本系列博客包括6个专栏，分别为：《自动驾驶技术概览》、《自动驾驶汽车平台技术基础》、《自动驾驶汽车定位技术》、《自动驾驶汽车环境感知》、《自动驾驶汽车决策与控制》、《自动驾驶系统设计及应用》。
此专栏是关于《自动驾驶汽车平台技术基础》书籍的笔记.
4.车辆线控系统
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概述
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车辆线控技术：指用电子信号代替由机械、液压或气动的系统连接的部分，如 ：换挡连杆、节气门拉线、转向器传动机构、制动油路等；
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线控技术要求网络的实时性好、可靠性高，且一些线控部分要求功能实现冗余，以保证在一定的故障时仍可实现这个装置的基本功能；
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自动驾驶车辆线控底盘主要包含5大系统，分别为：线控转向、线控制动、线控换挡、线控节气门、线控悬挂，如下图所示：
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线控节气门
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线控节气门：指通过用线束来代替拉索或拉杆，在节气门部位装一只微型电动机，用电动机驱动节气门开度；
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线控节气门主要由加速踏板、踏板位移传感器、ECU(电控单元)、CAN总线、伺服电动机和节气门执行机构组成；
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线控节气门控制原理如下图所示：
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现阶段的线控节气门，根据加速踏板的位置，由ECU决定节气门的开合大小及喷油量、喷油时间间隔，核心技术在于踏板位置信号的实时性和喷油量、喷油时间的精确控制；
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线控换挡
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- 线控换挡技术是将传统的机械手动挡位改为手柄、拨杆、转盘、按钮等电子信号输出的方式；
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线控转向
- 线控转向是指取消方向盘与转向车轮之间的机械连接，采用电信号控制车轮转向，可以自由设计汽车转向系统角传递特性和力传递特性，实现许多传统转向系统不具备的功能；
- 线控转向系统主要由方向盘总成、转向执行总成、线控转向系统控制器等组成；
- 线控转向系统的工作原理：驾驶者操纵方向盘，系统控制器采集方向盘转角、车速和横摆角速度等传感器信号，通过预先设置的控制策略对汽车转向运动进行控制，同时路感模拟系统根据汽车不同行驶工况对路感进行模拟并反馈给驾驶人；
- 线控转向由于没有了机械连接，车轮转向由传统的驾驶者控制改变为电或液压驱动系统控制，考虑到系统的安全性，有的线控转向系统同时具有两套驱动系统，如采用双电机或电液复合硬件冗余控制系统，以便于其中一套驱动系统发生故障时，可以及时采用备份驱动系统，保证汽车基本转向功能；
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线控制动
- 线控制动：指采用电线取代部分或全部制动管路，通过控制器操纵电控元件来控制制动力大小；
- 线控制动系统由制动踏板模块、车轮制动作动器、制动控制器等部分组成；
- 制动踏板模块包括：制动踏板、踏板行程传感器、踏板力感模拟器；
- 踏板行程传感器通过检测驾驶者的制动意图并将其传递给制动控制器，控制器综合纵向/横向加速度传感器、横摆角速度传感器等信号进行计算，并控制车轮制动作动器而精确地提供所需的制动压力，同时制动踏板模块接收控制器送来的信号，控制踏板力感模拟器产生力感，以提供给驾驶人相应的踏感信息；
- 线控制动系统主要分为：电子驻车制动系统(Electronic Porking Brake，EPB)、电液线控制动系统(Electronic Hydraulic Brake，EHB)和电子机械制动系统(Electro-Mechanical Brake，EMB)等类型；
- EHB系统由于具有可以精确地独立控制各个轮缸压力，系统响应快，通过控制算法可以方便地实现再生制动，并与其他如制动防抱死系统(Anti-lock Brake System，ABS)、电子稳定性控制系统(Electronic Stability Program，ESP)等功能结合，提高车辆制动稳定性，且使能量回收最大化等优点；
- 目前应用较多的线控制动系统主要为EHB和EMB；其主要区别在于制动力的来源，EHB制动力由液压蓄能器来提供制动力，EMB由电动机来提供制动压力；
- EHB采用液压蓄能器来提供压力，可以连续多次提供制动压力，与传统制动系统相比，液压制动阀的安装位置更加灵活，安装在靠近制动器位置时，可以缩短管路，减少液压阀的使用，避免过长管路带来的额外消耗，也可以让操作更加便利；同时，因为与传统制动结构相差不大，不需要重新设计进行系统设计，也没有新增部件，因此在紧急状态下，可以直接向前轮施加制动压力，不需要备用系统；
- EMB使用电动机来提供制动力来源，相比传统的液压制动系统，电信号响应速度更快，制动性能会得到优化，结构会有所简化，省去复杂的液压控制结构，因而在装备测试方面同样具有优势，维护成本降低；此外，电动机驱动的方式便于增加电控功能，便于进行系统改进设计；EMB没有液压系统，对于电动车而言，不存在因液体泄露而导致短路的隐患；