來源：焉知智能汽車 ，作者Z

随着智能駕駛的發展和各路玩家的入局，作為執行層的核心技術，底盤線控化已經成為必然趨勢，自動駕駛的實現也必須基于線控化的底盤來實現。

圖1 線控底盤示意圖

但是要把線控的所有功能完全發揮，開發出純線控的底盤，還存在一些重點和難點問題，需要相關技術的支撐。本文我們将解讀當前線控底盤的關鍵技術和瓶頸所在。

1、故障診斷與容錯控制

汽車線控系統具有傳統機械或液壓系統所不具備的技術優勢。但它是一種複雜的高級電子系統，目前還沒有達到機械或液壓部件同等可靠的程度，并且故障失效模式也與傳統系統不一樣。那麼如何在新的故障模式下進行有效的故障診斷，并保證在某些電子部件或軟件失效的情況下，系統具有容錯功能，能保證系統的轉向、制動等基本功能，是實現線控底盤的全面應用所必須解決的問題。

線控系統要能夠及時檢測到系統故障，确定故障源，并做出相應的容錯控制動作。容錯控制的含義是：當有一些部件出現故障或者失效的時候，他們在系統中的功能可以用系統中的其他部分來代替，使系統能繼續保持規定的性能，或者不喪失基本的功能，進一步實現故障系統的性能最優。

容錯控制的設計方法主要有硬件冗餘方法和解析冗餘方法兩種，硬件冗餘方法就是通過對重要部件或者容易發生故障的部件提供備份，解析冗餘方法主要是通過設計控制器的軟件來提高整個系統的冗餘度。

在線控系統中，相對于ECU來說，傳感器和執行器更加容易發生故障，所以很多傳感器和執行機構之間都存在冗餘備份。不過，雖然ECU的可靠度比較高，但ECU一旦出現故障，後果更加嚴重。因為傳感器和執行器故障後，系統還可能保持部分工作，而一旦ECU出現故障，系統就會處于完全癱瘓狀态，失去所有功能。

但是，硬件冗餘存在成本高的問題，這也是線控技術目前發展的一大瓶頸。考慮到成本問題，更多地利用解析冗餘方法來提高容錯性，是一個重要的發展方向。

2、信息獲取與傳輸

信息獲取與傳輸技術分别對應傳感器技術和總線技術。

線控底盤完成轉向、制動等控制動作的前提，是傳感器不斷将駕駛員的指令信息和車輛的狀态信息及時反饋給控制器，然後控制器才能夠根據控制策略，對執行機構進行控制。

傳感器的精度和分辨率直接影響着控制系統的精度和性能，所以研制出成本低、可靠性好、精度高、體積小的傳感器，也是發展線控系統的關鍵技術之一。

總線技術對信息的傳輸起着決定性的作用。線控技術的全面應用意味着汽車由機械系統到電子系統的轉變，線控技術要求用于線控的網絡數據傳輸速度很快，時間特性很好，可靠性高。

傳統的CAN總線無法為線控系統提供所需要的容錯功能和帶寬：一方面是因為，線控系統的實時性和可靠性要求都很高，必須要采用時間觸發的通信協議；另一方面，線控系統要求通信網絡協議具有容錯的功能，容錯的功能就意味着即使系統的不同部分出現了故障，系統仍然可以按設計繼續運行。

TTP/C和FlexRay協議都包含容錯的同步時鐘，并且用總線監控器保護通信信道不受錯誤節點的影響，是純線控系統通信協議的優選。

3、電機及其控制器

信息通過總線傳輸到控制器，然後控制器驅動各種電機實現執行工作。控制電機和控制器的性能，很大程度上影響着線控系統的整體性能。線控系統的電機主要以位置、轉速或轉矩等，作為控制目标，功率從十幾W到幾千W不等。

對于小功率電機，可以采用步進電機或直流電機，如節氣門開度的控制電機、油泵電機等。

在大功率電機方面，永磁同步電機的應用已經越來越廣泛，比如線控轉向電機、EMB中的制動電機等。

圖2 布雷博的EMB系統

純線控系統由于多個電機同時工作，需要消耗更多的電能。因此需要提高電機功率密度、控制器功率密度以及系統效率等指标，擴大高效區的範圍。這樣不僅可以降低電機控制器和系統電源的負荷，提高設計的冗餘度，還對線控系統工作節能，增強系統動力性能方面具有重要的意義。

此外，電機及控制器的可靠性、安全性、電磁兼容性也是整車集成控制安全性的重要前提。

4、動力電源

要保證整套線控系統的穩定工作，動力電源的性能也是至關重要的。

線控系統的執行器主要是大功率的電動機以及伺服電機，其相對于傳統的執行器功率而言，消耗極高。舉例來說，單個轉向電動機的功率範圍是550~800W，而電機盤式制動器的功率可達1000W。

如果繼續維持傳統的14伏供電系統，就必須通過提高電流，來獲得更高的功率。但過高的電流會給整套系統帶來安全隐患，汽車電路上的熱能消耗也會大大增加，所以汽車供電系統必須通過提高電壓，來滿足更大功率的需求。

目前，48伏的供電系統得到快速發展，是當下的趨勢。

圖3 博世的48V供電系統

5、未來發展趨勢

根據以上的關鍵技術解讀，我們不難發現，線控系統的未來發展趨勢主要有以下幾點：

一是線控系統的智能化，各個線控子系統及汽車的其他電控單元高度集成，實現控制一體化。

比如，線控轉向系統和線控懸架的有機結合，實現汽車的運動協調統一控制，向綜合控制方向發展。綜合發揮兩者的優點，不僅可以實現自動駕駛，還可以更好的改善汽車的安全性、舒适性和穩定性。

二是提高線控技術的可靠性和安全性。

目前法規仍然要求轉向和制動系統必須有機械連接，不允許使用純線控的轉向系統或制動系統，因此盡快提高線控系統的可靠性和安全性，是當務之急。隻有實現高度的安全，才能獲得政府部門對完全線控系統的認可，才能實現線控技術在車輛上的全面應用。

三是降低成本。

線控系統中所必需的傳感器、高功率的電機、高性能的電源，以及硬件冗餘等，都大大增加了成本。随着技術的進步、電子設備成本的下降，以及其他的技術手段，如非硬件冗餘的容錯控制技術等，線控系統的成本會逐漸下降。隻有成本下降了，線控系統才能在量産車上大範圍應用。

四是應用範圍的擴展。

實現低成本和高可靠性後，結合目前的電動化、智能化發展趨勢，線控技術的應用範圍将越來越廣，對自動駕駛的發展也會起到有效的推動作用。

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