1.1 线控技术发展背景

线控技术（X by Wire）源于飞机控制系统。飞机的新型飞行控制系统是一种线控系统（Fly by Wire），它将飞机驾驶员的操纵命令转换成电信号，通过电缆直接传输到自主式舵机的一种系统。

• 第一架采用线控技术的飞机就是于1964年试飞的美军F111“土豚” 战斗机；

• 1972年，美国国家航空航天局（NASA）推出了线控飞行技术（Fly by Wire）的飞机；

• 1981年4月12日首次发射的哥伦比亚号航天飞机上，也开始使用线控转向系统；

目前，绝大部分军用飞机和大部分民用飞机都采用这项技术，相 比于传统的机械或液压系统，线控系统显著提高了飞机的性能， 给飞机的设计带来了革命性的变革。

汽车线控技术方面的研究在国外起步比较早，且已取得一定成果；国内在线控技术方面起步相对较晚，大多以高校理论研究为主。

国外研究现状

• 20世纪五六十年代，美国天合TRW等转向系统供应商和德国 Kasselmann等就试图将转向盘与转向车轮之间用控制信号代替原有 的机械连接，这就是早期的线控转向系统原型；

• 德国奔驰公司于1990年开始了前轮线控转向系统的深入研究，并将 其开发的线控转向系统安装于F400 Carving的概念车上；

• 2001年第71届日内瓦国际汽车展览会上，意大利Berstone汽车设计 及开发公司展示了新型概念车FILO，该车采用了Drive by wire技术；

• 2003年日本丰田公司在纽约国际车展上展出了Lexus HPX概念车， 该车采用了线控转向系统，在仪表盘上集成了各种控制功能；

• 2014年，英菲尼迪在Q50轿车中首次推出了线控技术（全球首款搭 载线控转向技术的量产车型），搭载线控主动转向系统；

国内研究现状

• 2004年同济大学在上海国际工业博览会上展示了配备线控转向系统 的四轮独立驱动微型电动车春晖三号（如下图）；

• 2009年吉林大学汽车仿真与控制国家重点实验室在企业资助下，开 发了线控转向试验车；

• 2010年第25届世界电动车展览会上，吉林大学汽车仿真与控制国家 重点实验室展出基于轮毂电机的全线控电动概念车

1.2 线控底盘基本构成

线控底盘主要有五大子系统，分别是线控转向子系统、线控制动子系统、线控驱动子系统、线控悬架子系统、 线控换挡子系统以及其他子系统。

1.3 汽车线控技术特点

汽车线控技术采用导线柔性连接代替了原来的机械、液压连接，具有结构简单、安全、节能、环保等优势。但同时也带来了一些挑战，如可靠性、成本等制约了线控技术的进一步发展。

优势

➢ 通过优化控制算法，实现主动控制：线控制动系统灵活控制 各个车轮处制动电机的力矩，实现制动防抱死、电子制动力 分配等很多功能，提高其制动性；

➢ 结构简单：线控系统摒弃了复杂的机械或液压连接，结构简 化，系统仅含传感器、控制器、电机等，便于模块化设计等； 同时，系统的轻量化可以提高汽车燃油/电能经济性；

➢ 节能环保：真正意义上的线控系统没有转向液、制动液等， 不存在液压系统液体泄漏的问题，由洁净的电能驱动电机， 节能环保。

劣势

➢ 安全可靠性有待提高：由于线控系统取消机械或液压连接， 传感器的不稳定性、数据传输的不准确性等方面可能使系统 发生故障，安全可靠性有待提高；

➢ 成本有待降低：要提高线控系统的安全可靠性，需要提供足 够的硬件冗余，如传感器冗余、电机冗余、芯片冗余等，因 而提高了硬件成本；

➢ 驾驶体验有待优化：由于线控系统摒弃了机械或液压连接， 而是通过电机等装置人为模拟路感和踏板感，所以驾驶感觉 要较好地符合驾驶员的驾驶习惯和心理期望，这方面还有待 优化。

1.4 汽车线控系统关键技术

汽车线控技术发展的关键技术主要包括信息获取与传输、驾驶人意图与工况辨识、电机与控制器、故障诊断容错及能源管理、底盘集成控制等相关技术。

信息获取与传输技术

主要包括传感器技术、状态估计和辨识技术、总线技术，其目标是实现控制器准确获取汽车状态和路面环境信息并保证 信息传输具有实时可靠性。

驾驶意图与工况识别

对于线控汽车的控制，系统需要准确辨识驾驶员的驾驶意图，并结合驾驶环境工况作出相应的动作。

电机及其控制器

线控系统主要通过控制器驱动各种电机实现执行机构的目标控制。电机及其控制器性能很大程度上影响着线控汽车的整 体性能。

故障诊断与容错识别

汽车线控技术具备传统机械或液压系统不具备的优势，但是其还没有达到机械或液压部件那样可靠的程度，所以系统的 故障诊断与容错识别是实际应用必须要解决的问题。

电源与能量管理

线控系统集成了大量的电气设备，耗电量也大大增加，对车载电源的功率和能量管理方面提出了更高的要求。

线控底盘集成控制技术

底盘控制功能、执行机构、传感器等增加时，子系统间的耦合、影响甚至控制动作的冲突将不可避免，所以如何做好系统间的协调、稳定工作将是未来线控底盘技术的关键技术。

1.5 线控底盘技术发展趋势

随着汽车电子技术的快速发展，汽车的发展趋势是集成化、模块化、机电一体化以及智能化。汽车底盘系统线 控化将从部分子系统线控化逐渐演进到全局线控化，多系统多控制器将逐渐被域控制器取代。

以前

汽车转向系统或制动系统等大多以机械 或液压为主，几乎无线控系统。

现阶段

汽车逐渐使用线控系统，如 线控换挡、线控油门等 ；越来越多汽车搭载电子控制 技术，如EPS、ABS等技术 。

未来

• 随着汽车电气化程度逐渐提高，底盘子系统电控 化程度也会逐渐增加，从以前搭载单个线控子系 统到同时搭载多个线控子系统，最终达到全局线 控化；

• 底盘系统集成化程度逐渐提高，域控制器将取代 传统多系统单独控制机制 。