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未来智能汽车需要什么样的底盘技术

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发布:随风1 来源:
PostTime:28-3-2024 10:38
如果说到未来智能汽车需要什么样的底盘技术,目前行业公认智能汽车需要高度电气化的线控底盘,而有待突破的主要技术门槛包括高系统安全性的线控制动和线控转向技术。让我们一起来基于实例看一下它们的关键技术和应用 ...

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如果说到未来智能汽车需要什么样的底盘技术,目前行业公认智能汽车需要高度电气化的线控底盘,而有待突破的主要技术门槛包括高系统安全性的线控制动和线控转向技术。让我们一起来基于实例看一下它们的关键技术和应用前景是怎么样的吧。

a. 电子线控刹车(Brake By Wire)



↑从传统到新能源汽车的刹车系统演进革新

电子线控刹车(Brake By Wire):这个线传操控系统的出现可以说最主要的诱因就是新能源汽车的出现。因为传统刹车系统需要通过发动机的工作建立制动助力所需的真空助力。可以看到真空助力器是一个非常大的家伙,你可以很容易在发动机舱内找到它。当驾驶者踩下刹车踏板时踏板连接的推杆将力传递到真空助力器。真空助力器是一个通过大气压和真空之前的压力差将力矩放大然后传送给液压制动总泵进行制动的装置。真空源是由发动机的负压产生的(发动机吸入空气的时候会产生负压,但不是所有的发动机都能够找到真空源,比如涡轮增压发动机)。由于采用气压差来放大力,因此其体积必须做的很大,占空间又不容易布置。电动车或者纯电行驶的插电式混合动力汽车,由于没有发动机或者发动机不工作,无法获得稳定的真空源。



↑传统刹车系统所需的真空助力器

那么基于电机的电子线控刹车到底是什么样子的呢?我们就基于市场上的两大解决方案举个例子。

博世 iBooster将驾驶者踩刹车踏板的动作转换成行程位置电信号,刹车助力控制器控制电机给出刹车助力所需的力矩给到制动总泵。制动总泵驱动液压系统传递刹车力到ABS/ESP刹车防抱死/电子稳定系统控制器。ABS/ESC再根据车辆状况把刹车力分配到四个车轮。



↑博世iBooster线控刹车系统

而另一大解决方案就是来自大陆汽车的MK C1系统。可以看到MKC1的主要理念和博世 iBooster基本相同。但是MK C1更进一步将原来的ESC系统MK 100中的ESC控制器、真空泵和真空助力器三个部件合而为一,大大简化了系统的复杂程度。



↑大陆汽车MK C1线控刹车系统

电子线控刹车系统可以灵活的在电机能量回收制动和机械刹车片摩擦制动之间进行分配。并且当纯电机能量回收制动的时候为了给驾驶者一个合理的刹车踏板力回馈,刹车助力电机还能够反向给出一个阻力力矩。让驾驶者感觉到合理的阻尼感受。同时电子线控刹车系统还能够提供可选择的刹车响应模式。和驾驶辅助系统结合以后,当检测到可能的碰撞时则可以加快制动响应或者直接增加制动压力。使得车辆能够在更短的距离内停止下来。

b. 电子线控转向(Steering By Wire)



↑线控转向系统Steer By Wire。

线控转向系统的出现突破了方向盘必须通过转向柱与转向轴硬连接的限制。它具有如下特点:

方向盘和转向轴之间不存在机械连接

转向操纵需求以纯电子方式传输至转向轴

转向齿比和转向回馈力可通过电控灵活调节



↑英菲尼迪Q50线控转向示意图

线控转向系统在正常工作时断开了方向盘和转向系统之间的机械连接,而完全靠电子信号传输给转向控制器然后操控转向执行器实现。全球首款搭载量产线控转向系统的车型是英菲尼迪的Q50。整个系统充分考虑了安全性。当转向系统工作在电子线控模式的时候,整个系统借鉴了飞机电传飞操系统的多余度安全理念。通过3个转向控制器相互冗余地控制转向系统。相互之间进行校验,保证控制信号始终和驾驶者的转向意图相关。一旦出现严重故障,系统还能够通过转向柱离合器将方向盘和转向轴恢复硬连接。



↑丰田bZ4X纯电动车型搭载线控转向

但英菲尼迪Q50线控转向系统并没有全面市场化,现存保有量非常有限。其中主要原因是前面提到的转向特性智能调节和自动车道保持等功能在某种程度上仍可以使用传统的电子助力转向系统实现。那么线控转向系统的真正意义是将来系统成熟以后可以完全断开机械连接,从而为将来的自动驾驶汽车服务。而最近上市的丰田bZ4X纯电动车型搭载线控转向则可以说意义重大。因为它首次在量产车型中完全取消了方向盘和转向轴之间的机械连接,同时它也会随着丰田的纯电动整车平台迅速在集团内的多款车型上大面积推广应用。



↑传统电子助力转向系统和线控转向系统

随着线控底盘系统的技术成熟,它的真正意义是为将来的自动驾驶汽车服务。自动驾驶时车内的乘员可以交给自动驾驶而后躺下休息,也可以在必要的时候接管驾驶直接根据路感操控车辆的动态。方向盘位置可以灵活移动,无疑车内空间的利用将更加高效。线控制动和线控转向系统无疑将在自动驾驶当中扮演着重要的角色。



↑线控底盘系统的自动驾驶应用

说到技术难点那无疑是线控底盘系统的安全性,需要一个系统级的安全方案。电子线控刹车系统中的电子刹车助力器和传统的电子稳定系统以及电子线控转向系统三者互为备份。三者中的任何一个模块出现故障,另两个模块都能够部分覆盖故障模块的功能。

综上所述,未来智能汽车需要高度电气化的线控底盘,而有待突破的主要技术门槛包括高系统安全性的线控制动和线控转向技术。随着线控底盘系统的技术成熟,线控制动和线控转向系统无疑将在自动驾驶当中扮演着重要的角色,让我们拭目以待吧。

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