智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù) 課件 項目五 底盤線控驅(qū)動技術(shù)

任務(wù)1底盤線控驅(qū)動技術(shù)01任務(wù)1底盤線控驅(qū)動技術(shù)02任務(wù)引入任務(wù)引入汽車底盤從機械化—電控化—線控化演變，線控底盤在電動化基礎(chǔ)上發(fā)展而來。1980年以前，汽車底盤以機械、液壓助力為主；1980年以后，伴隨線控油門、電控空氣懸架的量產(chǎn)，汽車底盤逐步向電控化發(fā)展；2000年以來，隨著電機技術(shù)的進步，以EPS、電動泵、ESP等電子電氣組件為代表的電動底盤部件得到了快速應(yīng)用和發(fā)展，底盤持續(xù)由機械向電動轉(zhuǎn)變。線控換擋取消了檔位與變速器之間的機械連接，突破了傳統(tǒng)換擋桿必須放在中控與變速箱硬連接的限制。對燃油車來說，線控換擋是實現(xiàn)自動泊車的必需配置，目前主要應(yīng)用于中高端。新能源汽車目前以單檔減速器為主，換擋部件用于傳遞信號給整車控制器，均采用線控換擋。那么線控驅(qū)動系統(tǒng)是如何工作的呢？03任務(wù)目標能夠熟悉線控驅(qū)動系統(tǒng)的工作原理ABC3能夠熟悉常見的線控驅(qū)動技術(shù)4能夠理解線控驅(qū)動技術(shù)的特點2能夠熟悉線控驅(qū)動系統(tǒng)的控制過程1能夠熟悉線控驅(qū)動系統(tǒng)的工作原理線控驅(qū)動系統(tǒng)概述線控驅(qū)動的主要組成部分有：電子油門踏板、動力控制器、驅(qū)動電機或發(fā)動機。電子油門踏板用于識別駕駛員的加速意圖，該電信號被電機控制器采集，電機控制器識別出駕駛員加速意圖后，向驅(qū)動電機或發(fā)動機發(fā)出指令驅(qū)動車輛加速。線控驅(qū)動過程中取消了原來機械驅(qū)動中物理的機械連接，采用線控方式來實現(xiàn)車輛的運動或控制，如下圖所示。線控驅(qū)動系統(tǒng)概述圖5-1-2線控驅(qū)動與機械驅(qū)動的區(qū)別線控驅(qū)動系統(tǒng)的關(guān)鍵零部件線控驅(qū)動系統(tǒng)的關(guān)鍵零部件主要有線控油門、線控換檔、驅(qū)動電機、電機控制器。05線控油門線控油門線控油門又稱電子油門控制系統(tǒng)，主要由油門踏板、踏板位置傳感器、ECU（電控單元）、數(shù)據(jù)總線、電機和電子節(jié)氣門執(zhí)行機構(gòu)組成。如下圖所示。圖5-1-3線控油門控制器的組成線控油門與傳統(tǒng)拉線油門相比的優(yōu)缺點如下：①與傳統(tǒng)拉線油門相比優(yōu)點：舒適性、經(jīng)濟性好、穩(wěn)定性高且不易熄火。②與傳統(tǒng)油門相比缺點：有延遲效果，沒有拉線油門反應(yīng)快。06線控換檔線控換檔線控換檔系統(tǒng)由換擋選擇模塊、換檔電控單元、換擋執(zhí)行模塊、停車控制ECU、停車執(zhí)行機構(gòu)和檔位指示燈等組成，線控換檔也稱為電子換檔，與手動檔、傳統(tǒng)自動檔的不同點如下圖所示。圖5-1-4三種換檔的比較線控換檔線控換檔系統(tǒng)的優(yōu)點：線控換檔消除了傳統(tǒng)機械部件與變速器聯(lián)動的約束，從而提升了設(shè)計自由度；換檔齒輪的切換由電機驅(qū)動，減少了操縱力，結(jié)構(gòu)簡化，換檔響應(yīng)快，操控靈敏。駐車時，只需輕觸駐車開關(guān)就可實現(xiàn)駐車換檔，提高燃油經(jīng)濟性，可節(jié)油5%。07驅(qū)動電機驅(qū)動電機驅(qū)動電機，其作用是將動力電池的電能轉(zhuǎn)化為機械能，通過傳動裝置驅(qū)動車輪，或由其直接驅(qū)動車輪，主要有輪轂電機驅(qū)動、輪邊電機驅(qū)動、集中式電機驅(qū)動。輪轂電機技術(shù)也被稱為車輪內(nèi)裝電機技術(shù)，它的最大特點就是將動力裝置、傳動裝置和制動裝置都整合到輪轂內(nèi)，所謂輪邊電機是電機裝在車輪邊上以單獨驅(qū)動該車輪；電動機不是集成在車輪內(nèi)，而是通過傳動裝置連接到車輪。輪轂電機驅(qū)動系統(tǒng)根據(jù)電機的轉(zhuǎn)子型式主要分成兩種結(jié)構(gòu)型式：內(nèi)轉(zhuǎn)子式和外轉(zhuǎn)子式。輪轂電機結(jié)構(gòu)，如圖所示。驅(qū)動電機圖5-1-5輪轂電機的結(jié)構(gòu)圖外轉(zhuǎn)子式采用低速外轉(zhuǎn)子電機，電機的最高轉(zhuǎn)速在1000-1500r/min，無減速裝置，車輪的轉(zhuǎn)速與電機相同；內(nèi)轉(zhuǎn)子式則采用高速內(nèi)轉(zhuǎn)子電機，配備固定傳動比的減速器，為獲得較高的功率密度，電機的轉(zhuǎn)速可高達10000r/min。輪轂電機的優(yōu)點，如下圖所示。驅(qū)動電機圖5-1-6輪轂電機的優(yōu)點輪轂電機的缺點，如下圖所示。圖5-1-7輪轂電機的缺點電動汽車集中式電動機：目前我們所熟知的新能源車型例如特斯拉、北汽新能源、比亞迪純電動轎車系列產(chǎn)品、江淮系列等等主流的純電動產(chǎn)品均采用集中式電動機這一形式，如下圖所示。驅(qū)動電機圖5-1-8集中式電機08電機控制器電機控制器電機控制器通常稱為MCU，其作用是控制電機的電壓或電流，完成電機的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)向的控制，從而實現(xiàn)電動汽車變速和變向。驅(qū)動控制器通過把微電子器件和功率器件集成到同一芯片上，變成了功率集成電路(PIC)，俗稱“智能功率(IPM)”，電機控制器MCU的控制如下圖所示。圖5-1-9電機驅(qū)動器電機控制器線控技術(shù)就是為了將汽車各系統(tǒng)相互結(jié)合、相互作用，更好地發(fā)揮各個子系統(tǒng)的性能，以求獲得最佳的汽車整體性能，提高汽車的操縱性、穩(wěn)定性和安全性，使汽車具有一定的智能化，最終實現(xiàn)無人駕駛。線控技術(shù)的發(fā)展空間非常廣闊，隨著汽車電子化的不斷深入，線控技術(shù)將在汽車上得到普遍應(yīng)用，笨重、精確度低的機械系統(tǒng)將被精確、敏感的電子傳感器和執(zhí)行元件所代替，汽車傳統(tǒng)的操縱機構(gòu)、操縱方式、執(zhí)行機構(gòu)也將會發(fā)生根本性的變革。任務(wù)2底盤線控轉(zhuǎn)向技術(shù)任務(wù)引入乘用車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)已基本完成從機械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（MS）、液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（EHPS）向電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（EPS）的轉(zhuǎn)型，目前乘用車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)以EPS為主，滲透率已超過95%。在智能駕駛催化下，線控轉(zhuǎn)向技術(shù)是未來的發(fā)展重心。那么，線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是如何工作的呢？任務(wù)目標1能夠熟悉線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的概念與工作原理2能夠熟悉線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作原理3能夠熟悉常見的線控轉(zhuǎn)向技術(shù)4能夠理解線控轉(zhuǎn)向技術(shù)的特點知識鏈接線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)概述線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（SteerByWire，SBW）去掉了轉(zhuǎn)向盤和轉(zhuǎn)向輪之間的機械連接，是主動轉(zhuǎn)向干預(yù)的一種方式線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，完全擺脫了傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的各種限制。SBW系統(tǒng)可根據(jù)車速決定助力大小，高速時起阻力作用，防止方向盤發(fā)飄。典型線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計如下圖所示。圖5-2-1典型線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)線控轉(zhuǎn)向組成與工作過程線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)將動作轉(zhuǎn)化成電信號，由電線來傳遞指令操縱汽車。線控系統(tǒng)需要高性能的控制器，如Freescale半導(dǎo)體公司提供的MPC500/MPC5500系列微處理器。線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主要由方向盤模塊、主控制器ECU、故障處理控制器、轉(zhuǎn)向執(zhí)行模塊和電源組成。如下圖所示。圖5-2-2線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)組成原理09方向盤模塊方向盤模塊方向盤模塊包括轉(zhuǎn)向盤組件、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器、力矩傳感器、轉(zhuǎn)向盤回正力矩電機。其主要功能是將駕駛員的轉(zhuǎn)向意圖(通過測量轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號并傳遞給主控制器，同時主控制器向轉(zhuǎn)向盤回正力矩電機發(fā)送控制信號，產(chǎn)生轉(zhuǎn)向盤回正力矩，以提供給駕駛員相應(yīng)的路感信息。10主控制器ECU主控制器ECU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(tài)，向轉(zhuǎn)向盤回正力矩電機和轉(zhuǎn)向電機發(fā)送命令，控制兩個電機協(xié)調(diào)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(tài)下駕駛員的轉(zhuǎn)向操作是否合理。當汽車處于非穩(wěn)定狀態(tài)或駕駛員發(fā)出錯誤指令時，前輪線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)將自動進行穩(wěn)定控制或?qū)Ⅰ{駛員錯誤的轉(zhuǎn)向操作屏蔽，以合理的方式自動駕駛車輛，使汽車盡快恢復(fù)到穩(wěn)定狀態(tài)。11故障處理控制器故障處理控制器故障處理控制器主要包括自動防故障系統(tǒng)，是線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的重要模塊。它包括一系列的監(jiān)控和實施算法，針對不同的故障形式和故障等級做出相應(yīng)的處理，以求最大限度的保持汽車的正常行駛。12轉(zhuǎn)向執(zhí)行模塊轉(zhuǎn)向執(zhí)行模塊轉(zhuǎn)向執(zhí)行模塊包括前輪轉(zhuǎn)角傳感器、轉(zhuǎn)向執(zhí)行電機、電機控制器和前輪轉(zhuǎn)向組件等。其功能是將測得的前輪轉(zhuǎn)角信號反饋給主控制器，并接受主控制器的命令，控制轉(zhuǎn)向盤完成所要求的前輪轉(zhuǎn)角，實現(xiàn)駕駛員的轉(zhuǎn)向意圖。線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)工作過程當轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動時，轉(zhuǎn)向傳感器和轉(zhuǎn)向角傳感器檢測到駕駛員轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)角，并轉(zhuǎn)變成電信號輸入到ECU。ECU根據(jù)車速傳感器和安裝在轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)上的位移傳感器的信號來控制轉(zhuǎn)矩反饋電動機的旋轉(zhuǎn)方向，并根據(jù)轉(zhuǎn)向力模擬,生成反饋轉(zhuǎn)矩,提供路感。并控制轉(zhuǎn)向電動機的旋轉(zhuǎn)方向、轉(zhuǎn)矩大小和旋轉(zhuǎn)角度,通過機械轉(zhuǎn)向裝置控制轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)向位置，使汽車沿著駕駛員期望的軌跡行駛。如下圖所示。圖5-2-3線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制過程線控轉(zhuǎn)向關(guān)鍵技術(shù)作為目前最先進的汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)形式，線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)融合運用了控制理論、電子技術(shù)等多領(lǐng)域知識由于其不受機械連接的限制，可以實現(xiàn)主動轉(zhuǎn)向控制和補償，有利于改善汽車轉(zhuǎn)向的操縱穩(wěn)定性。線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)主要包括：（1）轉(zhuǎn)矩傳感器的功用是測量駕駛員作用在轉(zhuǎn)向盤上的力矩大小和方向。（2）轉(zhuǎn)向角傳感器的功用是測量駕駛員作用在轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)角大小和方向。（3）車速傳感器的功用是測量車輛的行駛速度。（4）轉(zhuǎn)矩反饋電動機的功用是根據(jù)ECU的指令輸出適當?shù)霓D(zhuǎn)矩，模擬、產(chǎn)生轉(zhuǎn)向盤的反饋力矩，以提供駕駛員相應(yīng)的路感信息。（5）轉(zhuǎn)向電動機的功用是根據(jù)ECU的指令控制轉(zhuǎn)向電動機，實現(xiàn)轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)角。線控轉(zhuǎn)向關(guān)鍵技術(shù)（6）ECU是SBW系統(tǒng)中最關(guān)鍵的部分，決定著線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的控制效果，包括輸入處理電路、微處理器、輸出電路和電源電路等，對各類傳感器所采集的信號進行分析處理，然后向轉(zhuǎn)矩反饋電動機和轉(zhuǎn)向電動機發(fā)出指令，對電動機電壓和電流進行實時控制，以實現(xiàn)線控轉(zhuǎn)向功能。SBW系統(tǒng)在EPS系統(tǒng)上發(fā)展而來，相對于EPS需要增加冗余功能，線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)有兩種方式：取消方向盤與轉(zhuǎn)向執(zhí)行機構(gòu)的機械連接，通過多個電機和控制器來增加系統(tǒng)的冗余度；在方向盤與轉(zhuǎn)向執(zhí)行機構(gòu)之間增加一個電磁離合器作為失效備份，來增加系統(tǒng)的冗余度控制方式，如下圖所示。線控轉(zhuǎn)向關(guān)鍵技術(shù)圖5-2-4線控轉(zhuǎn)向冗余度的控制方式駕駛員轉(zhuǎn)向介入識別駕駛員轉(zhuǎn)向手力識別主要判斷駕駛員是否介入轉(zhuǎn)向控制，解析駕駛員作用在方向盤上的轉(zhuǎn)向手力，判斷駕駛員介入轉(zhuǎn)向控制的強度。硬件配置包括方向盤轉(zhuǎn)角傳感器（裝有ESC的車型自帶轉(zhuǎn)角傳感器，無需額外增配）、方向盤轉(zhuǎn)矩傳感器（裝有EPS的車型自帶轉(zhuǎn)角傳感器，無需額外增配）、方向盤力傳感器（在轉(zhuǎn)向管柱處加裝，可用低成本的應(yīng)變片替代）。算法主要有識別駕駛員是否正在握持或脫離方向盤和駕駛員手力大小計算對駕駛員握持或脫離方向盤的判定。駕駛員手力計算旨在計算在方向盤平面的左右手握持方向盤處的各自的切向力和左、右手握持方向盤處的徑向合力，共計3個變量。如圖所示。駕駛員轉(zhuǎn)向介入識別圖5-2-5駕駛員轉(zhuǎn)向介入識別算法邏輯圖算法原理：采用二階轉(zhuǎn)向系統(tǒng)建模，將轉(zhuǎn)向系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為標準單自由度二階振動系統(tǒng)模型。如圖所示。駕駛員轉(zhuǎn)向介入識別圖5-2-6二階轉(zhuǎn)向系統(tǒng)建模由于駕駛員握持方向盤增加了系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動慣量，振動系統(tǒng)在低頻段的響應(yīng)會更加明顯。通過分析實時采集的信號，將一定時間窗口的信號在低頻段的振幅與預(yù)設(shè)的振幅閾值進行對比，可以得出駕駛員是否正在握持/脫離方向盤的判斷。駕駛員轉(zhuǎn)向介入識別圖5-2-7試驗結(jié)果及頻譜分析結(jié)果完全脫離和握持方向盤（輕握和重握）下，低頻段（1Hz-2Hz）的振幅有很大差別。通過預(yù)設(shè)合理的低頻幅值閾值并且結(jié)合合理的轉(zhuǎn)矩閾值，可以實現(xiàn)駕駛員手握持/脫離方向盤的判定。試驗結(jié)果及頻譜分析結(jié)果，如上圖5-2-7所示。13提高汽車安全性能提高汽車安全性能去除了轉(zhuǎn)向柱等機械連接，完全避免了撞車事故中轉(zhuǎn)向柱對駕駛員的傷害；智能化的ECU根據(jù)汽車的行駛狀態(tài)判斷駕駛員的操作是否合理，并做出相應(yīng)的調(diào)整；當汽車處于極限工況時，能夠自動對汽車進行穩(wěn)定控制。14改善駕駛特性，增強操縱性改善駕駛特性，增強操縱性基于車速、牽引力控制以及其它相關(guān)參數(shù)基礎(chǔ)上的轉(zhuǎn)向比率(轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角和車輪轉(zhuǎn)角的比值)不斷變化，低速行駛時，轉(zhuǎn)向比率低，可以減少轉(zhuǎn)彎或停車時轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動的角度；高速行駛時，轉(zhuǎn)向比率變大，獲得更好的直線行駛條件。15改善駕駛員的路感改善駕駛員的路感由于轉(zhuǎn)向盤和轉(zhuǎn)向車輪之間無機械連接，駕駛員“路感”通過模擬生成?？梢詮男盘栔刑岢鲎钅軌蚍磻?yīng)汽車實際行駛狀態(tài)和路面狀況的信息，作為轉(zhuǎn)向盤回正力矩的控制變量，使轉(zhuǎn)向盤僅向駕駛員提供有用信息，從而為駕駛員提供更為真實的“路感”。16增強汽車舒適性增強汽車舒適性由于消除了機械結(jié)構(gòu)連接，地面的不平和轉(zhuǎn)向輪的不平衡不會傳遞到轉(zhuǎn)向軸上，從而減緩了駕駛員的疲勞；駕駛員的腿部活動空間和汽車底盤的空間明顯增大。17體現(xiàn)個性化的設(shè)置體現(xiàn)個性化的設(shè)置1可以根據(jù)駕駛員需求設(shè)置傳動比和轉(zhuǎn)向盤反饋力矩。以滿足不同駕駛員不同的轉(zhuǎn)向需求。線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的缺點主要有：2（1）需要較高功率的力反饋電機和轉(zhuǎn)向執(zhí)行電機；3（2）復(fù)雜的力反饋電機和轉(zhuǎn)向執(zhí)行電機的算法實現(xiàn)；冗余設(shè)備導(dǎo)致額外增加成本和重量任務(wù)3底盤線控制動技術(shù)任務(wù)引入線控制動能夠解決電動車真空助力缺失問題和實現(xiàn)能量回收，并實現(xiàn)快速制動響應(yīng)，滿足自動駕駛需求。目前主流的行車制動系統(tǒng)為融入了ABS/ESC的電子控制制動系統(tǒng)，當踏下制動踏板后，真空助力器放大作用力，推動主缸活塞釋放制動液，再由ABS/ESC模塊計算、分配制動力，最后制動液推動卡鉗內(nèi)活塞使制動塊夾緊制動盤，完成制動。由于自動駕駛在執(zhí)行層要求更短的制動響應(yīng)速度（300ms→120ms），而且新能源汽車無發(fā)動機產(chǎn)生真空助力，提升能量回收效率需要實現(xiàn)踏板解耦，現(xiàn)有制動系統(tǒng)無法滿足新能源與自動駕駛汽車的需求，而線控制動能夠同時解決上述的問題。那么線控制動系統(tǒng)是如何工作的呢？任務(wù)目標冗余設(shè)備導(dǎo)致額外增加成本和重量任務(wù)3底盤線控制動技術(shù)22能夠熟悉線控制動系統(tǒng)的工作原理33能夠理解線控制動技術(shù)的特點11能夠熟悉線控制動系統(tǒng)的概念與工作原理4知識鏈接冗余設(shè)備導(dǎo)致額外增加成本和重量線控制動系統(tǒng)概述線控制動（brake-by-wire）是指線控制動將原有的制動踏板用一個模擬發(fā)生器替代，用以接受駕駛員的制動意圖，產(chǎn)生、傳遞制動信號給控制和執(zhí)行機構(gòu)，并根據(jù)一定的算法模擬反饋給駕駛員，簡稱為BBW。它是一系列智能制動控制系統(tǒng)的集成，諸如ABS、車輛穩(wěn)定性控制、助力制動、牽引力控制等等現(xiàn)有制動系統(tǒng)的功能，并通過車載有線網(wǎng)絡(luò)把各個系統(tǒng)有機地結(jié)合成一個完整的功能體系，其組成如下圖所示：冗余設(shè)備導(dǎo)致額外增加成本和重量線控制動系統(tǒng)概述圖5-3-1線控制動系統(tǒng)的組成制動技術(shù)的發(fā)展，按照力的傳遞方式不同，可以劃分為以下三個階段：第一個階段是機械制動，制動能量完全由人體來提供，因此對制動力要求不高，這個階段汽車的主要特點是：質(zhì)量小、結(jié)構(gòu)簡陋、動力不足、行駛緩慢，因此對制動力要求不高依靠純機械式制動系統(tǒng)便足以滿足制動要求。因此，當時的制動系統(tǒng)和現(xiàn)在的自行車一樣，就是單純靠駕駛者通過簡單的機械裝置向制動器施加作用力來實現(xiàn)剎車第二個階段是壓力制動，包含液壓制動和氣壓制動，這個階段的主要特點是：汽車質(zhì)量越來越大，車速越來越快，對制動系統(tǒng)要求越來越高，所以必須借助相關(guān)的助力器（例如：真空助力器）裝置，通過制動液或者氣體傳遞制動壓力。在此階段還出現(xiàn)了電子制動系統(tǒng)，如ABS等。冗余設(shè)備導(dǎo)致額外增加成本和重量線控制動系統(tǒng)概述第三個階段是線控制動，這個階段的制動系統(tǒng)不僅僅為了滿足制動性能要求，更多的是為了追求高效能、可靠性、集成化等特性。線控制動系統(tǒng)即電子控制制動系統(tǒng)，分為電子機械式線控制動系統(tǒng)（EMB）和電子液壓式線控制動系統(tǒng)EHB，EMB無液壓后備，EHB有液壓后備，如下圖所示。圖5-3-2線控制動系統(tǒng)冗余設(shè)備導(dǎo)致額外增加成本和重量線控制動系統(tǒng)的組成與原理線控制動系統(tǒng)線控制動系統(tǒng)主要由接收單元、ECU及執(zhí)行單元組成，如下圖所示。圖5-3-3線控制動系統(tǒng)組成（1）接收單元：包括制動踏板、踏板行程傳感器等。（2）制動控制器（ECU）：ECU接收制動踏板發(fā)出的信號，控制制動器制動；接收駐車制動信號，控制駐車制動；接收車輪傳感器信號，識別車輪是否抱死、打滑等；控制車輪制動力，實現(xiàn)防抱死和驅(qū)動防滑，并兼顧其它系統(tǒng)的控制。冗余設(shè)備導(dǎo)致額外增加成本和重量線控制動系統(tǒng)的組成與原理（3）執(zhí)行單元：包括電制動器或液壓制動器等。工作過程是駕駛員踩下制動踏板，踏板位移傳感器將駕駛員制動需求反饋給ECU，ECU控制單元控制電機，電機扭矩通過蝸輪蝸桿傳動機構(gòu)推動制動主缸活塞，產(chǎn)生制動助力。其基本原理如下：圖5-3-4線控制動基本原理冗余設(shè)備導(dǎo)致額外增加成本和重量線控制動系統(tǒng)的組成與原理三、EHB電子液壓制動系統(tǒng)(Electro-HydraulicBrake)EHB是從傳統(tǒng)液壓制動系統(tǒng)向全線控制動系統(tǒng)過渡的線控制動系統(tǒng)，與傳統(tǒng)制動系統(tǒng)相比，EHB徹底摒棄了真空助力器等部件，取消了制動踏板與制動執(zhí)行機構(gòu)間的機械連接，典型的EHB制動系統(tǒng)由踏板模擬單元、電子控制單元ECU、執(zhí)行器機構(gòu)（壓力建立單元）等部分構(gòu)成，EHB系統(tǒng)的控制單元及執(zhí)行機構(gòu)布置得比較集中，并且使用制動液作為制動力傳遞的媒介，因此可以稱之為集中式、濕式制動系統(tǒng)，與傳統(tǒng)制動相比，即用綜合制動模塊取代傳統(tǒng)制動系統(tǒng)中的助力器、壓力調(diào)節(jié)器和AB模塊，如下圖所示。冗余設(shè)備導(dǎo)致額外增加成本和重量線控制動系統(tǒng)的組成與原理圖5-3-5（1）基于ESC的傳統(tǒng)制動系統(tǒng)冗余設(shè)備導(dǎo)致額外增加成本和重量線控制動系統(tǒng)的組成與原理圖5-3-5（2）EHB電子液壓制動系統(tǒng)同時，部分EHB制動踏板也不再與制動輪缸直接相連，而是采用的是電子剎車踏板，即剎車踏板與制動系統(tǒng)并無剛性連接，也無液壓連接，而是僅僅連接著一個制動踏板傳感器，用于給電腦（EHB、ECU）輸入一個踏板位置信號，如下圖所示。冗余設(shè)備導(dǎo)致額外增加成本和重量線控制動系統(tǒng)的組成與原理圖5-3-6EHB制動踏板傳感器正常工作時，制動踏板與制動器之間的液壓連接斷開，備用閥處于關(guān)閉狀態(tài)。電子踏板配有踏板感應(yīng)模擬器和電子傳感器，ECU可以通過傳感器信號判斷駕駛員的制動意圖，并通過電機驅(qū)動液壓泵進行制動。電子系統(tǒng)發(fā)生故障時，備用閥打開，EHB系統(tǒng)變?yōu)閭鹘y(tǒng)的液壓系統(tǒng)，如下圖所示。冗余設(shè)備導(dǎo)致額外增加成本和重量線控制動系統(tǒng)的組成與原理圖5-3-7典型EHB系統(tǒng)四、EMB電子機械制動系統(tǒng)（Electro-mechanicalBrake）EMB系統(tǒng)中，所有液壓裝置（包括主缸、液壓管路、助力裝置等）均備電子機械系統(tǒng)替代，液壓盤和鼓式制動器的調(diào)節(jié)器也被電機驅(qū)動裝置取代。冗余設(shè)備導(dǎo)致額外增加成本和重量線控制動系統(tǒng)的組成與原理圖5-3-8EMB電子機械制動系統(tǒng)原理圖EMB系統(tǒng)的ECU通過制動器踏板傳感器信號以及車速等車輛狀態(tài)信號，驅(qū)動和控制執(zhí)行機構(gòu)的電機來產(chǎn)生所需的制動力。EMB系統(tǒng)采用電子機械裝置替代液壓管路，執(zhí)行機構(gòu)通常直接安裝在各個輪邊，因此可以稱之為分布式、干式制動系統(tǒng)，如上圖5-3-8所示。冗余設(shè)備導(dǎo)致額外增加成本和重量線控制動系統(tǒng)的組成與原理如果把EHB稱為“濕”式brake-by-wire制動系統(tǒng)的話，那么EMB就是“干”式brake-by-wire制動系統(tǒng)。EMB和EHB的最大區(qū)別就在于它不再需要制動液和液壓部件，制動力矩完全是通過安裝在4個輪胎上的由電機驅(qū)動的執(zhí)行機構(gòu)產(chǎn)生。因此相應(yīng)的取消了制動主缸、液壓管路等等，可以大大簡化制動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、便于布置、裝配和維修，更為顯著的是隨著制動液的取消，對于環(huán)境的污染大大降低了。典型EMB系統(tǒng)由4個電機完成4個制動節(jié)點的壓力控制，線控制動管理器和電源管理器根據(jù)多個傳感器通過TTP總線向電機發(fā)放占空控制信號，如下圖所示。冗余設(shè)備導(dǎo)致額外增加成本和重量線控制動系統(tǒng)的組成與原理圖5-3-9典型EMB系統(tǒng)線控制動系統(tǒng)具有以下特點：（1）線控制動用電線取代部分或全部制動管路，可省去制動系統(tǒng)的很多閥。（2）在電子控制器中設(shè)計相應(yīng)程序，操縱電控元件來控制制動力的大小及各軸制動力的分配，可完全實現(xiàn)使用傳統(tǒng)閥類控制件所能達到的ABS及ASR等功能。冗余設(shè)備導(dǎo)致額外增加成本和重量線控制動系統(tǒng)的組成與原理（3）采用線控技術(shù)，可以降低部件的復(fù)雜性，減少液壓與機械控制裝置，可以減少杠桿、軸承等金屬連接件，減輕質(zhì)量，降低油耗和制造成本，相應(yīng)也提高了可靠性和安全性。（4）線束走向布置的靈活性，因此汽車操縱部件的布置也具有靈活性，擴大了汽車設(shè)計的自由空間。冗余設(shè)備導(dǎo)致額外增加成本和重量線控制動的控制算法控制算法主要分為三大模塊：主動制動控制相關(guān)狀態(tài)量計算和進入退出條件判斷模塊、上層控制器（目標減速度控制器）模塊、下層控制器（主動制動壓力控制器）模塊?；谲嚿黼娮臃€(wěn)定系統(tǒng)（ESC）的制動線控，包括主動制動壓力控制器和目標減速器控制器，上層的目標減速度控制器的作用是將目標減速度轉(zhuǎn)化為目標壓力；下層的主動制動壓力控制器的作用是解算合適的電機和電磁閥指令，來實現(xiàn)上層控制器請求的目標壓力，如下圖所示。冗余設(shè)備導(dǎo)致額外增加成本和重量線控制動的控制算法圖5-3-10基于ESC線控制動控制邏輯上層減速度控制算法是獲取目標減速度，下層壓力控制算法是獲取目標壓力，最終來實現(xiàn)上層控制器請求的目標壓力，控制軟件架構(gòu)如圖所示。圖5-3-11控制軟件架構(gòu)圖18目標壓力的獲取目標壓力的獲取根據(jù)車輛縱向動力學(xué)模型，可計算實現(xiàn)目標減速度所需的基準制動壓力pbase，作為控制過程中的前饋環(huán)節(jié)：根據(jù)目標減速度和實際減速度的偏差，對目標制動壓力進行修正，得到修正制動壓力pcom，作為控制過程中的反饋環(huán)節(jié)：目標壓力的獲取根據(jù)基準制動壓力和修正制動壓力，得到綜合目標壓力ptar：目標壓力的獲取19主動制動壓力控制器的控制邏輯主動制動壓力控制器的控制邏輯根據(jù)正向壓力模型，計算各個電磁閥的基礎(chǔ)開度和電機的基礎(chǔ)開度，再根據(jù)壓力偏差反饋，計算各個電磁閥的修正開度和電機的修正開度，最后，基礎(chǔ)開度與修正開度疊加，得到電磁閥與電機的綜合開度。圖5-3-12主動制動壓力控制器的控制邏輯基于電動助力器（T-Booster）的線控制動系統(tǒng)T-Booster利用直流無刷電機及傳動機構(gòu)代替真空助力器來實現(xiàn)制動助力功能，為節(jié)能型內(nèi)燃機汽車、新能源汽車、ADAS、自動駕駛技術(shù)等提供模塊化、可擴展的制動系統(tǒng)解決方案。該方案不依賴于真空源，并可根據(jù)行車工況及駕駛員主觀意愿調(diào)整助力比，調(diào)整制動踏板腳感。通過與ESC結(jié)合，T-Booster系統(tǒng)采用雙安全失效備份制動。當T-Booster系統(tǒng)的電子控制裝置、電機及傳感器發(fā)生故障或車載電源不能滿負載運行時，ESC系統(tǒng)通過主動增壓的方式提供制動助力，實現(xiàn)第一道安全失效備份制動；當車載電源失效時，T-Booster系統(tǒng)依然可以通過純機械方式建立制動壓力，使車輛安全停止，同時滿足所有法規(guī)要求，實現(xiàn)第二道安全失效備份制動?；陔妱又ζ鳎═-Booster）的線控制動系統(tǒng)T-Booster主要功能包括：電動助力制動助力特性可調(diào)，主動制動響應(yīng)上層控制器發(fā)送的目標制動壓力；線控制動根據(jù)駕駛員輸入的制動強度信號來控制制動壓力；與ESC聯(lián)合，實現(xiàn)失效備份制動。T-Booster性能測試與驗證包含以下幾方面：20制動響應(yīng)及助力特性制動響應(yīng)及助力特性人工駕駛的緊急制動工況下主缸液壓