1 线控转向系统大脑分析

• 线控转向大脑硬件控制电路包括电机转子位置获取电路、主控电路、电机驱动电路以及电流采样电路等；

• ECU信号数据输入包括方向盘转角、转矩，转向轮转角、转矩，转子电角度，电机电流，车速，侧向加速度， 横摆角速度，齿条位移等；数据输出给转向电机和路感电机，转向电机完成汽车转向，路感电机实现路感模拟。

› 硬件控制电路：电机转子位置获取电路、主控电路、电机驱动电路、以及电流采样电路等。

› 电路硬件设计：采用双冗余设计，即芯片、电源、电机等均用两套零件；

› ECU信号数据输入：方向盘与转向车轮的转角、转速、扭矩，方向盘力矩，转子电角度，电机电流，车速，侧向加速度，横摆角速度，齿条位移等；

› ECU信号数据输出：信号数据输出给转向电机和路感电机，转向电机完成汽车转向， 路感电机实现路感模拟功能；

2 线控制动系统大脑分析

• 线控制动系统大脑接收制动踏板发出的各类信号，用于确定驾驶员意图或者判断整车动力学状态，并将控制信 号通过总线发送给各个执行器、子控制器。执行器、子控制器接受来自主控制器的动作信号，控制电机使执行 器产生所期望的目标制动压力。

EMB系统ECU接口电路图

› 电路说明：制动踏板信号由制动踏板力和角位移传感器产生，车辆运行状态采用纵向和侧向加速度传感器、转向盘转角传感器及横摆角速度传感器测量，各车轮的目标制动力经CAN FD网络传输给各车轮EMB控制器；

› ECU作用：①接收制动踏板发出的信号，控制制动执行器制动；②接收驻车制动信号，控制驻车制动；③接收车轮轮速传感器信号，识别车轮是否抱死、打滑等；④控制四个车轮制动力，实现制动防抱死和驱动防滑等；

› 控制算法：在线控制动系统控制过程中存在着非线性及不确定问题，主要是由于轮胎特性、负载、制动器及路面的不断变化，所以这对控制器提出了较高的鲁棒性要求。目前对于线控制动系统的控制方法有很多，包括经典PID控制、滑模变结构控制、自适应模糊控制等。

3 线控驱动系统大脑分析

• 线控驱动系统大脑为驱动电机控制器，其主要功能包括车辆的怠速控制、车辆前进（控制电机正转）、车辆倒 车（控制电机反转）、DC/AC等。

• 当电机控制器从整车控制器处得到扭矩输出命令时，将动力电池提供的直流电转化成三相正弦交流电，驱动电机输出扭矩，通过机械传输来驱 动车辆，也可以完成由车轮旋转的动能到电能的转换，给电池充电。

• 功率IGBT模块采用直接水冷模块设计，功率模块为英飞凌的HPD模块。 驱动板通过PRESS FIT连接方式和功率IGBT相互连接。为满足整车EMC要求，直流母线输入端采用共模滤波组件。低压侧供电电源的范围： 6.5V-16V,其中9-16V控制器可以工作在扭矩输出模式。三相母线交流输出侧通过快插连接器到机壳外部供客户使用，防护等级IP67。

• 算法为转子磁链定向矢量控制方式。输入变量VCU通过CAN发送的扭矩指令信号，输出为电机实际扭矩。为确保扭矩安全，利用能量守恒原理， 利用电机控制器的有功输出平衡原理，实现电机实际扭矩输出的监控。

4 线控悬架系统大脑分析

• 线控悬架系统的控制大脑具备车辆运行状态实时诊断，结合车辆自身状态和外界道路状况形成空气弹簧和线控 减震器的控制命令。

线控悬架控制大脑电路图示例

线控悬架控制大脑功能特性

功能特性

➢ 主要结构：MCU 控制系统、电源电路、开关量输出电路、电磁 阀驱动电路、开关量接口电路、高度传感器接口电路、RS232串 行通讯电路以及CAN FD总线电路。

➢ 实时诊断：传感器反馈信号给控制器，实时监测诊断悬架状态

➢ 控制目标：调节悬架高度和减震器阻尼，保证行驶品质最优

传输信号

➢ 传输信号：线控悬架属于底盘系统核心部件，控制器对信号传输速度和安全性均有较高要求，主流传输协议是CAN FD和FlexRay。

5 线控换挡系统大脑分析

• 线控换挡系统通常与自动挡变速器匹配，线控换挡系统结构相对简单，但是输入信息和换挡逻辑复杂，通常由 变速器企业自主调校。此外，由于纯电动汽车通常只有主减速器，换挡机构相对简单。

线控换挡系统结构示意图

线控换挡系统功能特性

功能特性

➢ 线控换挡结构：由输入、控制、执行部件构成。输入装置包括各 种开关、传感器；ECU控制单元主要决定换挡时机；执行机构是液压控制组件的电磁阀

➢ 线控换挡优势：防止误操作、操作方便且舒适性强、布局方便

纯电动汽车换挡特性

➢ 纯电动汽车的电机扭矩通常大于燃油车，故多采用单级主减速器， 线控换挡通常只涉及空挡、驻车档和倒挡。

• 线控换挡控制系统的运算逻辑较为复杂，需接入发动机和变速器的MCU状态数据，实时交互判断；

• 换挡过程中会在启动或者接收到换挡信号时会结合车辆运行现状，通过逻辑判断执行时机。

线控换挡机构控制大脑线路图

技术特性

软件功能

➢ 换挡器软件功能主要包括挡位判断、挡位显示、电机闭环控制、故障诊断、挡位自学习和车辆状态逻辑判断等 ➢ 容错功能：车辆启动时默认车辆在P档；在接到升降档需求输入时，控制系统会根据车辆运行状态判断是否满足执行条件。

通信信号

➢ 线控换挡有两种总线，一类是控制信号线，多使用传输速度相对 较高的CAN FD和FlexRay，如传感和换挡执行信号；另一类是显示信号线，多使用速度相对较低的LIN，如档位指示灯和故障灯。

6 汽车底盘多系统协调控制

• 协调控制器涉及参数较多且应用工况复杂，通常采用模糊边界控制原理，控制规则和规则边界通常由仿真测试 和实际路试结果确定。协调控制的主要作用是根据集成系统的控制规则和规则边界，协调各子系统的工作模态， 子系统的细微控制权由子系统把控。

协调控制器概述

➢ 定义：协调控制方式（又称监督控制）是实现底盘集成控制的主要方式之一，其最大的特点是尽可能减少对原有独立模块的改动，在子控制器集合上增设一个监督控制器，达到协调各子系统的目的。

➢ 范围：悬架系统通常涉及车身姿态控制，不涉及与路面的滑移控制，相对独立。通常说的协调控制主要是制动和转向两个子系统的协调控制。

协调控制器原理示意图

• 转向和制动系统的协调控制核心在与临界点判断和控制权重分配，瞬态的特征车速和横摆角速度是主影响因子。 • 就单个车轮而言，制动干预比转向干预能获得更大的横摆力矩；且大制动力时，转向系统近乎失效。所以制动 系统控制权限相对较高。

转向和制动系统协调控制原理图

权重系数分配示意

➢ b~c处于稳态，以EPS自主控制为主

➢ a~b和c~d处于不稳定状态，ESP和EPS同时控制，分配系数即直线对应点斜率

➢ a左边和d右边属于极不稳定状态，EPS已丧失作用力，仅ESP控制车身姿态