第5章 智能网联汽车运动控制技术.pptx
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1、规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院 第 1 页第第5章章 智能网联汽车运动控制技术智能网联汽车运动控制技术5.1 汽车线控转向技术汽车线控转向技术5.2 汽车线控制动技术汽车线控制动技术5.3 汽车线控油门技术汽车线控油门技术5.4 汽车运动控制技术汽车运动控制技术规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院 第
2、 2 页第第5章章 智能网联汽车线控技术智能网联汽车线控技术规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院 第 3 页5.1 汽车线控转向技术汽车线控转向技术定义定义线控技术就是将传统的汽车机械操纵系统变成通过高速容错线控技术就是将传统的汽车机械操纵系统变成通过高速容错通信总线与高性能通信总线与高性能CPU相连的电气系统相连的电气系统。目目前的线控技术包括线控换档系统、线控制动系统、线控悬前的线控技术包括线控换档系统、线控制动系统、线控悬架系统架系统、线、线控
3、油门系统及线控转向系统。在自动驾驶汽车上，控油门系统及线控转向系统。在自动驾驶汽车上，智能感知单元通过线束将指令传递给转向或制动系统来实现智能感知单元通过线束将指令传递给转向或制动系统来实现车辆的操控，因此，线控转向和线控制动是最为关键的技术。车辆的操控，因此，线控转向和线控制动是最为关键的技术。无论是哪类线控技术，目标都很明确，为了使汽车结构更简无论是哪类线控技术，目标都很明确，为了使汽车结构更简单，质量更轻，制造更方便，运行更高效单，质量更轻，制造更方便，运行更高效。对对于自动驾驶汽车，线控将是一种标配性技术。于自动驾驶汽车，线控将是一种标配性技术。规格严格 功夫到家（威海）（威海）HAR
4、BIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院 第 4 页5.1.1 汽车线控转向系统的定义汽车线控转向系统的定义线线控控转转向向就就是是把把依依靠靠转转向向管管柱柱连连接接转转向向机机构构来来实实现现转转向向的的传传统统方方式式，转转换换成成为为通通过过传传感感器器检检测测转转向向盘盘角角度度信信号号，并并通通过过电电脑脑控控制制伺伺服服电电机机来来实实现现驱驱动动转转向向的的转转向向系系统统。驾驾驶驶员员对对转转向向盘盘的的操操作作仅仅仅仅只只是是在在驱驱动动一一个个转转角角传传感感器器，并并由
5、由转转向向盘盘电电机机提提供供转转动动阻阻尼尼和和回回馈馈，转转向向盘盘与与前前轴轴转转向向机机构构之之间间没没有有任任何刚性连接何刚性连接规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院 第 5 页5.1.2 汽车线控转向系统的特点汽车线控转向系统的特点（1）线线控控转转向向系系统统采采用用电电子子控控制制单单元元实实现现对对汽汽车车转转向向的的控控制制，理理论论上上可可以以自自由由设设计计转转向向系系的的角角传传递递特特性性和和力力传传递递特特性性，具有传统
6、转向系统不可比拟的性能特点。具有传统转向系统不可比拟的性能特点。（2）提提高高汽汽车车操操纵纵稳稳定定性性。线线控控转转向向系系统统不不受受传传统统转转向向系系统统设设计计方方式式的的限限制制，可可以以设设计计出出符符合合人人们们期期望望的的理理想想传传动动比比。线线控控转转向向系系统统还还可可以以实实时时监监控控前前轮轮转转角角和和汽汽车车响响应应情情况况，并并根据控制策略，主动做出补偿操作，提高了汽车操纵稳定性。根据控制策略，主动做出补偿操作，提高了汽车操纵稳定性。规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMO
7、BILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院 第 6 页5.1.2 汽车线控转向系统的特点汽车线控转向系统的特点（3）优优化化驾驾驶驶路路感感。线线控控转转向向系系统统可可以以筛筛选选掉掉路路面面颠颠簸簸等等不不利利的的干干扰扰因因素素，提提取取出出最最能能够够反反映映汽汽车车实实际际行行驶驶状状态态和和路路面面信信息息的的因因素素，作作为为路路感感模模拟拟的的依依据据，并并考考虑虑到到驾驾驶驶员员的的习习惯惯，由由主主控控制制器器控控制制路路感感电电机机产产生生良良好好的的路路感感，提提高高驾驾驶驶员员的驾驶体验。的驾驶体验。（4）节节省省空空间间，提提高高被被动动安安全全性性。
8、机机械械部部件件的的减减少少，增增加加了了驾驾驶驶员员的的活活动动空空间间，并并方方便便了了车车内内布布置置的的设设计计；降降低低了了转转向向系系统统强强度度，使使其其在在碰碰撞撞中中更更易易变变形形，在在汽汽车车发发生生事事故故时时，减少了转向系统对驾驶员的伤害。减少了转向系统对驾驶员的伤害。规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院 第 7 页5.1.2 汽车线控转向系统的特点汽车线控转向系统的特点（5）提提高高转转向向效效率率，降降低低能能源源消消耗
9、耗。线线控控转转向向系系统统不不依依赖赖于于机机械械传传递递，其其总总线线信信号号的的传传递递速速度度，缩缩短短了了转转向向响响应应时时间间，转转向向效效率率提提高高。同同时时机机械械传传动动减减少少，传传动动效效率率提提高高，整整车车质质量减轻，降低了燃油消耗，更加节能环保。量减轻，降低了燃油消耗，更加节能环保。（6）无无人人驾驾驶驶汽汽车车使使用用线线控控转转向向系系统统，是是通通过过中中央央计计算算机机收收集集数数据据并并传传输输至至转转向向系系统统，再再由由转转向向系系统统将将数数据据转转化化为为机机械转向功能，实现转向。械转向功能，实现转向。规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARB
10、IN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院 第 8 页5.1.3 汽车线控转向系统汽车线控转向系统的组成的组成由转向盘模块、转向控制模块和转向执行模块组由转向盘模块、转向控制模块和转向执行模块组成成规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院 第 9 页5.1.3 汽车线控转向系统的组成汽车线控转向系统的组成规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INS
11、TITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院 第 10 页5.1.4 汽车线控转向系统汽车线控转向系统的原理的原理规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院 第 11 页5.1.4 汽车线控转向系统汽车线控转向系统的原理的原理规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEE
12、RING汽车工程学院汽车工程学院 第 12 页5.2 汽车线控制动技术汽车线控制动技术发展历程发展历程规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院 第 13 页5.2.1 汽车线控制汽车线控制动系统的定义动系统的定义如如果果制制动动踏踏板板仅仅仅仅只只连连接接一一个个制制动动踏踏板板位位置置传传感感器器，踏踏板板与与制制动动系系统统之之间间没没有有任任何何刚刚性性连连接接或或液液压压连连接接的的，都都可可以以视视为为线控制动线控制动规格严格 功夫到家（威海）
13、（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院 第 14 页5.2.1 汽车线控制动系统的定义汽车线控制动系统的定义线线控控制制动动是是自自动动驾驾驶驶汽汽车车“控控制制执执行行层层”中中最最关关键键的的，也也是是技技术术难难度度最最高高的的部部分分。由由于于技技术术发发展展程程度度的的局局限限，目目前前出出现现了了两两种种形形式式的的线线控控制制动动系系统统：电电子子液液压压制制动动系系统统（EHB）和和电电子机械制动系统（子机械制动系统（EMB）规格严格 功夫到家（威海）（威海）H
14、ARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院 第 15 页5.2.2 汽车线控制动系统汽车线控制动系统的特点的特点（1）线线控控制制动动系系统统的的制制动动踏踏板板与与制制动动执执行行机机构构解解耦耦，可可以以降降低低部部件件的的复复杂杂性性，减减少少液液压压与与机机械械控控制制装装置置，减减少少杠杠杆杆、轴承等金属连接件，减轻质量，降低油耗和制造成本。轴承等金属连接件，减轻质量，降低油耗和制造成本。（2）线线控控制制动动系系统统具具有有精精确确的的制制动动力力调调节节能能力力，是是电电动动汽
15、汽车摩擦与回馈耦合制动系统的理想选择。车摩擦与回馈耦合制动系统的理想选择。（3）基基于于线线控控制制动动系系统统，不不仅仅可可以以实实现现更更高高品品质质的的ABS/ESC/EPB等等高高级级安安全全功功能能控控制制，而而且且可可以以满满足足先先进进汽汽车车智智能能系系统统对对自自适适应应巡巡航航、自自动动紧紧急急制制动动、自自动动泊泊车车、自自动动无人驾驶等的要求。无人驾驶等的要求。规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院 第 16 页5.2.2 汽车
16、线控制动系统的特点汽车线控制动系统的特点EMB具有以下优点。具有以下优点。（1）执执行行机机构构和和制制动动踏踏板板之之间间无无机机械械或或液液压压连连接接，缩缩短短了了制制动动器器的的作作用用时时间间，作作用用时时间间在在100ms以以内内，有有效效减减小小制制动动距离。距离。（2）不需要助力器，减少空间，布置灵活。）不需要助力器，减少空间，布置灵活。（3）没有液压系统，系统质量轻且环保。）没有液压系统，系统质量轻且环保。（4）在）在ABS模式下无回弹振动，可以消除噪音。模式下无回弹振动，可以消除噪音。（5）便于集成电子驻车、防抱死、制动力分配等附加功）便于集成电子驻车、防抱死、制动力分配等
17、附加功能能规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院 第 17 页5.2.2 汽车线控制动系统的特点汽车线控制动系统的特点EMB具有以下缺点。具有以下缺点。（1）无无液液压压备备用用制制动动系系统统，对对可可靠靠性性要要求求极极高高，包包括括稳稳定定的的电电源源系系统统、更更高高的的总总线线通通信信容容错错能能力力和和电电子子电电路路的的抗抗干干扰扰能力。能力。（2）制制动动力力不不足足。因因轮轮毂毂处处布布置置体体积积决决定定制制动动电电机机不不可可能能
18、太大，需开发配备较高电压（太大，需开发配备较高电压（42V）系统提高电机功率。）系统提高电机功率。（3）工工作作环环境境恶恶劣劣，特特别别是是高高温温。因因部部件件振振动动高高，且且制制动动温度达几百度，制约现有温度达几百度，制约现有EMB零部件的设计。零部件的设计。规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院 第 18 页5.2.3 汽车线控制动系统汽车线控制动系统的组成与原理的组成与原理线线控控制制动动系系统统将将原原有有的的制制动动踏踏板板用用一一个个
19、模模拟拟发发生生器器替替代代，用用以以接接受受驾驾驶驶员员的的制制动动意意图图，产产生生、传传递递制制动动信信号号给给控控制制和和执执行机构，并根据一定的算法模拟反馈给驾驶员行机构，并根据一定的算法模拟反馈给驾驶员规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院 第 19 页5.2.3 汽车线控制动系统的组成与原理汽车线控制动系统的组成与原理典典 型型 的的 EHB系系 统统 由由 制制 动动 踏踏 板板 传传 感感 器器、电电 子子 控控 制制 单单 元元（E
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