從目前底盤技術(shù)發(fā)展來看,,越來越多的新電子控制設(shè)備被應(yīng)用于汽車上,,其中許多新的底盤控制技術(shù)設(shè)備在汽車的安全性、動力性,、操作穩(wěn)定性等方面起著重要的作用,。它包括全電路制動系統(tǒng)(BBW,Brake-by-Wire),、汽車轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)(RWS,、ESPⅡ等)、汽車懸架控制系統(tǒng)(ADC,、ARC等)以及現(xiàn)在發(fā)展起來的汽車底盤線控技術(shù)(線控換檔系統(tǒng),、制動系統(tǒng)、懸架系統(tǒng),、增壓系統(tǒng),、油門系統(tǒng)和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)等),再加上汽車CAN總線的應(yīng)用,,42V電壓技術(shù)的研究,,如今汽車底盤控制技術(shù)正向電子化、信息化,、網(wǎng)絡(luò)化,、集成化方向發(fā)展。
全電路制動系統(tǒng)(BBW)
BBW是一種全新的制動模式,,它采用嵌人式總線技術(shù),,可以與防抱死制動系統(tǒng)(ABS)、牽引力控制系統(tǒng)(TCS),、電子穩(wěn)定性控制程序(ESP),、主動防撞系統(tǒng)(ACC)等汽車主動安全系統(tǒng)更加方便地協(xié)同工作,通過優(yōu)化微處理器中的控制算法,,可以精確地調(diào)整制動系統(tǒng)的工作過程,,提高車輛的制動效果,加強汽車的制動安全性能,。BBW以電能作為能量來源,,通過電機或電磁鐵驅(qū)動制動器,。因此,BBW的結(jié)構(gòu)簡潔,,更趨向于模塊化,,安裝和維修更簡單方便。
控制單元是BBW的控制核心,,它負責BBW信號的收集和處理,,并對信號的推理判斷以及據(jù)此向制動器發(fā)出制動信號。此外,,根據(jù)汽車智能化的發(fā)展趨勢,,汽車底盤上的各種電子控制系統(tǒng)將與制動控制系統(tǒng)高度集成,同時在功能上趨于互補,。BBW采用雙重閉環(huán)控制方式,,首先在各個電能制動器中都有制動力矩傳感器,可以實時地監(jiān)控制動力矩的大小,,實現(xiàn)制動力矩的閉環(huán)控制,。其次在制動過程中,,各車輪轉(zhuǎn)速傳感器時刻監(jiān)視著車輪的運轉(zhuǎn)過程,,ABS根據(jù)車輪轉(zhuǎn)速傳感器的信號判斷車輪的運轉(zhuǎn)狀態(tài)。
根據(jù)目前BBW的研究成果,,投入使用還需要解決一系列問題,,其中主要是電能制動器結(jié)構(gòu)和性能的改善。電能制動器要保證能夠獨立對車輛實施有效制動,,必須能產(chǎn)生足夠大的制動力矩,,對內(nèi)部的驅(qū)動電機(或驅(qū)動電磁鐵體)、驅(qū)動力矩的傳動系統(tǒng),、外部的供電系統(tǒng)提出了較高的要求?,F(xiàn)在比較成熟的想法是提高汽車的供電電壓,從原來的12V提高到42V,,提高電壓可以有效地解決BBW的能源問題,。
汽車轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)
1、后輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(RWS)
RWS能主動讓汽車兩后輪的橫拉桿相對于車身作側(cè)向運動,,使兩后輪產(chǎn)生一轉(zhuǎn)向角,。RWS是由電子控制單元、傳感器和執(zhí)行機構(gòu)等組成,,其執(zhí)行機構(gòu)有整體式和分離式兩種,。整體式是指汽車兩后輪的橫拉桿由同一個執(zhí)行機構(gòu)調(diào)節(jié),而分離式則指汽車兩后輪的橫拉桿由兩個不同執(zhí)行機構(gòu)來調(diào)節(jié),。對于整體式RWS執(zhí)行機構(gòu),,用一個橫拉桿位移傳感器就能確定兩后輪的轉(zhuǎn)向角,,但分離式RWS執(zhí)行機構(gòu)需要至少兩個位移傳感器。由于分離式RWS執(zhí)行機構(gòu)的元件多,,兩后輪的控制和協(xié)調(diào)比較復(fù)雜,,現(xiàn)在研發(fā)更多的是整體式RWS執(zhí)行機構(gòu)。整體式RWS執(zhí)行機構(gòu)又分液壓式和機電式兩種,,是由電動機,、螺母螺桿驅(qū)動機構(gòu)和安全鎖止機構(gòu)等組成,為了提高系統(tǒng)的可靠性,,執(zhí)行機構(gòu)里安裝了一個電機轉(zhuǎn)角傳感器和一個螺桿位移傳感器,,當RWS出現(xiàn)故障時,電動機自動鎖止,,兩后輪的轉(zhuǎn)向角不再發(fā)生變化,,直到故障排除。
正常工作時,,后輪的轉(zhuǎn)向角是轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)向角和汽車行駛速度的函數(shù),,汽車低速行駛時,當轉(zhuǎn)向盤的執(zhí)行機構(gòu)給后輪一個相應(yīng)方向相反的轉(zhuǎn)向角,,從而使汽車在低速拐彎或停車時,,轉(zhuǎn)彎半徑變小,使汽車轉(zhuǎn)向和停車更方便快速,、舒適,。當汽車高速行駛時,給后輪一個與前輪轉(zhuǎn)向角方向一致的轉(zhuǎn)向角,,汽車的前后輪同時向同一方向轉(zhuǎn)向,,可提高汽車的方向穩(wěn)定性,特別是汽車在高速行駛換道時,,汽車不必要的橫擺運動會大大減小,,從而增強了汽車的方向穩(wěn)定性。當汽車在路面制動時,,同系統(tǒng)相配合,,可及時通過主動后輪轉(zhuǎn)向角來平衡制動力所產(chǎn)生的橫擺力矩,既能保持汽車的方向穩(wěn)定性,,又能最大限度地利用前輪的制動力,,改進汽車的制動性能。
2,、ESPⅡ(或者ESPplus)
由于ESP系統(tǒng)在對轎車的行駛狀態(tài)進行干涉時,,只是通過對單個車輪施加制動來調(diào)節(jié)轎車的行駛穩(wěn)定性,這時由脈沖制動力引起的轎車振動,乘員能夠感覺到,。ESPⅡ能夠識別轉(zhuǎn)向輪與地面之間的附著系數(shù),,如果汽車在路面兩側(cè)附著系數(shù)不同的對開路面上制動時,它朝著路面附著系數(shù)較大的一側(cè)轉(zhuǎn)動的趨勢,,即出現(xiàn)所謂的“制動器拉動”現(xiàn)象,,在這種情況下,ESPⅡ能夠通過轉(zhuǎn)向輪朝路面附著系數(shù)較小的一側(cè)作些適當?shù)霓D(zhuǎn)向轉(zhuǎn)動,,以平衡“制動器拉動”的趨勢,。
ESPⅡ?qū)⑵滢D(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)向柱設(shè)計成兩部分,其中一部分含有一個齒輪傳動機構(gòu),,通過該齒輪傳動機構(gòu),,系統(tǒng)中的電動馬達對轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)角施加影響。ESPⅡ?qū)ζ囍苿雍娃D(zhuǎn)向的干涉,,是利用ESP的控制裝置基于一個擴展的軟件來操控,。
汽車懸架控制系統(tǒng)
1、主動懸架阻尼器控制系統(tǒng)(ADC)
ADC(有時也稱為連續(xù)性阻尼控制系統(tǒng)CDC)由電子控制單元,、CAN,、4個車輪垂直加速度傳感器、4個車身垂直加速度傳感器和4個阻尼器比例閥組成,。根據(jù)汽車的運動狀況及傳感器信號,,電子控制單元計算出每個車輪懸架阻尼器的最優(yōu)阻尼系數(shù),然后對阻尼器比例閥進行相應(yīng)的調(diào)節(jié),,自動調(diào)整車高,,抑制車輛的變化等,,使汽車的懸架系統(tǒng)能提供更好的汽車舒適性,、安全性和穩(wěn)定性。
2,、主動橫向穩(wěn)定器(ARC)
當汽車進行彎道行駛時,,離心力會對汽車車身產(chǎn)生一個側(cè)傾力矩,這個側(cè)傾力矩一方面引起車身側(cè)傾,,另一方面使車輪的載質(zhì)量發(fā)生由內(nèi)輪向外輪的轉(zhuǎn)移,。主動橫向穩(wěn)定桿則可以根據(jù)具體情況對每個橫向穩(wěn)定桿施加一個可連續(xù)變化的初始側(cè)傾角或者初始側(cè)傾力矩,主動側(cè)傾穩(wěn)定桿有兩種不同的結(jié)構(gòu)形式:一種是將被動側(cè)傾穩(wěn)定桿從中間分開,,通過一個旋轉(zhuǎn)馬達把穩(wěn)定桿的左右兩部分連接起來,,旋轉(zhuǎn)馬達能讓左右兩部分進行相對轉(zhuǎn)動,旋轉(zhuǎn)馬達的轉(zhuǎn)矩可以調(diào)節(jié);另一種是在被動穩(wěn)定桿的一端安裝一個差動液壓缸機構(gòu),,差動液壓缸機構(gòu)一端與穩(wěn)定桿連接,,另一端與同車輪的橫向擺臂連接,差動液壓缸機構(gòu)兩端的距離可以調(diào)節(jié)。
ARC的工作原理是主動讓穩(wěn)定桿的左右兩端作垂直方向的相對位移,,平衡車身的側(cè)傾力矩,,使車身的側(cè)傾角接近零,提高了舒適性,。由于汽車前后兩個主動穩(wěn)定桿可以調(diào)節(jié)車身的側(cè)傾力矩的分配比例,,從而可調(diào)節(jié)汽車的動力特性,提高了汽車安全性和機動性,。
汽車底盤的線控技術(shù)
所謂線控就是用電子信號的傳送取代過去由機械,、液壓或氣動的系統(tǒng)連接的部分,如換檔連桿,、油門拉線,、轉(zhuǎn)向器傳動機構(gòu)、剎車油路等,,它不僅是取代連接,,而且包括操縱機構(gòu)和操縱方式的變化,以及執(zhí)行機構(gòu)的電氣化,,這將改變汽車的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu),。全面線控的實現(xiàn)將意味著汽車由機械到電子系統(tǒng)的轉(zhuǎn)變,線控技術(shù)要求網(wǎng)絡(luò)的實時性好,、可靠性高,,而且一些線控部分要求功能實現(xiàn)的冗余,以保證在一定的故障時仍可實現(xiàn)這個裝置的基本功能,。就像現(xiàn)在的ABS和動力轉(zhuǎn)向一樣,,在線路故障時仍具有剎車和轉(zhuǎn)向的基本功能,這就要求用線控的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸速度高,、時間特性好和可靠性高,。
目前汽車底盤的線控技術(shù)包括線控換檔系統(tǒng)、制動系統(tǒng)(如電液制動系統(tǒng)EHB,,電子機械制動系統(tǒng)EMB),、懸架系統(tǒng)、增壓系統(tǒng),、油門系統(tǒng)和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)等,。線控技術(shù)具有如下優(yōu)點:無需使用液壓制動或其它任何液壓裝置,使汽車更為環(huán)保;減小了正面碰撞時的潛在危險性,,并為汽車設(shè)計提供了更多空間;線控的靈活性使汽車設(shè)計,、工程制造和生產(chǎn)過程中的成本大為降低,且降低了維護要求和車身重量,。
汽車底盤集成化技術(shù)
現(xiàn)代汽車底盤電子控制系統(tǒng)正從最初單一控制發(fā)展到如今的多變量多目標綜合協(xié)調(diào)控制,,這樣可以在硬件上共用傳感器、控制器件、線路,,使零件數(shù)量減少,,從而減少連接點,提高可靠性,,在軟件上實現(xiàn)信息融合,、集中控制,提高和擴展各自的單獨控制功能,,其中主要包括ABS/ASR/ESP的集成化,、ABS/ASR/ACC的集成化技術(shù)。
而目前在底盤技術(shù)中有幾個新的技術(shù)發(fā)展,,未來會對增強汽車的安全發(fā)揮比較重大的影響,。比如在2010年度大陸集團開發(fā)ESA緊急轉(zhuǎn)向輔助系統(tǒng),該系統(tǒng)關(guān)聯(lián)了ESC,、EPS等功能,,使用傳感器幫助底盤監(jiān)控路況,在司機來不及踩動剎車的情況,,下可以通過幫助轉(zhuǎn)向規(guī)避機動的方式降低交通事故發(fā)生的概率,。而日產(chǎn)研發(fā)出的MR16DDT和轉(zhuǎn)矩矢量系統(tǒng)同樣應(yīng)當引起關(guān)注,因為日產(chǎn)最新款JUKE四輪驅(qū)動型號16GTFOUR采用了轉(zhuǎn)矩矢量系統(tǒng)TVS(TorqueVectoringSystem),,可以將動力按照50/50的比例分配到前后輪以獲得額外的牽引力,,同時還能將后輪的轉(zhuǎn)矩再次均分給兩側(cè)的車輪。轉(zhuǎn)矩矢量系統(tǒng)可賦予車輛更靈活更具吸引力的駕駛操縱性能,,抵消JUKE車型底盤離地間隙增高而給穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)向性帶來的負面影響,。