电动汽车底盘一体化控制技术的发展研究

发表时间:2021/7/2   来源:《中国科技信息》2021年8月   作者:徐广杰
[导读] 现阶段,随着我国社会经济的不断发展进步,汽车产业日益兴起,为现代生活带来了较大的方便。

长城汽车股份有限公司   河北省汽车技术创新中心  河北保定  徐广杰   071000

摘要:现阶段,随着我国社会经济的不断发展进步,汽车产业日益兴起,为现代生活带来了较大的方便。在汽车产业的发展进步中,汽车底盘集成控制是汽车产业中极为重要的组成部分,所以,汽车底盘集成控制的发展趋势,将对汽车行业的发展有着直接的影响。伴随着汽车产业的不断发展更新,汽车底盘集成控制的新技术已经引起了汽车产业的高度重视。只有汽车底盘系统不断更新完善,才能够更好的平衡各项性能指标,从而提高汽车底盘系统的总体性能。本文将简要分析汽车底盘集成控制与最新技术,旨在于更好的开发研究汽车底盘系统,为汽车产业的发展做出更多的贡献。
关键词:汽车底盘;集成控制;技术
        引言:汽车底盘的核心功能是根据驾驶员的判断意识对车辆进行相应的控制,如加速行驶、缓速慢行、转向等等。目前汽车底盘控制技术最主要的发展方向是集成控制,主要体现为对集成控制的对象、策略、网络以及技术等方面的研究,对于汽车的舒适性能与制动性能有着重要的影响作用。汽车底盘集成控制主要包括制动系统、转向控制系统、悬架系统、油门系统等等。自上世纪八十年代以来,人们一直致力于研究如何让汽车底盘的各项指标更加均衡,进而提高汽车底盘系统的整体性能,成功研发出了多种底盘主动控制系统。如今,随着科学技术的日益发达,汽车底盘控制技术正不断朝着网络化、智能化、集成化的方向发展着。
        1.汽车底盘集成控制结构
        1.1集中控制
        所谓的集中控制是指将底盘系统中的所有信息全部汇总到一个控制单元内,进行集中处理,利用全局优化算法对所有的执行器实施统一控制,实现多目标的有效管理。在这种控制方式下,只需一个集中控制器便可对各个子系统进行控制,具有很高的集成度,能够有效缩短车辆的制动距离,减小侧偏角,主动降低驾驶员的人为输入,进而有效保证了汽车底盘的独立控制效果。
        1.2协调控制
        除了集中控制,我们还应采取必要的协调控制手段,这主要是因为:一方面,控制系统如果是一个完全独立的个体很有可能会产生一些不可预期的干涉,进而影响到其极限性能;另一方面,集中控制本身就具有其固有的缺点。因此,可以先对子控制模块进行独立研发,然后再采取协调控制的方式。可见,协调控制是一种介于独立控制与集成控制之间的一种控制结构,其最大的优势在于能够充分利用各个子控制模块,借助协调控制器实现汽车底盘各个模块之间的协调工作。协调控制器会根据汽车当前的行使状态以及驾驶人的意识判断,将总操作命令分散传达至中间层的每个控制器,随后这些控制器会控制相应的执行器作出反应。简而言之,协调控制器的作用是将总控制任务按一定的要求分配至子系统中,因此,相关研究也主要是围绕如何设计出更加科学合理的分配原则而展开。
        2.电动汽车底盘集成控制技术发展趋势
        汽车底盘系统研发制造的目的是实现对汽车动力系统的有效控制,促进汽车行驶稳定性、安全性和可靠性的有效提高。近年来,随着汽车需求量和保有量的不断增加,汽车带来的能源和环境污染问题日益突出。对此,电动汽车的发展和电动汽车动力系统的自动控制的实施已成为汽车工业现代化和发展的重点。这在一定程度上对汽车底盘系统提出了更高的要求,预示着电气化、智能化和集成化的发展趋势。
        2.1 “电气化”发展趋势
        电动汽车作为一种新能源汽车,根据动力驱动的类型进行分类,可分为集中式电动汽车和轮边驱动电动汽车两种。其中,集中驱动电动汽车将传统汽车动力驱动和控制系统的内燃机转化为电机,并配置特定的传动系统,保证电动汽车的稳定性和安全性。示范驱动电动汽车是传统汽车动力系统的简化优化变体,即取消汽车机械传动系统,采用线控技术控制各车轮的制动力和驱动力。


ABS(防抱死制动系统)、4WS(四轮转向系统)、TCS(牵引力控制系统)、EBD(电子制动力分配)等。实现电动汽车系统的控制、节省空间和电汽动力学系统的控制简化。同时,对集中式电动汽车和轮驱动电动汽车的对比分析表明,轮驱动电动汽车具有更好的动态控制效果。可以看出,随着控制技术、电气技术等的不断创新和应用,电动汽车底盘控制系统的电气化水平进一步提高,趋于向电气化方向发展。
        2.2 “智能化”的发展趋势
        随着汽车工业的快速发展,汽车技术也在不断发展。汽车技术的发展加速了汽车电气化的发展进程,在产业化发展过程中,出现了从自动控制向智能控制的转变。随着汽车智能化控制的要求,如何依靠汽车底盘系统来保证汽车的高可靠性、稳定性、安全性和易操作性成为人们关注和研究的焦点。在此背景下,汽车企业及其员工对汽车底盘系统进行了研究。例如,美国通用汽车公司就利用轮驱动技术和线性控制技术开发了氢燃料电池电动汽车。天津一汽在电动汽车的研发中开发了混合动力驱动系统,以满足汽车电气化、智能化的需求。Anderson  M 在对轮边驱动电动汽车的研究中发现,轮毂电机的配置对电动汽车的安全性的影响比对电动汽车的影响更大。轮式电动汽车的驱动通过科学设置驱动结构安全。随着轮毂电机、线控技术、主动悬架系统、轮驱动结构等研究的不断深入,可以看出电动汽车底盘系统的稳定性、安全性和机动性是可以在起步时实现的。改进以满足智能汽车发展的需要,为电动汽车底盘系统的智能控制奠定良好的基础。
        2.3 “一体化”发展趋势
        电动汽车底盘系统控制集成化发展已成为满足人们对电动汽车智能化发展的需求,促进电动汽车产业化的客观需求和必然趋势。 “主动轮”概念的提出和实践研究,在一定程度上为集成电动汽车底盘系统控制奠定了良好的基础。通过研究轮侧驱动方式的转向稳定性、行驶安全性和可靠性,发现电动汽车轮侧驱动结构通过建立集成的底盘控制系统,具有电动汽车和电动汽车的制动功能。驱动功能与电动汽车转向主动悬架功能的有效融合,可以通过轮毂电机的应用提高车辆的操纵稳定性和乘坐舒适性,提高电动汽车动力系统的控制水平,为整车优化开发奠定良好的基础。
        3.电动汽车底盘集成控制技术发展前景
        面对电动汽车底盘系统电气化、智能化、集成化的发展趋势,在电动汽车动力学控制系统的发展过程中,需要对执行器的性能进行改造,对底盘控制系统进行结构改造和测试,底盘综合控制系统技术。从线控技术的创新和安全提升入手,不断创新和完善电动汽车底盘集成控制技术,提升“高功能内聚、低系统耦合”的优势,推动电动汽车行业的可持续竞争发展。
        结语  
        随着我国经济的高速发展,交通公路行业开始不断壮大,汽车作为经常应用的交通工具,是人们的日常生活中必不可少的元素,从改革开放以来对汽车底盘集成控制的研究课题一直没有停滞,研究者把关注的焦点聚焦于如何引入先机技术,使汽车底盘的各项功能达到均衡状态,从而从根本上提升汽车底盘体系的整体性能。本文针对汽车底盘集成及其控制技术这一课题展开讨论,为推动我国城市化建设进程做出理论探索。
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