线控技术
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SBW的英文全称是Steering By Wire。
中文意思是“线控转向系统”。
该系统去掉了转向盘和转向轮之间的机械连接,减轻了大约5kg重量,消除了路面的冲击,具有降低噪声和隔振等优点。
目前国外著名汽车公司和汽车零部件厂家竞相研究具有智能化的新一代转向系统,如美国Delphi公司、TRW公司、日木三菱公司、Koyo公司、德国Bosch公司、ZF公司、BMW公司等都相继在研制各自的SBW系统,国内也开始涉足这一相关研究领域。
SBW系统由方向盘模块、转向执行模块和ECU3个主要部分以及自动防故障系统、电源等辅助模块组成。
方向盘模块包括方向盘、方向盘转角、力矩传感器、方向盘回正力矩电机。
方向盘模块的主要功能是将驾驶员的转向意图(通过测量方向盘转角)转换成数字信号并传递给主控制器;同时接受ECU送来的力矩信号,产生方向盘回正力矩以提供给驾驶员相应的路感信号。
转向执行模块包括前轮转角传感器、转向执行电机、转向电机控制器和前轮转向组件等。
转向执行模块的功能是接受ECU的命令,控制转向电机实现要求的前轮转角,完成驾驶员的转向意图。
ECU对采集的信号进行分析处理,判别汽车的运动状态,向方向盘回正力电机和转向电机发送命令,控制两个电机的工作。
自动防故障系统是线控转向系的重要模块,它包括一系列监控和实施算法,针对不同的故障形式和等级作出相应处理,以求最大限度地保持汽车的正常行驶。
汽车的安全性是必须首先考虑的因素,是一切研究的基础,因而故障的自动检测和自动处理是线控转向系统最重要的组成系统之一。
SBW的工作原理是当转向盘转动时,转向传感器和转向角传感器将测量到的驾驶员转矩和转向盘的转角转变成电信号输入到ECU,ECU依据车速传感器和安装在转向传动机构上的位移传感器的信号来控制转矩反馈电动机的旋转方向,并根据转向力模拟,生成反馈转矩,控制转向电动机的旋转方向、转矩大小和旋转角度,通过机械转向装置控制转向轮的转向位置,使汽车沿着驾驶员期望的轨迹行驶。
管道自动化检测技术的研究与应用随着科技的不断发展,管道自动化技术越来越成熟和普及。
而管道自动化检测技术就是其中的一个关键环节,它是指通过先进的仪器设备和技术手段对管道进行无障碍、高效率的自动化检测、监测、报告和维护。
本文将探讨管道自动化检测技术的研究与应用。
一、研究现状1. 线控技术线控是传统的管道自动化检测技术。
其原理是通过红外、感应等技术手段控制管道内特制的检测器,实现对管道内部液位、压力等参数的监测。
虽然线控技术应用广泛,但存在一些诸如无法对整个管道完整的检测、容易受到干扰等缺点。
2. 摄像检测技术摄像检测技术是在线控技术基础上发展的。
通过摄像头对管道内部进行拍摄,然后再通过图像分析软件对管道的状况进行分析。
相比起线控技术来说,摄像检测技术可以对管道进行全面的检测,但存在着时间、成本短大和易受环境影响的缺点。
3. 智能机器人技术智能机器人技术是一种通过控制小型机器人进行管道内部检测的技术。
使用这种技术,机器人可以探测、扫描和绘制全面的管道内部地形、壁厚等相关信息。
与前两种技术相比,智能机器人技术可以检测更加准确,但是需要对机器人进行特殊设计和制造,相应的成本则会较高。
二、应用现状1. 石化行业石化行业是管道自动化检测技术的主要应用行业。
炼油厂、化工厂、天然气生产单位等石化企业都需要对生产管道进行检测。
通过使用管道自动化检测技术,可以大幅度提高生产效率和安全性。
2. 市政设施管道自动化检测技术还被应用于市政设施建设领域。
例如给水管道、燃气管道、污水管道等的建设和维护需要采用先进的管道自动化检测技术。
这可以帮助相关企业及政府部门及时了解管道情况,提高城市水平。
3. 建筑行业在建筑行业中,也需要使用管道自动化检测技术来检测管道状况,以确保建筑的安全性。
例如,建筑物内的淋浴房、水管、气管等都需要使用管道自动化检测技术。
三、未来发展随着科技的不断进步,管道自动化检测技术也会不断地更新和发展。
未来,我们可以预见到这种技术的应用会越来越广泛,而且技术本身也会越来越成熟。
线控技术X-by-Wire•X-by-Wire线控系统源自飞机控制系统。
飞机控制系统Fly-by-Wire是一种线传控制系统,它将飞机驾驶员的操纵、操作命令转换成电信号,利用计算机控制飞机飞行•这种控制方式引入到汽车驾驶上,就成为Drive-by-Wire,引入到制动上就有Brake-by-Wire,引入到转向上就有Steer-by-Wire,统称为X-by-Wire•传统的汽车操纵方式:驾驶员踩制动、踩油门、换档、打转向盘时,动作通过机械连接装置传递,操纵执行机构动作•线控技术( X-by-Wire)将驾驶员动作转化为电信号,由导线来传递控制指令操纵执行机构动作•线控技术在控制单元和执行器之间用电子装置取代传统的机械连接装置或液压气压连接装置,由导线取代机械传动部件•驾驶员的操纵动作通过人机接口转换为电信号,传到执行机构,控制执行机构的动作•传感器感知功能装置的状态,通过电信号传给人机接口,反馈给驾驶员线控技术的优点•省力,不用直接操作机械部件•操纵控制手动完成,可以取消转向盘、转向柱和脚踏板,减少碰撞时的潜在危险,提高安全性和舒适性•便于实现个性化设计,制动、转向、加速等过程中的驾驶特性可以个性化设定,可以设计不同的程序供用户选择•取消了许多机械连接装置、液压装置和气压装置,降低零部件复杂性,简化结构和生产工艺,结构紧凑,质量轻,提供了更大的设计空间•用电子元件和现场总线取代机械、液压和气压传动装置,响应速度更快•取消机械、液压和气压传动装置,减少磨损部件,简化维护线控技术的缺点•电子设备可靠性问题:电磁干扰、器件失效、软件程序稳定性•如果没有机械冗余,一旦电路失效,就会导致灾难性后果:油门、转向、制动失灵,影响安全性线控制动Brake-by-Wire •线控制动系统由供能装置、控制装置、传动装置、制动器4个部分组成•ECU对制动系统进行整体控制,电子制动器有各自的控制单元,制动踏板和制动器之间导线连接,电线传递能量,数据线传递信号•电液制动系统EHB ( Electronic-Hydraulic Brake) ,电子与液压系统相结合,由电子系统控制,液压系统提供动力•电子机械制动系统EMB ( Electronic-Mechanical Brake),用电线取代传统制动系统中的空气或制动液等传力介质,电制动器取代传统制动器1. 车轮转速传感器2. 车轮转角传感器3. 偏航速率传感器和横向加速传感器4. EMB车辆制动模块5. 带ECU的EMB踏板模块6. EMB电源7. 交流电动机8. 传统车轮制动模块9.带ECU的EBS液压单元10. 驱动单元线控转向Steer-by-Wire•由转向盘位置传感器、力反馈电动机、转向执行机构、转向ECU、轮胎角度传感器、环境传感器组成•取消了传统的机械式转向装置,转向器与转向柱间无机械连接线控悬架Suspension by Wire •由模式选择开关、传感器、悬架ECU、可调阻尼减振器、高度控制阀、弹性元件等部件组成•线控悬架除了传统悬架的功能以外,还可以根据不同的路面条件、不同的载重量、不同的行车速度等行驶状况调节减振器阻尼力的大小,控制弹性元件的刚度、车身高度和姿势线控油门Throttle by Wire•由油门位置传感器、力反馈电动机、油门ECU、油门作动器控制模块、油门作动器、环境传感器组成•线控油门的优点:控制精确,发动机能够根据汽车的各种行驶信息,精确调节进入气缸的空气燃油混合比,改善燃烧状况,提高动力性和经济性•传统的油门控制方式:驾驶员动作与油门的开合通过拉索的机械运动联系,驾驶员踩油门踏板,油门拉索直接控制发动机油门的开合程度•线控油门取消了踏板和油门之间的机械连接,驾驶员仍然通过踩油门踏板控制拉索,但拉索并不是直接连接油门,而是连着一个油门踏板位置传感器,传感器将拉索的位置变化转化为电信号传送至油门ECU,ECU将收集到的相关传感器信号经过处理后,发送命令至油门作动器控制模块,油门作动器控制模块再发送信号给油门作动器,从而控制油门的开合程度•APP1—加速踏板位置传感器1 APP2—加速踏板位置传感器2•TPS1—油门位置传感器1 TPS2—油门位置传感器2线控技术的关键问题•容错控制技术:当一些部件出现故障或失效的时候,它们在系统中的功能可以用系统中的其它部件完全或部分代替,使系统能继续保持规定的性能或不丧失最基本的功能•汽车网络协议:线控技术要求数据传输网络的传输速度高、实时性好、可靠性高、具有冗余功能•TTP/C (Time Triggered Protocol, SAE Class C ) 满足SAE C级网络的时间触发协议•FlexRay(动态部分ByteFlight协议)既支持时间触发,又支持事件触发访问的协议•电源技术:功率一定时,电压越高,电流越小,传输过程中损失的能量越小,电源系统越有效。
汽车线控技术是指通过电子信号代替传统的机械连接,实现对汽车各种功能的远程控制。
随着汽车电子化水平的不断提高,汽车线控技术也在不断发展。
目前,汽车线控技术已经在许多汽车系统中得到广泛应用,包括转向系统、刹车系统、油门控制系统等。
这些系统通过电子信号传输,实现了对汽车动力总成和行车安全系统的精准控制,提高了车辆的安全性、稳定性和驾驶舒适性。
在智能驾驶领域,汽车线控技术也扮演着重要角色。
随着自动驾驶技术的不断发展,汽车线控技术可以实现远程控制车辆的各项功能,为自动驾驶汽车提供了必要的支持。
例如,通过线控技术,操作中心可以对车辆进行远程控制、监测和故障诊断,从而实现对自动驾驶汽车的全方位管理和监控。
未来,随着智能驾驶技术的不断成熟,汽车线控技术有望得到更广泛的应用。
在未来的智能交通系统中,基于汽车线控技术的远程控制和管理将成为一项重要的技术手段,有望进一步提升汽车的安全性、智能化水平和运行效率。
同时,随着5G、人工智能等技术的发展,汽车线控技术也将在智能网联汽车、无人驾驶等新兴领域展现更广阔的应用前景。
汽车线控技术的原理与应用1. 汽车线控技术简介汽车线控技术是一种通过电子信号传输方式,实现对汽车各种功能的远程控制。
通过线控技术,可以方便地操控汽车的各项功能,提高驾驶的便利性和安全性。
本文将介绍汽车线控技术的原理以及其在汽车行业中的应用。
2. 汽车线控技术的原理汽车线控技术的原理可以分为以下几个方面:2.1 电子信号传输汽车线控技术通过电子信号传输实现对汽车功能的控制。
通过设备发送特定的电子信号,将指令传输到汽车的控制模块,从而实现对汽车功能的操控。
传输的电子信号可以通过有线连接或者无线连接来实现。
2.2 控制模块汽车线控技术需要汽车内部安装相应的控制模块,用于接收并解析传输的电子信号。
控制模块根据接收到的信号,对汽车的各项功能进行控制。
控制模块一般与汽车的中央控制系统相连,通过与中央控制系统的通信,实现对汽车各项功能的控制。
2.3 安全性与可靠性在汽车线控技术的设计中,安全性和可靠性是非常重要的考虑因素。
汽车线控技术必须确保控制信号的传输不被干扰,并且传输过程中不会出现误操作。
因此,在设计控制信号传输协议时,需要考虑到数据的加密和校验,以及异常情况的处理机制,从而保证汽车线控技术的安全性和可靠性。
3. 汽车线控技术的应用汽车线控技术在汽车行业中有着广泛的应用。
下面列举了几个常见的应用场景:3.1 远程启动通过汽车线控技术,驾驶员可以通过遥控器或者手机App等设备,远程控制汽车的启动。
这对于冬季寒冷天气中预热汽车或夏季炎热天气中通风车内空气来说非常实用。
3.2 门锁解锁利用汽车线控技术,驾驶员能够通过遥控器或者手机App对汽车的门锁进行远程控制。
这使得驾驶员可以在离开汽车后,随时随地锁定或解锁车门,提高了汽车的安全性。
3.3 车灯控制通过汽车线控技术,驾驶员可以远程控制汽车的大灯、示宽灯、雾灯等灯光装置。
这对于在夜间找到自己的车辆或者提醒其他驾驶员注意自己的存在非常有帮助。
3.4 空调控制利用汽车线控技术,驾驶员可以通过遥控器或者手机App对汽车的空调系统进行远程控制。
汽车电子新兴技术—线控技术汽车运用工程系编辑线控技术已经被广泛用于航空业,用线控制系统来取代传统的液压和机械系统已经成为技术发展的趋势,采用线控技术的制动系统、转向系统、传动系统有望在未来汽车上率先获得应用。
国外GM、DELPHI、KOYO、TRW、BENZ等公司已运用线控技术开发了概念车。
汽车电子中各种线控制系统或线驱动系统将迅速发展,汽车用线控技术将在今后数年中大量出现,如线控制动(brake by-wire)、线控转向(steer by-wire)、线控油门(throttle by-wire)、线控悬架(suspension by-wire)等正在加紧研究开发。
当线控这一目标实现时,汽车将是一种完全的高新技术产品,发动机、变速器、传动轴、驱动桥、转向机全都不见了,汽车可以说是一台装在轮子上的计算机。
一、线控技术简介(一)线控技术的结构原理线控技术(by-wire),就是由“电线”或者电信号实现传递控制,而不是通过机械连接装置来操作的。
传统的操纵汽车的方式是:当驾驶员踩制动、踩油门、换档、打转向盘时,都是通过机械机构来操纵汽车。
而线控技术则是将动作转化为电信号,由电线来传递指令操纵汽车。
线控技术是在控制单元和执行器之间用电子装置取代传统的机械连接装置或液压连接装置,由电线取代机械传动部件,取消了机械结构,赋予汽车设计新的空间。
线控系统需要高性能的控制器,比如由Freescale半导体公司提供的MPC500/MPC5500系列微处理器。
还需要有精确高速的通讯协议网络、容错技术和分配独立处理功能的模块。
线控系统的基本结构原理是:驾驶员的操纵指令通过人机接口转换为电信号传到执行机构,控制执行机构的动作;传感器感知功能装置的状态,通过电信号传给人机接口,反馈给驾驶员。
线控系统在人机接口通讯、执行机构和传感机构之间,以及与其他的系统之间要进行大量的信息传输,要求网络的实时性好、可靠性高,而且要求具有冗余的“功能实现”,以保证在故障时仍可实现装置的基本功能。
书山有路勤为径;学海无涯苦作舟
汽车控制的核心技术——线控技术解析
对于自动驾驶汽车的控制有很多疑问。
比如转向,具体跟车辆的交互,是传入转向角度还是力度?刹车制动是由IPC 告诉硬件多少力度呢,还是智能到具体的制动百分比就可以?
要实现这些控制指令,首先与参考车辆的底盘组组件有很大的关系,要
了解与车辆底盘的各个组件交互,就要先了解这些控制组件。
线控执行简单地说,线控执行主要包括线控制动、转向和油门。
某
些高级车上,悬架也是可以线控的。
线控执行中制动是最难的部分。
1、线控油门
线控油门相当简单,且已经大量应用,也就是电子油门,凡具备定速巡
航的车辆都配备有电子油门。
电子油门通过用线束(导线)来代替拉索或
者拉杆,在节气门那边装一只微型电动机,用电动机来驱动节气门开度。
电子油门控制系统主要由油门踏板、踏板位移传感器、ECU(电控单元)、数据总线、伺服电动机和节气门执行机构组成。
位移传感器安装在油门踏板内部,随时监测油门踏板的位置。
当监测到
油门踏板高度位置有变化,会瞬间将此信息送往ECU,ECU 对该信息和其它系统传来的数据信息进行运算处理,计算出一个控制信号,通过线路送
到伺服电动机继电器,伺服电动机驱动节气门执行机构,数据总线则是负
责系统ECU 与其它ECU 之间的通讯。
在自适应巡航中,则由ESP(ESC)中的ECU 来控制电机,进而控制进气门开合幅度,最终控制车速。
专注下一代成长,为了孩子。
大金线控技术规格说明1. 概述本文档旨在介绍大金线控技术规格,包括其功能、特点、技术要求及使用方法等内容。
2. 功能大金线控技术是一种通过线控方式对设备进行操作和控制的技术。
它实现了设备的远程控制、调节和监控等功能,提高了设备的灵活性和便利性。
主要功能如下:- 远程开关控制:用户可以通过线控设备远程开关相应的设备,例如打开或关闭电视、空调等。
- 调节功能:用户可以通过线控设备调节设备的亮度、音量、温度等参数。
- 监控功能:用户可以通过线控设备实时监控设备的状态,例如设备是否正常工作、温度是否过高等。
3. 特点大金线控技术具有以下特点:- 简便易用:用户无需复杂的操作步骤,只需通过简单的线控设备即可实现对设备的控制。
- 可远程控制:用户可以通过线控设备对设备进行远程控制,无需亲临设备现场。
- 高精度控制:线控设备具有高精度的控制能力,可以满足不同用户对设备参数的调节需求。
- 可扩展性强:大金线控技术可以与其他智能设备集成,实现更多的功能和交互方式。
4. 技术要求大金线控技术需要具备以下技术要求:- 无线通信技术:实现线控设备与被控设备之间的无线通信,保证控制信号的稳定传输。
- 安全加密技术:对线控设备和被控设备之间的通信进行安全加密,防止信号被恶意干扰。
- 高精度传感技术:线控设备需要具备高精度的传感技术,以实现对设备参数的精准调节。
- 良好的用户界面设计:线控设备需要具备良好的用户界面设计,简洁明了,易于用户操作和理解。
5. 使用方法使用大金线控技术的方法如下:1. 将线控设备与待控设备进行配对,确保无线通信连接正常。
2. 通过线控设备选择需要控制的设备,并进行相关操作,如开关、调节等。
3. 监控设备状态:通过线控设备可以实时监控设备的状态,例如温度、功率等参数。
4. 关闭线控设备:使用完毕后,及时关闭线控设备,以节省电力和保护设备。
6. 总结大金线控技术是一种创新的技术,通过简便易用的线控设备实现对设备的远程控制和监控。
耳机线控原理
耳机线控是指通过耳机线上的按钮或者滑动开关来控制手机音乐播放、通话接听、拒接电话等功能的一种技术。
它的原理主要是通过耳机线上的按钮与手机进行通信,实现对手机功能的控制。
首先,我们来看一下耳机线控的结构。
一般来说,耳机线控由按钮、线材和插头组成。
按钮一般分为单键和多键两种,单键用于简单的操作,比如播放/暂停音乐,接听/挂断电话;而多键则可以实现更多功能,比如上一首/下一首歌曲切换,音量调节等。
线材则连接按钮和插头,起到传输信号的作用。
插头则是连接耳机线控与手机的接口。
其次,耳机线控的原理是怎样实现的呢?其实,耳机线控的按钮是通过一种叫作“TRRS插孔”的接口与手机进行连接的。
TRRS插孔是指插孔上有四个金属接点,分别对应左声道、右声道、麦克风和地线。
耳机线控的按钮通过按下或者滑动来改变这些金属接点之间的连接状态,从而向手机发送不同的控制信号。
手机通过识别这些信号来执行相应的功能,比如播放音乐、接听电话等。
最后,我们来看一下耳机线控的应用。
耳机线控广泛应用于智
能手机、平板电脑等移动设备上,使用户可以在不用取出手机的情
况下,通过耳机线控完成音乐播放、通话接听等操作。
这种便捷的
操作方式受到了很多用户的喜爱。
总的来说,耳机线控通过按钮与手机进行通信,实现对手机功
能的控制。
它的结构简单,原理清晰,应用广泛,给用户带来了很
大的便利。
随着科技的不断进步,相信耳机线控技术也会不断完善,为用户带来更好的体验。
一、引言随着科技的不断发展,线控技术在汽车、航空航天、轨道交通等领域得到了广泛应用。
为了深入了解线控技术的原理、应用及发展趋势,我们开展了为期两周的线控技术实训。
本次实训以理论学习和实践操作相结合的方式进行,旨在提高我们的专业技能和实际操作能力。
以下是本次实训的总结报告。
二、实训内容1. 线控技术概述实训开始,我们首先学习了线控技术的定义、发展历程、应用领域及优势。
线控技术(X-by-Wire)是指将传统机械或液压系统改为由电子信号控制的系统,具有响应速度快、控制精度高、维护成本低等优点。
线控技术主要应用于汽车、航空航天、轨道交通等领域。
2. 线控系统基本原理接下来,我们学习了线控系统的基本原理,包括传感器、控制器、执行器等关键部件。
传感器用于检测车辆状态,控制器根据传感器信号进行计算,输出控制指令给执行器,执行器将控制指令转换为机械动作,实现对车辆的精确控制。
3. 线控转向系统实训中,我们重点学习了线控转向系统。
线控转向系统取消了传统的机械式转向装置,转向盘和转向轮之间无机械连接,通过电子信号传递控制指令。
线控转向系统具有响应速度快、转向精度高、减轻车重等优点。
4. 线控制动系统我们还学习了线控制动系统。
线控制动系统取消了传统的制动踏板和制动器之间的机械连接,通过电子信号实现制动。
线控制动系统具有响应速度快、制动力稳定、提高安全性等优点。
5. 线控悬架系统此外,我们还学习了线控悬架系统。
线控悬架系统通过电子信号控制悬架的刚度和阻尼,实现对车辆行驶的优化。
线控悬架系统具有提高舒适性、稳定性、降低能耗等优点。
6. 线控技术实训在理论学习的基础上,我们进行了线控技术实训。
实训内容包括:搭建线控转向系统、线控制动系统和线控悬架系统,并对其进行调试和测试。
通过实训,我们掌握了线控系统的搭建、调试和测试方法。
三、实训收获1. 理论知识方面通过本次实训,我们对线控技术的原理、应用及发展趋势有了更深入的了解。
耳机线控方案简介在现代社会中,耳机已经成为人们生活中不可或缺的一部分。
与此同时,随着智能手机和其他移动设备的普及,耳机也经历了巨大的变革。
耳机线控方案是一种允许用户通过线控器来控制音频播放、通话和其他功能的技术方案。
本文将介绍耳机线控方案的工作原理、实现方法以及未来的发展前景。
一、工作原理耳机线控方案基于有线连接的原理,通过将耳机与智能设备之间的接口连接,将用户的操作指令传输给设备,从而实现各种功能的控制。
通常,耳机线控方案采用三键设计,即音量加减和播放/暂停按钮。
用户可以通过点击这些按钮来调整音量、切换音乐、接听/挂断电话等。
二、实现方法1. 硬件设计耳机线控方案的硬件设计包括线控器、接口和按键。
线控器通常是由微处理器、存储器、按键解码器和驱动器等组成。
它负责接收用户的操作指令,并将其转换为相应的电信号发送给智能设备。
接口是用来连接耳机和智能设备的传输介质,常见的接口包括3.5mm音频接口和Lightning接口。
按键设计则决定了耳机线控的使用便捷性和用户体验。
2. 软件开发耳机线控方案的软件开发主要包括驱动程序和应用程序。
驱动程序用于与智能设备之间进行通信,接收用户的操作指令并将其传输到设备。
应用程序则根据用户的需求,实现不同的功能,例如音频播放、通话、语音识别等。
通过软件开发,耳机线控方案可以实现与不同设备和操作系统的兼容性。
三、未来发展前景随着智能设备和移动互联网的快速发展,耳机线控方案也将迎来更广阔的发展前景。
以下是几个可能的发展趋势:1. 语音控制技术:随着语音识别技术的不断成熟,耳机线控方案可能通过语音控制来实现更多的功能,提升用户的便利性和操作体验。
2. 生物识别技术:通过结合生物识别技术,例如指纹识别和面部识别等,耳机线控方案可以提高设备的安全性,并增加更多的个性化功能。
3. 无线化技术:未来的耳机线控方案可能会摆脱传统有线连接的限制,采用无线化的方式与设备进行连接,例如蓝牙或Wi-Fi等技术,提供更便捷的使用体验。
SBW的英文全称是Steering By Wire。
中文意思是“线控转向系统”。
该系统去掉了转向盘和转向轮之间的机械连接,减轻了大约5kg重量,消除了路面的冲击,具有降低噪声和隔振等优点。
目前国外著名汽车公司和汽车零部件厂家竞相研究具有智能化的新一代转向系统,如美国Delphi公司、TRW公司、日木三菱公司、Koyo公司、德国Bosch 公司、ZF公司、BMW公司等都相继在研制各自的SBW系统,国内也开始涉足这一相关研究领域。
SBW系统由方向盘模块、转向执行模块和ECU3个主要部分以及自动防故障系统、电源等辅助模块组成。
方向盘模块包括方向盘、方向盘转角、力矩传感器、方向盘回正力矩电机。
方向盘模块的主要功能是将驾驶员的转向意图(通过测量方向盘转角)转换成数字信号并传递给主控制器;同时接受ECU送来的力矩信号,产生方向盘回正力矩以提供给驾驶员相应的路感信号。
转向执行模块包括前轮转角传感器、转向执行电机、转向电机控制器和前轮转向组件等。
转向执行模块的功能是接受ECU的命令,控制转向电机实现要求的前轮转角,完成驾驶员的转向意图。
ECU对采集的信号进行分析处理,判别汽车的运动状态,向方向盘回正力电机和转向电机发送命令,控制两个电机的工作。
自动防故障系统是线控转向系的重要模块,它包括一系列监控和实施算法,针对不同的故障形式和等级作出相应处理,以求最大限度地保持汽车的正常行驶。
汽车的安全性是必须首先考虑的因素,是一切研究的基础,因而故障的自动检测和自动处理是线控转向系统最重要的组成系统之一。
SBW的工作原理是当转向盘转动时,转向传感器和转向角传感器将测量到的驾驶员转矩和转向盘的转角转变成电信号输入到ECU,ECU依据车速传感器和安装在转向传动机构上的位移传感器的信号来控制转矩反馈电动机的旋转方向,并根据转向力模拟,生成反馈转矩,控制转向电动机的旋转方向、转矩大小和旋转角度,通过机械转向装置控制转向轮的转向位置,使汽车沿着驾驶员期望的轨迹行驶。
二、DBW线控油门系统DBW的英文全称是Drive By Wire也可以称作Throttle By Wire。
中文意思是“线控油门”或者“电控油门”。
线控油门系统主要由油门踏板、踏板位移传感器、电控单元ECU、数据总线、伺服电动机和油门执行机构组成。
传统的油门控制方式是驾驶员通过踩油门踏板,由油门拉索直接控制发动机油门的开合程度,从而决定加速或减速,驾驶员的动作与油门动作之间是通过拉索的机械作用联系的。
而线控油门系统将这种机械联系改为电子联系。
驾驶员仍然通过踩油门踏板控制拉索。
但拉索并不是直接连接到油门,而是连着一个油门踏板位置传感器,传感器将拉索的位置变化转化为电信号传送至汽车的大脑ECU(电子控制器),ECU将收集到的相关传感器信号经过处理后发送命令至油门作动器控制模块,油门作动器控制模块再发送信号给油门作动器,从而控制油门的开合程度。
也就是说驾驶员的动作与油门的动作之间是通过电子元件的电信号联系的。
虽然从构造上来看,线控油门比传统油门控制方式复杂,但油门的控制却比传统方式精确,发动机能够根据汽车的各种行驶信息,精确调节进入气缸的燃油空气混合气,改善发动机的燃烧状况,从而大大提高了汽车的动力性和经济性。
三、BBW线控制动系统BBW的英文全称是Brake By Wire,中文意思是“线控制动系统”。
传统车辆制动系统的气体或液体传输管路长,阀类元件多。
对于长轴距或多轴车辆及远距离控制车辆,由于管线长及速度慢,易产生制动滞后现象,制动距离增加,安全性降低,而且制动系统的成本也较高。
与传统的制动系统不同,线控制动以电子元件代替部分机械元件,成为机电一体化的制动系统。
在电子控制系统中设计相应程序,操纵电控元件来控制制动力的大小及制动力的分配,可完全实现使用传统控制元件所能达到的ABS及ASR等功能。
线控制动系统目前分为两种类型,一种电液制动系统EHB (Electro-hydraulic Brake),另一种为电子机械制动系统EMB(Electro-mechanicalBrake)。
(一)电液制动系统EHB由传感器、ECU(电子控制单元)及执行器(液压控制单元)等构成。
制动踏板与制动器间无直接动力传递。
制动时,制动力由ECU 和执行器控制,踏板行程传感器将信息传给ECU,ECU汇集轮速传感器、转向传感器等各路信号,根据车辆行驶状态计算出每个车轮的最大制动力,并发出指令给执行器的蓄能器来执行各车轮的制动。
高压蓄能器能快速而精确地提供轮缸所需的制动压力。
电液制动系统的优点是能够改善系统的性能和操作人员的舒适性。
制动阀可安装在远离驾驶室更接近于制动器的位置,以减少管路的消耗。
无需采用更多的液压阀及管路就能使远程操作更容易。
将电液技术引入全动力系统,需要安装带有踏板角度传感器的电子踏板、电控单元、阀驱动器及电液制动阀以取代原有的连接和压力制动阀。
保留原系统中的带有安全阀的泵、蓄能器充液阀、蓄能器及制动器。
电子踏板可以提供与踏板转角成比例的反馈力。
踏板角度传感器将踏板角度转换为电信号,输入电子控制单元。
可编程控制单元将控制电流输入到比例电磁阀的电磁线圈。
阀芯移动到所输出的制动压力与电磁线圈力按比例保持平衡的位置。
尽管看起来从踏板转换到制动压力更复杂,但可编程的控制单元使系统设计者能够实现机械系统无法达到的更柔性的传递功能。
当用于比例系统时,该阀能够为线控制动系统、防抱制动系统及牵引控制系统提供无动力常规制动和紧急制动所需要的液压动力。
(二)电子机械制动系统EMB电子机械制动系统和液压制动系统就制动原理来说是相同的,其车轮和制动装置的主要部分是相同的。
只是在电子机械制动系统中,电源代替了液压源,机电作动器代替了液压作动筒。
小型车辆的EMB 主要包含以下部分:(1)电制动器。
其结构和液压制动器基本类似,动作器是电动机;(2)电制动控制单元(ECU)。
接收制动踏板发出的信号,控制制动器制动;接收驻车制动信号,控制驻车制动;接收车轮传感器信号,识别车轮是否抱死、打滑等;控制车轮制动力,实现防抱死和驱动防滑并兼顾其他系统的控制;(3)轮速传感器。
准确、可靠、及时地获得车轮的速度;(4)电源。
为整个电制动系统提供能源,与其他系统共用。
此外,在电制动系统中增加了力矩传感器。
在电子机械制动装置中,其中一种是通过一个大直径的滚珠螺杆机构将电动机的旋转运动转变成压头的直线运动。
制动调节器用来控制电动机的运转。
制动调节器接收制动防滑控制盒指令和车轮力矩传感器的信号,可以自动调节电动机的电流和电压,从而调节制动力矩。
电动制动装置中除了采用电动机外,还可以使用电磁离合器,使制动盘压紧或松开。
新型电磁制动器由电磁体、制动蹄、销轴、制动杠杆、回位弹簧等组成。
其工作原理为:电磁体可视为一E型电磁铁,采用车载电瓶供电,制动鼓相当于衔铁,这样经过气隙形成闭合回路。
当需要制动时,接通电磁体上电源,电磁体产生吸力,被吸到制动鼓上并被其带动旋转,从而带动制动杠杆从动端将制动蹄顶开,直至制动蹄上的摩擦片与制动鼓的内圆柱面接触产生摩擦,并被制动鼓带动转动,此时制动杠杆继续被电磁体带动转动,制动鼓在与电磁体、制动蹄的摩擦力的作用下不断减速,直至停止转动。
制动完成后,断开电磁体的电源,电磁体失去磁力而脱离制动鼓端面,回位弹簧将制动蹄拉回原位,摩擦片与制动鼓脱离,制动消除。
线控系统的关键技术由于线控系统取消了传统的气动、液压及机械连接,取而代之的是传感器、ECU、电磁的执行机构,因而传感器的精度,ECU硬件的可靠性、抗干扰性,控制算法的可靠性、容错性,执行机构的快速性、可靠性及不同系统ECU之间通信的实时性,总线的容错性和仲裁能力及动力电源等都制约着线控技术的广泛应用。
制约线控技术的关键技术包括以下几方面。
1、传感器技术传感器是组成线控系统的基本且重要单元,无论是EHB、EMB,还是SBW等都是由许多传感器构成,例如SBW系统由角位移传感器、转矩传感器、车速传感器、侧向加速度传感器、横摆角速度传感器等组成,它们构成了SBW的主要部分。
而汽车电子控制系统的控制效果却紧紧依赖于传感器的信息采集和反馈精度,因而传感器的科技含量直接影响整个汽车电子控制系统的性能。
如何制造出体积小、成本底、可靠性高而且测量精度高的传感器就成为线控系统的关键技术之一。
2、总线技术汽车各电子系统的ECU如何进行信息通讯及各系统如何进行集成,在很大程度上依赖于总线技术。
目前存在着多种汽车总线标准,未来会使用具有高速实时传输特性的一些总线标准和协议。
这一类总线标准主要有时间触发协议(TTP)、Byteflight和FlexRay。
TTP 是一个应用于分布式实时控制系统的完整的通信协议,能够支持多种容错策略,具有节点恢复和再整合功能;BMW公司的Byteflight可用于汽车线控系统的网络通信,其特点是既能满足某些高优先级消息需要时间触发,以保证确定延迟的要求,又能满足某些消息需要事件触发,需要中断处理的要求;FlexRay是一种特别适合下一代汽车应用的网络通信系统,具有容错功能和确定的消息传输时间,能够满足汽车控制系统的高速率通信要求。
3、动力电源技术在EHB系统中,由于制动力矩由液压提供,所以良好设计的14V电压可以满足要求;而在EMB系统中,由于制动力矩直接由电机提供,使得所需电源功率增大,而提高电压是增大功率的好方法,所以传统的14V系统不再能很好地满足要求;在SBW系统中,ECU、2个冗余转矩反馈电动机和2个冗余转向电动机,其总功率大约在550~880W,所需电源能量相当大。
如何提供足够的电能保证系统的稳定运行成为解决问题的关键,42V电压系统的研究和电动汽车的深入研究为此技术的解决提供了平台,为线控技术的广泛应用打下了基础。
4、容错控制技术为了满足汽车可靠性与安全性要求,线控系统必须采用容错控制技术,容错控制设计方法有硬件冗余方法和解析冗余方法2种。
硬件冗余方法主要是通过对重要部件及易发生故障部件提供备份,以提高系统的容错性能;解析冗余方法主要是通过设计控制器的软件来提高整个系统的冗余度,从而改善系统的容错性能。
在SBW系统中,相对于ECU来说,传感器和执行机构更易发生故障,一些传感器和执行机构间存在着冗余,冗余是实现容错控制的基础,一旦某部件发生故障,利用冗余关系可用其他部件代替故障部件,以消除故障。
相对传感器和执行机构来说,ECU的可靠性较高,但一旦ECU出现故障时,后果更为严重,系统不能进行任何操作。
基于容错控制技术的SBW系统,在不影响系统控制功能的情况下,容错控制技术提高了转向系统的可靠性,保证了车辆的正常行驶及安全性。
而可靠性和安全性是制约SBW系统应用的主要瓶颈之一。
当SBW系统的可靠性和安全性能够达到普通动力转向系统水平时,其产业化也就指日可待了。