汽车线控底盘技术概述

线控底盘的相关概念，主要优势，各组成系统的基本构造、控制策略，线控底盘的工作过程，国家政策动态。介绍详细，描述全面，希望对感兴趣的小伙伴有所帮助！

汽车线控底盘技术概述

• 一、 线控底盘定义概念
  • 线控技术（X-by-Wire）
    • 是一种利用电子设备和软件来控制机械系统的技术，其中“X”代表被控制的系统（如驱动、制动、转向等）。在汽车领域，线控技术意味着通过电子信号来传递驾驶员的操作指令，而不是传统的机械连接。
  • 线控底盘
    • 线控底盘是指采用线控技术的汽车底盘系统，包括线控驱动、线控制动和线控转向三个核心部分。经操纵装置或驾驶自动化系统操控驾驶，有一定承载能力的底盘。它实现了汽车底盘系统的电子化、智能化和网络化，提高了汽车的操控性能、安全性和舒适性。
  • 智能底盘
    • 为自动驾驶系统、座舱系统、动力系统提供承载平台，具备认知、预判和控制车轮与地面间相互作用、管理自身运行状态的能力，实现车辆智能行驶任务的系统
  • 滑板底盘（Skateboard chassis）
    • 是底盘线控化与电动化高度集成的最新形态
• 二、 底盘技术发展路线
  • 机械底盘
    • 线控底盘
      • 滑板底盘
  • 线控底盘三大优势
    • 1. 快速响应，支撑智能化
      • 以电信号取代机械联结与机械能量传递，系统指令响应速度更快并减少能量传递损耗，是L3及以上自动驾驶汽车实现的基础保障
    • 2. 精确控制，提升体验感
      • 应用精确&敏感的传感器、控制单元及电磁机构，并通过底盘域多系统协调，实现更精准的车辆控制，提升车辆的安全性和操控性
    • 3. 软硬件解耦，加速智能化转型
      • 线控底盘取消大量机械、液压、气动等连接部件，底盘结构更紧凑、整备质量更轻，利于OTA升级和模块化，加速软硬件解耦
      • 基于模块化一体化平台，可以大幅缩短开发周期，快速响应市场
• 三、 线控底盘系统组成
  • 1. 线控驱动
    • 布置方案
      • a. 集中式驱动
        • 单电机
          • 双电机
      • b. 中央传动驱动
        • 双电机全轮驱动
      • c. 分布式驱动
        • 轮边减速驱动
          • 轮毂电机驱动
    • 驱动控制策略
      • 形式工况判断
        • 自动起步
        • 加速
        • 滑行
        • 制动
      • 各工况控制策略
        • 控制量目标值
          • 正常模式
          • 能量限制模式
        • 达到目标值的过程
    • 系统组成
      • 1||| 电子控制单元（ECU）
      • 2||| 功率转换器
      • 3||| 驱动电机
      • 4||| 机械传动系统
      • 5||| 驱动轮
  • 2. 线控制动
    • （1） 电子液压制动（EHB）系统
      • EHB系统是在传统液压制动系统的基础上发展而来的，用一个综合的制动模块（电机、泵、高压蓄能器等）来取代传统制动系统中的压力调节系统和ABS模块等，产生并储存制动压力，并可分别对四个轮胎的制动力矩进行单独调节
      • 与传统的液压制动系统相比，EHB系统有了显著进步，其结构紧凑，改善了制动效能，控制方便可靠，制动噪声显著减小，不需要真空装置，有效减轻了制动踏板的打脚，提供了更好的踏板感觉
      • 结构组成
        • 液压控制模块
          • 电机、电机泵、蓄能器、单向阀、溢流阀、四套结构相同的增/减压电磁阀等
        • 踏板制动模块
          • 制动踏板、踏板力传感器、踏板行程模拟器、主缸、电磁阀、储油杯等
        • 控制单元HCU
        • 制动器
    • （2） 电子机械制动（EMB） 系统
      • EMB系统完全摒弃了传统制动系统的制动液及液压管路等部件，由电机驱动制动器产生制动力，是真正意义上 的线控制动系统；系统内没有液压驱动和控制部分，机械连接只是存在于电机到制动钳的驱动部分，由导线传递能量，数据线 传递信号；
      • EMB系统的关键部件之一是电子机械制动器，按其结构特点和工作原理可以分为无自增力制动器和自增力制动器
      • 结构组成
        • 1||| 制动踏板模块
          • 包括制动踏板、 踏板模拟器、位移/压力传感器
        • 2||| 车轮制动模块
          • 制动执行器、 制动控制器、机械传动机构、传感器等
        • 3||| 中央控制单元
        • 4||| 通信网络
        • 5||| 电源
    • （3） 混合线控制动（HBBW）系统
      • HBBW）系统的主流布置方式为前轴采用电子液压制动 （EHB）系统、后轴采用电子机械制 动（EMB）系统；
      • 前轴采用EHB系统可以实现前轮单轮制动力调节，同时靠装于前轴的EHB 实现制动失效备份以满足安全可靠要 求；后轴采用EMB系统，一方面可以缩减制动管路的长度，消除压力控制过程中由于管路过长带来的不确定性； 另一方面能够使电子驻车制动系统 （EPB）更加方便快捷。
  • 3. 线控转向
    • 系统图示
    • 系统组成
      • 1||| 转向盘模块
        • 方向盘转矩
        • 转角传感器
        • 路感电机及其减速器
      • 2||| 转向执行模块
        • 直线位移传感器
        • 转角传感器
        • 转向电机及其减速机构
      • 3||| 中央控制单元（ECU）
      • 4||| 电源
    • 转向盘模块
      • 方向盘，用于接收驾驶员的转向操纵；方向盘转矩 传感器和转角传感器，分别用于采集驾驶员通过方向盘输入的转 矩、转角和转速；路感电机及其减速器，为驾驶员提供路感信息， 输出方向盘的回正力矩
    • 转向执行模块
      • 直线位移传感器，采集转向执行器直线位移信号， 将其转换为前轮转角信号；转角传感器，采集转向车轮的转角信 息；转向电机及其减速机构，用于克服转向阻力，带动转向系统 转过相应的角度；齿轮齿条转向器，接受并放大转向执行电机输 出转矩，驱动转向车轮转向；
    • 转向控制器
      • 转向盘模块控制器，其采集转向盘模块相关信号， 接受目标回正力矩信号，向路感电机发送控制信号；转向执行模 块控制器，其采集转向执行模块相关信号，接受目标转向车轮转 角信号，向转向电机发送控制信号；
• 四、 工作原理及控制过程
  • 感知层
    • 高清摄像头
    • 毫米雷达波
    • 激光雷达
    • 超声波雷达
    • 组合惯导、4G/5G定位
    • ADAS/高精度地图
  • 决策层
    • 自动驾驶域控制器ADC
      • 感知融合、导航定位、决策、规划、控制
    • 底盘域控制器 CDCU
      • 集成转向、制动、悬架等横、纵、垂向控制算法
  • 执行层
    • 线控驱动
      • 纵向速度、加速度控制、动力源、储能
    • 线控制动
      • 转向角度、角速度控制实现行驶方向改变
    • 线控转向
      • 纵向减速度控制
    • 线控悬架
      • 增加电控系统，支撑底盘与车轮缓冲和吸振
    • 线控换挡
      • 直接用电信号传递给ECU，完成换挡操作
• 五、 国家政策动态
  • 2020.10
    • 国务院《新能源汽车产业发展规划（2021-2035）》：提出“攻关纯电动汽车底盘一体化设计”……“以新能源汽车为智能网联技术率先应用的载体，突破线控执行系统等核心技术和产品”。
  • 2023.6
    • 工信部等五部门《制造业可靠性提升实施意见》：汽车行业重点聚焦线控转向、线控制动、自动换挡、电子油门、悬架系统等线控底盘系统，通过多层推进、多方协同，深入推进相关产品可靠性水平持续提升。
  • 2023.11
    • 工信部等四部委《关于开展智能网联汽车准入和上路通行试点工作的通知》：国家层面正式允许自动驾驶汽车的合规生产与合规上路试点，将极大推动线控底盘技术及其零部件应用导入。
  • 2023.12
    • 国家发改委《产业结构调整指导目录（2024年本）》：鼓励类包括“电动助力转向系统，线控转向系统，怠速启停系统，高效高可靠性机电耦合系统；电制动、电动转向及其关键零部件；电子稳定控制系统（ESC）；线控底盘系统”，自2024年2月1日起施行。
  • 2024.1
    • 工信部等五部委《关于开展智能网联汽车“车路云一体化”应用试点工作的通知》：鼓励在限定区域内开展车路协同自动 驾驶规模化示范应用，包括部署不少于200辆智慧乘用车试点、不少于50辆城市物流配送车试点、不少于200辆的低速无人车试点，将进一步推动线控底盘系统的规模化应用。
  • 2024.6
    • 工信部《2024年汽车标准化工作要点》：推进线控转向、线控制动等标准研究，……积极参与联合国U N /WP. 2 9线控底盘（EMB）等技术法规修订。