關(guān)鍵詞：汽車底盤；集成控制；主動(dòng)安全；控制策略

0 前言

在汽車工程領(lǐng)域，提升車輛的主動(dòng)安全性成為了當(dāng)今技術(shù)研究的重要方向。作為汽車底盤的核心組成部分，底盤控制在保障駕駛者及乘客安全方面有著十分重要的作用。隨著智能化技術(shù)的迅速發(fā)展，人們?cè)絹?lái)越關(guān)注如何通過(guò)集成創(chuàng)新的底盤控制策略，在復(fù)雜駕駛場(chǎng)景下實(shí)施精準(zhǔn)干預(yù)，以提升駕駛安全和車輛性能。

汽車底盤作為車輛的重要組成部分，是連接車輛車身和路面的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)。汽車底盤由底盤懸掛系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)等多個(gè)子系統(tǒng)組成，在車輛的穩(wěn)定性、操控性及安全性能方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。底盤在汽車工程中被賦予了使命，即在不同駕駛環(huán)境和路況下，保持車輛的穩(wěn)定性，提供駕駛者所需的操控感受，同時(shí)確保行駛安全［1］。

通過(guò)深入理解底盤系統(tǒng)的工作原理和相互關(guān)系，設(shè)計(jì)不同駕駛場(chǎng)景的智能控制策略，不僅可以提高車輛的操控穩(wěn)定性、安全性和駕駛樂(lè)趣，還可以為汽車行業(yè)的發(fā)展注入新的活力。這將進(jìn)一步促進(jìn)汽車技術(shù)的創(chuàng)新和進(jìn)步，助力推動(dòng)汽車主動(dòng)安全性能的高水平發(fā)展。

1 主動(dòng)安全系統(tǒng)在汽車底盤控制中的應(yīng)用

主動(dòng)安全系統(tǒng)作為現(xiàn)代汽車安全技術(shù)的重要組成部分，在汽車底盤控制中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。通過(guò)將主動(dòng)安全技術(shù)與底盤控制策略相融合，可以對(duì)車輛行為進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和智能干預(yù)，提高駕駛安全性。

主動(dòng)安全系統(tǒng)在底盤控制中主要有以下2 項(xiàng)應(yīng)用：① 基于傳感器數(shù)據(jù)和車輛狀態(tài)信息，主動(dòng)安全系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確判斷車輛當(dāng)前的駕駛狀態(tài)和環(huán)境條件。例如，系統(tǒng)通過(guò)車速、轉(zhuǎn)向角度、側(cè)傾角等參數(shù)，能夠分析出車輛是否存在側(cè)滑、失控等潛在的危險(xiǎn)情況。② 主動(dòng)安全系統(tǒng)能夠?qū)嵤┲悄芨深A(yù)。通過(guò)控制制動(dòng)力分配、懸掛剛度調(diào)整等手段，及時(shí)糾正車輛的不穩(wěn)定行為，確保駕駛者的安全［2］。例如，制動(dòng)系統(tǒng)可以通過(guò)緊急制動(dòng)分配來(lái)避免車輪鎖死，保持車輛的操控性。懸掛系統(tǒng)可以根據(jù)路況實(shí)時(shí)調(diào)整懸掛剛度，提供更好的懸掛性能，降低車輛的顛簸感，保證車輛的舒適性。

2 現(xiàn)有控制策略存在的問(wèn)題和局限性

2. 1 傳統(tǒng)底盤控制策略

傳統(tǒng)底盤控制策略主要包括防抱死制動(dòng)系統(tǒng)（ABS）、電子穩(wěn)定程序（ESP）等。其中，ABS 通過(guò)在緊急制動(dòng)時(shí)控制制動(dòng)器來(lái)避免車輪鎖死，保持操控性；ESP 則通過(guò)傳感器監(jiān)測(cè)車輛各方面狀態(tài)，主動(dòng)調(diào)整制動(dòng)力分配和動(dòng)力輸出，提升車輛穩(wěn)定性。

2. 2 現(xiàn)有主動(dòng)安全系統(tǒng)的局限性

盡管現(xiàn)有主動(dòng)安全系統(tǒng)在汽車底盤控制中發(fā)揮了一定作用，但仍存在一些局限性。一方面，現(xiàn)有主動(dòng)安全系統(tǒng)往往局限于單一的控制目標(biāo)，難以綜合考慮多個(gè)底盤系統(tǒng)的協(xié)同工作，因此在復(fù)雜駕駛情況下控制效果不佳；另一方面，現(xiàn)有主動(dòng)安全系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間可能會(huì)受到限制，系統(tǒng)無(wú)法在極短時(shí)間內(nèi)做出智能干預(yù)，影響駕駛安全。此外，現(xiàn)有主動(dòng)安全系統(tǒng)在特定環(huán)境或路況下可能發(fā)生誤判，系統(tǒng)進(jìn)行錯(cuò)誤的控制動(dòng)作，進(jìn)一步加大了駕駛風(fēng)險(xiǎn)。為了解決這些局限性，就需要研發(fā)更加先進(jìn)、智能化的底盤控制策略，以提升駕駛安全性能。

3 面向主動(dòng)安全的底盤集成控制策略研究

3. 1 傳感器數(shù)據(jù)融合

3. 1. 1 不同傳感器數(shù)據(jù)的融合方法

慣性測(cè)量單元（IMU）、攝像頭和雷達(dá)等傳感器能夠提供多樣化信息，如果再結(jié)合融合方法，數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性將得到進(jìn)一步提高。例如，通過(guò)擴(kuò)展卡爾曼濾波（EKF）算法，再融合IMU 和攝像頭數(shù)據(jù)，能夠?qū)崿F(xiàn)車輛位置、速度的高精度估計(jì)。在實(shí)際駕駛中，如果融合雷達(dá)數(shù)據(jù)，那么當(dāng)車輛在高速行駛中遇到緊急情況時(shí)就可以精準(zhǔn)掌握前方障礙物距離和速度，為緊急制動(dòng)策略提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)輸入。因此，運(yùn)用不同傳感器數(shù)據(jù)的融合方法是提升底盤集成控制策略精度和可靠性的重要途徑。

3. 1. 2 數(shù)據(jù)融合對(duì)底盤控制的影響

通過(guò)綜合不同傳感器的信息，底盤控制系統(tǒng)可以更準(zhǔn)確地感知車輛狀態(tài)和周圍環(huán)境，從而實(shí)現(xiàn)更智能化的干預(yù)［3］。例如，將攝像頭和激光雷達(dá)的數(shù)據(jù)融合，車輛行駛可以在城市交通中實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的車道保持和避障，提升城市駕駛的安全性和流暢性。

當(dāng)車輛行駛在低摩擦路面上，在綜合車速、轉(zhuǎn)向角等數(shù)據(jù)后，系統(tǒng)可以更好地調(diào)整制動(dòng)力分配，防止車輛側(cè)滑和失控。

3. 2 底盤系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)調(diào)整

3. 2. 1 底盤參數(shù)的在線調(diào)整方法

基于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和分析，底盤參數(shù)可以通過(guò)多種方法來(lái)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，使車輛適應(yīng)不同駕駛環(huán)境和路況。智能電驅(qū)動(dòng)底盤平臺(tái)是底盤智能化的關(guān)鍵技術(shù)，智能電驅(qū)動(dòng)底盤平臺(tái)包括中央控制器、電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向（EPS）系統(tǒng)、車道保持系統(tǒng)（LKS）、自動(dòng)變道輔助（LCA）系統(tǒng)、智能電池傳感器（IBS）系統(tǒng)等，如圖1 所示。智能電驅(qū)動(dòng)底盤中央控制器集成了電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)（ESC）、自適應(yīng)巡航（ACC）系統(tǒng)、自動(dòng)緊急剎車（AEB）系統(tǒng)、自適應(yīng)巡航控制（CACC）系統(tǒng)和設(shè)備監(jiān)視（PMC）系統(tǒng)等。

當(dāng)車輛在濕滑路面上行駛時(shí)，底盤系統(tǒng)可以通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)車輪的滑動(dòng)情況，自動(dòng)調(diào)整制動(dòng)力分配，防止車輪鎖死或側(cè)滑。當(dāng)車輛進(jìn)入高速行駛狀態(tài)，底盤系統(tǒng)可以通過(guò)感知車速和懸掛狀態(tài)自動(dòng)調(diào)整懸掛剛度，提供更好的穩(wěn)定性和乘坐舒適性。根據(jù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，系統(tǒng)可以根據(jù)車輛狀態(tài)的變化，及時(shí)合理調(diào)整底盤參數(shù)，為駕駛者提供更加安全和舒適的駕駛體驗(yàn)。綜合數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的方法，底盤系統(tǒng)可以在不同條件下實(shí)現(xiàn)最佳的性能平衡，為主動(dòng)安全性能的提升提供有力支持。

3. 2. 2 動(dòng)態(tài)調(diào)整對(duì)底盤控制的優(yōu)化效果

通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)車輛狀態(tài)和環(huán)境變化，系統(tǒng)能夠根據(jù)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的調(diào)整，實(shí)現(xiàn)更精準(zhǔn)、適應(yīng)性更強(qiáng)的底盤控制。例如：在緊急避險(xiǎn)情況下，底盤系統(tǒng)可以根據(jù)實(shí)時(shí)傳感器數(shù)據(jù)，快速調(diào)整制動(dòng)力分配和懸掛剛度，使車輛保持穩(wěn)定并避免失控；在不同路況下，動(dòng)態(tài)調(diào)整能夠優(yōu)化車輛的懸掛性能，提供更舒適的駕駛體驗(yàn)。

在實(shí)際駕駛測(cè)試中，當(dāng)車輛在濕滑路面急剎車時(shí)，系統(tǒng)根據(jù)實(shí)時(shí)傳感器數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)制動(dòng)力的快速分配調(diào)整，避免了車輪鎖死，確保了駕駛的操控性和安全性。這突顯了動(dòng)態(tài)調(diào)整在提升底盤控制效能、降低事故風(fēng)險(xiǎn)方面的重要作用，為汽車主動(dòng)安全性能的提升提供了關(guān)鍵的技術(shù)支持。

3. 3 主動(dòng)干預(yù)控制

3. 3. 1 底盤控制策略的主動(dòng)干預(yù)方法

底盤控制策略的主動(dòng)干預(yù)方法是指通過(guò)智能控制系統(tǒng)及時(shí)對(duì)車輛行為進(jìn)行干預(yù)，以提高駕駛安全性。例如，當(dāng)車輛出現(xiàn)失控趨勢(shì)時(shí)，系統(tǒng)可以根據(jù)傳感器數(shù)據(jù)，主動(dòng)調(diào)整制動(dòng)力分配和轉(zhuǎn)向角度，糾正車輛的方向，防止失控［4］。在實(shí)際駕駛場(chǎng)景中，主動(dòng)干預(yù)控制方法可以實(shí)現(xiàn)迅速應(yīng)對(duì)，由此可見(jiàn)，數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的決策為駕駛者創(chuàng)造了更可靠的駕駛環(huán)境。

3. 3. 2 后輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

在主動(dòng)干預(yù)控制中，加裝后輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是有效提高駕駛安全性的關(guān)鍵，如圖2 所示。該系統(tǒng)通過(guò)智能控制后輪的轉(zhuǎn)向角度，使車輛在高速和低速行駛時(shí)的操控更靈活。例如：在低速轉(zhuǎn)彎時(shí)，適度的后輪轉(zhuǎn)向可以縮小轉(zhuǎn)彎半徑，增加操控性；而在高速行駛時(shí)，后輪逆向轉(zhuǎn)向能夠提升穩(wěn)定性。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證，后輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)能夠在不同駕駛情況下提升操控性和安全性，為主動(dòng)干預(yù)控制的未來(lái)發(fā)展提供了有力支持。

4 未來(lái)的發(fā)展方向和挑戰(zhàn)

4. 1 智能化技術(shù)在底盤控制中的應(yīng)用

借助先進(jìn)傳感器與數(shù)據(jù)分析，智能化系統(tǒng)能實(shí)時(shí)感知車輛狀態(tài)和道路狀況，從而實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)駕駛干預(yù)。例如，結(jié)合車速、轉(zhuǎn)向角等數(shù)據(jù)，智能化底盤控制可實(shí)時(shí)調(diào)整制動(dòng)力分配，提升車輛穩(wěn)定性。已有試驗(yàn)結(jié)果表明，智能化技術(shù)在實(shí)際道路情境中能夠顯著提升駕駛安全性，在底盤控制領(lǐng)域擁有廣闊的發(fā)展前景［5］。

4. 2 復(fù)雜駕駛場(chǎng)景下的底盤控制

未來(lái)，應(yīng)重點(diǎn)研究復(fù)雜駕駛場(chǎng)景下的底盤控制。如果自動(dòng)駕駛與復(fù)雜路況相結(jié)合，智能底盤控制則需要應(yīng)對(duì)多變的道路、天氣和交通狀況。通過(guò)整合高級(jí)感知技術(shù)和智能決策算法，底盤控制可以適應(yīng)城市擁堵、惡劣天氣等復(fù)雜環(huán)境，保障駕駛安全。已有研究表明，在交通流密集的城市道路上，智能底盤控制能夠優(yōu)化車輛穩(wěn)定性與行駛效率，在復(fù)雜場(chǎng)景下凸顯出巨大潛力［6］。

4. 3 安全性與車輛性能之間的平衡

未來(lái)的研究關(guān)注點(diǎn)也可放在如何在安全性與車輛性能之間尋求平衡。在強(qiáng)調(diào)駕駛安全的同時(shí)，也應(yīng)看到過(guò)于保守的底盤控制可能影響車輛性能和駕駛體驗(yàn)。因此，應(yīng)著重研究開(kāi)發(fā)智能化策略，在確保安全的同時(shí)最大限度地保持車輛的操控穩(wěn)定性和駕駛樂(lè)趣。通過(guò)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)方法研究證明，在高速駕駛與緊急情況下，如果能夠平衡車輛性能與安全性，就可以提升車輛的整體性能，這也為未來(lái)底盤控制的發(fā)展指明了方向。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，研究主動(dòng)安全的底盤集成控制策略具有重要意義。通過(guò)傳感器數(shù)據(jù)融合、底盤參數(shù)的動(dòng)態(tài)調(diào)整，以及智能化技術(shù)在主動(dòng)干預(yù)控制中的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)更精準(zhǔn)、適應(yīng)性更強(qiáng)的底盤控制，為駕駛者提供更高水平的安全性能。當(dāng)然，未來(lái)的發(fā)展還需要關(guān)注在復(fù)雜駕駛場(chǎng)景下的挑戰(zhàn)，以及安全性與車輛性能之間的平衡。通過(guò)持續(xù)的研究和努力，汽車底盤控制技術(shù)的不斷推進(jìn)創(chuàng)新，可以為駕駛者創(chuàng)造更安全、舒適的出行環(huán)境。