汽车线控技术应用实例
线控转向系统技术综述与实车应用(一)
◆文/江苏 高惠民线控转向系统技术综述与实车应用(一)一、概述汽车线控技术(X-by-wire)起源于飞机的电传操纵系统，飞行员不再通过传统的机械回路或液压回路来控制飞机的飞行姿态，而是通过安装在操纵杆处的传感器检测飞行员施加在其上的力和位移，并将其转换为电信号，在电控单元中将信号进行处理，然后传递到执行机构，从而实现对飞机的控制。
随着线控技术的发展，这一技术逐渐应用到汽车。
图1所示为集成线控系统线控转向(Steer by Wire,简称 SBW)系统、线控制动(Brake by Wire,简称BBW)系统示意图。
汽车线控技术就是将驾驶员的操纵动作经过传感器转变为电信号，通过电缆直接传输到执行机构的一种系统。
目前，汽车的线控技术主要有线控转向(Steer by Wire,简称 SBW)系统、线控制动(Brake by Wire,简称BBW)系统、线控驱动(Drive by Wire,简称DBW)系统、线控悬架(Suspension by Wire)系统、线控换挡(Shift by Wire)系统。
通过分布在汽车各处的传感器实时获取驾驶员的操作意图和汽车行驶过程中的各种参数信息，传递给电控单元，电控单元将这些信息进行分析和处理，得到合适的控制参数传递给各个执行机构，进行对汽车的控制，极大的提高车辆的动力性、制动性、操纵稳定性和平顺性。
其中，SBW作为线控底盘系统的关键组成部分，一直是国内外汽车厂商及学术界研究的热点。
根据我国《智能网联汽车技术路线图》规划，将在2025年实现智能线控底盘系统产业化推广应用。
SBW就是通过线控化、智能化实现个性驾驶、辅助驾驶、自动驾驶等目标，是智能网联汽车落地的关键技术。
二、SBW系统的结构及工作原理汽车转向系统大致经历了机械转向系统、液压助力转向系统(Hydraulic Power Steering，HPS)、电控液压助力转向系统 (Electro Hydraulic Power Steering，EH PS)、电动助力转向系统 (El ectr ic Power Steering，EPS)的一个发展过程。
基于LIN总线的汽车空调控制系统
基于LIN总线的汽车空调控制系统随着汽车工业的快速发展，车内三大件（发动机、变速器、空调）也在不断升级。
对于车主来说，在夏季开车，空调是必不可少的。
随着现代科技的发展，车内空调的智能化、便捷化正在逐步实现。
本文将介绍基于LIN总线的汽车空调控制系统。
一、LIN总线简介LIN（Local Interconnect Network，局部互联网）总线是一种低速和低成本的串行通信总线，旨在为汽车电子控制模块（ECU）提供基础通信模块，以实现各种汽车设备的控制。
它不像其他总线一样专门用于高速数据传输，而是专为嵌入式应用设计，从而提高了系统的弹性。
二、LIN总线在汽车空调控制系统中的应用LIN总线是在车辆内部进行控制的一种有效方式，它可以控制许多重要部分。
汽车空调控制系统中同样需要控制许多不同的部分，例如：温度、风速、湿度等等。
先进的汽车空调控制系统可以通过使用LIN总线进行精确的控制来为车主提供更舒适的驾驶体验。
在汽车空调控制系统中，LIN总线通过专门的控制器和传感器实现。
控制器通过接收驾驶员设置的控制信号，与传感器交互，最终将空调控制信号发送到各个设备。
在这个过程中，LIN总线承担了信息传输的任务，提供了高效的控制方式。
三、基于LIN总线的汽车空调控制系统1. 空调控制器与传感器汽车空调控制器是控制系统的核心，它可以通过LIN总线与整个系统的传感器交互。
传感器能够测量温度、湿度和空气质量等参数，根据这些参数，控制器可以发送指令到相应的执行器。
同时，控制器也可以接受来自传感器的反馈信息，以进行进一步的控制。
2. 空调执行器空调系统的执行器包括风扇、控制阀和压缩机等。
通过LIN 总线，控制器可以准确地控制这些执行器。
例如，控制器可以指示压缩机启动，来降低车内的温度。
控制器还可以调整风扇的速度，以实现人们对空气流动的需求。
3. 用户界面用户界面是控制汽车空调的主要方式。
通过控制器，驾驶员可以调节空调工作的方式和参数。
【最新整理】线控技术在汽车底盘中的应用
线控技术在汽车底盘中的应用摘要：随着汽车工业与电了工业的不断发展，越来越多的线控类技术正在取代汽车传统的机械装置。
本文描述了线控技术在汽车底盘中的应用，介绍线控制动系统和线控转向系统，重点阐述了线控转向系统的结构，工作原理以及关键技术在于传感器技术、总线技术、动力电源、容错控制技术等。
关键词：线控技术；线控制动系统；线控转向系统；线控转向关键技术引论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。
随着电子科技和网络技术的发展，出现了更加高效、节能的线控技术(X-by-wire)。
一些笨重、精确度低的机械系统将被精确、敏感的电子传感器和执行元件所代替，汽车传统的操纵机构、操纵方式、执行机构也将会发生根本性的变革。
结合线控技术和汽车制动系统而形成的线控制动（BBW）系统，将传统液压或气压制动执行元件改为了电驱动元件，将驾驶员的转向操作与转向车轮之间通过信号及控制器连接起来，由控制器根据驾驶员指令、当前车辆状态和路面状况确定合理的前轮转角，实现转向系统的智能控制，从而形成线控转向(SBW)系统。
线控系统具有可控性好、响应速度快的特点，具有良好的发展前景。
正文1.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儿和执行器之问用电子装置取代传统的机械连接装置或液压连接装置，由电线取代机械械传动部件，取消了机械械结构，赋予汽车设计新的空问。
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。
线控底盘行业发展趋势
驾驶功能。
比亚迪的线控底盘技术已经在其多款车型上得到应用，如秦EV、唐EV等 。
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详细描述
线控转向技术利用传感器、电控单元和电机等部件，实时监测方向盘的转动和车辆行驶状态，通过电信号传递指 令，控制转向助力电机工作，实现转向动作。该技术能够提高驾驶安全性、舒适性和灵活性，是未来智能驾驶的 重要发展方向之一。
线控制动技术
总结词
线控制动技术是线控底盘中的另一项关键技 术，它通过电子信号来控制车辆制动系统。
政府将出台相关法规和政 策，规范线控底盘行业的 发展，保障行业公平竞争 。
知识产权保护
加强知识产权保护，鼓励 企业自主创新，推动线控 底盘技术的持续发展。
产业链协同发展
跨界合作
线控底盘企业将与汽车制造商、电子 元器件供应商等相关企业展开跨界合 作，共同推动线控底盘技术的研发和 应用。
产业链整合
区域集群发展
新能源驱动
随着新能源汽车的普及， 线控底盘将更多地应用于 新能源车辆，实现节能减 排和绿色出行。
轻量化设计
通过新材料和新工艺的应 用，线控底盘将进一步实 现轻量化设计，提高能源 利用效率和车辆性能。
行业标准与法规
国际标准制定
线控底盘行业将积极参与 国际标准制定，推动行业 标准的统一和规范。
法规完善
线控底盘的组成
线控油门
通过电子控制油门开度 ，实现精确控制发动机
进气量。
线控刹车
通过电子控制刹车系统 的制动力量，实现精确
的刹车控制。
线控转向
Flexray线控总线技术
高速
FlexRay支持高达10 Mbps的数据传 输速率，满足汽车中大量数据传输的 需求。
可靠性
FlexRay具有错误检测和纠正功能， 能够保证数据传输的可靠性。
工作原理
1 2
通信模式
FlexRay支持静态和动态两种通信模式，可以根 据实际需求进行选择。
拓扑结构
FlexRay支持星型和总线型两种拓扑结构，可以 根据汽车内部ECU的分布情况进行选择。
的领域，其优势可能无法充分发挥。
对实时性的 依赖
由于FlexRay总线的通信机制和硬件资源限制，其支 持的节点数量有限，可能不适合大规模分布式系统。
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FlexRay线控总线与其他总线的比较
CAN总线
总结词
CAN总线是一种广泛应用于汽车行业的通信协议，具有高可靠性和良好的实时 性。
详细描述
CAN总线采用基于优先级的通信方式，支持多主节点同时通信，具有较高的数 据传输速率和较低的延迟时间。然而，CAN总线在处理大量数据和复杂通信时 可能会遇到带宽限制。
随着汽车电子化程度的不断提高，对汽车内部通信的要求也 越来越高，FlexRay总线技术正是在这样的背景下应运而生。
技术发展历程
FlexRay总线技术最初由BMW和戴姆勒-克莱斯勒于1999年联合开发，旨在为汽车 内部通信提供一种高性能、高可靠性的总线系统。
自推出以来，FlexRay总线技术得到了广泛的认可和应用，已成为汽车内部通信的标 准之一。
市场前景
增长的市场需求
竞争格局变化
未来发展方向
随着汽车电子化程度的不断提高，对 线控技术的需求也在不断增长。 FlexRay总线技术作为汽车线控技术 的关键组成部分，其市场需求将进一 步扩大。
线控制动简介介绍
它利用电线传递信号，以实现对 车辆制动力的精确控制。
线控制动的工作原理
当驾驶员踩下制动踏板时，制动信号 会通过电线传输到每个车轮的制动器 。
制动器根据这些信号对车轮施加相应 的制动力，从而实现精确的制动控制 。
线控制动系统的组成部分
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控制器
线控制动系统的核心部件，负 责接收制动信号并发送给制动
线控制动系统将应用于更多的工业领域，如机器人、机械臂等，提高工业自动化的水平和效率。
更环保和可持续发展的线控制动系统
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更环保和可持续发展的线控制动系统将采用更环 保的材料和更高效的制造工艺，降低对环境的影 响。
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更环保和可持续发展的线控制动系统将注重资源 的循环利用和节能减排，提高资源的利用效率。
线控制动系统可以根据车辆行驶状态 和驾驶员意图智能调节刹车力度，避 免不必要的急刹车和频繁刹车，从而 降低车辆的油耗。
减少轮胎磨损
精确控制刹车力度
线控制动系统可以精确控制刹车力度，减少急刹车和频繁刹 车的次数，从而减少轮胎的磨损程度，延长轮胎的使用寿命 。
优化车辆稳定性
线控制动系统可以优化车辆的稳定性，减少车辆在高速行驶 和弯道行驶时的摆动和颠簸，从而减少轮胎的磨损程度。
智能化线控制动系统将具备更好的自适应学习能力，能够根据不同驾驶场景和驾驶 员习惯进行自我优化，不断提高控制效果。
智能化线控制动系统将与智能驾驶系统深度融合，实现更加高效和协同的驾驶体验 ，推动自动驾驶技术的发展。
更广泛的应用领域
随着技术的不断发展，线控制动系统将应用于更多的交通领域，如航空、铁路、水运等，为更广泛的交通领域提供安全、高 效、环保的制动解决方案。
can总线案例
can总线案例
CAN总线（Controller Area Network）是一种用于实时应用的串行通讯协议总线，它可以使用双绞线来传输信号，是世界上应用最广泛的现场总线之一。
以下是一些CAN总线的应用案例：汽车控制系统：CAN总线最初就是为了解决现代汽车中众多的控制与测试仪器之间的数据交换而开发的。
在现代汽车中，CAN总线已经成为一种标准配置，用于连接各种控制单元，如发动机控制单元、制动系统控制单元、车身控制单元等。
这些控制单元之间通过CAN总线进行实时数据交换，以实现协同工作和优化车辆性能。
工业自动化：在工业自动化领域，CAN总线被广泛应用于各种传感器、执行器、控制器等设备之间的通信。
例如，在生产线上，可以通过CAN总线连接各种PLC、电机控制器、温度控制器等设备，实现自动化控制和监测。
船舶控制系统：在船舶控制系统中，CAN总线也被用于连接各种传感器、执行器和控制器。
由于船舶环境的特殊性，要求控制系统具有高度的可靠性和稳定性，而CAN总线的优秀性能和特点使其成为船舶控制系统的理想选择。
医疗设备：在医疗设备中，CAN总线也被用于连接各种传感器、执行器和控制器，如心电图机、呼吸机、输液泵等。
这些设备之间需要实时交换数据，以确保患者的安全和治疗效果。
以上案例仅供参考，如需更专业的信息，建议咨询CAN总线领域的专业人士或访问相关论坛。
同时，在使用CAN总线进行系统设计时，应充分考虑系统的实际需求和特点，选择合适的通信协议和硬件设备，以确保系统的稳定性和可靠性。
线控转向系统技术综述与实车应用(二)
◆文/江苏 高惠民线控转向系统技术综述与实车应用(二)(接2022年第6期)六、SBW系统的路感反馈控制汽车转向系统主要有两大功能：一是操纵转向，驾驶员通过操纵转向盘来控制转向轮绕主销转动；二是反馈路感，将整车及轮胎的运动状态、受力情况通过转向盘反馈给驾驶员，即路感。
前者驾驶员是输入，实现转向系统的角位移功能；后者是将路感反馈给驾驶员，实现力传递功能。
二者结合，构成了汽车转向过程中的“人一车—路”的闭环控制。
1.转向盘力矩分析 驾驶员在操纵车辆过程中，转向盘操纵转矩与转向盘转角、车速以及路面附着情况等密切相关。
为了让驾驶者能够清晰地触摸到这些信息，所设计的SBW转向盘上力矩模型(图9)，充分考虑转向盘力矩影响因素，如反馈力矩、摩擦力矩、阻尼控制力矩、限位控制力矩以及主动回正力矩，这些可以看作转向盘上的反作用力。
所建立模型是这些力矩的总和。
(1)反馈力矩根据车辆行驶状态反馈给驾驶员的力矩，其大致反映了车辆的行驶状态和路面状况。
在相关标准和文献的研究中，大量的研究结果表明车速、转向盘转角、侧向加速度与转向盘转矩之间存在密切联系。
①汽车低速行驶时，其侧向加速度的变化较小，驾驶员不易感知到此车身信息的变化，但是对转向盘转角变化却非常敏感，因而在设计路感时，转向盘转角和车速信息要占比较大的权重。
②汽车高速行驶时，由于受到车辆操纵稳定性的制约，转向盘在较小的范围内转动，此时转角的变化对侧向加速度的影响很大，驾驶员对侧向加速度变化反而很敏感，因而在设计路感时，要重点考虑侧向加速度和车速对转向盘力矩的影响。
③汽车在高、低速之间行驶时，此时的车速越大，则转向盘力矩越大。
驾驶员对侧向加速度和转向盘转角都较为敏感，因而在设计路感时，不仅要考虑转向盘转角的影响，也要将侧向加速度和车速对转向盘力矩的影响考虑进去。
(2)摩擦力矩在机械结构中，摩擦力矩是一直存在不可忽略的。
而SBW系统因断开了转向管柱与转向器间的连接，所以驾驶员能够直接感受到的摩擦力矩只来源于转向盘总成。
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汽车线控技术应用实例
1、线控制动系统
线控制动系统（BBW，Brake-By-Wire），目前分为两类，一种为电液制动系统（EHB，Electro-Hydraulic Brake），另一种为电子机械制动系统（EMB，Electro-Mechanical Brake）。
EHB是电子与液压系统相结合所形成的多用途、多形式的制动系统，它由电子系统提供柔性控制，液压系统提供动力；而EMB 则将传统制动系统中的液压油或空气等传力介质完全由电制动取代，是未来制动控制系统的发展方向。
（1）电液制动系统
在中小型车辆的传统制动系统中，驾驶员通过制动主缸在轮缸建立制动压力，而EHB则是通过蓄能器提供制动压力。
蓄能器压力由柱塞泵产生，可提供多次连续的制动压力。
EHB由传感器、ECU及执行器（液压控制单元）等构成，其结构如图１所示。
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号传给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。
同时，控制系统也可接受其他电子辅助系统（例如ABS、BAS、EBD、ESP 等）的传感器信号，从而保证最佳的减速度和行驶稳定性。
（2）电子机械制动系统
EMB主要用于小型车辆中，主要包含电制动器、ECU、轮速传感器、动力电源等。
它与EHB最大区别是制动力为电机提供的转矩，而不是由柱塞泵产生的高压油，且有独立的电源来供电，其各部分的功能如表１。
2、线控转向系统
线控转向系统（SBW，Steering-By-Wire）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，其结构如图２所示。
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。
参考文献
《轿车车身轻量化及其对连接技术的挑战》李永兵
《汽车结构与设计》林程王文伟机械工业出版社
《汽车线控技术的应用及发展趋势》程飞
《汽车线控技术的应用及关键技术》饶剑。