔馳公司推出的SL500是世界上首次采用線控制動技術的量產車型。國內外線控技術的發展歷程與現狀線控技術的起源與發展2013年在北美車展上，英菲尼迪的Q50成為第一款應用“線控主動轉向”的量產車型。該系統的線控主動轉向技術是汽車進入自動駕駛時代最重要的技術之一。首創的“線控主動轉向”（DAS）技術也是自動駕駛時代最突出的技術之一。DAS系統使車輛能夠快速地完成入彎、切彎、出彎的連續動作，彰顯英菲尼迪出色的底盤調校技術功底。2017年耐世特公司開發了由“靜默轉向盤系統”和“隨需轉向系統”組成的線控轉向系統，該系統可隨需轉向，在自動駕駛時轉向盤可以保持靜止，并可收縮至組合儀表上，從而提供更大的車內空間。國內外線控技術的發展歷程與現狀線控技術的起源與發展國內外線控技術的發展歷程與現狀奔馳公司推出的SL500-世界上首次采用線控制動技術的量產車型英菲尼迪的Q50-第一款應用“線控主動轉向”的量產車型線控技術的起源與發展我國對線控汽車的研究起步較晚，與國外技術研究水平差距較大。而中國各高校對線控系統的研究較早，主要是以理論為主。吉林大學、同濟大學、武漢理工大學等院校以及相關科研機構對線控技術進行了相關的研究，線控技術也正式成為我國汽車領域的重點研究方向。吉林大學提出了線控轉向系統理想轉向傳動比的概念，并設計了穩態增益與動態反饋校正控制算法，開發了線控轉向試驗車，進行了控制算法的實驗驗證。武漢理工大學對線控轉向系統的控制策略和相關控制器進行了研究；江蘇大學也對線控轉向系統的硬件在環系統進行了研究。北京理工大學針對線控轉向系統提出了基于線控轉向系統的主動轉向控制策略以及全狀態反饋控制算法，并進行了仿真驗證，取得了一定成果。國內外線控技術的發展歷程與現狀線控技術的起源與發展同濟大學研制出搭載了線控轉向系統的“春暉三號”2004年，同濟大學研制出搭載了線控轉向系統的“春暉三號”并于工博會上展出，該車最大特點是將驅動、制動、測速、懸架分別集成了四個獨立模塊，充分發揮電機控制靈活、快速的優勢，成為展會的亮點之一。國內外線控技術的發展歷程與現狀線控技術的起源與發展2020年3月，長安全新跨界車型長安UNI-T在重慶完成了首個L3級別自動駕駛的量產。該車在交通擁堵情況下，需要駕駛員監控前方，可實現駕駛員的長時間脫腳、脫手，車載傳感器采集車速信號、轉向盤轉角等信號通過電子控制單元進行信息處理后給轉向盤操縱模塊和制動器操縱模塊發送指令，完成車輛橫向運動與縱向運動的協調控制。在電動智能化背景下，車輛的驅動系統、制動系統和轉向系統都可以實現線控。將分布式ECU單元進行整合，統一進行控制成為效率最高的方式，是線控技術的也是未來的演變趨勢。國內外線控技術的發展歷程與現狀線控技術的起源與發展駕駛員的操縱指令通過傳感器轉換為電信號傳輸到執行機構，控制器通過計算電信號來控制執行機構的動作；傳感器感知功能裝置的狀態，通過電信號傳給人機接口，反饋給駕駛員。其實質就是在需要有機構動作的地方不是應用液壓系統來傳遞操縱動作，而是利用弱電信號再控制強電執行機構來完成。線控技術的基本原理線控系統中弱電信號早期用模擬信號較多，目前多用數字信號。線控技術的起源與發展線控系統在人機接口通訊、執行機構和傳感機構之間，以及與其他的系統之間要進行大量的信息傳輸，要求網絡的實時性好、可靠性高，而且要求具有冗余的“功能實現”，以保證在故障時仍可實現裝置的基本功能。線控技術的基本原理典型的底盤線控系統有線控轉向系統、線控制動系統、線控驅動系統等。線控技術的起源與發展底盤線控技術的特征01底盤線控的操縱機構和執行機構沒有機械聯結和機械能量的傳遞。02底盤線控的操縱指令由傳感元件感知，以電信號的形式由網絡傳遞給電子控制器及執行機構。03底盤線控的執行機構是用外來能源完成操縱指令及相應的任務操作的，其執行過程和執行結果受電子控制器的監測和控制。線控技術的起源與發展底盤線控技術的優點底盤線控系統在結構簡單，減少耗材，節省制造成本，同時優化駕乘空間，增加車輛是舒適性。01底盤線控系統節約能源，減少損耗，部分車輛具備能量回收裝置，可以提升能源的利用率。03底盤線控系統控制靈活，靈敏度及精確度較高，用電信號替代機械傳輸，優化控制結果，能夠實現汽車的柔性連接，車身與底盤可以獨立分開。02線控技術的起源與發展底盤線控技術的缺點底盤線控技術的缺點底盤線控系統中由于電子元器件增多，電子設備會有電磁干擾、器件失效、軟件程序的設計、網絡攻擊等問題存在。車輛在行駛過程中，一旦電路失效，就會導致致命性的災難——轉向失靈、加速過程無法控制或者無法制動等。因此線控技術今后要在系統的穩定性、可靠性及安全性下足功夫攻克難關。線控技術的起源與發展線控技術與無人駕駛線控技術是實現無人駕駛的必要條件。如今隨著無人駕駛方式的不斷演化，在L4級以上的車里，已經沒有駕駛員，“大腦”的意向表達或操縱指令是通過“電信號”來傳遞的。因此線控技術是實現無人駕駛的基礎。在無人駕駛方式中感知、決策、執行類似于人的大腦五感和四肢，線控技術則類似于遍布全身的神經網絡，能夠將五感的信息傳遞給大腦，并將大腦指令傳遞給四肢。與扮演“大腦”角色的控制器實現高度協同，以此形成閉環。因此線控技術可以說是未來無人駕駛汽車實現的前提。線控系統的關鍵技術由于線控系統取消了傳統的氣動、液壓及機械連接，取而代之的是傳感器、電子控制單元、電磁的執行機構，因而傳感器的精度，ECU硬件的可靠性、抗干擾性，控制算法的可靠性、容錯性，執行機構的快速性、可靠性及不同系統ECU之間通信的實時性，總線的容錯性和仲裁能力及動力電源等都制約著線控技術的廣泛應用。故障診斷與容錯控制電動機及控制器動力電源技術信息獲取與傳輸技術線控系統的關鍵技術故障診斷與容錯控制硬件冗余方法解析冗余方法線控系統的關鍵技術故障診斷與容錯控制為了提高汽車的可靠性和安全性，汽車線控系統必須采取容錯控制，即當有些部件出現故障或失效的時候，它們在系統中的功能可以用系統中的其它部件完全或部分代替，使系統能繼續保持規定的性能或不喪失最基本的功能，或進一步實現故障系統的性能最優。線控技術的全面應用將意味著汽車由機械到電子系統的轉變。線控技術要求網絡的實時性好、可靠性高，而且一些線控部分要求功能實現冗余，以保證在出現一定的故障時仍可實現這個裝置的基本功能，如：轉向盤下方安裝兩個轉向傳感器，保證辨識出駕駛員的操縱意圖；轉向盤電機的供電采用兩路冗余設計；為保證轉向盤電機損害時可以施加回正力矩，在轉向盤下安裝1個扭轉彈簧或者第二個轉向電機。這就要求用于線控的網絡數據傳輸速度高，時間特性好（通訊事件發生時間是確定的）和可靠性高。線控系統的關鍵技術傳感器技術精度尺寸成本信息獲取與傳輸技術TTP/CFlexRayCAN總線技術總線技術線控系統的關鍵技術總線技術影響著線控轉向系統各子系統集成布局方式，汽車的總線標準有很多，目前比較先進的總線技術有TTCAN（Time-TriggeredControllerAreaNetwork，時間觸發的CAN協議）、TTP/C（Time-TriggeredProtocolClassC，C類時間觸發協議）與FlexRay三種。CAN（ControllerAreaNetwork，控制器域網）是1983年德國博世（BOSCH）公司研發的一種共享式雙線串行通信總線，最高傳輸速率為1MBit/s，具有非破壞性仲裁，分布式實時控制，可靠的錯誤處理和檢測機制等特性。并且ISO標準化組織將CAN通信進行了標準化，因此，目前CAN網絡是車載通信的主干網絡。CAN網絡的優勢是成本低，可靠性高，可以用于汽車動力系統、底盤和車身電子等領域，不足之處是CAN總線屬于共享式總線，通信速率相對較低，不能滿足汽車總線帶寬日益增加的需求。信息獲取與傳輸技術線控系統的關鍵技術信息獲取與傳輸技術傳統的CAN是基于事件觸發的通信協議，信息傳輸時間的不確定性和優先級反轉是它固有的缺點。為了滿足汽車控制對實時性和傳輸消息密度不斷增長的需要，改善CAN總線的實時性能非常必要。于是，傳統CAN與時間觸發機制相結合產生了TTCAN。TTCAN總線和傳統CAN總線系統的區別是：總線上不同的信息定義了不同的時間槽(TimerSlot)。在同一時間槽內，總線上只能有一條信息傳輸，這樣避免了總線仲裁，也保證了信息的實時性。TTCAN系統需要全局時間同步，但采用傳統CAN控制器很難實現TTCAN，因此新推出的CAN控制器如微芯（Microchip）的MCP2515就增加了與TTCAN相關的硬件資源，它們在軟件配合下就能實現TTCAN?？偩€技術線控系統的關鍵技術信息獲取與傳輸技術維也納理工大學的H.Kopetz教授的研究小組開發了TTP/C協議，它的全稱是C類時間觸發協議，“C”表示實時通信協議。TTP/C協議由SAE（TheSocietyofAutomotiveEngineers，汽車工程師協會）定義。TTP/C是以開發硬實時高可靠容錯嵌入式應用的需求為目標而設計的，它可以用于設計高可靠嵌入式應用系統。TTP/C協議不是為了與當前通信協議競爭而開發的，它主要針對高可靠硬實時系統。傳統嵌入式系統一般采用中斷等機制來響應異步事件。但是，在某些實時高可靠、容錯性和抗干擾要求高的場合，這種辦法就不適應了。而采用TTP/C協議可消除許多不確定性因素，從而提高了系統的可知性、可預測性。總線技術線控系統的關鍵技術FlexRay，于2005年應用于汽車領域，是繼CAN和LIN（LocalInterconnectNetwork，本地連接網絡）之后的新一代汽車控制總線技術，同樣屬于共享式總線技術，帶寬可達10Mbps，是一種具備時間可確定性的、分布式時鐘同步的、故障容錯的總線標準。FlexRay的主要優勢在于相比CAN總線具有較高的帶寬，可以滿足汽車關鍵應用的要求，但是同樣作為共享式總線技術，其成本卻很高，僅適用于豪華車中的線控系統（如懸掛控制、換擋控制、剎車控制、轉向控制等）。信息獲取與傳輸技術總線技術FlexRay協議主要是滿足兩方面的要求：可靠性。FlexRay采用冗余備份的辦法，分別由2條總線和2個網絡控制器構成一個完整網絡，每個ECU分別和2條總線相連，正常情況下可以利用雙通道進行數據傳遞，當其中一個網絡發生故障時也可以由另一個備份網絡承擔通訊任務。速度。發動機、制動和方向等控制有很強的實時特性，必須有很高的數據傳輸速率才能滿足。線控系統的關鍵技術信息獲取與傳輸技術線控技術對傳感器的依賴程度是很高，包括傳感器精度、尺寸、成本等。線控技術必須以車速傳感器、轉向盤轉角和轉矩傳感器、橫擺角速度傳感器、車身位移傳感器等一系列傳感器為基礎才能實現。傳感器的數據采集及轉換的準確度極大地制約了線控技術控制的精確度。傳感器技術線控系統的關鍵技術電機功率密度、控制器功率密度、系統效率、最高效率….電動機及控制器線控系統的關鍵技術14V48V隨著線控技術在汽車中的應用，汽車上的電子元件也變得越來越多，對電量的需求也越來越大，傳統的14V電源已經不能滿足將來的需要，甚至阻礙了線控技術的發展。這就需要對汽車現有的電源技術進行革新。1988年，SAE提議把標準電壓提高至42V，但是由于種種限制，響應者寥寥。2011年，奧迪、寶馬、戴姆勒、保時捷、大眾聯合推出48V系統，以滿足日益增長的車載負載需求，更重要的是為了滿足2020年嚴格的排放法規。并在隨后發布了48V系統規范LV148。動力電源技術線控系統的關鍵技術14V48V實驗證明，電壓越高，電流越小，在傳輸過程中損失的能量越小，電源系統越有效。但為什么止于48V呢？因為對于直流電，60V是一個安全極限，超過60V將要考慮到系統的安全性，需要使用更加先進的材料，這無疑增加了汽車的生產成本。而對于48V來說，工作峰值電壓58V在安全極限之內，既滿足了增加電壓的要求，也不會增加太多的生產成本。線控技術對汽車電源技術提出了新的要求，汽車48V電源技術的發展為線控技術提供了可靠的能量保證。動力電源技術拓展閱讀近年來，汽車“新四化”大潮洶涌，自動駕駛高歌猛進。業內普遍認識到，“無線控，不自動駕駛”。線控底盤相當于智能汽車的“手和腳”，是其落地的終極載體，部分智能化功能依賴于線控底盤的執行。作為汽車電動化與智能化兩個賽道的核心交匯點，線控底盤已經站上汽車進化的新風口，跨國零部件巨頭在這一領域爭相落子，博世、大陸、采埃孚、日立、舍弗勒等一眾企業幾乎順勢壟斷了中國市場。這直接導致該領域被外資技術“卡脖子”多年。在當前國內外大環境的影響下，國家已將構建自主安全可控的汽車產業鏈提升至前所未有的高度。近期國務院辦公廳印發的《新能源汽車產業發展規劃（2021—2035）》就明確指出，汽車核心零部件要實現自主可控，要攻克線控執行系統這一“卡脖子”的核心技術。在這一形勢下，眾多國內自主企業勇于跳出過去國內汽車行業慣有的“跟隨”心態，充分利用本土優勢，解放思想，自主突圍，在自己深耕的環節上不斷求索，迎來了更多的發展機會。技能實訓——汽車線控系統的結構認知準備工作了解線控系統的特征、功能、組成，查閱資料并與傳統系統做比較；1.任務要求3.實施準備在車輛上指明線控驅動系統、轉向系統、制動系統部件所在位置。在教師的引導下分組，以小組為單位學習相關知識，每組人數建議應該不少于3人，負責主操作、輔助記錄、安全監督員。依據操作規范實車認知線控系統，小組內互相講述線控底盤系統的功能與組成。2.組織方式學員進入實訓區務必穿戴勞動防護用品，嚴格遵守實訓區安全作業規程。嚴禁非專業人員或無實訓教師在場的情況下私自對高壓部件進行移除或安裝。（1）安全要求及注意事項滿足理論及實踐教學的工學一體化教學教室和實訓場地；配備線控底盤小車4輛。（2）場地設施技能實訓——汽車線控系統的結構認知準備工作（3）工具設備或耗材技能實訓——汽車線控系統的結構認知實施步驟技能實訓——汽車線控系統的結構認知實施步驟技能實訓——汽車線控系統的結構認知實施步驟技能實訓——技能考核標準序號項目評價內容評價分值學生自評學生互評教師評價1時間要求按規定時間完成技能實訓，不占用其他小組時間52質量要求小組分工明確，認知流程制定合理53能正確識別線控底盤系統的功能與組成304能向同組同學講述控底盤系統的功能與組成205能夠完成車輛維修作業前的檢查及車輛安全防護工作，并記錄信息256安全要求遵守安全操作規程57文明要求按文明生產規則進行操作58環保要求及時整理工具及現場，合理處理廢棄物5本任務得分100技能考核標準姓名：▁▁▁▁▁▁▁▁開始時間：▁▁時▁▁分學號：▁▁▁▁▁▁▁▁結束時間：▁▁時▁▁分用時：▁▁▁▁表1-3技能實訓——技能考核標準序號項目評價內容評價分值學生自評學生互評教師評價1時間要求按規定時間完成技能實訓，不占用其他小組時間52質量要求小組分工明確，認知流程制定合理53能正確識別線控底盤系統的功能與組成304能向同組同學講述控底盤系統的功能與組成205能夠完成車輛維修作業前的檢查及車輛安全防護工作，并記錄信息256安全要求遵守安全操作規程57文明要求按文明生產規則進行操作58環保要求及時整理工具及現場，合理處理廢棄物5本任務得分100技能考核標準姓名：▁▁▁▁▁▁▁▁開始時間：▁▁時▁▁分學號：▁▁▁▁▁▁▁▁結束時間：▁▁時▁▁分用時：▁▁▁▁表1-3思考與練習思考與練習THANKYOU智能網聯汽車線控技術高等職業教育智能網聯汽車技術專業教材Contents模塊一智能網聯汽車線控技術概述模塊二智能網聯汽車線控轉向技術模塊三智能網聯汽車線控制動技術模塊四智能網聯汽車線控驅動技術模塊五智能網聯汽車線控系統改裝模塊二智能網聯汽車線控轉向技術傳統汽車轉向系統線控轉向系統的應用線控轉向系統性能測試拓展閱讀技能實訓思考與練習模塊二智能網聯汽車線控轉向技術建議課時16課時知識目標技能目標素養目標了解傳統汽車轉向系統的類別；理解傳統汽車轉向系統的結構及工作原理；熟悉汽車線控轉向系統的組成、結構；掌握汽車線控轉向系統的工作原理。能識別汽車線控轉向系統的主要部件；能完成汽車線控轉向系統基本檢查和故障排除；利用線控轉向實訓臺，能對線控轉向系統進行性能測試。通過技能訓練、工位整理、廢棄物處理和垃圾分類，形成熱愛勞動、愛崗敬業、安全環保的職業素養；學習目標通過任務實施、質量檢查，培育嚴謹扎實、精益求精的工匠精神。傳統汽車轉向系統汽車轉向系統的發展汽車轉向系統的性能直接影響汽車的操縱穩定性、安全行駛和駕駛員的工作條件。為了提高轉向性能、確保行車安全，大部分汽車普遍采用了轉向助力系統。液壓助力轉向系統是最早采用的轉向助力系統，電子技術和電氣技術的應用使得轉向系統發生了革命性的變化，出現了電子控制液壓助力轉向系統、電動助力轉向系統和線控轉向助力系統。傳統汽車轉向系統傳統汽車轉向系統是機械系統，汽車的轉向運動是由駕駛員操縱轉向盤，通過轉向器和一系列的桿件傳遞到轉向車輪而實現的。電動助力轉向系統（ElectricPowerSteering，EPS）是一種直接依靠電機提供輔助扭矩的動力轉向系統，主要由傳感器、控制單元和助力電機構成，沒有了液壓助力系統的液壓泵、液壓管路、轉向柱閥體等結構，結構非常簡單。電動助力轉向系統結構示意圖傳統汽車轉向系統電動助力轉向系統控制策略在轉向盤轉動時，位于轉向柱位置的轉矩傳感器將轉動信號傳到控制器，控制器通過運算修正給電機提供適當的電壓，驅動電機轉動。而電動機輸出的扭矩經減速機構放大后推動轉向柱或轉向拉桿，從而提供轉向助力。電動助力轉向系統可以根據速度改變助力的大小，能夠讓轉向盤在低速時更輕盈，而在高速行駛時使轉向更穩定。傳統汽車轉向系統傳統的液壓助力依靠發動機運轉來帶動液壓泵，所以液壓轉向系統會使整個發動機燃油消耗量增加3%～5%，而電動助力轉向系統以蓄電池為能源，以電機驅動，可獨立于發動機工作。電動助力轉向系統幾乎不直接消耗發動機動力，降低了車輛的油耗。EPS可使車輛油耗降低大約2.5%。電動助力轉向系統能夠根據汽車轉向盤轉矩、轉角、車速和路面狀況等，為駕駛員提供最佳的轉向助力，使轉向更加輕松柔和，另外還能使車輛具有良好的直線保持能力以及抑制顛簸路面反作用的能力，保證各種行駛工況下的路感。電動助力轉向系統（EPS）是由扭矩傳感器、電子控制單元、ECU和助力電機共同組成。電子控制單元根據各傳感器輸出的信號計算所需的轉向助力，并通過功率放大模塊控制助力電機的轉動，電機的輸出經過減速機構減速增扭后驅動齒輪齒條機構產生相應的轉向助力。電動助力轉向系統介紹傳統汽車轉向系統目前，電動助力轉向系統按助力作用位置分為管柱助力式（Column-assisttypeEPS即C-EPS）、齒輪助力式（Pinion-assisttypeEPS即P-EPS）和齒條助力式（Rack-assisttypeEPS即R-EPS）。傳統汽車轉向系統轉向軸助力式電動助力轉向系統的助力電動機固定在轉向軸的一側，通過減速增矩機構與轉向軸相連，直接驅動轉向軸助力轉向。這種形式的電動助力轉向系統結構簡單緊湊、易于安裝。這種轉向器的助力轉矩經過了轉向器放大，因此要求電機的減速機構傳動比較小。電機布置在駕駛室內，工作環境好，對電機的密封要求低。但是電機安裝位置距離駕駛員較近，所以要求電機的噪聲一定要??；由于電機距離轉向盤較近，電機的力矩波動容易直接傳到轉向盤上，導致轉向盤振動，使駕駛員手感變差；由于助力轉矩通過轉向管柱傳遞，因此要求轉向管柱有較大的剛度和強度。因此這種助力方式比較適合用于前軸負荷較小的微型轎車。轉向軸助力式轉向助力系統結構圖轉向軸助力式(C-EPS)傳統汽車轉向系統齒輪助力式電動助力轉向器(P-EPS)的助力電機和減速增扭機構與小齒輪相連，直接驅動齒輪實現助力轉向。由于助力電機不是安裝在乘客艙內，因此可以使用較大的電機以獲得較高的助力扭矩，而不必擔心電機轉動慣量太大產生的噪聲。該類型轉向器可用于中型車輛，以提供較大的助力。這種轉向器的助力轉矩也經過了轉向器放大，因此要求電機的減速機構傳動比也相對較小。電機安裝在發動機艙內，工作環境較差，對電機的密封要求較高。但是電機安裝位置距離駕駛員有一定距離，所以要求電機的噪聲要求不是太高；同時電機的力矩不太容易傳到轉向盤上，駕駛員手感適中由于電機距離轉向盤較遠，電機的力矩波動容易直接傳到轉向盤上，使駕駛員手感適中；由于助力轉矩不通過轉向管柱傳遞，因此對轉向管柱的剛度和強度要求較低。因此這種助力方式比較適合用于前軸負荷中等的輕型轎車。齒輪助力式轉向助力系統結構圖齒輪助力式(P-EPS)傳統汽車轉向系統齒條助力式電動助力轉向器(R-EPS)的助力電機和減速增扭機構則直接驅動齒條提供助力。由于助力電機安裝于齒條上的位置比較自由，因此在汽車的底盤布置時非常方便。同時，同C-EPS和P-EPS相比，可以提供更大的助力值，所以一般用于大型車輛上。這種轉向器的助力轉矩作用在齒條上，助力轉矩沒有經過轉向器放大，因此要求電機的減速機構具有較大的傳動比。電機安裝在發動機艙內，工作環境較差，對電機的密封要求較高。但是電機安裝位置與駕駛員之間有一定距離，所以對電機的噪聲要求不是太高；同時電機力矩波動不易傳到轉向盤上，駕駛員具有良好的手感由于電機距離轉向盤較遠，電機的力矩波動容易直接傳到轉向盤上，使駕駛員手感適中；由于助力轉矩不通過轉向管柱傳遞，因此對轉向管柱的剛度和強度要求較低。因此這種助力方式比較適合用于前軸負荷較大的高級轎車和貨車上。齒條助力式(R-EPS)傳統汽車轉向系統齒條助力式轉向助力系統結構圖傳統汽車轉向系統電動助力轉向系統的組成傳統汽車轉向系統電動助力轉向系統的組成轉矩傳感器由兩個帶孔圓環，線圈，線圈盒及電路板組成。獲得轉向盤上操作力大小和方向信號，檢測扭力桿的扭曲，并把它轉換成為電信號傳遞到EPS

ECU。01直流電動機安裝在轉向器上的電機總成由一個蝸桿，一個蝸輪和一個直流電機組成。當蝸桿與安裝在轉向器輸出軸上的蝸輪嚙合時，它降低電機速度并把電機輸出力矩傳遞到輸出軸，根據EPSECU的信號產生轉向助力。02減速機構通過蝸輪降低DC電動機的轉速并將它傳送到轉向柱軸。03傳統汽車轉向系統電動助力轉向系統的組成EPS

ECU根據各傳感器（包括車速傳感器）發出的信號，啟動轉向柱上的直流電動機來提供轉向助力。04HV

ECU發送READY信號到EPSECU，通知EPS系統準備發電。05制動防滑控制ECU將速度傳感器的信號輸出到EPSECU。06傳統汽車轉向系統電動助力轉向系統的組成儀表ECU收到EPSECU發出的系統故障信號，儀表ECU就點亮主警示燈，同時發送PS（動力轉向）警告顯示請求信號到復式顯示器。07VSC

ECU車輛穩定性控制系統工作時，制動防滑控制ECU發送助力扭矩信號（根據聯合控制傳感器的信號計算出）到EPSECU。08復式顯示器系統發生故障時，PS（動力轉向）燈顯示故障。09傳統汽車轉向系統電動助力轉向系統主要部件的結構轉向管柱轉向管柱直流電動機、減速機構和轉矩傳感器都安裝在轉向管柱上，轉矩傳感器為感應式電阻。傳統汽車轉向系統電動助力轉向系統主要部件的結構直流電動機直流電動機直流電動機包括轉子、定子和電動機軸，電動機產生的轉矩通過聯軸節傳到蝸桿，轉矩通過蝸輪傳送到轉向軸。傳統汽車轉向系統電動助力轉向系統主要部件的結構減速機構減速機構減速機構通過蝸桿和蝸輪降低直流電動機的轉速并將動力傳送到轉向軸，蝸桿由滾珠軸承支承以減小噪聲和摩擦。傳統汽車轉向系統電動助力轉向系統主要部件的結構轉矩傳感器轉矩傳感器轉矩傳感器檢測扭力桿的扭曲，并把它轉換為電信號來計算扭力桿上的轉矩，并將此信號輸出到EPSECU。檢測環1和檢測環2安裝在輸出軸上，檢測環3安裝在輸出軸上。輸出軸和輸入軸通過扭力桿連接在一起，檢測線圈和校正線圈位于各檢測環外側，不經接觸形成勵磁電路。傳統汽車轉向系統電動助力轉向系統主要部件的結構檢測線圈包括輸出2個信號VT1（扭矩傳感器信號）和VT2（扭矩傳感器信號2）的對偶電路。ECU根據這2個信號控制助力的大小，同時檢測傳感器故障。直線行駛時如果車輛直線行駛且駕駛員沒有轉動轉向盤，則此時ECU會檢測輸出的規定電壓，指示轉向的自由位置。因此，它不向DC電動機供電。轉向時如果駕駛員向左或向右轉動轉向盤時，扭力桿的扭曲就會在檢測環2和檢測環3之間產生相對位移。這個變化隨后轉換為2個電信號VT1和VT2，并發送到EPSECU。轉向盤左轉時，輸出比自由位置輸出電壓低的電壓。這樣，就可以根據轉向助力檢測到轉向方向，轉向助力輸出值的量級決定。輸出電壓與助力轉矩的關系傳統汽車轉向系統電動助力轉向系統主要部件的結構EPS控制EPSECU接收各傳感器的信號，判斷車輛當前的狀況，并測定施加到DC電動機上相應的助力電流。對于裝有車輛穩定控制系統（VSC）的車型，根據制動防滑控制ECU信息，一起聯合控制轉向助力扭矩。使駕駛員的轉向操作靈便，因此提高轉向穩定性。EPSECU溫度傳感器EPSECU中的溫度傳感器用于檢測ECU是否過熱。如果溫度傳感器檢測到ECU過熱，則DC電動機上的助力電流就減小以降低溫度。診斷如果EPSECU檢測到EPS的故障，則與出現故障的功能相關的主警告燈點亮，提示駕駛員故障出現。同時，DTC（診斷故障代碼）存儲到存儲器中。安全保護如果EPSECU檢測到EPS的故障，則組合儀表上的主警告燈點亮，并且蜂鳴器鳴叫。同時，EPSECU使PS警告出現在復式顯示器上以提示駕駛員，并進入安全保護模式。因此，EPS和手動轉向以相同方式工作。出現故障時，安全保護功能被激活，ECU會影響各種控制。EPSECU傳統汽車轉向系統電動助力系統控制原理示意圖電動助力轉向系統控制原理當整車處于ON擋上電狀態，駕駛員在操縱轉向盤進行轉向時，轉矩傳感器檢測到轉向盤的轉向以及轉矩的大小，將電壓信號輸送到EPSECU，EPSECU根據轉矩傳感器檢測到的轉矩電壓信號、轉動方向和車速信號以及電動機轉子位置、電動機轉速等，向電動機控制器發出指令，使電動機輸出相應大小和方向的轉向助力轉矩，從而產生輔助動力轉向。汽車不轉向時，電子控制單元不向電動機控制器發出指令，電動機不工作。傳統汽車轉向系統電動助力轉向系統控制原理1.當整車處于停車下電狀態，EPSECU不工作（EPSECU不進行自檢、不與VCU通訊、EPS助力電動機不工作）；當鑰匙開關處于ON檔，ON檔繼電器吸合后EPSECU開始工作。2.EPSECU正常工作時，EPSECU根據接收來自VCU的車速信號、喚醒信號及來自扭矩傳感器的扭矩信號和EPS助力電機的馬達位置、馬達轉速、馬達轉子位置、電流、電壓信號等進行綜合判斷，以控制EPS助力電動機的扭矩、轉速和方向。3.轉向控制器在上電200ms內完成自檢，上電200ms后可以與CAN線交互信息，上電300ms后輸出470幀（轉向故障和轉向狀態上報幀），供電1200ms后輸出471幀（版本信息幀）。4.當EPSECU檢測到故障時，通過CAN總線向VCU發送故障信息，并采取相應的處理措施。傳統汽車轉向系統電動助力轉向系統控制原理右圖為EV160/200電動助力轉向系統電路圖,扭矩傳感器采集轉向盤的轉矩及轉向信號,車速信號通過整車控制器提供給EPS控制器。EPS電機是雙向電機，EPS控制器根據轉矩、轉向以及車速信號，通過控制電路控制供給電機的電流大小及方向，最終控制電機提供的助力大小及方向。線控轉向系統的應用線控轉向系統的定義線控轉向系統（Steer-By-Wire，簡稱SBW）是指沒有機械連接的轉向系統，用電機提供助力，但取消了轉向盤與轉向車輪之間的機械連接部件，徹底擺脫機械固件的限制，完全由電能實現，將駕駛員的操縱動作經過傳感器變成電信號，通過電纜直接傳輸到執行機構的一種系統。從廣義而言，任何能夠將駕駛員輸入和前輪轉角解耦的轉向系統都可以看成是SBW系統。線控轉向系統的應用線控轉向系統的結構線控轉向系統與傳統機械轉向系統相比，根本區別取消了轉向盤到轉向執行機構之間的機械部分，擺脫了傳統轉向系統機械連接的限制，由控制器根據傳感器采集反饋的信號，做出決策發出控制指令，完成相應的功能，實現車輛轉向控制。傳統機械轉向系統線控轉向系統線控轉向系統的結構

線控轉向系統的應用自動故障處理系統轉向盤總成主控制器ECU轉向橋機構總成轉向盤組件轉向盤轉角、轉矩傳感器轉向盤回正力矩電機轉向執行電機轉向電機控制器前輪轉向組件前輪轉角傳感器線控轉向系統的組成線控轉向系統的結構線控轉向系統的應用轉向盤模塊轉向盤模塊包括轉向盤組件、轉向盤轉角傳感器、力矩傳感器、轉向盤回正力矩電機。其主要功能是將駕駛員的轉向意圖(通過測量轉向盤轉角)轉換成數字信號并傳遞給主控制器，同時主控制器向轉向盤回正力矩電機發送控制信號，產生轉向盤回正力矩，以提供給駕駛員相應的路感信息。前輪轉向模塊前輪轉向模塊包括前輪轉角傳感器、轉向執行電機、電機控制器和前輪轉向組件等。其功能是將測得的前輪轉角信號反饋給主控制器，并接受主控制器的命令，控制轉向盤完成所要求的前輪轉角，實現駕駛員的轉向意圖。主控制器主控制器采集包括轉向盤轉角、轉向盤扭矩、車速等傳感器的信息，根據內部的程序，計算出合適的前輪轉角發送到轉向執行電機，實現車輛轉向，計算出合適的回正力矩傳遞給路感電機，向駕駛員提供路感。主控制器對采集的信號進行分析處理，判別汽車的運動狀態，向轉向盤回正力矩電機和轉向電機發送命令，控制兩個電機協調工作。主控制器還可以對駕駛員的操作指令進行識別，判定在當前狀態下駕駛員的轉向操作是否合理。當汽車處于非穩定狀態或駕駛員發出錯誤指令時，前輪線控轉向系統將自動進行穩定控制或將駕駛員錯誤的轉向操作屏蔽，以合理的方式自動駕駛車輛，使汽車盡快恢復到穩定狀態。線控轉向系統的結構線控轉向系統的應用自動防故障系統自動防故障系統是線控轉向系統的重要模塊，它包括一系列的監控和實施算法，針對不同的故障形式和故障等級做出相應的處理，以求最大限度的保持汽車的正常行駛。線控轉向技術采用嚴密的故障檢測和處理邏輯，以最大程度地提高汽車安全性能。線控轉向系統主要傳感器線控轉向系統主要傳感器包括轉向盤傳感器（角位移傳感器）、轉矩傳感器、車速傳感器、側向加速度傳感器、橫擺角速度傳感器等。轉向盤轉動時帶動轉角傳感器的大齒輪轉動，大齒輪帶動裝有磁體的兩個小齒輪轉動，產生變化的磁場，通過敏感電路檢測這種變化產生的轉角信號，通過CAN總線將數據發送出去。轉角傳感器結構如圖所示。轉向盤轉角傳感器線控轉向系統的結構線控轉向系統的應用線控轉向系統的動力電源動力電源承擔著SBW系統中電子控制單元、電動機的供電(2個冗余轉矩反饋電動機和2個冗余轉向電動機)，為確保整個系統的穩定工作，動力電源的性能至關重要。隨著電子元件及其高功耗零部件的不斷增加，使得汽車負荷成倍增加。若繼續維持12V供電系統，就必須通過提高電流來獲得更多的功率，但是過高的電流將給整個系統帶來安全隱患，電路的熱能消耗大大增加，所以供電系統必須提高電壓以滿足現代汽車電氣系統負荷日益增長的需要。48V電源的采用為發展SBW系統創造了條件。線控轉向系統的工作原理當轉向盤轉動時，轉矩傳感器和轉向角傳感器將測量到的駕駛員轉矩和轉向盤的轉角轉變成電信號輸入到電子控制器（ECU），ECU依據車速傳感器和安裝在轉向傳動機構上的位移傳感器的信號來控制轉矩反饋電動機的旋轉方向，并根據轉向力模擬、生成反饋轉矩，控制轉向電動機的旋轉方向、轉矩大小和旋轉的角度，通過機械轉向裝置控制轉向輪的轉向位置。線控轉向系統的應用線控轉向系統的工作原理線控轉向系統的工作原理線控轉向系統的控制邏輯線控轉向系統的應用路感是駕駛員感知路面狀況的重要途徑，其模擬的好壞直接影響到駕駛人員的駕駛體驗和對路面信息的判斷。模擬產生的路感應該清晰準確的反映路面狀況，同時避免出現回正力矩突變或者轉向盤抖動的現象。根據路感產生的機理，設計出合理的路感模擬控制策略，一直是線控轉向系統中研究的重點。帶有路感電機的線控轉向系統控制簡圖如圖所示，路感電機將主控制器傳來的回正信號轉化為回正力矩，向駕駛員提供路感。帶有路感電動機的線控轉向系統路感模擬技術線控轉向系統的應用線控轉向系統的性能特點柔性轉向能消除轉向干涉問題，為實現多功能全方位的自動控制，以及汽車動態控制系統和汽車平順性控制系統的系統集成提供了顯著的先決條件。對前輪驅動轎車，在安裝發動機時需要考慮剛性轉向軸占用空間，轉向軸必須依據汽車是左側駕駛還是右側駕駛安裝在發動機附近，設計人員必須協調處理各種需要安排部件。而柔性轉向去掉了原來轉向系各個功能模塊之間的剛性機械連接，大大方便了系統的總布置。舒適性得到提高。在剛性轉向系統中，路面不平和轉向輪的不平衡，可以回傳到轉向操縱系統而柔性系統不能。轉向回正力矩能夠通過軟件依據駕駛員的要求進行調整。因此在不改變設計的情況下，可以個性化地適合特定的駕駛者和駕駛環境，與轉向有關的駕駛行為都可以通過軟件來實現。消除了碰撞事故中轉向柱引起傷害駕駛員的可能性，不必設立轉向防扭機構。駕駛員腿部活動空間增加，出入更方便自由。線控轉向系統的應用線控轉向的冗余系統線控轉向系統最大的困擾是可靠性的問題。由于線控轉向系統中轉向盤和轉向車輪之間沒有直接的機械連接，當電控系統出現故障時，車輛將無法保證轉向功能，處于失控狀態。隨著技術的發展，電控系統的可靠性不斷得到提高，在系統設計中大量引入了“冗余設計”的理念，比如：傳感器的冗余、電機的冗余、車載電源系統的冗余等，使線控轉向系統的可靠性得到了明顯提高。例如，為保證線控轉向系統有充足的電能供應，而且為防止電源故障，建議使用更加安全的48V電源系統。在轉向盤下方安置2個轉向傳感器，保證可以辨識出駕駛員的操縱意圖；轉向盤電機的供電采用了兩路冗余設計，為保證轉向盤電機損壞時也可以施加回正力矩，在轉向盤下方安裝1個扭轉彈簧或者安裝第二個轉向盤電機；為保證車輛前輪具有轉向能力，使用兩路轉向電機，相應地配備2個轉向傳感器等冗余設計。線控轉向系統的應用線控轉向的冗余系統帶有液壓冗余系統的線控轉向線控轉向系統的應用線控轉向的冗余系統帶有機械冗余系統的線控轉向線控轉向系統的應用線控轉向的冗余系統帶有雙電機冗余系統的線控轉向線控轉向系統的應用線控轉向的冗余系統線控轉向電磁離合器提供機械冗余，可實現轉向盤與車輪的機械解耦。根據有無電磁離合器，SBW系統可以分為保留機械軟連接的SBW系統和無機械連接的SBW系統2大類。雙電機安全冗余線控轉向系統包括轉向操縱機構、轉向執行機構、電子線傳控制網絡、電源系統和各種輔助結構。該系統將傳統的機械轉向與電子控制技術緊密結合起來，線傳主動轉向與機械操縱轉向兩種模式通過電磁離合器可任意切換，而且通過故障識別，機械操縱轉向可以作為線傳主動轉向備份，提升安全性。線控轉向系統的性能測試0102轉向盤轉角階躍性能測試自動駕駛路徑跟隨系統架構

自動駕駛轉向控制系統進行測試，目的就是通過轉向操縱系統的控制使車輛能跟隨目標路徑運動。自動駕駛路徑跟隨系統如下圖所示，其中感知系統獲取實時道路環境及車輛自身狀態信息，向決策系統提供未來的信息輸入，操縱系統再根據決策出的轉向盤轉角實現車輛路徑跟隨過程中的自動轉向。感知系統、決策系統、操縱系統三部分測構成了虛擬的駕駛員模型。線控轉向系統的性能測試在電控轉向系統中，增加了轉向執行電機，來提供轉向的動力源，驅動轉向車輪按照駕駛員意圖運動，使駕駛員可以輕松地完成轉向動作；相應的，作為控制依據，在轉向系統中還需要增加各種傳感器，在轉向盤模塊中，增加了轉角傳感器、轉矩傳感器用于檢測轉向盤的轉角的轉矩。0102線控轉向控制系統總體要求轉向系統是一個一級安全系統，對于駕駛員的操作不允許有任何錯誤的執行，同時轉向系統也要給駕駛員在行駛過程中一個正確的信息反饋，同時，也形成了一個人—車—環境的閉環系統。線控轉向系統的性能測試原地快速轉向性能測試，主要是為了考察電控轉向系統完成原地轉向的靈敏度和精確度，為了測試線控轉向系統在需要急速轉動轉向盤的時候，所需轉向盤轉角和力矩大小，同時也考察線控轉向系統在自動泊車時轉向盤轉角的吻合度和輕便性。01原地快速轉向性能測試線控轉向系統的性能測試汽車的穩態轉向特性分為三種類型：不足轉向、中性轉向和過多轉向。操縱穩定性良好的汽車應具有適度的不足轉向特性。一般汽車不應具有過多轉向特性，也不應具有中性轉向特性，因為中性轉向汽車在使用條件變動時，有可能轉變為過多轉向特性。常用定轉向盤轉角連續加速法、定轉彎半徑法來進行穩態轉向特性測試。01穩態轉向特性測試線控轉向系統的性能測試轉向盤轉角階躍性能測試是為了檢測轉向系統瞬間響應特性。依據據《汽車操縱穩定性試驗方法》(GB/T

6323—2014)，進行轉向瞬態響應試驗（轉向盤轉角階躍輸入）。轉向盤轉角階躍輸入試驗也稱為瞬態橫擺響應試驗。01轉向盤轉角階躍性能測試主要用來測定汽車隊對轉向盤轉角輸入時的瞬態響應。汽車在轉向盤轉角階躍輸入下將從一個穩態過渡到另一個穩態。兩個穩態之間的響應稱之為汽車的瞬態響應。汽車開始以一定的車速直線行駛，一段時間后突然以最快的速度轉動轉向盤至預先確定的轉向角，并保持轉向盤轉角不變、節氣門開度不變使汽車進入圓周運動。記錄汽車的車速、時間、轉向盤轉角、橫擺角速度和側向加速度等參數。通常以橫擺角速度響應來評價汽車的特性。02線控轉向系統的性能測試轉向盤轉角階躍性能測試超調量：響應曲線的最大峰值與穩態值的差轉向系統原地轉向超調量范圍為0到25%大轉角、大轉速時，超調量相對較小線控轉向系統的性能測試轉向盤轉角階躍性能測試穩定時間：從給出信號到系統達到穩定數值所需的時間。轉向系統原地轉向穩定時間范圍為437ms到1638ms，其大轉角下穩定時間相對較長線控轉向系統的性能測試穩態誤差：期望值與系統穩態值之差轉向系統原地轉向穩態誤差范圍為-13°到0轉向盤轉角階躍性能測試線控轉向系統的性能測試正弦跟蹤特性測試在停車狀態下對某車型進行測試，以360度幅值10s周期正弦信號測試跟蹤性能。該狀態下全程平均跟蹤誤差5.0°，跟蹤誤差標準差6.8°，跟蹤過程平順，跟蹤性能較好。正弦信號是更符合實際駕駛工況的，可以更好測試真實情況下的性能。在停車狀態下，以某個設定的轉向盤轉角速度輸入正弦波形的轉向盤轉角控制信號，測試其跟蹤性能，此工況下控制應當平順而穩定，同時有較小的跟蹤誤差。線控轉向系統的性能測試斜坡跟蹤特性測試在停車狀態下，以某個設定的轉向盤轉角速度向某個方向轉向，測試在該轉速下的跟蹤性能，此工況下控制應當平順而穩定，同時有較小的跟蹤誤差。中等轉速下的跟蹤性能測試兩次超調分別為5.9°和8.5°。一個周期平均跟蹤誤差2.6°，跟蹤誤差標準差4.3度，總體跟蹤性能較好。由角速度跟蹤曲線與控制量曲線可見，整體控制較為平順。拓展閱讀汽車轉向系統的性能直接影響汽車的操縱穩定性和行車安全，是實現高級自動駕駛的關鍵系統之一。因為駕駛員疲勞駕駛，轉向盤不穩等問題造成的交通事故層出不窮，因此，提高汽車轉向系統的性能對于改善駕駛員的工作條件起著重要作用。在智能網聯汽車線控轉向的技術的研究和發展中，能夠保證汽車運動跟隨駕駛員意圖的同時保證動力學穩定性是最重要的，只有在行駛時操縱穩定性能以保證，轉向系統的操縱負擔減小，才更能有效避免疲勞駕駛和集中注意力，保障駕駛員的生命財產安全，減少不必要的交通事故。這也對同學們未來從業提出了更高的要求，要帶著對生命的敬畏去設計、測試產品，提高安全意識。技能實訓——線控轉向系統基本認知準備工作1.任務要求2.組織方式3.實施準備在組織教學的過程中，結合線控轉向實訓臺，讓學生從實踐中認知線控轉向的構造原理在線控轉向實訓臺上，詳細介紹每一個零部件的名稱、安裝位置和主要作用在線控轉向實訓臺上，規范操作測量轉動轉向盤時的電壓以觀察變化學生以6人為一個任務小組進行分組，每組選出一名小組長，以小組為單位依次進行技能實訓，每組小組長根據小組成員任務分工不同，確定不同任務的責任人，保證每位同學都能夠參與實踐操作。（1）安全要求及注意事項注意人身及設備安全，按照實踐區域要求進入實訓區穿戴勞動防護用品，嚴格遵守實訓區安全作業規程。場地面積足夠，無障礙物；電路檢測時，學員應在指定工作區域，以免隨意走動造成干擾。（2）場地設施滿足理論及實踐教學的工學一體化教學教室；配備4套電控轉向實訓臺。技能實訓——線控轉向系統基本認知（3）工具設備或耗材準備工作技能實訓——汽車線控系統的結構認知實施步驟技能實訓——汽車線控系統的結構認知實施步驟技能實訓——線控轉向系統故障排除準備工作1.任務要求2.組織方式3.實施準備在線控轉向實訓臺上，進行線控轉向系統的標準電壓測試；結合線控轉向實訓臺，會進行線控轉向系統故障原因分析；在線控轉向實訓臺上，能排除線控轉向系統故障。學生以6人為一個任務小組進行分組，每組選出一名小組長，以小組為單位依次進行技能實訓，每組小組長根據小組成員任務分工不同，確定不同任務的責任人，保證每位同學都能夠參與實踐操作。（1）安全要求及注意事項注意人身及設備安全，按照實踐區域要求進入實訓區穿戴勞動防護用品，嚴格遵守實訓區安全作業規程。場地面積足夠，無障礙物；電路檢測時，學員應在指定工作區域，以免隨意走動造成干擾。（2）場地設施滿足理論及實踐教學的工學一體化教學教室。技能實訓——線控轉向系統故障排除（3）工具設備或耗材準備工作技能實訓——線控轉向系統故障排除實施步驟技能實訓——線控轉向系統故障排除實施步驟技能實訓——線控轉向系統故障排除實施步驟技能實訓——線控轉向系統故障排除實施步驟技能實訓——線控轉向系統故障排除實施步驟技能實訓——線控轉向系統故障排除實施步驟技能實訓——線控轉向系統性能測試準備工作1.任務要求2.組織方式3.實施準備根據任務描述中的案例，需要學生掌握線控轉向系統的性能測試。在組織教學的過程中，結合線控轉向實訓臺，讓學生從實踐中掌握線控轉向的性能測試在線控轉向實訓臺上，說明線控轉向系統性能測試的要求和評價要求在線控轉向實訓臺上，規范操作線控轉向系統性能測試方法。學生以6人為一個任務小組進行分組，每組選出一名小組長，以小組為單位依次進行技能實訓，每組小組長根據小組成員任務分工不同，確定不同任務的責任人，保證每位同學都能夠參與實踐操作。（1）安全要求及注意事項注意人身及設備安全，按照實踐區域要求進入實訓區穿戴勞動防護用品，嚴格遵守實訓區安全作業規程。場地面積足夠，無障礙物；電路檢測時，學員應在指定工作區域，以免隨意走動造成干擾。（2）場地設施滿足理論及實踐教學的工學一體化教學教室。技能實訓——線控轉向系統性能測試（3）工具設備或耗材準備工作技能實訓——線控轉向系統性能測試實施步驟技能實訓——線控轉向系統性能測試實施步驟技能實訓——線控轉向系統性能測試實施步驟技能實訓——線控轉向系統性能測試實施步驟技能實訓——技能考核標準思考與練習思考與練習THANKYOU智能網聯汽車線控技術高等職業教育智能網聯汽車技術專業教材Contents模塊一智能網聯汽車線控技術概述模塊二智能網聯汽車線控轉向技術模塊三智能網聯汽車線控制動技術模塊四智能網聯汽車線控驅動技術模塊五智能網聯汽車線控系統改裝模塊三智能網聯汽車線控制動技術傳統汽車制動系統線控制動系統的應用線控制動系統性能測試拓展閱讀技能實訓思考與練習建議課時16課時模塊三智能網聯汽車線控制動技術知識目標技能目標素養目標了解傳統汽車制動系統的分類與組成；理解傳統汽車制動系統的結構及工作原理；熟悉汽車線控制動系統的組成、結構；掌握汽車線控制動系統的工作原理。能識別汽車線控制動系統的主要部件；能完成汽車線控制動系統基本檢查；能繪制汽車線控制動系統控制策略，并進行展示匯報；能結合線控制動實訓臺，掌握線控制動的性能測試。通過技能訓練、工位整理、廢棄物處理和垃圾分類，形成熱愛勞動、愛崗敬業、安全環保的職業素養；通過任務實施、質量檢查，培育嚴謹扎實、精益求精的工匠精神。學習目標傳統汽車制動系統12根據功能的不同，汽車上通常會有兩套制動系統。傳統汽車制動系統的分類與組成傳統制動系統的基本組成行車制動(腳剎)：通過制動踏板來實現車輛的減速駐車制動(手剎)：保持車輛停止狀態電子制動輔助系統(ElectronicBrakeAssist，EBA)和制動力輔助系統（BrakeAssistSystem，BAS）能夠通過判斷駕駛員的制動動作(力量及速度)，在緊急制動時增加制動力，從而將制動距離縮短。機械制動輔助系統，是電子緊急制動輔助系統的前身。電子制動輔助系統電子制動輔助系統(EBA)傳統汽車制動系統傳統汽車制動系統防抱死制動系統(Anti-lockBrakingSystem，ABS)是一種具有防滑、防鎖死等優點的汽車安全控制系統,主要是在原有的制動系統中加裝了ABS控制單元、ABS控制器、前后輪車速傳感器、脈沖發生器等，已廣泛運用于汽車上。防抱死制動系統(ABS)ABS系統結構示意圖ABS系統基本工作原理：輪速傳感器用于檢測車輪的速度,這個速度信號會輸入ABS控制單元。ABS控制單元接收輪速信號及其他信號，計算車輪的滑移率、車輪的加速度、減速度等信號，判斷車輪是否有抱死的趨勢從而輸出控制指令給ABSHCU(液壓控制單元)。ABSHCU相當于執行器，接收ABS控制單元的命令,執行壓力調節的任務。ABS系統組成、作用及基本工作原理傳統汽車制動系統ABS制動控制過程當車輪趨于抱死臨界點時制動輪缸壓力不隨制動主缸壓力增大而增大,壓力在抱死臨界點附近變化。車輛在濕滑的路面起步會出現打滑現象,這是ABS解決不了的;出現了打滑現象,牽引力控制系統(TCS)會干預發動機和制動系統，避免車輪打滑。傳統汽車制動系統傳統汽車制動系統１.車身電子穩定系統的組成車身電子穩定系統(ESP)車身電子穩定系統(ElectionicStabilityProgram，ESP）系統其實是ABS(防抱死制動系統)和ASR(驅動輪防滑轉系統)功能上的延伸,主要由ESP電子控制模塊、轉向盤轉角傳感器(監測轉向盤的轉向角度)、輪速傳感器(監測各個車輪的速度轉動)、角加速度傳感器等組成。ESP系統組成傳統汽車制動系統２.車身電子穩定系統的功能車身電子穩定系統可以實現車輛的縱向動力學和橫向動力學的穩定性控制，會用到轉向盤轉角傳感器、制動主缸壓力傳感器來判斷駕駛員的駕駛意圖；橫擺角速度傳感器、橫向加速度傳感器用來確定車輛實際的運行軌跡，用來計算質心側偏角。３.車身電子穩定系統的工作原理控制單元會接收到駕駛員的輸入信號，通過汽車的動力學模型估計車輛的運動狀態和車輛實際運行狀態、并且進行比較得到相應的控制指令(制動控制指令或者發動機的轉矩需求控制指令)，最后再由具體的執行器完成車輛的控制。ESP系統工作原理傳統汽車制動系統電子穩定控制系統(ESC)隨著高級駕駛輔助系統(ADAS)在傳統車輛上的應用，自適應巡航系統(ACC)、自動緊急制動系統(AEB)功能的實現都需要使用線控制動功能。為滿足使用需求，電子穩定控制系統(ElecironicStabilityController，ESC)開始支持ACC和AEB功能。在L2級自動駕駛及以下的常規車輛中一般采用的是基于ESC的線控制動系統。傳統車輛在制動執行部分只需升級ESC系統的版本就可以實現線控制動功能。傳統汽車制動系統ESC系統由傳感器、控制器和執行器三部分組成。傳感器通常包括4個輪速傳感器、轉向盤轉角傳感器、側向加速度傳感器、橫擺角速度傳感器、制動主缸壓力傳感器等；控制器主要是液壓控制單元，通常與發動機管理系統聯動；執行部分則包括制動系統、液壓調節器等。ESC系統組成傳統汽車制動系統ESC是在防抱死制動系統(ABS)系統的基礎上發展而來的ESC與ABS最大的不同在于ESC可以在沒有踩制動踏板的情況下由預壓泵建立制動壓力并輸出至制動輪缸產生制動效果。與ABS相比主要增加了建立壓力的預壓泵以及兩對電磁閥。由于ESC系統液壓泵的功率較小，只適合承擔緊急情況下的輔助制動，如果直接應用于L3級自動駕駛及以上車輛的常規制動存在制動力不足及可靠性下降等問題。傳統汽車制動系統線控制動系統(Brake-By-Wire，BBW)又稱電子式制動系統，根據制動供能裝置的不同，主要有兩種形式的線控制動系統:電子液壓制動系統(EHB)和電子機械制動系統(EMB)。線控制動系統類型線控制動系統將原有的制動踏板用一個模擬發生器替代，用以接收駕駛員的制動意圖，產生、傳遞制動信號給控制和執行機構，并根據一定的算法模擬反饋給駕駛員。線控制動系統工作原理傳統汽車制動系統1.EHB的組成—EHB主要由制動踏板單元、電子控制單元(ECU)、液壓控制單元(HCU)以及一系列的傳感器組成。電子液壓制動系統(EHB)包括制動踏板感覺模擬器、制動踏板力傳感器或（和）制動踏板行程傳感器以及制動踏板。制動踏板感覺模擬器是EHB的重要組成部分,為駕駛員提供與傳統制動系統相似的制動踏板感覺(制動踏板反力和制動踏板行程),使其能夠按照自己的習慣和經驗進行制動操作。EHB由于具有冗余系統，安全性在用戶的可接受性方面更具優勢,目前各大供應商都在推行其開發的產品,如博ibooster、大陸的MKC1、采埃孚IBC。（1）制動踏板單元EHB系統產品液壓控制單元(HCU)用于實現車輪增減壓操作。HCU一般包括：獨立于制動踏板的液壓控制系統、人力驅動的應急制動系統、平衡閥。（2）液壓控制單元(HCU)包括輪速傳感器、壓力傳感器和溫度傳感器，用于監測車輪運動狀態、輪缸壓力的反饋控制以及不同溫度范圍的修正控制等。（3）傳感器線控制動系統的應用2.EHB的工作原理EHB是利用電信號，將駕駛員的制動命令傳遞到EHB電子控制單元(ECU)中,同步處理其他各路傳感器信號,并根據特定行駛狀態計算每一個車輪的最佳制動力。EHB由于改變了壓力建立方式，制動踏板力不再影響制動力，彌補了傳統制動系統的不足，具有許多傳統制動系統無法比擬的優越性。電子液壓制動系統(EHB)線控制動系統的應用線控制動系統的應用3.EHB的控制EHB實現的制動動作分為基本制動和控制制動?；局苿邮侵格{駛者根據自己的意圖，施加或大或小的踏板力，控制車輛的減速度并保證他所期望的行駛方向，踏板力的值還達不到使車輪抱死的程度?？刂浦苿觿t指在必要的附加干預下施行的制動。即當駕駛者欲對車輛采取緊急的全力制動，而大力并快速地踩下制動踏板時，EHB就應該識別出這一要求，在給予車輪足夠大的制動力的同時，對車輪上的制動力進行控制以防止車輪抱死、車輛的制動穩定性下降等情況的出現。電子機械制動系統(EMB)電子機械制動系統(EMB)與常規的液壓制動系統截然不同，EMB以電能為能量來源，通過電動機驅動制動墊塊,由電線傳遞能量，數據線傳遞信號，EMB是線控制動系統的一種。EMB中，所有液壓裝置(包括主缸、液壓管路、助理裝置等)均被電子機械系統替代。EMB的ECU通過制動器踏板傳感器信號以及車速等車輛狀態信號,驅動和控制執行機構的電動機來產生所需的制動力。線控制動系統的應用線控制動系統的應用EMB的工作原理：中心控制模塊提供動力控制單元所需的控制信號(如制動執行機構應該產生的力矩)?？刂茊卧瑯右矎膱绦袡C構獲得反饋回來的信號,如電動機轉子轉角、實際產生力矩、制動襯塊和制動盤的觸點壓力等。中心模塊通過不同的傳感器(如制動力傳感器、踏板位移傳感器、輪速傳感器等)獲取所需的變量參數來識別駕駛員的意圖，經過處理后發送給每一個車輪，以此來控制制動效果。駕駛員意圖來自制動踏板單元，它包括制動踏板、踏板位移傳感器、踏板力傳感器和踏板力模擬機構。線控制動系統的應用由圖可以看出系統中分為前軸和后軸兩套制動回路A、B，每一套回路都有自己的中心控制模塊和動力源（蓄電池1和2）。兩個中心控制模塊相對獨立工作，同時也通過雙向的信號線互相通信，可以做到當其中某一套制動線路失靈或出現故障時，另外一套線路可以照常工作，保證制動的安全性。EMB系統中的執行機構是與制動盤直接相連的部分,這是EMB與EHB差別最大的部分。EMB的工作原理線控制動系統的應用（1）安全優勢極為突出，反應時間在100ms以內，大幅度縮短制動距離。（2）不需要助力器，讓出布置空間。（3）沒有液壓系統，質量輕且環保。（4）ABS模式下無回彈震動，可以消除噪聲。（5）便于集成電子駐車、防抱死、制動分配等附加功能，直接在控制器添加代碼即可。EMB的優點（1）無液壓備用制動系統,對可靠性要求極高。包括穩定的電源系統、更高的總線通信容錯能力和電子電路的抗干擾能力。（2）制動力不足。因輪轂處布置空間決定制動電動機不可能太大，需開發配備較高電壓(如48V）系統提高電動機功率。（3）工作環境惡劣，特別是高溫。因屬于簧下部件，振動高，且制動溫度達幾百度，制約現有EMB零部件的設計。目前發展的制約因素線控制動系統的應用線控制動的實現(以ABS為例)(1)和線控驅動實現的方式一樣,加裝一套執行機構和控制系統,控制系統可以和線控驅動的控制系統結合起來,比較目標車速和實際車速驅動加速踏板或者驅動制動踏板。加裝制動執行機構線控制動系統的應用(2)對ABSECU進行接管控制,ABSECU接收期望制動壓力信號,直接驅動HCU。接管ABSECU控制權線控制動系統的應用iBooster智能化助力器系統博iBooster智能化助力器系統實現的功能和真空助力器功能一樣,當駕駛員踩下制動踏板的時候提供制動助力功能。結構和ESP幾乎一樣，都是由電動機、蝸輪蝸桿，再加上齒輪齒條機構將電動機的驅動力矩轉為齒條的推力從而為駕駛員提供助力。優點:根據具體的行車工況，提供最合適的輔助制動力矩；對于新能源車，尤其是純電動車，產生真空助力比較麻煩，成本也比較高，iBooster為此提供了全新的解決方案。iBooster智能化助力器工作過程(1)駕駛員踩下制動踏板，整車控制器根據制動踏板行程與加速度信號分配前后軸制動力，同時根據車輛狀態、電動機狀態和電池狀態，計算電機可提供最大再生制動力。(2)計算iBooster需要提供的電動機助力及電動機位移，并將助力作用于制動主缸。(3)液壓單元控制器分配前后軸液壓制動力，并作用于制動輪缸。(4)電動機控制器控制電動機，滿足再生制動力需求。(5)電動機再生制動力隨車速、電動機轉速、電池容量等實時變化，液壓制動力全鏈路隨電動機制動力變化而調整。線控制動系統性能測試線控制動系統的性能測試主要包括瞬態響應特性測試、小制動壓力控制性能測試和制動釋放時間測試。線控制動系統性能測試瞬態響應特性測試為線控制動系統輸入階躍形式的期望制動壓力，測試系統的瞬態響應特性，分析超調量、穩態誤差和穩定時間。相關定義如下：(１)超調量：響應曲線的最大峰值與穩態值的差。(２)穩定時間：從給出信號到系統達到穩定數值所需的時間。(３)穩態誤差：期望值與系統穩態值之