桑志博 于曉丹

摘 要：在汽車(chē)行駛過(guò)程中，汽車(chē)底盤(pán)電控系統(tǒng)對(duì)其安全穩(wěn)定性的提升極為重要。而現(xiàn)代集成控制技術(shù)的應(yīng)用對(duì)其安全性能的提升極為關(guān)鍵。文章對(duì)當(dāng)前的底盤(pán)電控系統(tǒng)技術(shù)中數(shù)種電控系統(tǒng)進(jìn)行介紹，從安全性角度對(duì)汽車(chē)底盤(pán)電控系統(tǒng)的集成策略做出闡述，探尋應(yīng)用策略，以供實(shí)踐參考。

關(guān)鍵詞：汽車(chē)底盤(pán)；集成控制；電控系統(tǒng)

自汽車(chē)發(fā)明至今，汽車(chē)安全事故一直是威脅道路安全的嚴(yán)重問(wèn)題，且至今沒(méi)有辦法做到完全規(guī)避。汽車(chē)安全事故當(dāng)中，人為因素是重要的誘因，而汽車(chē)自身質(zhì)量安全問(wèn)題則是更為關(guān)鍵的重要因素。隨著技術(shù)的革新，汽車(chē)底盤(pán)電控技術(shù)被視為當(dāng)前安全性能最好的選擇之一，而電控系統(tǒng)的應(yīng)用也可以大大降低汽車(chē)安全事故問(wèn)題。 汽車(chē)底盤(pán)是汽車(chē)全部構(gòu)造當(dāng)中最為重要的組成，也是對(duì)企業(yè)整體安全質(zhì)量起到?jīng)Q定影響的部分。汽車(chē)底盤(pán)能夠使得駕駛汽車(chē)的性能更加優(yōu)越，而汽車(chē)底盤(pán)電控系統(tǒng)則可以使汽車(chē)駕駛性能提升的情形下大幅度提升安全性.具有無(wú)可取得的重要作用。電控系統(tǒng)當(dāng)前在汽車(chē)底盤(pán)制作當(dāng)中應(yīng)用廣泛，發(fā)展空間巨大。隨著消費(fèi)升級(jí)和技術(shù)革新，汽車(chē)底盤(pán)的應(yīng)用技術(shù)也將朝向安全性與駕駛舒適度兼顧的方向發(fā)展，擁有更大的技術(shù)市場(chǎng)。在當(dāng)前的技術(shù)背景下，汽車(chē)能夠向前行駛的根本動(dòng)力在于輪胎縱向力與側(cè)向力的共同作用，兩種力量驅(qū)動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)、直行與后退等動(dòng)作，而駕駛員則是通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向燈操作，向汽車(chē)底盤(pán)傳達(dá)命令。這種控制方式自汽車(chē)發(fā)明問(wèn)世延續(xù)至今，也是最為成熟的控制方式，而汽車(chē)底盤(pán)的電控系統(tǒng)則是對(duì)這種控制方式的安全、平順性的最佳保障[1]。

1 汽車(chē)底盤(pán)主要的電控系統(tǒng)

汽車(chē)操控的安全性最為重要，而汽車(chē)底盤(pán)電控系統(tǒng)是對(duì)汽車(chē)安全性的重要保障。當(dāng)前，消費(fèi)者選購(gòu)汽車(chē)過(guò)程中也越來(lái)越關(guān)注電控系統(tǒng)技術(shù)。當(dāng)前，應(yīng)用較廣的汽車(chē)底盤(pán)電控系統(tǒng)主要有如下幾種。

1.1防抱死系統(tǒng)

防抱死系統(tǒng)（Antilock Brake System，ABS），即防止車(chē)輪抱死的電控系統(tǒng)，其原理是通過(guò)對(duì)制動(dòng)器控制來(lái)增加車(chē)輪與地面之間的摩擦力，進(jìn)而降低汽車(chē)操控的反應(yīng)速度，通過(guò)降低剎車(chē)時(shí)間來(lái)提升安全性能。汽車(chē)行駛過(guò)程中，防抱死系統(tǒng)就是通過(guò)傳感器來(lái)感知車(chē)輪傳動(dòng)狀態(tài)，進(jìn)而控制車(chē)輪運(yùn)轉(zhuǎn)。ABS是當(dāng)前車(chē)輪傳動(dòng)控制當(dāng)中最為重要的控制方式。其通過(guò)在車(chē)輪上設(shè)置的傳感器對(duì)車(chē)輪抱死信號(hào)進(jìn)行及時(shí)傳遞，對(duì)應(yīng)的控制器在收到信號(hào)之后就可以及時(shí)對(duì)車(chē)輪制動(dòng)缸的油壓進(jìn)行降低，以此實(shí)現(xiàn)制動(dòng)力矩的減小。這種通過(guò)控制汽車(chē)車(chē)輪而進(jìn)行的電控系統(tǒng)，對(duì)預(yù)防汽車(chē)失控或側(cè)滑等問(wèn)題，起到了釜底抽薪的效果，安全保障度較高。

1.2電子穩(wěn)定程序

汽車(chē)電子穩(wěn)定系統(tǒng)（Electronic Stability Program，ESP）是當(dāng)前有效規(guī)避不穩(wěn)定駕駛情況的電控系統(tǒng)。這一系統(tǒng)能夠自動(dòng)識(shí)別因慌亂駕駛或錯(cuò)誤指令導(dǎo)致的汽車(chē)突然變動(dòng)反應(yīng)。如果檢測(cè)識(shí)別到這種情況，ESP系統(tǒng)將通過(guò)干預(yù)車(chē)輪制動(dòng)來(lái)進(jìn)行有效干預(yù)，進(jìn)而保障汽車(chē)不會(huì)因慌亂形式而產(chǎn)生安全事故。當(dāng)前，ESP電子穩(wěn)定程序是較為理想的能夠通過(guò)識(shí)別汽車(chē)輪速、橫擺角度差異等異變信號(hào)來(lái)判斷汽車(chē)是否失控的傳感系統(tǒng)。這種系統(tǒng)借助傳感器和計(jì)算機(jī)芯片來(lái)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)汽車(chē)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。計(jì)算機(jī)芯片中會(huì)內(nèi)置精細(xì)算法，含有測(cè)速與測(cè)角等功能及安全范圍，并將監(jiān)測(cè)到汽車(chē)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與安全范圍作出比對(duì)，當(dāng)汽車(chē)的某些參數(shù)指標(biāo)在安全范圍內(nèi)時(shí)，則意為安全，不進(jìn)行干預(yù)。當(dāng)汽車(chē)的某些參數(shù)值，如前后輪速度差、轉(zhuǎn)角差等出現(xiàn)差異時(shí)，則會(huì)作出防控反應(yīng)。ESP電子穩(wěn)定程序由加速防滑控制、制動(dòng)輔助和防抱死制動(dòng)這3個(gè)系統(tǒng)組成，相較于單純的防抱死系統(tǒng)，該系統(tǒng)更具綜合性，考慮的危險(xiǎn)情況更加全面，對(duì)車(chē)輪平穩(wěn)運(yùn)行的保障力度也更高。該系統(tǒng)可以在最大程度上確保汽車(chē)的運(yùn)行過(guò)程保持穩(wěn)定，不會(huì)出現(xiàn)側(cè)翻、甩尾或是跑偏的問(wèn)題。

1.3主動(dòng)懸架系統(tǒng)

懸架系統(tǒng)（Active Suspension System，ASS）是連接車(chē)輪與車(chē)身之間全部部件以及零件的總稱。懸架系統(tǒng)主要由減振器、彈簧，例如螺旋彈簧、板簧、扭桿等等，以及導(dǎo)向機(jī)構(gòu)這3個(gè)部分共同組成。懸架系統(tǒng)能夠有效地降低、抑制車(chē)輪與車(chē)體之間的振動(dòng)與動(dòng)載，保證汽車(chē)在行駛過(guò)程中的平順性以及穩(wěn)定性。電子控制懸架系統(tǒng)包括主動(dòng)懸架和半主動(dòng)懸架兩種，主動(dòng)懸架能夠有效改善汽車(chē)的乘坐舒適度和安全性能，成為汽車(chē)電控懸架系統(tǒng)的主要發(fā)展目標(biāo)。電控主動(dòng)懸架又有電控主動(dòng)液壓懸架和電控空氣懸架這兩種。電控主動(dòng)液壓懸架通過(guò)伸縮液壓減震器，根據(jù)車(chē)載電腦計(jì)算的懸架加速度使得車(chē)輛在行駛過(guò)程中保持平衡。電控空氣懸架通過(guò)感應(yīng)路面狀況以及自身受到的作用力，能夠及時(shí)進(jìn)行空氣減震器的摩擦和剛度的控制，以保證整個(gè)過(guò)程中車(chē)輛始終保持在可接受的范圍之內(nèi)發(fā)生適度震動(dòng)。

無(wú)論何種懸架系統(tǒng).都是通過(guò)調(diào)節(jié)減震器和懸架剛度來(lái)降低車(chē)輛的震動(dòng)幅度，進(jìn)而減緩車(chē)身隨路況高低不平產(chǎn)生的上下波動(dòng)。這種系統(tǒng)能夠?qū)⒈粍?dòng)懸架的區(qū)域控制在較小的范圍內(nèi)，使車(chē)身的波動(dòng)與地面保持一定平衡，進(jìn)而增加駕駛的平順性和舒適性，當(dāng)駕駛懸架系統(tǒng)較好的汽車(chē)時(shí)，車(chē)身波動(dòng)感受較為平滑、緩和，質(zhì)感較好。懸架系統(tǒng)的應(yīng)用主要是為了減輕汽車(chē)震蕩與顛簸。其中，主動(dòng)懸架系統(tǒng)是起到控制作用的減震系統(tǒng)，能夠?qū)邮盏降恼饎?dòng)信息作出反應(yīng)和處理，可自動(dòng)達(dá)到減震效果。因而，主動(dòng)懸架系統(tǒng)也是控制較為復(fù)雜、應(yīng)用難度較高的系統(tǒng)，涉及汽車(chē)諸多系統(tǒng)的配合與整合[2]。

2汽車(chē)底盤(pán)電控系統(tǒng)集成控制

2.1分布式集成控制

分布式集成控制，通常情況下說(shuō)來(lái)就是實(shí)現(xiàn)分層遞進(jìn)控制，把高層先進(jìn)方法和不精確的方法統(tǒng)一結(jié)合起來(lái)，形成一種遞進(jìn)式的控制方式，可以對(duì)多個(gè)子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)分別控制和統(tǒng)一管理。一方面，分布式集成控制能夠在最大程度上實(shí)現(xiàn)資源整合的合理性以及全面性。另一方面，分布式集成控制也可以實(shí)現(xiàn)不同子系統(tǒng)之間的相互交流，避免不同子系統(tǒng)之間出現(xiàn)矛盾或是沖突，對(duì)汽車(chē)整體運(yùn)行控制造成影響。對(duì)于汽車(chē)底盤(pán)電控系統(tǒng)的集成控制而言，制動(dòng)與轉(zhuǎn)向的集成控制是比較關(guān)鍵的，也是直接關(guān)系到汽車(chē)操作的核心控制。

2.2總判決機(jī)制

對(duì)于車(chē)輛本身而言，其存在多個(gè)不同的系統(tǒng)，這就使得對(duì)不同子系統(tǒng)進(jìn)行控制時(shí)可能出現(xiàn)一定的控制矛盾，會(huì)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的控制產(chǎn)生較為嚴(yán)重的影響。因此，需要對(duì)總體控制構(gòu)建總判決機(jī)制，以此對(duì)不同系統(tǒng)的控制關(guān)系進(jìn)行理順，避免出現(xiàn)控制沖突的問(wèn)題。在總判決機(jī)制的構(gòu)建上，需要結(jié)合汽車(chē)各個(gè)控制系統(tǒng)的實(shí)際情況，對(duì)各個(gè)控制系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)調(diào)，使其能夠高效實(shí)現(xiàn)相互配合，確保汽車(chē)整體控制，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定安全的運(yùn)行控制。

2.3構(gòu)建汽車(chē)底盤(pán)電控系統(tǒng)集成模型

要實(shí)現(xiàn)集成控制，首先需要設(shè)立集成控制模型。在進(jìn)行模型設(shè)立的過(guò)程中，一般可以分為3步進(jìn)行。第一，對(duì)模型參數(shù)進(jìn)行合理選擇和設(shè)置。由于汽車(chē)系統(tǒng)存在比較大的復(fù)雜性，各個(gè)微小系統(tǒng)包含了諸多元件。要想集成控制模型發(fā)揮出切實(shí)高效的控制作用，就必須對(duì)各個(gè)子系統(tǒng)的參數(shù)進(jìn)行合理設(shè)置，保證其合理可靠，以便集成控制模型能夠滿足控制需求。第二，依照確定的系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行模型仿真，這可以通過(guò)對(duì)汽車(chē)系統(tǒng)不同部分的相關(guān)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和傳遞，將其輸入到模型之中進(jìn)行仿真。最后，需要對(duì)一些實(shí)際場(chǎng)景進(jìn)行仿真。汽車(chē)底盤(pán)電控系統(tǒng)的集成化目的在于使汽車(chē)在遭遇實(shí)際情況時(shí)能夠表現(xiàn)出良好的控制性能。因此，可以預(yù)設(shè)一些實(shí)際場(chǎng)景，將其轉(zhuǎn)化為相關(guān)的參數(shù)，輸入到模型之中進(jìn)行仿真，從而得出具體的結(jié)果，以此判斷集成系統(tǒng)的實(shí)際控制性能。

3 汽車(chē)底盤(pán)技術(shù)系統(tǒng)的發(fā)展方向

未來(lái)，汽車(chē)底盤(pán)技術(shù)系統(tǒng)的研發(fā)，必然會(huì)朝向多個(gè)電控系統(tǒng)相互結(jié)合、相互融合的方向出發(fā)，因而電控系統(tǒng)的發(fā)展技術(shù)會(huì)愈加復(fù)雜化、精細(xì)化，也會(huì)更加高效。當(dāng)前，任何一種汽車(chē)底盤(pán)電控技術(shù)都是不完善的，可謂各自具有優(yōu)越性而各自具備不完善之處，這也導(dǎo)致了汽車(chē)底盤(pán)電控系統(tǒng)的復(fù)雜化。當(dāng)前，所以汽車(chē)底盤(pán)電控技術(shù)都在研究如何實(shí)現(xiàn)集聚統(tǒng)一，如何通過(guò)一個(gè)系統(tǒng)或減少操控系統(tǒng)，來(lái)達(dá)到汽車(chē)電子控制技術(shù)的整合，來(lái)促使防抱死、防滑、懸架等汽車(chē)駕駛防控的整合統(tǒng)一。盡管這些防控功能無(wú)法整合到一個(gè)機(jī)械系統(tǒng)當(dāng)中，但是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，未來(lái)汽車(chē)底盤(pán)電控技術(shù)或許可以實(shí)現(xiàn)通過(guò)植入一個(gè)電控系統(tǒng)來(lái)作為諸多機(jī)械防控的指揮中心，作為協(xié)調(diào)和指揮汽車(chē)操控的中心端口，以此來(lái)提升汽車(chē)安全、平穩(wěn)駕駛的管理效果。未來(lái)，電控系統(tǒng)技術(shù)要做的是將各個(gè)系統(tǒng)組合到一起，通過(guò)提供平臺(tái)和管理樞紐來(lái)提高汽車(chē)的制動(dòng)效果。電控系統(tǒng)必將成為未來(lái)汽車(chē)技術(shù)發(fā)展的重要分支，不斷融合和整合創(chuàng)新，來(lái)實(shí)現(xiàn)汽車(chē)底盤(pán)控制的集聚化、高效化。

4結(jié)語(yǔ)

綜上所述，通過(guò)汽車(chē)底盤(pán)電控系統(tǒng)，可以通過(guò)分布式控制、設(shè)立總判決機(jī)制和模型仿真這些環(huán)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)更加有效的汽車(chē)安全性、平穩(wěn)性操作控制。未來(lái)，汽車(chē)底盤(pán)電控系統(tǒng)的構(gòu)建需要在現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)跨系統(tǒng)綜合突破。期待在不遠(yuǎn)的未來(lái)，汽車(chē)底盤(pán)電控系統(tǒng)能夠更加成熟，推廣應(yīng)用，進(jìn)一步提高汽車(chē)的安全性能。

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