時間:2022-02-22 17:04:21來源:智車科技
更有專家認(rèn)為,它的發(fā)展關(guān)系著自動駕駛能否落地,可以說是未來自動駕駛技術(shù)發(fā)展無法繞開的一道關(guān),是自動駕駛真正實現(xiàn)落地的前提。那么線控技術(shù)究竟是什么,為何在火熱的自動駕駛領(lǐng)域如此受到重視及關(guān)注呢,是否離開這項技術(shù)自動駕駛就真的玩不轉(zhuǎn)了呢?本篇文章就帶讀者來深入解讀一番。
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什么是線控技術(shù)?
汽車線控技術(shù)起源于飛機的電傳操縱系統(tǒng),飛行員不再通過傳統(tǒng)的機械回路或者液壓回路來控制飛機的飛行姿態(tài),而是通過安裝在操縱穩(wěn)定桿上的傳感器檢測飛行員施加在其上的力和位移,并將其轉(zhuǎn)換為電信號,在ECU中將信號進行處理,傳遞到執(zhí)行機構(gòu)從而實現(xiàn)飛機控制。這項技術(shù)后面遷移到了汽車上面。
汽車線控技術(shù)就是將駕駛員的操縱動作通過傳感器轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?,通過電纜傳輸?shù)綀?zhí)行機構(gòu)的一種系統(tǒng)。目前汽車的線控技術(shù)主要有:線控轉(zhuǎn)向、線控油門、線控制動、線控懸架、線控?fù)Q擋等,通過分布在汽車各處的傳感器實時獲取駕駛員的操作意圖和汽車行駛過程中的各種參數(shù)信息,傳遞給控制器,控制器將這些信息進行分析和處理,得到合適的控制參數(shù)傳遞給各個執(zhí)行機構(gòu),從而實現(xiàn)對汽車的控制,提高車輛的轉(zhuǎn)向性、動力性、制動性和平順性。
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汽車線控的關(guān)鍵技術(shù)
上面說到目前的線控技術(shù)包括線控?fù)Q檔系統(tǒng)、線控制動系統(tǒng)、線控懸架系統(tǒng)、線控增壓系統(tǒng)、線控油門系統(tǒng)及線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。 而在未來自動駕駛車輛上,轉(zhuǎn)向桿、剎車和加速踏板等都不會再保留,車輛智能感知單元通過線束將指令傳遞給轉(zhuǎn)向或制動系統(tǒng)來實現(xiàn)車輛的操控,因此,線控轉(zhuǎn)向和線控制動則當(dāng)中兩項至為關(guān)鍵的技術(shù)。
首先來說線控轉(zhuǎn)向,實際上,電子助力轉(zhuǎn)向(EPS)非常接近線控轉(zhuǎn)向,不過當(dāng)中的大區(qū)別在于線控轉(zhuǎn)向取消了方向盤與車輪之間的機械連接,用傳感器獲得方向盤的轉(zhuǎn)角數(shù)據(jù),然后 ECU 將其折算為具體的驅(qū)動力數(shù)據(jù),用電機推動轉(zhuǎn)向機轉(zhuǎn)動車輪。而 EPS 則根據(jù)駕駛員的轉(zhuǎn)角來增加轉(zhuǎn)向力。相對EPS而言,線控轉(zhuǎn)向安全性更高、反應(yīng)更快,方向盤布局也更為靈活。目前,該技術(shù)在高級轎車、跑車及概念車上已有一定的應(yīng)用。
線控制動是線控技術(shù)中關(guān)鍵也是難的部分。中國人工智能學(xué)會理事長李德毅院士曾在其公開演講時表示,自動駕駛車的量產(chǎn)舉步維艱,重要原因在于線控的制動。目前,線控制動主要有兩類技術(shù)模式:線控液壓制動器(EHB)和電子機械制動(EMB)。其中,EHB是在傳統(tǒng)的液壓制動器基礎(chǔ)上發(fā)展而來的,不過比傳統(tǒng)的液壓制動器, EHB 有了顯著的進步,其結(jié)構(gòu)緊湊、改善了制動效能、控制方便可靠、制動噪聲顯著減小、不需要真空裝置、提供了更好的踏板感覺,然局限性是整個系統(tǒng)基本還是離不開制動液。而EMB和 EHB 的區(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,大大簡化制動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),更為顯著的是隨著制動液的取消,減少了污染。
其實無論是哪類線控技術(shù),目標(biāo)都很明確,為了使汽車結(jié)構(gòu)更簡單、重量更輕、制造更方便、運行更高效。而對于未來自動駕駛而言,線控亦稱得上是一種標(biāo)配性技術(shù)。
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為什么要采用線控技術(shù)?
在了解了線控技術(shù)之后,下一個問題便是為何要在自動駕駛汽車領(lǐng)域采用這項技術(shù)呢?其實相比于傳統(tǒng)的機械控制系統(tǒng),線控系統(tǒng)采用了完全不同的控制方式,有著機械控制系統(tǒng)無可比擬的優(yōu)點。
首先,汽車更加輕便,采用線控系統(tǒng)之后,舍去了傳統(tǒng)的機械控制裝置,一方面極大地減輕了汽車的整備質(zhì)量,降低了汽車的能源消耗,也減少了汽車的噪聲和震動;另一方面,傳統(tǒng)機械裝置的去除以及電線布置的靈活性也節(jié)省了大量的空間,提高駕駛員和乘客的乘坐舒適性,也有利于實現(xiàn)模塊化的底盤設(shè)計。
第二,控制更為精確,由于采用傳感器試試收集汽車的各項參數(shù),駕駛員動作的行程,需要調(diào)節(jié)的程度也可以通過傳感器準(zhǔn)確地記錄,控制的精度大大提升。
第三,控制的策略更加豐富,可以實現(xiàn)對底盤多個子系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制,以提高汽車的各項性能。
第四,生產(chǎn)制造也更加簡單,線控技術(shù)在汽車上的發(fā)展可以極大地簡化汽車地生產(chǎn)、裝配和調(diào)試過程,節(jié)約生產(chǎn)成本和開發(fā)周期,也有利于汽車生產(chǎn)企業(yè)根據(jù)用戶需求地不同進行個性化的定制。
第五,安全性大大地提升。采用線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的汽車,由于舍去了傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)向軸,當(dāng)汽車發(fā)生撞擊時,減少了機械部件對駕駛員的傷害。
最后,系統(tǒng)工作效率大大提高。汽車內(nèi)部各種信息都是通過電信號進行傳輸,極大提高了信息傳遞的效率,控制更加迅速,響應(yīng)更加靈敏,而這對于自動駕駛這一對實時性要求如此嚴(yán)格的領(lǐng)域是至關(guān)重要的。
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線控技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀及未來發(fā)展
線控技術(shù)并非是近年才出現(xiàn),該技術(shù)已存在20余年,但之前因為技術(shù)上的不成熟導(dǎo)致消費者使用感受不如傳統(tǒng)機械系統(tǒng),且線控技術(shù)是由行車電腦對于轉(zhuǎn)向、加速等行為進行調(diào)節(jié)控制,責(zé)任歸屬方面很難理清,種種因素阻礙了其在市場上的普及推廣。而近年智能網(wǎng)聯(lián)汽車的快速發(fā)展,為其帶來了新的生機,同時良好的市場前景引發(fā)了企業(yè)及相關(guān)機構(gòu)的競相投入。
當(dāng)中,近兩年動作較大的要數(shù)全球領(lǐng)先的底盤系統(tǒng)集成商舍弗勒,2018年8月,舍弗勒與全球領(lǐng)先的線控驅(qū)動技術(shù)提供商帕拉萬有限公司成立合資公司,而作為交易的一部分,合資公司獲得了帕拉萬的SPACE DRIVE技術(shù)。據(jù)了解,SPACE DRIVE開始是為殘疾人開發(fā),在市場上已應(yīng)用17年,100%用可靠的全電子系統(tǒng)代替笨重的機械車輛控制系統(tǒng)。
由于線控系統(tǒng)的可靠性、容錯技術(shù)、生產(chǎn)成本、傳感器精度、蓄電池電壓和功率等因素的影響,線控系統(tǒng)目前還只能在小范圍內(nèi)應(yīng)用。但隨著電子產(chǎn)品成本的降低,底盤控制技術(shù)的逐步完善,汽車開發(fā)的節(jié)能、環(huán)保和安全要求的日益強烈,以及純電動汽車的廣泛深入研究,線控技術(shù)在自動駕駛領(lǐng)域的應(yīng)用將逐步走向現(xiàn)實,成為未來自動駕駛落地不可替代的核心技術(shù)之一。
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