对一些一文看懂线控底盘！自动驾驶没它不行，四大方向渗透率激增和信号与线性系统分析相关的题，你究竟了解多少呢？下面来让小编带大家来了解一下吧！
线控底盘技术，自动驾驶的基石。
线控底盘实际上是对汽车底盘的信号传输机构进行线控改造，用电信号传输代替机械信号传输，使其更适合自动驾驶汽车。其核心特点是可以实现“人机解耦”，向执行器发出指令的信号源可以从人类变为自动驾驶系统的部件，并且具有高精度、高响应速度的优势。
同时，当自动驾驶功能级别迈向L4及以上时，车辆的驾驶将完全脱离人工干预，即车辆执行系统将不再有驾驶员作为安全冗余。因此，为了保证无人驾驶时整车的安全，高端自动驾驶汽车执行层的设计需要在制动、转向等关键执行环节实现双重甚至多重冗余。综合考虑内部空间、信号传输机制、响应精度等因素，用线控结构替代机械结构是执行器实现多重安全冗余的必要条件。
线控底盘自动驾驶必备黑科技
传统汽车的底盘主要由传动系统、驱动系统、转向系统和制动系统四部分组成。除了支持发动机和汽车其他部件外，还具有接收驾驶员操作指令以使汽车行驶、转向和制动的功能。运动等功能是燃油车的重要组成部分。其中传动系统、驱动系统、转向系统和制动系统相互联系、相辅相成。它们共同构成了汽车底盘，并构成了线控底盘技术的基础。
机械传动系统和驱动系统组成
线控底盘的核心特点是可以实现“人机解耦”，具有高精度、高安全性、高响应速度等优点。总体而言，线控底盘实际上是对汽车底盘信号传输机构的线控改造，以电信号传输代替机械信号传输，使其更适合自动驾驶车辆。
具体传输过程是将驾驶员的操作指令传输给电子控制器，然后电子控制器将信号传输给相应的执行器，最后执行器完成汽车的转向、制动、行驶等功能。在此过程中，由于线对线结构取代了方向盘、制动踏板和底盘之间的机械连接，以前由人类直接控制的集成机械系统变成了操作端和设备端两个独立的部分，并且该设备不仅可以通过人类传输的信号进行操作，还可以通过其他来源的电信号进行操作，从而实现“人机解耦”。
另外，由于线控结构下操作单元和执行单元之间没有机械能传递，因此响应时间将大大缩短，精度也将大大提高。同时，执行单元利用外部能源执行操作指令，其执行过程和结果由电子控制器监视和控制。也有利于在紧急情况下保证驾驶员和乘客的安全。因此，线控机箱还具有较高的安全特性。
从分体结构来看，线控底盘由线控换档、线控油门、线控悬架、线控转向、线控制动五个主要环节组成。其中，线控油门和线控换挡由于技术难度相对较低，自20世纪90年代初开始在汽车上逐渐量产，目前普及率较高。相比之下，线控悬架、转向和制动系统由于技术壁垒和车辆安装成本较高，仍处于量产的早期阶段。根据我们的测算，目前线控制动的渗透率只有3左右，线控悬架的渗透率不到3，线控转向几乎还没有实现大规模量产。
线控底盘构造
基于线控底盘“人机解耦、高精度、高安全”的特点，线控底盘将是实现高水平自动驾驶的必要条件，有望逐步取代传统汽车未来的机械底盘。自动驾驶功能的实现依赖于感知层、决策层和执行层的协调。随着自动驾驶的发展进程从低层走向高层，不仅需要感知层传感器、决策层主控芯片和算法不断升级，对执行层性能也提出了更高的要求。
与传统的机械底盘相比，通过电信号控制的线控底盘在响应速度和准确性方面具有更强的优势。同时，当自动驾驶功能级别迈向L4及以上时，车辆的驾驶将完全脱离人工干预，即车辆执行系统将不再有驾驶员作为安全冗余。因此，为了保证无人驾驶时整车的安全，高端自动驾驶汽车执行层的设计需要在制动、转向等关键执行环节实现双重甚至多重冗余。综合考虑内部空间、信号传输机制、响应精度等因素，用线控结构替代机械结构是执行器实现多重安全冗余的必要条件。
结合智能汽车三电系统和软硬件架构的升级，滑板底盘可能是线控底盘发展的最终产品形态。滑板底盘的概念最早由通用汽车于2002年提出，并首次集成到一款名为Hy-wire的概念车中。其核心理念是实现“上下车身解耦+底盘高度集成”，从而推动车身和底盘的自主开发和自主迭代，从而加快研发周期和效率，降低研发成本。
线控制动底盘是增长最快的组件
制动技术对于保证汽车的平稳控制和安全起着决定性的作用，并随着工业技术的变化和汽车工业的发展而不断发展。总体而言，制动系统主要由供能装置、控制装置、传动装置和制动器四部分组成。从汽车制动系统的升级趋势来看，本质是供能、控制、传动装置电子化升级的过程。
制动技术发展的本质是供能、控制、传动装置的电子化升级
后机械制动时代，气/液压力制动已成为传统汽车制动系统的核心解决方案。压力制动器包括气压制动器和液压制动器。气压制动器响应慢、制动力大、结构复杂。通常用于重型卡车、卡车等；液压制动器响应较灵敏，制动力小，结构灵活。不受管道，通常用于客车。早在20世纪30年代，杜森贝格八号车就率先在乘用车上使用液压制动器。通用汽车和福特分别于1934年和1939年采用了液压制动技术。经过后续的多次迭代，到了20世纪50年代，液压助力制动器开始在车辆上量产，成为后机械制动时代的主流制动方案。
以配备液压制动系统的客车为例制动系统主要包括制动踏板、真空助力器、制动液、制动油管、制动总泵、制动分泵和车轮制动器。当驾驶员踩下制动踏板时，产生力，推动真空助力器后室的进气控制阀打开。然后后腔充气，使压力大于前腔，形成压力差，从而放大制动力，对制动主缸形成压力。推杆向前的推力将制动主缸内的液体推入制动管，形成车轮制动力，使车轮制动器进行制动操作。
另外，随着汽车电子技术的发展，人们在液压制动系统的基础上增加了许多制动辅助系统，如防抱死制动系统、牵引力控制系统、稳定性控制系统、自动停车功能、陡坡缓降控制、制动优先系统等都是在原有液压制动系统的基础上增加了一套液压控制装置，通过控制制动管路容积的增减来控制制动压力的变化，适用于不同的场景。
液压制动系统工作原理图
新能源汽车时代，由于车内失去了发动机产生的真空压力源，制动系统被迫再次改造升级。目前针对这一题的解决方案主要有两种，即电子真空泵方案和线控制动方案
EVP解决方案在原有液压制动真空助力器的基础上增加电子真空泵，通过真空传感器监测增压器内真空度的变化，为助力器提供稳定的真空源。此外，EVP采用压电材料作为动力器件，完全摒弃了传统的电动机驱动方式，实现了从控制到驱动的电子化，对原有车辆底盘几乎没有改动，可帮助燃油车快速向电动化转变。。因此，在新能源加速渗透的初期，EVP解决方案很快得到了应用。
线控制动方案与传统的液压刹车相比，线控制动用电子助力器代替真空助力，用电线代替液压/气动管路。其工作原理是通过油门踏板传感器将驾驶员的实际操作转换成电信号并传输给ECU。ECU对传输来的相关指令进行综合计算。如果判断为正常动作，则再次将信号传输至制动执行器，最终实现制动。
线控制动用电子助力器代替真空助力器，用电线代替管道
线控制动是新能源汽车的最优解决方案，已逐渐开始大规模量产。虽然增加EVP解决方案可以解决真空源不足的题，但由于EVP仍然存在寿命短、易受环境影响、能量回收效率低等题，因此很难成为未来新能源汽车制动的核心解决方案系统。计划。线控制动方案采用电子助力器代替真空助力器直接建压，无需消耗能量建立真空源，可有效解决新能源汽车真空源不足的题；另一方面，由于它采用电信号来控制电机，在一定程度上可以减少能量损失，提高响应速度，从而提高能量利用率，进一步提高新能源汽车的续航能力。
因此，随着近年来国内新能源汽车渗透率的加快，领先整车厂逐渐开始在新能源车型上量产线控制动系统。例如，比亚迪汉系列是国内首款搭载博世IPB的量产新能源车型。蔚来EC6、EC8、小鹏P7、理想ONE均搭载了博世提供的iBooster20线控制动系统，北汽新能源EC3也配备了该系统。N-Booster系统由国内供应商纳森科技生产。据高工智能汽车研究院监测数据显示，2021年中国市场配备前置标准线控制动系统的乘用车保有量为30675万辆，同比增加5806辆，前置安装率为1504。
进一步分析线控制动系统根据是否有液压备份可分为EHB电液制动和EMB机电制动。其中，EHB实施起来比较困难。它仅用电子元件替代了传统制动系统中的部分机械元件，保留了传统的液压管路。当线控系统出现故障时，备用阀打开，成为传统的液压制动系统。因此，也可以理解为线控制动系统发展的第一阶段。同时，EHB又可以分为两种类型One-Box和Two-Box。具体区别在于，One-Box方案将ESC和助力器功能集成到一个ECU中，而Two-Box方案则需要协调助力器和ESC单元之间的关系。
线控制动系统的分类
部分EHB结构被电子元件替代，可以有效提高响应速度和精度。它包括制动踏板单元、液压制动控制单元和执行器三部分。其中，制动踏板单元是传统拉杆机械连接踏板的升级版。它主要由制动踏板和踏板传感器组成。它模拟传统制动系统的感觉和行为并向驾驶员提供反馈。同时，它传输驾驶员的制动操作。踏板力和速度信息。
核心液压制动控制单元，我们以博世的iBooster20为例，其具体工作原理是当踏板接口产生位移时，踏板行程传感器将检测到的位移信号传输给电控单元，电控单元计算出电机应产生的扭矩，然后通过传动装置转换为助力阀体的伺服制动力，再与源踏板动力一起转换为制动主缸中的制动液压，最终驱动执行器实现制动。同时，当线控系统电路出现故障时，备用阀打开，制动踏板液压管路与紧急制动管路连接，整个制动系统切换为传统液压制动。
EHB工作原理结构图
此外，线控制动由于能够实现能量回收，也成为新能源汽车的重要配置。电动汽车制动过程中，制动力矩的来源包括两个方面摩擦片产生的机械制动力和电机提供的电制动力，通过传动轴实现减速。
其中，电制动力的本质原理是，电动汽车制动过程中，切断电机电流，产生电机减速时产生的反向电动势能。此时，电机也可以认为起到了发电机的作用，将反向电动势能量通过传动轴传回电池，从而实现电能回收。理论上来说，制动时电制动力所占的比例越大，能量回收的效率就越好。
因此，目前根据电制动力和机械制动力匹配策略的不同，能量回收策略可分为叠加式和协调式两种叠加式踩下制动踏板，直接启动液压制动，电机制动叠加在基本制动上。协调型当踩下制动踏板时，控制器通过行程传感器根据当前踏板角度和角速度推断驾驶员的制动需求，并计算出所需的制动力。然后以电机作为主要扭矩源，以液压制动器作为制动。补偿动力扭矩不足。这增加了制动的比例，从而增加了能量回收。
以博世协调线控制动解决方案为例，当所需减速度小于0.3g时，从驾驶员脚部传输到制动系统的液压量暂时存储在低压蓄能器中，制动系统不产生制动力矩和制动力由电机反向旋转提供；当所需减速度超过03g时，低压蓄能器中的可用容积转移到车轮制动器，液压制动器补偿电机的反向制动，制动系统协调能量回收系统共同提供制动扭矩。因此，ibooster每次制动时可以实现高达0.3g减速度的能量回收。在制动频繁的城市路况下，续航里程可增加10-20%。
线控制动协调能量回收逻辑
短期来看，两盒解决方案将占据主导地位，而长期来看，一盒解决方案将是必然趋势。上面提到的博世iBooster20+ESP就是典型的EHB两盒技术解决方案。iBooster20和ESP是两个相连且独立的
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